Dans une étude sur des souris, des chercheurs de Johns Hopkins ont identifié une nouvelle voie moléculaire impliquée dans la croissance de minuscules sacs aériens appelés alvéoles qui sont cruciales pour la respiration. Les scientifiques disent que leurs expériences pourraient conduire aux premiers traitements réussis pour repousser les sacs aériens chez les personnes souffrant de maladies telles que l’emphysème dans lequel les sacs aériens ont été détruits par des années de tabagisme. Les travaux peuvent également suggérer une nouvelle thérapie pour les prématurés nés avant que leurs poumons ne soient complètement développés.

« L’un des défis les plus redoutables auxquels nous sommes confrontés en tant que médecins est d’aider les patients atteints d’une maladie pulmonaire obstructive chronique, telle que l’emphysème, qui ont perdu des alvéoles si cruciales pour la fonction pulmonaire », explique Enid Neptune, MD, professeur agrégé de médecine pulmonaire et de soins intensifs à la Faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins. « Une fois que ces petits sacs aériens sont détruits, il n’y a pas de traitements efficaces pour les ramener. »

Neptune est l’auteur principal d’une étude décrite dans un article du Feb. 14, 2014 numéro de PLOS Genetics dans lequel les chercheurs ont utilisé le facteur de croissance des hépatocytes (HGF) pour repousser les alvéoles et restaurer la structure pulmonaire chez des souris génétiquement modifiées pour développer une forme d’emphysème de type humain. On pense qu’il s’agit de la première étude utilisant le HGF chez des souris atteintes d’emphysème établi.

Des facteurs de croissance, tels que le HGF, ont été utilisés pour favoriser la cicatrisation des plaies. Selon Neptune, des études antérieures avaient montré que le HGF avait un rôle dans le fonctionnement des alvéoles, qui permettent aux poumons d’échanger de l’oxygène et du dioxyde de carbone et d’envoyer de l’oxygène dans la circulation sanguine pour nourrir les organes dans tout le corps. La réduction du nombre ou de la qualité des sacs compromet sérieusement la respiration.

Même si elles ne peuvent pas être vues à l’œil nu, de minuscules alvéoles sphériques sont recouvertes de parois minces et ont un apport sanguin. Les chercheurs ont mené des expériences sur des souris atteintes d’une forme d’emphysème génétiquement induite pour voir si l’HGF pouvait stimuler la formation d’alvéoles.

Une expérience a impliqué des souris adultes atteintes d’emphysème génétiquement induit. La moitié des souris ont reçu du HGF, délivré sous la peau à l’aide d’une pompe spéciale pendant deux semaines. L’autre moitié du groupe a reçu un placebo – pas le HGF. Un autre groupe de souris avec des poumons sains, le groupe « contrôle », a été divisé en deux pour recevoir soit HGF, soit un placebo.

« Nous avons constaté que les souris atteintes d’emphysème, lorsqu’elles ont reçu le HGF, ont développé une amélioration de 17% de la taille de leurs sacs aériens par rapport aux souris traitées par placebo, compatible avec une structure et une fonction pulmonaires améliorées. Le HGF était également protecteur, empêchant la destruction des alvéoles en réduisant le stress oxydatif qui contribue aux lésions pulmonaires « , explique Neptune. « En substance, le HGF a pu bloquer un ennemi majeur des alvéoles fonctionnelles. »

De plus, les souris saines qui ont reçu du HGF n’ont montré aucune différence de taille alvéolaire. Les souris atteintes d’emphysème qui ont été traitées avec un placebo n’ont montré aucune amélioration.

Les chercheurs ont ensuite voulu voir l’effet d’une activité altérée du HGF chez de jeunes souris dont les poumons étaient encore en formation. Ils ont créé une souris dans laquelle le récepteur HGF, connu sous le nom de MET, a été retiré des cellules tapissant les alvéoles. « Notre idée était que si HGF jouait ce rôle important dans la formation des alvéoles, si nous assommions son récepteur, connu sous le nom de MET, nous devrions voir des dommages aux alvéoles », explique Neptune.

Comme prévu, les sacs aériens chez les souris en développement sans récepteur HGF ne se sont pas formés correctement. En outre, les vaisseaux sanguins desservant les alvéoles étaient réduits et il y avait une augmentation du stress oxydatif et de l’inflammation. Les chercheurs ont conclu que le développement des alvéoles nécessite à la fois une signalisation HGF et MET pour se former normalement.

« Notre recherche est une démonstration importante qu’un facteur de croissance peut être utilisé comme médicament contre l’emphysème », explique Neptune. « Cependant, étant donné que l’HGF réduit la mort cellulaire et favorise la prolifération cellulaire, nous devrions être prudents au sujet de sa traduction à la population fumeuse où le risque de cancer du poumon est plus élevé. » ajoute-t-elle. Neptune et d’autres poursuivent des recherches pour être en mesure d’activer sélectivement les composants thérapeutiques et non les composants induisant une tumeur maligne de la signalisation HGF.

L’emphysème est une forme de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), qui est la troisième cause de décès aux États-Unis. On estime que 30 millions d’Américains sont atteints de MPOC et environ 60 000 personnes en meurent chaque année. En plus du tabagisme, l’exposition professionnelle à la poussière, aux fumées et à la fumée nocives peut également causer la MPOC.

Le titre de l’article est « Facteur de croissance des hépatocytes, un déterminant de l’homéostasie de l’espace aérien dans le poumon murin. »

L’étude a été financée par la subvention NIH RO1 de Neptune #1R01HL085312 et également par un prix March of Dimes Basil O’Connor à Neptune.

Les autres auteurs sont: Carla Calvi, Megan Podowski, Armando Lopez-Mercado, Shana Metzger, Kaori Misono, Alla Malinina, Dustin Dikeman, Hataya Poonyagariyon, Leslie Ynalvez, Roshanak Derakhshandeh, Ann Le, Mark Merchant et Ralph Schwall (décédé).