Les cellules immunitaires façonnent les poumons avant la naissance

Selon les chercheurs, les cellules immunitaires jouent un rôle actif et intime dans la direction de la croissance du tissu pulmonaire humain au cours du développement, modifiant fondamentalement notre compréhension du développement précoce des poumons.

La recherche offre de nouvelles perspectives pour comprendre et traiter les affections respiratoires, telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Les affections respiratoires sont responsables de près de 20 pour cent de tous les décès d’enfants de moins de cinq ans dans le monde1.

Les travaux révèlent une coordination surprenante entre les systèmes immunitaire et respiratoire, bien plus précoce qu’on ne le pensait auparavant. Cette découverte soulève des questions sur le rôle potentiel des cellules immunitaires dans d’autres organes en développement du corps.

Des chercheurs du Wellcome Sanger Institute de l’University College London (UCL) et leurs collaborateurs de l’Institut européen de bioinformatique de l’EMBL ont utilisé des technologies unicellulaires avancées pour cartographier le développement des premières cellules immunitaires pulmonaires humaines au fil du temps.

Cette étude a permis de créer le premier atlas des cellules immunitaires du poumon en développement2. Il fait partie de l’initiative internationale Human Cell Atlas3, qui cartographie chaque type de cellule du corps humain, afin de transformer notre compréhension de la santé, des infections et des maladies.

Les résultats, publié aujourd’hui (15 décembre) dans Immunologie scientifique, contribuera à faire la lumière sur les mécanismes à l’origine des maladies pulmonaires infantiles.

Les cellules immunitaires constituent une partie importante des voies respiratoires et des poumons matures, qui remplissent des fonctions essentielles d’échange gazeux et de barrière, offrant ainsi une protection contre l’infection des voies respiratoires. Cependant, les rôles des cellules immunitaires dans l’organe en développement sont restés inexplorés par rapport aux types de cellules structurelles ou de revêtement. Des découvertes récentes confirment la présence de cellules immunitaires dans les poumons humains dès cinq semaines après le début du développement4.

Pour déterminer si le système immunitaire pourrait influencer la croissance des poumons, l’équipe a étudié les cellules immunitaires des premiers poumons humains entre 5 et 22 semaines de développement. Ils ont utilisé diverses techniques, notamment le séquençage unicellulaire et des expériences avec des cultures de cellules pulmonaires, pour voir si les cellules immunitaires pouvaient affecter le développement des cellules pulmonaires.

Ils ont identifié des régulateurs clés du développement pulmonaire, notamment les molécules de signalisation IL-1β et IL-13 qui facilitent la coordination des cellules souches pulmonaires se différenciant en types de cellules matures spécialisées5.

Les chercheurs ont détecté une infiltration de cellules immunitaires innées, suivies de cellules immunitaires adaptatives. Les cellules innées comprenaient les cellules lymphoïdes innées (ILC), les cellules tueuses naturelles (NK), les cellules myéloïdes et les cellules progénitrices. En ce qui concerne les cellules immunitaires adaptatives, ainsi que les cellules T, des cellules de la lignée B en développement et matures ont été détectées, ce qui indique que l’environnement pulmonaire soutient le développement des cellules B.

Les résultats modifient fondamentalement la compréhension des interactions immunitaires et épithéliales qui sont cruciales pour la maturation pulmonaire fœtale. Ils suggèrent également que des troubles immunitaires précoces pourraient se manifester par une maladie pulmonaire pédiatrique.

Ces nouvelles connaissances sur les mécanismes de la formation précoce des poumons contribueront également au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour régénérer le tissu pulmonaire endommagé et restaurer la fonction pulmonaire.

« En adoptant une stratégie ciblée de cartographie du système immunitaire, nous révélons une relation symbiotique entre les cellules immunitaires et les poumons en développement. Ces informations détaillées ouvrent la porte à des thérapies régénératives potentielles non seulement dans les poumons, mais dans d’autres organes humains vitaux.

Dr Peng He et le Dr Jo Barnes,co-premiers auteurs de l’étude au Wellcome Sanger Institute, à l’Institut européen de bioinformatique de l’EMBL et à la Division de médecine de l’UCL

« Nous savons maintenant que la diaphonie immuno-épithéliale est une caractéristique du développement précoce des poumons. Cette base vitale d’un développement pulmonaire sain nous aidera à comprendre ce qui se produit lorsque les processus de développement pulmonaire sont perturbés, par exemple lors de naissances prématurées, ce qui peut entraîner des déficiences respiratoires.

Dr Marko Nikolić,auteur principal de l’étude à la Division de médecine de l’UCL et consultant honoraire en médecine respiratoire

« La participation active des cellules immunitaires élargit les possibilités de compréhension et de traitement des troubles de la formation pulmonaire. Ce qui est très excitant à propos de ce mécanisme, c’est qu’il pourrait également s’appliquer à d’autres systèmes organiques.

Dr Kerstin Meyer,auteur principal de l’étude au Wellcome Sanger Institute

« Si nous voulons pleinement comprendre les causes profondes des maladies, nous avons besoin d’une vision complète des cellules à tous les stades du corps humain. Cette contribution importante à un atlas complet des cellules humaines constituera une référence précieuse pour l’étude des maladies pulmonaires.

Dr Sarah Teichmann,auteur principal de l’étude au Wellcome Sanger Institute et co-fondateur du Human Cell Atlas