Rôle de la Midkine dans la régénération alvéolaire et la physiopathologie de l’emphysème

La fumée de cigarette est à l’origine d’un épuisement des cellules progénitrices alvéolaires (pneumocytes de type II (AEC2)), aboutissant à une destruction progressive des septums inter-alvéolaires, caractéristique de l’emphysème. Les capacités de régénération des AEC2 dépendent des cellules mésenchymateuses notamment des fibroblastes composant leur microenvironnement (niche). Cependant, la fumée de cigarette induit également  la senescence des cellules alvéolaires et des fibroblastes. Cette senescence est caractérisée par un arrêt de prolifération cellulaire associée à un secrétome particulier (SASP) qui pourrait modifier le microenvironnement des ACE2 et leur capacité de régénération. Chez les patients atteints d’emphysème, la fumée de cigarette entraine une apoptose et une senescence des cellules alvéolaires. La midkine (MK) est un facteur de croissance secrétée par ces cellules sénescentes dont l’expression est induite par l’inflammation et lors des processus de réparation. Les résultats préliminaires montrent que la MK secrétée par les cellules alvéolaires sénescentes induit la senescence des fibroblastes pulmonaires avec un effet plus marqué chez les fibroblastes issus de patients atteints d’emphysème. Nous émettons l’hypothèse que la  MK  secrétée par les cellules alvéolaires sénescentes  altère l’identité des fibroblastes en induisant leur senescence conduisant à un environnement défavorable pour les AEC2 et diminuant leur capacité de régénération/réparation des alvéoles.
Objectifs et méthodes
Déterminer si l’induction de la senescence des fibroblastes par la MK a un impact sur les capacités des cellules alvéolaires à induire une régénération in vitro (organoïdes alvéolaires) et identifier les voies de signalisation. Evaluer si cette senescence a un impact plus important chez les femmes qui sont plus sensibles au tabac et ont une forme évolutive de la maladie plus rapide que les hommes.
Les biopsies pulmonaires sont issues de patients atteints ou non d’emphysème et opérés pour un cancer. Les fibroblastes seront isolés selon la méthode des explants et les ACE2 par digestion enzymatique et cytométrie en flux. Des immunomarquages seront effectués afin de s’assurer de l’absence de fibroblastes associés au cancer (CAF). Une banque de fibroblastes d’une trentaine de patients issus de patients non-fumeurs, fumeurs atteints ou non d’emphysème est disponible. Les récepteurs de la MK seront identifiés par RT-QPCR et western blot. Leur présence sera confirmée sur des coupes de poumon. La senescence cellulaire sera évaluée en recherchant les marqueurs de senescence (p53, p21, p16) par western blot, immunocytochimie et un marquage de l’activité la b galactosidase. Le SASP sera  mesurée par RT-QPCR et la méthode luminex. Les voies de signalisation seront étudiée en utilisant différents inhibiteurs (anticorps, siRNA) de la voie de la MK. La taille et le nombre des organoïdes seront analysés en présence ou non d’inhibiteurs de la voie de la MK. De plus, afin de déterminer si une sous population de fibroblastes est plus sensible à la MK,  la méthode de single cell RNA seq sera utilisée.
Résultats attendus.
Nous nous attendons (1) à une diminution des capacités de régénération alvéolaires chez les patients atteints d’emphysème notamment chez les femmes( 2) à une amélioration des capacités de régénération en utilisant des inhibiteurs des voies de signalisation induite par la  MK.
Perspective
Ce travail permettrait d’identifier une nouvelle voie thérapeutique dans cette maladie où aucun traitement n’existe.