Fibrogenèse pulmonaire: approche systémique par transcriptomique spatiale – Lustra

La fibrose pulmonaire est une pathologie grave dont la seule option thérapeutique est la transplantation. Il existe des formes familiales (e.g. mutations RTEL1), des formes idiopathiques (FPI) mais la fibrose pulmonaire peut également survenir après une irradiation thoracique (FPRI, Fibrose Pulmonaire Radio-Induite). La fibrose pulmonaire est une maladie chronique et progressive caractérisée par la destruction du tissu pulmonaire et son remplacement par du tissu cicatriciel. Les échanges gazeux au niveau alvéolaire se trouvent ainsi interrompus conduisant à la défaillance de l'organe et la mort du patient. Les mécanismes physiopathologiques de la fibrose pulmonaire restent mal connus bien que des processus complexes comme la transformation des fibroblastes, la présence d'un microenvironnement pro-inflammatoire chronique ainsi qu'un rôle important de la sénescence aient été évoqués.
Dans ce projet, nous allons étudier dans un modèle murin de fibrose pulmonaire radio-induite ainsi que dans des échantillons de patients ayant reçu une irradiation thoracique (tumeur Pancoast) les conséquences moléculaires et cellulaires de l'irradiation sur le compartiment alvéolaire, l'unité fonctionnelle du poumon. Nous allons caractériser :
• Le profil transcriptomique des cellules pulmonaires murines et humaines par un séquençage de cellule unique (i.e. single cell RNAseq) afin d'identifier des marqueurs de chacun des types cellulaires et déterminer les altérations transcriptionnelles induites par l'irradiation dans chaque type cellulaire composant l'alvéole. Cette information pourra être utilisée pour identifier et cartographier les interactions fonctionnelles intercellulaires.
• Les interactions entre les cellules de l'alvéole et la réorganisation de ces différents types cellulaires après irradiation (i.e. de la pneumonie radique à la fibrose pulmonaire radio-induite) par transcriptomique spatiale. Pour cela, nous utiliserons les marqueurs spécifiques de chaque type cellulaire identifié par l'analyse single cell RNAseq pour détecter, par hybridations séquentielles de plusieurs dizaines de sondes (seqFISH), les transcrits des marqueurs et ainsi identifier chacun des types cellulaires sur des coupes de tissus de souris et humain et établir une carte physique de l’alvéole qui sera confrontée à la cartographie fonctionnelle.
• L'analyse d'image à l'aide d'algorithmes d'apprentissage permettra de modéliser l'évolution des interactions cellulaires physiques et fonctionnelles du normal vers le pathologique.
Nos résultats préliminaires apportent des preuves de faisabilité de ces approches. Les premières analyses scRNAseq chez la souris et chez l'Homme ainsi que la mise en place de transcriptomique spatiale par seqFISH, indique que des phénomènes liés à la sénescence cellulaire frappent spécifiquement l'endothélium alvéolaire et, au vu des données récentes de la littérature, pourrait jouer un rôle prépondérant dans le développement de la fibrose pulmonaire. La comparaison entre données obtenues chez la souris et chez l'homme permettra de sélectionner des signatures moléculaires communes caractéristiques de la fibrogénèse. Nous pourrons ainsi identifier des cibles thérapeutiques potentielles pour prévenir le développement de la fibrose pulmonaire, pathologie pour lesquelles les solutions thérapeutiques restent limitées.