Inflammation bronchique précoce dans la mucoviscidose

La mucoviscidose (ou cystic fibrosis : CF) est la plus fréquente des maladies génétiques, transmise selon le mode autosomique récessif dans les populations caucasiennes nord-américaines et européennes. Le gène CF code une glycoprotéine transmembranaire CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), qui est un canal CL, régulant la sécrétion luminale de chlore et les mouvements d’eau au pôle apical des cellules épithéliales respiratoires. Les mutations du gène CF conduisent à une dérégulation du canal Cl- et Na+ associée à une déshydratation du mucus, une inflammation et infection bronchiques responsables de la morbidité et de la mortalité dans cette maladie. Bien que de très nombreux travaux aient été consacrés au gène CF et aux fonctions multiples de CFTR, la chronologie des événements liés aux anomalies de CFTR dans la pathologie pulmonaire inflammatoire est encore mal connue. Les désordres inflammatoires bronchiques sont décelés précocement chez les patients mais on ne sait pas avec précision si l’inflammation précède ou est consécutive à l’infection. Il a été récemment mis en évidence, dans les liquides de lavage broncho-alvéolaire de nourrissons CF, une augmentation de l’interleukine (IL-8) et une absence d’IL-10 en l’absence d’infection. Le déficit constitutif de la production d’IL-10 dans des cellules du sang périphérique et l’expression accrue d’IL-8, à l’état basai, dans le liquide bronchique recueilli dans des xénogreffes bronchiques CF naïves humanisées et dans le liquide sécrété par des cellules épithéliales CF, suggèrent qu’il existe un déséquilibre constitutif et endogène de la balance pro-vs-anti-inflammatoire dans la mucoviscidose. Il apparaît, au vu des données récentes de la littérature, que l’absence de canal Cl et le défaut de maturation et d’adressage apical de CFTR muté, contribuent à son accumulation dans le réticulum endoplasmique et à l’activation du facteur de transcription NF-κB associée à la dérégulation de la balance cytokinique par les cellules mucoviscidosiques

Culture tridimensionnelle de cellules épithéliales respiratoires humaines (applications à la thérapie génique et cellulaire)

@Nous avons pu mettre en évidence que des cellules épithéliales respiratoires humaines cultivées sous forme de sphéroïdes pouvaient mimer, à long terme, la structure et la fonctionnalité d'un épithélium respiratoire de surface. Nous avons étudié la capacité de ces structures 3-D à recoloniser un épithélium respiratoire dénudé. Par utilisation d'un vecteur lentiviral, codant la protéine GFP, nous avons également étudier la capacité de ces sphéroïdes polarisés et différenciés à être transduits. Notre étude a pu montrer que ces structures 3-D pouvaient rége nérer un épithélium respiratoire pseudostratifié et pouvaient être transduites par un vecteur lentiviral avec une expression à long terme de la protéine GFP et un maintien de la fonctionnalité épithéliale (fréquence ciliaire, sécrétion de chlore). Ces sphéroïdes pourraient ainsi être un outil potentiel de thérapie génique et cellulaire dans la régénération d'un épithélium respiratoire mucoviscidosique@We have shown that human airway epithelial cells cultured as 3-D spheroid could mimic for a long term an airway surface epithelium structure and functionality. We analyzed the potential capacity of these 3-D structures to regenerate an airway epithelium and to be transduced using a pseudotyped lentiviral vector encoding GFP. Our results demonstrate that the spheroids can regenerate a well-differentiated human airway epithelium and can be efficiently transduced by a pseudotyped lentiviral vector with a sustained and long-term expression of the GFP, without any alteration of the spheroid structure and functionality (ciliary beating frequency and CFTR Cl- channel activity). The spheroids could be proposed as a potential tool for gene and cell therapy in order to repopulate a denuded airway epithelium in cystic fibrosis.REIMS-BU Santé (514542104) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Rôle des peptides trifoliés et des mucines dans la régénération et la différenciation de l'épithélium respiratoire humain

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Etude des interactions entre les cellules épithélialles respiratoires humaines normales et mucoviscidose et Staphylococcus Aureus

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Réparation et régénération de l’épithélium respiratoire

L’épithélium de surface des voies aériennes proximales assure la protection de la muqueuse respiratoire grâce à différents mécanismes, comme la clairance mucociliaire, la régulation des flux d’ions et d’eau et la sécrétion de molécules de défense. La seconde ligne de protection est assurée par des complexes jonctionnels intercellulaires permettant de préserver la fonction de barrière de l’épithélium. En contact permanent avec l’environnement extérieur, l’épithélium des voies aériennes est cependant fréquemment lésé par les agents toxiques, les bactéries ou les virus inhalés : ces lésions peuvent entraîner la perte de l’intégrité de la barrière épithéliale ou la desquamation partielle ou totale des cellules épithéliales. Afin de restaurer sa fonction, l’épithélium respiratoire doit non seulement réparer les lésions, mais aussi reconstituer et régénérer un épithélium fonctionnel. Ces processus complexes allient des fonctions de migration, prolifération et différenciation cellulaire, régulées par divers facteurs de croissance, cytokines, protéines de la matrice extracellulaire et enzymes protéolytiques. La connaissance des mécanismes cellulaires et moléculaires gouvernant la restauration tissulaire est un prérequis indispensable à l’élaboration de stratégies prorégénératrices de l’épithélium de surface des voies aériennes dans de nombreuses pathologies respiratoires telles que l’asthme, les bronchopneumopathies chroniques obstructives, la mucoviscidose ou les bronchiolites oblitérantes

Reconstitution of human airway tissue in the humanized xenograft model.

Normal human airway epithelial tissue may be reconstituted in the humanized xenograft model in immunodeficient NUDE mice. Epithelial cells dissociated from human fetal or adult tissue are seeded on a denuded rat trachea and implanted in the NUDE mice. After a first step of dedifferentiation, the human epithelial cells adhere on the denuded basal lamina of the rat host trachea and progressively reconstitute a normal well-differentiated epithelium after several steps of migration, proliferation, stratification and redifferentiation

[Regeneration of injured airway epithelium]

The airway surface epithelium is frequently injured by microorganisms and viruses due to its permanent contact with the external medium. Following injury, the epithelium is able to repair itself and regenerate through several mechanisms including spreading and migration of basal cells, cell proliferation and differentiation. The cellular and molecular factors involved in wound repair and epithelial regeneration interact closely, implying the participation of cytoskeleton proteins and integrins receptors, matrix metalloproteinases and their inhibitors as well as cytokines and growth factors secreted by airway epithelial and mesenchymal cells. The spatio-temporal modulation of the pro-inflammatory cytokines such as IL-8, and MMPs (MMP-9 and -7) during the different steps of regeneration suggests that the matrix and secretory environment are markedly involved in these mechanisms and that their dysregulation may induce remodeling of the airway mucosa. A better knowledge of the mechanisms involved in airway epithelium regeneration may pave the way to regenerative therapeutics allowing the reconstitution of a functional airway mucosa in numerous respiratory diseases such as cystic fibrosis, chronic obstructive pulmonary diseases and bronchiolitis