Développement d’un modèle d’épithélium bronchique innervé par des neurones sensitifs à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSCs) - 17/02/23

Un modèle d’épithélium bronchique présentant une innervation sensitive pourrait servir de modèle d’étude de maladies respiratoires dont l’asthme sévère, pour lequel les traitements actuels sont encore insuffisamment efficaces chez certains patients.

Nous avons synthétisé une matrice extracellulaire composée d’un mélange de collagène bovin et de chitosan. Cette matrice colonisée par des fibroblastes bronchiques humains primaires tient lieu de muqueuse sous-épithéliale. Des neurones sensitifs dérivés de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont cultivés sur la face inférieure de la matrice et un épithélium bronchique dérivé d’iPSCs des mêmes sujets est cultivé en surface, à l’interface air/liquide, selon notre protocole décrit précédemment (E. Ahmed et al., BioRxiv 2020).

Après 60 jours de différenciation, un épithélium bronchique dérivé d’iPSC est observé sur une matrice extracellulaire épaissie par du collagène sécrété par les fibroblastes et présentant une lame basale. La coloration à l’hématoxyline-éosine safran des coupes en paraffine montre un épithélium pseudo-stratifié présentant différents types cellulaires bronchiques, notamment des cellules ciliées. Une coloration au bleu Alcian et acide périodique de Schiff permet de visualiser des cellules à mucus. Ces résultats sont confirmés par immunofluorescence, visualisant les cils des cellules ciliées tubuline IV+, des cellules à mucus à mucine 5AC+ et des cellules basales à kératine 5+. Une innervation sensitive partielle est mise en évidence au sein de la matrice par immunofluorescence des neurones sensoriels dérivés des iPSCs (ß3 Tubuline+ ; Neurofilament M+).

Nous avons obtenu avec succès un épithélium bronchique humain dérivé d’iPSC en 3D reposant sur une muqueuse sous-épithéliale. Des développements sont en cours pour obtenir un modèle épithélial contenant des prolongements neuronaux sensitifs pour constituer une matrice épithéliale innervée.