Développement et caractérisation d’un modèle d’alvéolosphère 3D modulable, dérivé de cellules épithéliales alvéolaires humaines de type II pour l’étude de la physiopathologie de l’emphysème

IF 0.5 4区医学 Q4 RESPIRATORY SYSTEM

Revue des maladies respiratoires Pub Date : 2025-04-01 DOI:10.1016/j.rmr.2025.02.074

M. Gueçamburu , A. Pavot , E. Sammaniego , C. Jeannière , Y. Belaroussi , M. Thumerel , H. Begueret , E. Maurat , K. Raasch , G. Maucort , F. Decoeur , V. Studer , P. Berger , P. Henrot , I. Dupin , M. Zysman

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Abstract

Contexte

Les modèles de culture tridimensionnels (3D) de l’emphysème offrent un outil unique pour améliorer la compréhension des mécanismes sous-jacents. Le principal défi reste de réduire l’hétérogénéité de taille et de forme des alvéolosphères, généralement cultivées dans du Matrigel. L’objectif principal est d’étudier les mécanismes de l’emphysème à l’aide d’un modèle 3D-alvéolosphère ajustable, durable et reproductible à partir de cellules épithéliales alvéolaires de type II humaines (AEC2).

Méthodes

Des cellules AEC2 isolées par tri immunomagnétique (HTII-280+) à partir de 46 échantillons pulmonaires de fumeurs et non-fumeurs ont été cultivées dans des micro-puits d’hydrogel 3D de forme et de taille ajustables, par photopolymérisation. Des analyses morphologiques (taille, lumière) et phénotypiques [immunomarquage, qPCR, microscopie électronique à transmission (MET)] ont été effectuées aux jours (J) 1, 7, 14 et 21. Ensuite, nous avons modélisé l’emphysème par exposition chronique à 5 % d’extrait de fumée de cigarette (CSE) pendant 5 jours consécutifs et effectué les mêmes analyses.

Résultats

Les alvéolosphères 3D ont été maintenues en culture pendant 21 jours. La formation progressive d’une lumière centrale, observée in vivo, a été observée dès J7 et maintenue jusqu’à J21. Les jonctions serrées suggèrent la formation d’une barrière épithéliale (MET et immunomarquage ZO-1). Les marqueurs des cellules AEC1 (expression de p2xr4, pdpn) sont apparus progressivement de J1 à J21 tandis que les marqueurs des cellules AEC2 (expression de abca3, sftpa, sftpc) ont persisté au fil du temps. Les images MET ont confirmé la synthèse de surfactant (corps lamellaires, corps lipidiques). L’exposition au CSE pendant 5 jours a entraîné une diminution de la viabilité cellulaire (calcein, FACS), une désorganisation architecturale, une augmentation des marqueurs de stress oxydatif (expression de hmox, nqo1) et une libération de cytokines (MIF, IL8) dans le surnageant.

Interprétation

Nous avons pu obtenir un modèle 3D-alvéolosphère standardisé, ajustable et reproductible à partir de cellules AEC2 humaines, reproduisant les principales caractéristiques du poumon natif. L’exposition au CSE offre une opportunité d’étudier les voies physiopathologiques impliquées dans l’emphysème.

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开发和表征基于人类II型肺泡上皮细胞的可调节三维肺泡球模型，用于肺气肿的生理病理学研究

肺气肿的三维（3D）培养模型提供了一个独特的工具，以提高对其背后机制的理解。主要的挑战仍然是减少通常在Matrigel中培养的肺泡的大小和形状的异质性。主要目的是利用人类II型肺泡上皮细胞（AEC2）的可调节、可持续和可复制的三维肺泡球模型研究肺泡的机制。从46名吸烟者和非吸烟者的肺部样本中，通过免疫磁分选（HTII-280+）分离出的AEC2细胞，通过光合作用在可调节形状和大小的3D微孔水凝胶中培养。在第1天、第7天、第14天和第21天进行了形态学（大小、光线）和表型分析（免疫标记、qPCR、透射电子显微镜（MET））。然后，我们模拟了连续5天长期暴露于5%香烟烟雾提取物（CCS）的肺气肿，并进行了相同的分析。3D肺泡球在培养中保存21天。在体内观察到的中心光的逐渐形成，从J7开始被观测到，并一直持续到J21。紧密的结合表明上皮屏障的形成（MET和ZO-1免疫标记）。AEC1细胞标记物（p2xr4表达，pdpn）从J1到J21逐渐出现，而AEC2细胞标记物（abca3表达，sftpa, sftpc）随着时间的推移持续出现。MET图像证实了表面活性剂（层状体、脂质体）的合成。暴露于CSE 5天导致细胞生存能力下降（钙化，FACS），结构紊乱，氧化应激标志物（hmox表达，nqo1）增加，细胞因子释放（MIF, IL8）。我们能够从人类AEC2细胞中获得一个标准化的、可调节的、可复制的三维肺泡球模型，再现了原生肺的主要特征。CSE的展览为研究肺气肿的生理病理途径提供了机会。

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Revue des maladies respiratoires 医学-呼吸系统

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