Une équipe de recherche de la faculté de médecine de l'université Tufts et du Massachusetts General Hospital rapporte maintenant des preuves selon lesquelles les buttes et leurs cellules souches sont physiologiquement distinctes des autres cellules du poumon et consistent en une couche externe stratifiée de cellules squameuses en forme d'écailles qui protègent une couche sous-jacente. de cellules souches basales à expansion rapide, capables de restaurer le tissu des voies respiratoires après une blessure.

Les résultats sont publiés dans une étude parue le 1er mai dans la revue Nature .

"Cette étude relie des recherches antérieures décrivant des phénomènes apparemment disparates à un réservoir méconnu de cellules résistantes aux blessures", explique Brian Lin, GSB17, professeur adjoint de recherche en biologie développementale, moléculaire et chimique à l'École de médecine, et co-premier, auteur co-correspondant sur l'article.

"En effectuant une coloration d'un organe entier, des structures sont apparues qui ne sont pas facilement visibles lorsque l'on regarde le tissu en tranches."

Lin faisait partie du groupe de scientifiques qui, en 2019, ont décrit pour la première fois les cellules appelées buttes, ainsi nommées en raison de la façon dont elles ressemblent à des monticules à la surface du tissu pulmonaire.

"L'identification des buttes explique toute une série de découvertes sur la régénération des voies respiratoires", ajoute Jayaraj Rajagopal, MD, auteur principal de l'étude et chercheur au Centre de médecine régénérative de Mass General. "Il est remarquable de penser que ces structures ont été oubliées pendant des décennies. Elles ont des implications aussi bien pour la médecine régénérative que pour le cancer."

Dans cette nouvelle étude, Lin et son équipe ont généré un modèle génétique de souris qui a permis de marquer par fluorescence les buttes et leur progéniture dans les poumons.

Ils ont découvert que les cellules souches dérivées des buttes (les cellules basales sous-jacentes aux couches de cellules squameuses ou squameuses du dessus) pouvaient rapidement régénérer la muqueuse des voies respiratoires après une blessure et étaient capables de créer les six types de cellules composantes de l'épithélium pseudostratifié des voies respiratoires.

Les chercheurs ont également démontré que les couches stratifiées et étroitement imbriquées de cellules squameuses au sommet des collines étaient résistantes à un large spectre d'agressions, allant des blessures physiques aux blessures acides en passant par les infections et les toxines liées au tabagisme.

Viral Shah, membre du laboratoire Rajagopal et l'un des co-premiers auteurs, a recherché des collines dans les voies respiratoires humaines en disséquant et en colorant le tissu pulmonaire humain et a découvert que les humains ont également des collines qui reflètent la structure et la fonction de celles des souris. P>

Ces résultats établissent que la présence d'un épithélium pavimenteux stratifié, longtemps considéré comme une réponse métaplasique (précancéreuse) à une lésion, est caractéristique d'une voie aérienne non lésée.

Les dissections des buttes ont révélé des gènes spécifiques non exprimés par d'autres types de cellules pulmonaires qui produisent une protéine dure de la famille des kératines similaire à celles utilisées pour former les cheveux et les ongles.

Malgré leur robustesse, Lin affirme que l'une des découvertes les plus surprenantes de l'étude est la rapidité avec laquelle les cellules en forme de colline se remplacent, ce qui laisse entendre qu'une partie de leur fonction est d'être jetables. Par exemple, en réponse à une blessure physique à la trachée, les collines prolifèrent et migrent de manière spectaculaire pour propager les cellules souches vers la zone touchée afin de la régénérer.

Les cellules qui se divisent si rapidement sont sujettes aux mutations, et donc une courte durée de vie de ces cellules est susceptible d'empêcher les cellules en butte de développer des erreurs.

L'équipe de recherche prévoit de poursuivre la caractérisation des collines, travaux qui pourraient modifier notre compréhension de la progression du cancer du poumon, de la physiologie de maladies comme l'asthme et de la manière dont l'organisme combat les infections virales et les interactions médicamenteuses. "Je pense que nous avons ouvert la porte, mais il reste encore beaucoup à faire", déclare Lin.