Première ligne de défense de l’organisme contre les germes et la pollution, les voies respiratoires sont constituées de deux types de cellules. D'un côté, des cellules sécrètent du mucus pour piéger les particules nocives. De l'autre, les cellules ciliées utilisent leurs cils pour balayer les particules engorgées de mucus jusqu'à l'arrière de la gorge, où elles peuvent être éliminées des poumons.

Les particules infectieuses ou toxiques que les gens inhalent chaque jour peuvent endommager les voies respiratoires. Lorsque cela se produit, les cellules souches basales des voies respiratoires — qui sont capables de s'auto-renouveler et de produire le mucus et les cellules ciliées qui tapissent les voies respiratoires — s'activent pour réparer les dommages.

Un processus de régénération cellulaire identifié

Mais comment est maintenu l’équilibre entre ces deux cellules ? C’est le rôle des cellules souches basales respiratoires qui donnent naissance à chacune des cellules matures des voies respiratoires. “Ces cellules souches doivent maintenir un équilibre vraiment délicat, explique la docteure Brigitte Gomperts, professeure et vice-présidente de la recherche en hématologie-oncologie pédiatrique à l'UCLA Children's Discovery and Innovation Institute. Elles doivent produire juste la bonne quantité de mucus et de cellules ciliées pour empêcher les particules nocives d'entrer dans les poumons, mais elles doivent aussi s'auto-répliquer pour garantir qu'il y aura suffisamment de cellules souches pour répondre à la prochaine lésion.”

Dans une étude publiée par la revue Cell Stem Cell, des chercheurs du Los Angeles Health Sciences de l’université de Californie (États-Unis) se sont intéressés aux processus de prolifération et de différenciation des cellules souches basales, indispensables pour régénérer le tissu pulmonaire.

Ils ont découvert qu'un groupe de molécules connues sous le nom de voie de signalisation Wnt/bêta-caténine s'active pour stimuler les cellules souches basales des voies respiratoires afin qu'elles répondent aux lésions. Dans la phase de prolifération de la réparation, une cellule du tissu conjonctif appelée fibroblaste sécrète la molécule Wnt, qui signale aux cellules souches qu'il est temps de s'auto-renouveler. Dans la phase de différenciation de la réparation, la molécule Wnt est sécrétée par une cellule épithéliale, qui constitue le revêtement des tissus et des organes, pour signaler aux cellules souches qu'il est temps de produire des cellules matures des voies respiratoires.

Des anomalies à l’origine de maladies

Comprendre le fonctionnement de la régénération dans des poumons sains est une première étape essentielle pour comprendre comment une maladie peut survenir lorsque le processus se déroule mal.

En étudiant l’activité des cellules souches pulmonaires chez des souris âgées, les chercheurs ont constaté qu’une voie de signalisation appelée Wnt/bêta-caténine est active dans les cellules souches même en l'absence de lésion. Or, ce phénomène ne se produit pas dans les voies respiratoires jeunes, où la voie de signalisation ne s’active qu’en cas de nécessité. “Lorsque cette voie est active, elle stimule les cellules souches à produire plus d'elles-mêmes et plus de cellules des voies respiratoires _ même si elles ne sont pas nécessaires”, remarque Cody Aros, premier auteur des travaux.

De précédents travaux menés par la même équipe avaient déjà démontré qu’une voie Wnt/bêta-caténine plus active pouvait être liée au développement du cancer du poumon. Cette nouvelle étude va plus loin, en montrant à quel moment le processus de vieillissement peut entraîner une régénération pulmonaire erronée, et ainsi conduire au cancer du poumon et à d'autres maladies

“Ces résultats nous permettent de savoir quels types de cellules sont importants, quelle voie est importante et quand nous pourrions envisager d'intervenir avec des thérapies pour prévenir la formation de cancer”, conclut Cody Aros.