Un modèle cellulaire actuel pour le poumon humain
Avant de pouvoir être testés dans le cadre d’expériences sur des animaux et, plus tard, dans le cadre d’essais cliniques, les nouveaux médicaments doivent subir un grand nombre de tests en laboratoire. Cela inclut l’utilisation de ce que l’on appelle des lignées cellulaires, c’est-à-dire des cellules humaines ou animales d’un tissu particulier qui peuvent être cultivées en laboratoire.
Un groupe dirigé par le professeur Claus-Michael Lehr de l’Institut Helmholtz pour la recherche pharmaceutique de la Sarre (HIPS) a actuellement mis au point une nouvelle lignée de cellules pulmonaires humaines qui doit permettre de prévoir de manière beaucoup plus précise que les systèmes précédents le comportement des substances actives ou des types de dosage chez l’homme. La lignée cellulaire pourrait être utilisée, entre autres, pour la mise au point de médicaments contre le SRAS-CoV-2. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Advanced Science.
Culture de cellules humaines
Depuis les années 1950, la possibilité de cultiver des cellules humaines individuelles en laboratoire a permis aux chercheurs d’examiner de nouveaux candidats médicaments en laboratoire sans avoir à effectuer des tests sur des animaux, voire des humains.
Dans de nombreuses situations, les cellules cultivées sont des cellules cancéreuses. Elles présentent l’avantage d’être disponibles en grand nombre, puisqu’elles peuvent se multiplier à l’infini, mais elles diffèrent aussi considérablement des cellules “saines” par plusieurs propriétés.
Étant donné que l’étude des médicaments implique la recherche de substances qui seront testées sur des animaux et des êtres humains à un stade ultérieur de leur développement, il est très important que les systèmes modèles appliqués soient capables de prédire aussi précisément que possible les habitudes d’un médicament dans un organisme vivant.
C’est là qu’interviennent les travaux du groupe de Claus-Michael Lehr. Lehr dirige la division “Drug Delivery across Biological Barriers” à l’HIPS et est également professeur de biopharmacie et d’innovation pharmaceutique au Saarland College. Le HIPS est un site du Centre Helmholtz pour l’étude des infections en collaboration avec l’Université de la Sarre.
Systèmes de modèles biologiques
L’équipe de Claus-Michael Lehr travaille depuis plusieurs années à l’avancement et à l’application de systèmes de modèles biologiques qui imitent des organes humains distincts et permettent ainsi de réduire et, à terme, de remplacer les recherches sur les animaux. Le poumon humain est au centre des travaux de recherche actuels.
Sur la base de la lignée cellulaire épithéliale pulmonaire “hAELVi” déjà publiée en 2016, la lignée cellulaire “Arlo” a actuellement été établie dans le cadre des travaux du doctorant Patrick Carius. “Arlo provient d’une seule cellule hAELVi, que nous avons acquise par ce qu’on appelle l’impression de cellules uniques”, décrit le Dr Nicole Schneider-Daum, chercheuse principale du département de Lehr. “Cela signifie que toutes les cellules sont issues d’une seule cellule progénitrice hAELVi et sont donc génétiquement similaires.”
En laboratoire, Arlo forme une couche cellulaire très épaisse, qui ressemble beaucoup à l’épithélium humain du poumon profond. En outre, la lignée cellulaire offre des résultats très reproductibles, car elle constitue un peuplement cellulaire plus uniforme que son prédécesseur. Les deux lignées cellulaires ont été artificiellement immortalisées, c’est-à-dire qu’elles prolifèrent aussi souvent que souhaité, sans toutefois présenter de caractéristiques cancéreuses indésirables.
L’application potentielle d’Arlo est polyvalente : D’une part, la lignée cellulaire fournit une plateforme pour tester les médicaments ou nanoporteurs actuels, qui doivent être administrés sous forme d’aérosol. D’autre part, Arlo peut également être utilisée dans la conception d’infections pour les maladies bactériennes ou virales. “Cette combinaison fait potentiellement de notre avancée un dispositif très précieux pour l’étude des infections par le SRAS-CoV-2 et des agents pour le combattre”, déclare Lehr.
CELLULES HAELVI
Nos lignées cellulaires doivent imiter si bien la situation des poumons humains que nous pourrons réduire le nombre d’expériences sur les animaux nécessaires, voire les remplacer entièrement. La lignée cellulaire prédécesseur hAELVi est disponible dans le commerce depuis de nombreuses années et est déjà utilisée dans plus de 50 laboratoires dans le monde. Cela nous rend assez fiers et révèle que nous avons eu la capacité d’apporter une contribution précieuse au paysage mondial des études de recherche avec notre étude de recherche.
“Nous sommes convaincus qu’Arlo, qui est également disponible dans le commerce à l’heure actuelle, sera également bien accueilli par la communauté dans les années à venir et pourrait également apporter une contribution précieuse à de nouveaux développements et à de nouvelles compréhensions.”
Dans le cadre de l’étude de recherche, à laquelle ont participé des scientifiques de l’université de la Sarre et de l’hôpital universitaire de Francfort ainsi que des médecins de la SHG Kliniken Völklingen, le groupe a caractérisé de manière exhaustive sa nouvelle lignée cellulaire et l’a déjà utilisée dans un modèle d’infection par le SRAS-CoV-2.
À l’avenir, Arlo sera également utilisé dans des systèmes de conception plus complexes, dans lesquels la lignée cellulaire sera intégrée à d’autres types de cellules. Cela doit permettre d’obtenir des résultats qui représentent également mieux la situation réelle dans l’organisme vivant.
Lisez l’article original sur Medical Xpress.
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