Approche biophysique intégrée de la fonction mucociliaire de l’épithélium bronchique dans les maladies chroniques sévères des voies aériennes – mucocil

Les maladies chroniques sévères respiratoires (asthme sévère, broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO)) affectent des centaines de millions de personnes. Les traitements n’influencent pas l’histoire naturelle de la maladie et ne ralentissent pas le déclin accéléré observé de la fonction pulmonaire. Ces maladies sont associées à des anomalies morphologiques et fonctionnelles de l’épithélium bronchique et à une hypersécrétion de mucus dans les voies respiratoires. L’épithélium bronchique constitue ainsi une cible thérapeutique de choix. Nous proposons une méthodologie originale et pluridisciplinaire pour étudier la composante mucociliaire de l’épithélium bronchique dans l’hypersécrétion associée à l’asthme sévère et la BPCO. Nous combinons médecine, biologie et physique pour mieux comprendre le rôle de l’épithélium bronchique à l'aide d'un modèle original in-vitro, d’outils biologiques (morphologie, fonction) et de technologies physiques récentes. Nous avons développé ex vivo un épithélium respiratoire complètement différencié, en culture interface air-liquide (ALI), à partir de biopsies endo-bronchiques obtenues chez des patients phénotypiquement bien caractérisés. Notre objectif est d’évaluer la composante mucociliaire de ce tissu en explorant les réponses in vitro à divers agresseurs extérieurs.
Les objectifs sont :

i) Etablir la dynamique spatiale et temporelle de reconstitution de l'épithélium, sa composante mucociliaire in vitro et sa réponse à un allergène (acarien), à un produit bactérien (LPS) et à des polluants (fumée de cigarette, nanoparticules). Nous étudierons chronologiquement la morphologie, la prolifération, la différenciation cellulaire et la mise en jeu de certaines voies de signalisation que nous corrélerons aux données phénotypiques cliniques et histopathologiques initiales

ii) Montrer et comprendre les variations du transport mucociliaire de l’épithélium en condition normale ou d’agression. Nous mesurerons in-situ les propriétés rhéologiques du mucus par microrhéologie et l’activité ciliaire (dyskinésie, fréquences de battement, synchronisation). Nous étudierons le couplage entre propriétés physiques du mucus, activité ciliaire coordonnée et transport du mucus par une approche modèle. Nous explorerons les relations entre libération de médiateurs de l'inflammation et propriétés physiques et le rôle et la spécificité de certaines voies de signalisation impliquées dans l’hypersécrétion (utilisation d’agonistes ou antagonistes).

iii) Montrer comment ces médiateurs de l’épithélium agressé favorisent le recrutement, l’activation et la survie des cellules dendritiques (DC), maillon de l’immunité innée impliqué dans la réponse à l’agression épithéliale. Du fait de la persistance des agents délétères dans l’environnement épithélial, une activation de l’immunité innée corrélée au transport du mucus est envisagée. Un dispositif microfluidique sera développé et utilisera un gradient de médiateurs dans des structures de collagène mimant les espaces sous épithéliaux y compris des membranes basales. Nous étudierons la modulation pharmacologique de l’activation des DC dans ces systèmes sous l’effet de médiateurs épithéliaux.
La compréhension du rôle du couple mucus/épithélium dans les maladies sévères des bronches permettra de mieux appréhender la spécificité clinique du phénotype hyper-sécréteur et sa relation avec les éléments de l’histoire naturelle : exacerbations et déclin accéléré de la fonction respiratoire. Cette approche permettra de comprendre le rôle protecteur ou délétère du mucus en fonction des circonstances. Nous ciblerons des voies de signalisation originales et identifierons ainsi des médiateurs qui serviront d’éventuels biomarqueurs reflétant ces anomalies mucociliaires utilisables en clinique humaine. L’inhibition ou la promotion de ces voies de signalisation permettra le développement de thérapeutiques innovantes soutenues par une ambition curative et non uniquement symptomatique.