Développement d’un modèle d’épithélium bronchique innervé par des neurones sensoriels obtenus à partir de cellules souches pluripotentes induites

Introduction

Les maladies respiratoires sévères, dont l’asthme, nécessitent de nouveaux traitements car les traitements actuels sont encore inefficaces chez un certain nombre de patients. Notre projet vise à obtenir un modèle d’épithélium bronchique innervé par une innervation sensitive in vitro à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC).

Méthodes

Nous avons synthétisé une matrice extracellulaire composée d’un mélange de collagène bovin de type I et de chitosan. Cette matrice est d’abord colonisée par des fibroblastes bronchiques humains primaires et agit comme une muqueuse sous-épithéliale. Des neurones sensitifs dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont cultivés sur la face inférieure de la matrice et un épithélium bronchique dérivé d’iPSC provenant des mêmes sujets est cultivé sur la surface, en interface air/Liquide (ALI), selon notre protocole décrit précédemment [1].

Résultats

Nous avons obtenu un épithélium bronchique dérivé d’iPSC présentant les principaux types cellulaires. Il repose sur une matrice extracellulaire épaissie par le collagène sécrété par les fibroblastes et présentant une lame basale. La coloration HES des coupes en paraffine montre un épithélium pseudostratifié avec différents types cellulaires bronchiques, y compris des cellules ciliées, Club, à mucus et basales. La coloration à l’acide périodique Schiff - Bleu Alcian permet de visualiser les cellules à mucus. Ces résultats sont confirmés par l’immunofluorescence de MUC5AC+. Les cellules ciliées sont TUBULINE ß IV+, les cellules basales Kératine 5+, les cellules club CCSP+, et nous avons également observé des cellules neuroendocrines chromogranineÀ+. Une innervation partielle est démontrée à l’intérieur de la matrice par immunofluorescence des neurones sensoriels dérivés des iPSC (TUBß3+). Pour essayer d’améliorer cette innervation, nous avons différencié et ajouté des cellules de Schwann dérivées d’iPSCS dans ce modèle car elles pourraient permettre le guidage des fibres nerveuses [2]. Les résultats préliminaires montrent une amélioration de l’innervation avec la présence effective de fibres nerveuses PGP9,5+ et TUBß3+ dans la matrice. La maturation de ces fibres sensitives et attestée par la présence de neuropeptides (fibres CGRP +).

Conclusion

En conclusion, nous avons obtenu avec succès un épithélium bronchique humain dérivé d’iPSC en 3D reposant sur une muqueuse sous-épithéliale. Des différenciations sont en cours pour confirmer les résultats obtenus avec l’innervation et la fonctionnalité de notre modèle complet.