Les scientifiques de la branche médicale de l’Université du Texas à Galveston ont réussi à faire pousser des poumons humains en laboratoire, en utilisant des composants provenant des poumons d’enfants décédés.
Les spécialistes des cellules souches travaillent depuis quelques années sur la croissance du tissu pulmonaire. Cependant, le poumon est un organe complexe, présentant des défis plus importants que ceux rencontrés lors de la régénération d’autres tissus, tels que la peau humaine.
La branche médicale de l’Université du Texas (UTMB) a annoncé pour la première fois leur solution pour la croissance des poumons en 2010.
« En termes de différents types cellulaires, le poumon est probablement le plus complexe de tous les organes – les cellules près de l’entrée sont très différentes de celles qui se trouvent au plus profond des poumons », a déclaré le Dr Joaquin Cortiella, chercheur à l’UTMB.
«Les gens nous demandent pourquoi nous faisons le poumon, parce que c’est si difficile, mais le potentiel est immense et la technologie est à notre portée. Cela prendra du temps, mais je suis convaincu que nous allons créer un système fonctionnel. «
« Si nous parvenons à créer un poumon de qualité pour les patients, nous pourrions également développer un modèle pour étudier des pathologies », a suggéré le Dr Joan Nichols, chercheur, en ajoutant :
«Nous pouvons générer un poumon fibrosé, ou un poumon affecté par l’emphysème, afin d’évaluer l’impact de ces conditions, ce que font les cellules, et comment les cellules souches ou d’autres thérapies interagissent. On peut également observer ce qui se passe lors de pneumonies, de fièvres hémorragiques, de tuberculoses, ou d’infections par hantavirus – tous des agents pathogènes qui ciblent et endommagent les poumons. «
La recherche de 2010 a consisté à détruire les cellules des poumons de rats par un processus de congélation et décongélation répétée, suivi de la «réensemencement» des poumons avec des cellules souches embryonnaires de souris.
Suite à ces travaux, les chercheurs ont appliqué les mêmes principes d’ingénierie de régénération sur des poumons de porc, avant de s’attaquer aux poumons humains.
Poumon humain cultivé dans un «aquarium» à partir de cellules d’enfants décédés
En prenant les poumons de deux enfants décédés suite à un traumatisme (probablement un accident de voiture), les chercheurs ont dépouillé l’un des poumons de son simple «squelette» de collagène et d’élastine – les principales protéines du tissu conjonctif.
Utilisant ce poumon dépouillé comme «échafaudage», ils ont ensuite récolté des cellules de l’autre poumon, appliquées sur l’échafaudage.
Cette structure pulmonaire a ensuite été immergée dans une chambre remplie d’un liquide nutritif, que Nichols décrit comme «ressemblant à Kool-Aid».
Après quatre semaines d’immersion, l’équipe a extrait un poumon humain complet du liquide – « plus rose, plus doux et moins dense ». Ils ont ensuite répliqué avec succès le processus avec une deuxième série de poumons.
C’est le Dr Michael Riddle de l’UTMB qui est crédité d’avoir accéléré la procédure de croissance des poumons, en improvisant de nouveaux équipements à partir des objets du quotidien.
«C’est lui qui est rentré chez lui et a construit, je ne rigole pas, un aquarium qu’il a acheté dans une animalerie», explique le Dr Nichols.
Les poumons cultivés en laboratoire peuvent-ils être utilisés dans les greffes?
Les transplantations pulmonaires sont souvent le seul traitement pour des maladies pulmonaires incurables telles que la fibrose kystique et la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Cependant, les greffes de poumon réussies sont rares, car il est très difficile de trouver des donneurs compatibles – de nombreux patients meurent en attendant une greffe.
Le travail de l’UTMB représente un jalon dans l’ingénierie de la régénération, mais la réalité des poumons cultivés en laboratoire utilisés pour des transplantations pourrait ne pas se concrétiser avant au moins 12 ans, selon Nichols. La prochaine phase de la recherche consistera à tester ces poumons cultivés en laboratoire sur des porcs.
Bien que la nature de cette recherche semble tout droit sortie d’un film de science-fiction, l’UTMB a été prudent dans l’annonce de ses résultats. En effet, l’équipe a cultivé les poumons il y a un an, mais l’information vient juste d’être relayée par les médias.
« Il nous a fallu un an pour nous convaincre que notre travail était solide, et il est important de ne pas annoncer quelque chose de formidable avant d’avoir prouvé que nous avons réellement accompli quelque chose d’extraordinaire, » précise le Dr Nichols.
Perspectives et Avancées Récentes
En 2024, les recherches sur la régénération pulmonaire continuent de progresser à un rythme rapide. Des études récentes montrent que l’intégration de bio-matériaux avancés et de techniques d’édition génétique pourraient améliorer la fonctionnalité des poumons cultivés en laboratoire. Par exemple, des chercheurs ont démontré que l’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) permettrait de générer des tissus pulmonaires plus robustes et adaptés aux besoins spécifiques des patients.
De plus, des essais cliniques préliminaires sur des modèles animaux ont donné des résultats prometteurs, indiquant que ces poumons pourraient un jour être utilisés pour des greffes. Ces avancées ouvrent la voie à des solutions potentielles pour des millions de personnes souffrant de maladies respiratoires incurables.
Dans ce contexte, la collaboration internationale entre institutions de recherche et entreprises biopharmaceutiques est essentielle. Le partage de données et de technologies pourrait accélérer le développement de traitements efficaces et accessibles. Les prochaines années seront cruciales pour évaluer la viabilité de ces innovations dans le monde réel.
