Etude de la biologie des neutrophiles dans la mucoviscidose à l’aide de poumons-sur-puce. NEUTILUS (Neutrophils in lungs)

Porteur du projet : Pablo VARGAS

Contexte :
L'inflammation des voies respiratoires est une manifestation fréquente de la mucoviscidose, et conduit à des dommages et lésions tissulaires dans les poumons. Ce processus délétère a lieu même en l'absence d'infections et est dû au recrutement exacerbé d'un type de cellules immunitaires, les neutrophiles, qui libèrent des composés néfastes pour le tissu pulmonaire. Dans ce contexte, il est essentiel d'identifier les facteurs responsables de cette accumulation de neutrophiles dans les poumons et ceux amenant à une détérioration du poumon par ces cellules.

Objectifs :
Ce projet vise à caractériser les interactions entre le tissu pulmonaire et les neutrophiles afin de mettre en évidence les facteurs pulmonaires présents dans la mucoviscidose qui responsables d'un sur-recrutement des neutrophiles dans ce tissu puis d'une détérioration du tissu pulmonaire. De plus, ce projet caractérisa comment des infections ou des substances inhalées irritantes (comme la fumée de cigarette) peuvent contribuer au recrutement et à l'activité délétère des neutrophiles dans le poumon. Ces objectifs seront réalisés grâce au développement d'un dispositif miniaturisé permettant de reproduire in vitro l'environnement pulmonaire et d'étudier de manière précise et quantitative le comportement des neutrophiles et des cellules pulmonaires.

Perspectives :
1. Mieux caractériser l'effet des expectorations de la fibrose cystique sur la migration des neutrophiles.

• Nous étendrons notre étude aux neutrophiles primaires, afin d'évaluer l'impact des expectorations de la fibrose cystique sur leur migration.
• Nous étudierons si l'effet des expectorations de la FC sur la motilité des neutrophiles est inversé après un traitement par Kaftrio.
• Nous évaluerons l'effet intrinsèque cellulaire de la mutation dF508 sur la migration des neutrophiles en tirant parti des hlNeu dérivés du précurseur HL-60 porteur de la variante dF508 CFTR.
• En tirant parti de la lignée cellulaire HL-60 porteuse de la variante CF dF508, nous étudierons l'impact des expectorations de la fibrose cystique sur leur migration. Cela nous permettra de déterminer l'effet des expectorations dans le contexte des patients atteints de la fibrose cystique.

2. Caractériser l'épithélium tubulaire généré dans des dispositifs microfabriqués en 3D.

• Nous étudierons l'impact des variantes dF508 CFTR sur la formation de tubes épithéliaux pulmonaires avec différentes lignées cellulaires, avec pour objectif principal de générer des tubes avec une interface air-liquide.
• Nous analyserons l'intégrité de l'épithélium dF508 généré dans des tubes en présence ou en l'absence de molécules inflammatoires.
• Nous évaluerons la capacité des mutations df508 à réparer l'épithélium en présence ou en l'absence de molécules inflammatoires.

3. Établir un micro-dispositif poumon-sur-puce pour étudier l'interaction épithélium-neutrophiles

• Nous testerons et adapterons le micro-dispositif poumon-sur-puce déjà développé pour étudier l'interaction épithélium-neutrophiles.
• Nous adapterons le micro-dispositif pour répondre aux exigences d'établissement de cultures 3D avec de l'air passant à travers la lumière des tubes épithéliaux.

Résultats obtenus :
Nos résultats montrent que les expectorations des patients atteints de fibrose cystique augmentent la migration des neutrophiles et contiennent donc des molécules qui les accélèrent. Pour déterminer s'il s'agissait de cytokines présentes dans les sécrétions pulmonaires, nous avons testé l'effet de l'IL-17 et du TNFa sur la migration des neutrophiles. Néanmoins, aucune d'elles n'a induit d'augmentation de la migration des neutrophiles. Au contraire, le TNFa a diminué leur motilité. Cela indique que l'effet des expectorations de la fibrose cystique n'est lié à aucune de ces molécules et reste à identifier. Du côté de l'épithélium, nous avons réussi à créer des tubes épithéliaux mimant les bronches. Cela nous permettra de mieux modéliser la fonction épithéliale dans la fibrose cystique. Nous travaillons actuellement à combiner ces tubes épithéliaux avec des neutrophiles et à évaluer leurs interactions dans le cadre de la fibrose cystique.