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Bonne lecture !

Actuellement, la seule façon de remplacer un poumon défaillant est d'en transplanter un provenant d'un donneur compatible, une opération complexe, rarement effectuée faute de donneur, et qui ne permet une survie que de 10 à 20% au bout de 10 ans. Thomas Petersen, Laura Niklason et leur collègues de l'Université Yale, à New Haven, ont produit in vitro un poumon de rat qui semble avoir les caractéristiques fonctionnelles d'un véritable poumon. Un premier pas vers la régénération de poumons utilisables pour des greffes.

Les chercheurs ont prélevé les poumons de rats et leur ont appliqué des solutions de détergent selon la méthode de "décellularisation" mise au point dans les années 2000 pour divers organes, dont le cœur, le rein et le foie. Il s'agit de détruire toutes les cellules épithéliales et vasculaires, afin de ne laisser en place qu'une charpente constituée de tissu conjonctif. La matrice ainsi obtenue, qui conservait la microarchitecture des alvéoles et la structure arborescente des bronchioles, a été mise en présence de cellules épithéliales et de cellules endothéliales (vasculaires) multipliées dans un bioréacteur à partir de cellules prélevées sur des rats nouveau-nés.

Ces cellules ont adhéré à la matrice conjonctive et, au bout de 8 jours d'évolution dans un milieu approprié, ont reconstitué un tissu épithélial pulmonaire et vasculaire, c'est-à-dire des alvéoles pulmonaires, des micro-vaisseaux et des bronchioles. Plus encore, transplantés à 4 rats pendant 1 ou 2 heures, ces micro-poumons ont reconstitué une microcirculation fonctionnelle et ont contribué aux échanges d'oxygène et de dioxyde de carbone, ce dont témoignait le changement de couleur du sang (le sang devient rouge clair en s'oxygénant). La méthode a été reproduite avec des cellules humaines épithéliales et endothéliales dérivées de cellules de sang de cordon ombilical. Ces cellules ont bien adhéré à une matrice obtenue par décellularisation de fragments de poumon humain provenant d'une banque de tissus, ce qui laisse penser que la procédure est applicable à du tissu pulmonaire humain.

On en est loin toutefois. Par ailleurs, cette méthode ne trouvera d'application clinique que si les cellules utilisées pour ensemencer la matrice pulmonaire sont immunologiquement compatibles avec le patient receveur, pour éviter les rejets. Cela impliquerait de cultiver ces cellules à partir de cellules souches issues du patient, ce que l'on ne sait pas faire actuellement.

La reconstitution d'un poumon a fait l'objet d'une autre étude par l'équipe de Dan Huh et Donald Ingber, de l'Institut Wyss d'ingénierie biologiquement inspirée, à Harvard, mais dans une tout autre perspective. Leur objectif était de recréer à petite échelle a zone d'échange entre air et sang des alvéoles pulmonaires, afin de constituer un modèle expérimental in vitro utilisable pour tester des médicaments et des contaminants environnementaux, en remplacement des tests sur l'animal.

Ce "poumon sur puce" consiste en un système microfluidique, c'est-à-dire des microcanaux gravés dans deux membranes de polydiméthylsiloxane (PDMS) séparées par une fine membrane poreuse faite du même matériau, le tout ayant la taille d'une gomme. On obtient ainsi 2 compartiments de part et d'autre de la membrane centrale. Si l'on introduit dans l'un des compartiments des cellules épithéliales pulmonaires, et dans l'autre des cellules endothéliales, elles reconstituent de part et d'autre de la membrane poreuse une interface similaire à celle des alvéoles pulmonaires. De l'air peut alors être pulsé dans le compartiment épithélial et un fluide dans le compartiment endothélial.

Les bioingénieurs ont réussi, en jouant sur l'application d'un vide dans deux chambres latérales, à reproduire les changements de pression et la tension mécanique que subit le tissu pulmonaire. De plus, après introduction de bactéries du côté épithélial et de globules blancs du côté vasculaire, ces derniers ont traversé la membrane poreuse pour aller détruire les microbes, reproduisant leur comportement naturel dans les alvéoles. Ce dispositif permettrait aussi de mesurer l'absorption de nanoparticules par le tissu pulmonaire, au titre d'analyse toxicologique.

Source : Pour la Science du 13 juillet 2010 (http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-reconstruire-un-poumon-ena-laboratoire-25518.php)

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