Modélisation de l’épithélium bronchique à partir de cellules souches humaines pluripotentes induites (iPSC)

Les modeles actuels utilises en laboratoire pour mimer les pathologies pulmonaires, et notamment la BPCO comportent des inconvenients majeurs : – le modele murin du fait des discordances fonctionnelles et anatomiques avec la pathologie humaine ; – les cellules epitheliales primaires bronchiques humaines (HBEC) issue de fibroscopie et cultivees en interface air–liquide (ALI) du fait des quantites limitees produites. Les cellules souches humaines pluripotentes induites (iPSC) sont des cellules caracterisees a la fois par une proliferation in vitro illimitee et une capacite a se differencier en tout type cellulaire. Leur utilisation permettrait d’envisager une production illimitee d’epithelium bronchique humain, etape critique pour envisager des programmes de recherche innovant, des programmes de R&D pharmacologiques a large echelle voire de la therapie cellulaire. Nous avons pu reprogrammer du sang peripherique d’un individu sain et de trois patients porteurs de BPCO tres severe en lignees iPSC. Les cellules iPSC ont ete differentiees successivement en sillon primitif anterieur (APS), puis en endoderme definitif (DE), puis en endoderme intestinal anterieur ventralise (vAFE). L’induction du DE est robuste et caracterise par un taux de CXCR4 > 95 % (n = 6). L’etape de vAFE permet d’obtenir des taux de purete > 80–90 % des progeniteurs bronchiques NKX2.1+ (n = 3). Apres polarisation et passage en ALI, les marquages en immunofluorescence et les PCR a 50 jours de differenciation attestent de la presence de cellules a mucus (Muc5AC), de cellules basales (KRT5), de cellules Club (CCSP) et de cellules ciliees (FoxJ1). L’ajustement de parametres de matrice extracellulaire nous a permis des cellules multiciliees mobiles a partir de la lignee normale HY03, documente par video microscopie, et attestant de leur fonctionnalite (n = 1). En conclusion, nous parvenons a obtenir a partir d’iPSC des progeniteurs bronchiques NKX2.1+ en une semaine avec une excellente purete. Ces progeniteurs peuvent ensuite etre differencies en epithelium bronchique comportant des cellules multiciliees fonctionnelles.