Ils identifient un mécanisme clé dans le développement pulmonaire humain

L’IGFBP3 est une molécule largement étudiée aussi bien dans les processus pathologiques – comme le cancer – que dans les processus physiologiques, et est impliquée dans la régulation de la prolifération, de la différenciation et de la survie cellulaire. Dans une nouvelle étude, ils ont révélé un aspect jusqu’alors inconnu : l’importance de cette protéine au cours de l’embryogenèse pulmonaire humaine. ​​​​​

L’étude a été réalisée par une équipe de l’Université de Barcelone (UB) et de l’Institut de recherche biomédicale August Pi y Sunyer (IDIBAPS) à Barcelone.

Les travaux ont été dirigés par Alfons Navarro, professeur à la Faculté de médecine et des sciences de la santé de l’UB et membre du groupe de recherche sur l’inflammation et la réparation des maladies respiratoires de l’IDIBAPS.

Les résultats de l’étude, pour laquelle l’utilisation d’organoïdes dérivés de poumons embryonnaires a été utilisée, ouvrent de nouvelles perspectives sur la façon dont cet organe se développe et jettent les bases de stratégies futures tant pour la prévention que pour le traitement des maladies pulmonaires, notamment des pathologies respiratoires néonatales. .

Comme l’explique Melissa Acosta-Plasencia, chercheuse à l’UB et première auteure de l’étude avec sa collègue chercheuse Joan J. Castellano, cette protéine aide à maintenir les cellules épithéliales pulmonaires (celles qui recouvrent la surface interne des poumons) dans un état sain. c’est-à-dire que cela leur permet de conserver leur capacité à devenir des cellules de différents types.

Par la suite, à mesure que le poumon se développe, l’expression d’IGFBP3 doit être réduite pour que la différenciation cellulaire se produise, un processus nécessaire à la formation adéquate du tissu pulmonaire. “À mesure que l’embryogenèse progresse, cette protéine doit être réduite au silence, ce qui nous indique qu’elle est essentielle au maintien des cellules souches pulmonaires”, ajoute Acosta-Plasencia.

L’étude a également décrit l’interaction entre IGFBP3 et miR-34a, une molécule de type microARN qui joue un rôle crucial dans le contrôle de l’expression des gènes. Dès la 8ème semaine de développement pulmonaire, cette molécule agit en inhibant la production d’IGFBP3 dans le mésenchyme pulmonaire puis dans l’épithélium, pour faciliter la différenciation cellulaire nécessaire à cette phase du processus de développement.

De gauche à droite : Antonio Altuna, Melissa Acosta, Alfons Navarro, Yangyi He et Risha Na, de l’équipe de recherche. (Photo : Université de Barcelone. CC PAR)

Simuler le développement pulmonaire à l’aide d’organoïdes

Le travail a été réalisé grâce à la génération et à l’établissement d’organoïdes dérivés de poumons embryonnaires entre les semaines 8 et 12 du développement humain, qui reproduisent cet organe au niveau moléculaire et cellulaire. « Dans notre étude, nous avons observé que l’expression du gène IGFBP3 était associée aux cellules progénitrices pulmonaires embryonnaires. Il nous fallait donc un modèle in vitro capable de reproduire cette expression », souligne le chercheur.

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Les organoïdes, à base de cellules souches pluripotentes, reproduisent en 3D un tissu spécifique, en l’occurrence la muqueuse pulmonaire, avec lequel ils peuvent interagir à différents niveaux. « Ainsi, nous avons pu activer les processus de différenciation cellulaire et faire taire des gènes spécifiques pour évaluer leurs effets sur le développement pulmonaire », détaille-t-il.

De plus, l’utilisation d’embryons humains dans cette étude nous a permis d’obtenir des résultats beaucoup plus précis et d’une plus grande pertinence biomédicale pour comprendre le développement du poumon humain que ceux obtenus avec des modèles animaux. Bien que les modèles animaux soient utiles pour comprendre certains aspects du développement, il existe des différences clés en termes de structure, de fonction et surtout de temps de développement entre les espèces.

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Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires avant de voir des résultats utilisables dans la pratique médicale, les résultats de ces travaux ouvrent de nouvelles voies pour mieux comprendre les maladies respiratoires ou d’autres problèmes de santé de ce type, notamment chez les nouveau-nés prématurés, comme l’hypoplasie pulmonaire, une anomalie congénitale des poumons. développement au cours duquel les poumons du fœtus ne se développent pas complètement, entraînant une réduction du nombre et de la taille des alvéoles. Connaître suffisamment bien comment miR-34a régule l’expression d’IGFBP3 pourrait faciliter à l’avenir le développement de thérapies ciblées favorisant une croissance alvéolaire adéquate et améliorant la fonction pulmonaire chez les nouveau-nés atteints de cette maladie.

Au niveau oncologique, IGFBP3 pourrait également jouer un rôle important dans le cancer du poumon, notamment en relation avec les cellules souches cancéreuses. Les auteurs de l’étude ont pu observer que des niveaux élevés d’IGFBP3 dans le tissu tumoral du poumon sont en corrélation avec un plus mauvais pronostic aux premiers stades de la maladie. Il serait donc intéressant d’étudier si la modulation de l’IGFBP3 peut influencer la différenciation de ces cellules souches cancéreuses, en ralentissant leur capacité de migration, d’invasion et de croissance métastatique, comme l’expliquent les auteurs de l’étude, qui avancent dans cette voie de recherche. avec des organoïdes dérivés de patients atteints d’un cancer du poumon.

L’étude s’intitule « La découverte de gènes et de microARN impliqués dans le développement pulmonaire humain dévoile la dynamique IGFBP3/miR-34a et leur pertinence pour la différenciation alvéolaire ». Et il a été publié dans la revue académique Stem Cell Research & Therapy. (Source : Université de Barcelone)