La diversité des cellules de l’épithélium
respiratoire bordant les voies aériennes est adaptée à la
protection de la muqueuse, grâce à une variété de mécanismes de
défense agissant de façon orchestrée pour protéger l’épithélium des
facteurs lésionnels. L’épithélium respiratoire de surface, depuis
la trachée jusqu’aux bronchioles, est pseudostratifié : toutes
les cellules sont ancrées à la lame basale, mais seules certaines
d’entre elles s’allongent jusqu’à la lumière bronchique. Cet
épithélium est principalement constitué de cellules basales,
ciliées, mucosécrétrices, neuroendocrines et intermédiaires, avec
un réseau de glandes sous-muqueuses contenant des cellules
sécrétrices muqueuses et séreuses. L’épithélium respiratoire
bordant les bronchioles les plus proximales est pseudostratifié et
comprend quelques rares cellules basales, des cellules ciliées et
des cellules sécrétrices non ciliées de Clara, tandis que les
bronchioles les plus distales sont bordées par un épithélium
monostratifié dépourvu de cellules basales.
Épithélium respiratoire des voies
aériennes : de la défense à la lésion
La première ligne de défense des voies aériennes
est constituée par le liquide de surface périciliaire et le mucus,
qui forment un filtre continu à l’interface épithélium/air et
servent de barrière physique vis-à-vis des particules nocives
inhalées et des bactéries et virus qui s’y trouvent piégés. Les
cellules ciliées, qui contribuent à la régulation du contenu en eau
et en ions de ce fluide respiratoire, principalement par
l’intermédiaire de canaux ioniques situés au niveau de leur pôle
apical [1], participent également à l’épuration mucociliaire en
évacuant le mucus grâce au battement actif des cils. Le mucus est
synthétisé par les cellules sécrétrices de l’épithélium de surface
des voies aériennes et par les cellules sécrétrices glandulaires de
la sous-muqueuse bronchique. Outre son rôle de barrière physique,
le mucus respiratoire, en raison de sa constitution biochimique,
participe à la défense antibactérienne, anti-oxydante et
antiprotéasique de l’épithélium des voies aériennes [2]. Les
mucines, principales glycoprotéines constituant le mucus, lui
confèrent ses propriétés rhéologiques et jouent ainsi un rôle
majeur dans l’épuration mucociliaire : l’hétérogénéité de
leurs chaînes de glycanes représente un éventail de récepteurs
permettant la reconnaissance et l’adhérence bactériennes, empêchant
ainsi les bactéries d’atteindre la surface des cellules
épithéliales [3]. De plus, le mucus contient de nombreuses
molécules protectrices possédant des activités
antimicrobiennes : IgA sécrétoires, lactoferrine, lysozyme,
bronchotransferrine, phospholipase A2, lactoperoxydase, inhibiteur
de leucoprotéase sécrétoire (SLPI) et défensines [4]. Ces dernières
peuvent être activées par la matrilysine (MMP-7, métalloprotéinase
matricielle 7), une molécule exprimée constitutivement par les
cellules épithéliales des voies aériennes [5]. Les collectines, ou
protéines associées au surfactant (SP-A, SP-B, SP-D), synthétisées
par les cellules épithéliales alvéolaires et les cellules de Clara,
assurent une fonction antimicrobienne et sont capables de moduler
l’inflammation des voies aériennes. Cette dernière fonction est
également assurée par la protéine CC10, produite par les cellules
de Clara [6]. Enfin, les cellules épithéliales respiratoires sont
capables de se défendre en synthétisant du glutathion en réponse
aux stress oxydants induits par l’inhalation de polluants produits
par les phagocytes [7] (Figure 1).

Figure 1. Système de défense
de l’épithélium respiratoire des voies aériennes. La
première ligne de défense des voies aériennes est constituée par le
liquide de surface périciliaire et le mucus produits par les
cellules sécrétrices de surface et les glandes sous-muqueuses. Ce
mucus et tous les aérocontaminants et pathogènes qui y sont piégés
sont évacués des voies aériennes grâce au battement actif des cils
(épuration mucociliaire). Le mucus contient en outre de nombreuses
molécules de défense produites et sécrétées par les cellules de
l’épithélium de surface et par les cellules glandulaires séreuses.
La seconde ligne de défense des voies aériennes est assurée par les
complexes jonctionnels, notamment les jonctions serrées qui
assurent l’imperméabilité de l’épithélium vis-à-vis des agents
extérieurs (d’après [4]).
La seconde ligne de défense des voies aériennes
est assurée par trois principaux types de complexes jonctionnels
intercellulaires responsables de l’étanchéité de
l’épithélium : les jonctions serrées, les jonctions
intermédiaires et les desmosomes. Les jonctions serrées forment un
réseau autour du pôle apicolatéral des cellules épithéliales,
rendant ainsi l’épithélium imperméable aux agents extérieurs. Ces
complexes sont principalement constitués de protéines telles que
les ZO (zonula occludens 1 et 2), les claudines et
l’occludine, qui interagissent avec le cytosquelette d’actine des
cellules. Les jonctions serrées, dont l’assemblage et la fonction
sont régulées par des petites GTPase de la famille Rab, en
particulier Rab13 [8], permettent également la polarisation de
l’épithélium et régulent la perméabilité transépithéliale en
sélectionnant le passage de molécules par la voie paracellulaire.
La dégradation des jonctions serrées par les facteurs de virulence
bactériens peut rendre le pôle basolatéral des cellules accessible
aux agents pathogènes [9]. De même, il a été démontré que
l’application d’histamine au pôle basolatéral des cellules
épithéliales respiratoires entraîne une augmentation de la
perméabilité paracellulaire et de la susceptibilité des cellules à
l’infection virale, en modulant l’adhérence cellulaire médiée par
la cadhérine E [10].
L’intégrité de la barrière épithéliale peut être
plus ou moins sévèrement altérée par divers agents toxiques
infectieux ou non : les bactéries peuvent augmenter la
sécrétion de mucus et diminuer ou désorganiser l’activité des
battements ciliaires, altérant ainsi l’épuration mucociliaire
[11] ; de leur côté, divers agents non infectieux, comme les
oxydants inhalés, peuvent exercer un effet toxique sur l’épithélium
respiratoire. La gravité des lésions dépend des caractéristiques
physicochimiques des gaz, de leur concentration, de leur solubilité
et de la durée d’exposition. L’inflammation chronique de la
muqueuse respiratoire pourrait également être à l’origine de
l’altération de la barrière épithéliale [12]. Quelle que soit la
source lésionnelle, la réponse de l’épithélium comprend une
succession d’événements allant de la perte de l’imperméabilité de
la surface épithéliale et la desquamation partielle des cellules de
l’épithélium, avec quelques îlots de cellules basales encore
présents, à la dénudation totale de la lame basale [13]. Des
phénomènes de remodelage sont également observés : les
cellules ciliées peuvent se transformer en cellules sécrétrices et
les cellules sécrétrices en cellules malpighiennes, ce phénomène
étant parfaitement représentatif de la plasticité de l’épithélium
de surface des voies aériennes [14].
Épithélium respiratoire des voies
aériennes : de la lésion à la régénération
Malgré un système de défense performant,
l’épithélium respiratoire des voies aériennes, en contact constant
avec l’environnement, subit des lésions fréquentes et doit
totalement se régénérer pour restaurer ses fonctions de défense. De
nombreux modèles d’étude in vitro et in vivo
permettent, à l’heure actuelle, d’appréhender plus ou moins
fidèlement ce phénomène.
Modèles in vitro
De nombreux modèles de « lésion et
réparation » in vitro de l’épithélium respiratoire
utilisant généralement des cellules épithéliales humaines en
culture primaire ou des lignées cellulaires ont été décrits [15,
16]. Après une lésion chimique ou mécanique du tapis cellulaire,
les cellules entament la réparation de la lésion par une série
d‘événements incluant, dans un premier temps, l’étalement et la
migration sur la matrice extracellulaire dénudée des cellules
bordant la zone lésée. Une prolifération cellulaire est ensuite
observée, avec un pic d’activité mitotique qui culmine généralement
48 heures après la lésion et concerne les cellules dans la zone de
réparation [17]. Bien que la zone lésée soit réépithélialisée,
l’établissement de la jonctionnalité et de l’étanchéité épithéliale
n’est restaurée qu’après plusieurs jours [15].
La régénération complète de l’épithélium, avec
différenciation de l’ensemble des phénotypes cellulaires, ne peut
être obtenue dans des modèles in vitro de culture en deux
dimensions qu’en conditions de culture à l’interface air-liquide
[18], ce qui suggère que les cellules épithéliales sont capables,
dans ces conditions de culture, de produire des facteurs
susceptibles de favoriser leur différenciation. Des modèles de
régénération en trois dimensions permettent également, à partir de
cellules épithéliales dissociées, de reconstituer un épithélium
respiratoire de surface polarisé et différencié, caractérisé par
une sécrétion de chlore stimulable par les agents pharmacologiques
qui augmentent la concentration d’AMPc et l’activité
intracellulaire du calcium. L’intérêt majeur de ces structures
épithéliales (organoïdes) est lié à leur capacité de maintenir leur
différenciation pendant plusieurs mois [19].
Récemment, une nouvelle approche permettant
d’obtenir un épithélium respiratoire de voies aériennes en culture
in vitro a été décrite à partir des cellules souches
embryonnaires (ES). Ces cellules ES, isolées de la masse cellulaire
interne du blastocyste pré-implantatoire, ont la caractéristique
d’être pluripotentes, c’est-à-dire de produire tous les types
cellulaires constituant l’organisme, et de proliférer à l’infini
lorsqu’elles sont maintenues dans un état indifférencié. Au niveau
de l’épithélium respiratoire, il a été décrit que la
différenciation des cellules ES murines pouvait être orientée vers
l’obtention de pneumocytes de type II [20] et, plus récemment, nous
avons démontré que des cellules ES murines étaient capables de se
différencier en cellules épithéliales des voies aériennes et de
reconstituer un épithélium respiratoire complet et fonctionnel,
parfaitement identique à l’épithélium respiratoire trachéal murin
et présentant non seulement des cellules de Clara, mais aussi des
cellules basales et ciliées [21].
Modèles in vivo
De nombreux modèles animaux ont été développés
afin d’analyser la réponse de l’épithélium bronchique à différentes
sources lésionnelles. In vivo, la régénération de
l’épithélium trachéal après une lésion mécanique met en jeu une
série d’événements : étalement des cellules bordant la lésion,
migration des cellules basales pour recouvrir la zone dénudée,
réétablissement des jonctions serrées et établissement d’une
métaplasie malpighienne, puis prolifération active avec hyperplasie
des cellules basales et muqueuses suivie d’une différenciation
progressive des cellules muqueuses en cellules préciliées
(phénotype cellulaire mixte présentant les caractéristiques de
cellules ciliées et de cellules muqueuses). Cette séquence
d’événements aboutit à la reconstitution d’un épithélium
pseudostratifié cilié dans un délai de quelques jours à quelques
semaines, selon l’importance de la lésion [22].
Plus récemment, des modèles chimériques de
reconstruction de l’épithélium respiratoire chez des souris
xénotolérantes ont été développés. Le modèle de xénogreffe chez la
souris SCID a permis de montrer que des cellules de trachée fœtale
humaine indifférenciée pouvaient reformer un épithélium
respiratoire mature et différencié [23]. Dans le modèle de
xénogreffe humanisée « ouverte » chez la souris
nude, nous avons observé qu’après une étape de
dédifférenciation, les cellules épithéliales respiratoires de
surface humaines, ensemencées sur une trachée de rat dénudée de son
propre épithélium, adhèrent à la lame basale, s’étalent et migrent
pour recoloniser la matrice hôte, prolifèrent pour former un
épithélium présentant une métaplasie malpighienne, puis adoptent
progressivement un phénotype différencié donnant naissance à un
épithélium de surface pseudostratifié mature associé à des
structures glandulaires [24] (Figure 2). Ce modèle de
trachée reconstituée « ouverte », similaire à une trachée
humaine, mime la dynamique des événements mis en jeu lors de la
régénération : il présente également l’avantage de permettre
de recueillir de manière itérative le liquide de sécrétion,
d’analyser son contenu et d’étudier la modulation de l’expression
des molécules matricielles, des facteurs de croissance et des
cytokines au cours de la régénération épithéliale.

Figure 2. Étapes de la
régénération de l’épithélium respiratoire des voies aériennes dans
le modèle de xénogreffe humanisée dans la souris
nude. Ce modèle permet de mimer la cinétique des
événements aboutissant à la régénération complète de l’épithélium
respiratoire. L’étape I (A) est caractérisée par une
adhérence et une migration cellulaires : l’épithélium en cours
de régénération est constitué d’une monocouche de cellules
indifférenciées aplaties. L’étape II (B) est
caractérisée par une prolifération cellulaire importante : les
cellules forment un épithélium pluristratifié recouvert d’une
couche de cellules malpighiennes. Au cours de l’étape III
(C), l’épithélium se pseudostratifie progressivement.
L’étape IV(D) est caractérisée par une
pseudostratification et une différenciation mucociliaire complète
de l’épithélium : à ce stade, l’épithélium régénéré est
parfaitement similaire à un épithélium recouvrant les voies
aériennes humaines. Les sections de xénogreffes ont été colorées à
l’hématoxyline et l’éosine. Barre : 75 µm (d’après [36]).
Facteurs cellulaires et moléculaires
impliqués dans la réparation et la régénération de l’épithélium
respiratoire des voies aériennes
Les facteurs cellulaires et moléculaires
impliqués dans la régénération de l’épithélium respiratoire sont
multiples et interagissent étroitement (Figure 3). Les
principaux mécanismes étudiés concernent la réparation de la
lésion, plutôt que la régénération qui implique la différenciation
et la polarisation de l’épithélium. Au cours de la phase initiale
d’étalement et de migration cellulaire, interviennent de façon
majeure les composants de la matrice extracellulaire et les
récepteurs de type intégrines, les protéines vésiculaires telles
que la cellubrévine, ainsi que les métalloprotéinases matricielles
(MMP), leurs inhibiteurs, des cytokines pro-inflammatoires et des
facteurs de croissance, dont le rôle spécifique dans la
redifférenciation et la reconstitution complète de l’épithélium
respiratoire a été peu décrit.

Figure 3. Facteurs
cellulaires et moléculaires impliqués dans la réparation et la
régénération de l’épithélium respiratoire des voies
aériennes. Ces facteurs cellulaires et moléculaires sont
multiples et interagissent étroitement. Les différents processus
cellulaires mis en jeu au cours de la régénération épithéliale
(adhérence, migration, prolifération et différenciation) sont
modulés par les composants de la matrice extracellulaire, les
métalloprotéinases matricielles (MMP), ainsi que par un certain
nombre de cytokines et de facteurs de croissance. L’ensemble de ces
protéines régulatrices peut être produit par les cellules
épithéliales elles-mêmes, ou par les cellules du mésenchyme
sous-jacent : fibroblastes, cellules inflammatoires,
endothéliales ou cartilagineuses.
Rôle des composants de la matrice
extracellulaire (MEC) dans la régénération
Les composants de la MEC jouent un rôle clé dans
la réépithélialisation de l’épithélium respiratoire. Au cours de la
migration, les cellules épithéliales adhèrent de façon transitoire
à une matrice provisoire qui va subir des modifications dynamiques.
La fibronectine et les principaux composants de la membrane basale,
comme la laminine et le collagène de type IV, vont alors être
utilisés comme support matriciel par l’intermédiaire de récepteurs
cellulaires tels que les intégrines, situées au pôle basal des
cellules épithéliales. La polymérisation active de la fibronectine,
déposée à l’interface matrice/cellule au cours de la réparation,
favorise la migration cellulaire ; parallèlement, l’intégrine
a5, l’un de ses récepteurs, est hyperexprimée [25].
L’utilisation d’anticorps a montré que si les intégrines
b1 sont nécessaires à la migration rapide des cellules
épithéliales respiratoires sur le collagène IV et sur les laminines
1 et 2, les intégrines a2, a3 et
a6 sont directement impliquées dans la migration
cellulaire sur le collagène IV [26]. Les intégrines ayant fixé leur
ligand sont capables d’activer la protéine-tyrosine kinase FAK
(focal adhesion kinase) qui, par l’intermédiaire d’un
complexe formé avec les kinases de la famille Src, les protéines
Grb2 et c-Crk, déclenche une réorganisation du cytosquelette
d’actine et l’activation de la voie Ras-MAP (mitogen activated
protein) kinase. De plus, il a récemment été démontré que la
cellubrévine, récepteur vésiculaire endosomique d’attachement
appartenant à la famille des SNARE (soluble
N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein [SNAP]
receptor), intervient dans la migration cellulaire en modulant
l’adhérence cellulaire médiée par les intégrines [27]. Il est à
noter que, en plus des protéines de la MEC, le cartilage peut
influencer la régénération des cellules épithéliales respiratoires
en modulant leur prolifération et leur différenciation. Hicks et
al. ont ainsi mis en évidence qu’en présence de cartilage, les
cellules épithéliales ne s’étalaient pas et exprimaient des taux
réduits de TGF-a et -b (transforming growth factor),
molécules régulatrices de la migration et de la prolifération
épithéliale [28].
Rôle des métalloprotéinases matricielles
dans la régénération
Au cours des phénomènes d’étalement et de
migration survenant immédiatement après une lésion de l’épithélium
respiratoire, les cellules épithéliales entrent en contact avec les
molécules de la MEC au travers de points focaux et de contacts
primordiaux transitoires qui permettent leur ancrage et leur
traction à partir de la MEC. À ce stade, interviennent les MMP qui
éliminent les molécules partiellement dénaturées et remodèlent la
matrice nouvellement synthétisée. Au cours de la
réépithélialisation de l’épithélium respiratoire lésé, il a été
montré que la MMP-9 (gélatinase B) est surexprimée et s’accumule
dans les cellules migratoires, tandis que le blocage de la MMP-9
inhibe leur migration [29, 30]. Les stromélysines 1 et 3 (MMP-3 et
MMP-11, respectivement) sont exprimées par ces mêmes cellules
caractérisées par un phénotype épithélio-mésenchymateux. La
stromélysine 3 étant essentiellement produite in vivo par
les cellules mésenchymateuses, la présence de stromélysine 3 et de
vimentine dans les cellules épithéliales respiratoires migratoires
réparant une lésion peut être considérée comme le reflet d’une
transition épithéliomésenchymateuse indispensable à la
réépithélialisation de la barrière épithéliale [31]. Une
dérégulation de cette transition, dans le cas de cellules
cancéreuses, par exemple, peut toutefois entraîner l’invasion des
tissus par les cellules pathologiques et la formation de tumeurs
secondaires [32]. La matrilysine (MMP-7) peut également influencer
la réépithélialisation respiratoire : de fait, la matrilysine,
exprimée constitutivement par les cellules de l’épithélium
respiratoire des voies aériennes, est surexprimée par les cellules
migratoires ; inversement, la réépithélialisation de
l’épithélium trachéal est bloquée chez des souris déficientes en
matrilysine [33]. C’est en clivant l’ectodomaine de la cadhérine E
que la MMP-7 induirait la réparation des lésions épithéliales [34].
La MMP-7 interviendrait donc non seulement dans la défense de
l’épithélium respiratoire, mais également dans sa réparation [5].
Quelques rares données suggèrent que les MMP pourraient influencer
la régénération de l’épithélium respiratoire, en dehors de la phase
de migration cellulaire. En effet, il a été rapporté que les MMP-2
et -9, sécrétées par les cellules du cartilage trachéal, pourraient
inhiber l’attachement et la prolifération des cellules
épithéliales, entraînant des anomalies de réépithélialisation [35].
Les MMP pourraient également faciliter le relargage de facteurs de
croissance comme le VEGF (vascular endothelial growth
factor), le TGF-b (transforming growth factor b) ou le
bFGF (basic fibroblast growth factor), accumulés au niveau
des protéoglycanes, ou intervenir en clivant des récepteurs de
facteurs de croissance. Enfin, nous avons récemment démontré que
les MMP-7 et -9 modulent la différenciation des cellules
épithéliales au cours de la régénération de l’épithélium
respiratoire des voies aériennes dans un modèle de xénogreffe
humanisée chez la souris nude. L’expression et la sécrétion
de ces MMP augmentent au cours des différentes étapes de la
régénération, ces MMP étant localisées à la surface de l’épithélium
parfaitement différencié. L’incubation des cellules épithéliales
avec des inhibiteurs de ces MMP au cours de la régénération
entraîne des remaniements de l’épithélium qui se traduisent par un
défaut de différenciation mucociliaire dans un épithélium
présentant une métaplasie malpighienne avec des zones de métaplasie
des cellules basales [36].
Rôle des facteurs de croissance dans la
régénération de l’épithélium respiratoire
De nombreux facteurs de croissance semblent
capables d’accélérer la réparation des lésions de l’épithélium
bronchique, principalement en modulant la migration et la
prolifération cellulaires. Ces facteurs de croissance sont
principalement sécrétés par les cellules présentes dans le
mésenchyme, mais peuvent également être produits par les cellules
de l’épithélium respiratoire.
L’activation du récepteur EGFR (epidermal
growth factor receptor) par différents ligands joue un rôle
majeur : en effet, l’EGF accélère la réparation des lésions
épithéliales en modulant la migration cellulaire, un inhibiteur de
la voie EGFR tyrosine kinase entraînant un blocage de la
réépithélialisation [26, 37]. De plus, Barrow et al. ont
suggéré que l’EGF et le PDGF (platelet-derived growth
factor) favorisent la régénération de l’épithélium respiratoire
en stimulant la prolifération et la différenciation des cellules
épithéliales respiratoires [38]. L’HGF (hepatocyte growth
factor), le KGF (keratinocyte growth factor) et les
IL-1a et b régulent la migration cellulaire, mais peuvent également
avoir une action mitogénique [39-41].
Il a également été démontré que la lésion de
l’épithélium bronchique induit la production de MCP-1 (monocyte
chemoattractant protein-1) par les cellules épithéliales
respiratoires, une protéine qui favorise la réparation de la lésion
en se liant à son récepteur CCR2B [42]. Des peptides trifoliés
(TFF), en particulier TFF2, peuvent également, via la voie
d’activation de la protéine kinase C et de ERK (extracellular
signal-related protein kinase) 1/2, agir en synergie avec l’EGF
dans la réparation de l’épithélium respiratoire [43]. Enfin,
l’héréguline-a, en raison de sa liaison avec les récepteurs
erbB2-4, favorise la réépithélialisation de lésion de l’épithélium
respiratoire [44].
Les facteurs de croissance comme l’insuline ou
l’HGF interviennent en activant la synthèse de la matrice
extracellulaire, comme l’IL-8 en stimulant l’expression des MMP ou
comme l’IL-13 en favorisant la sécrétion d’autres facteurs de
croissance motogènes et mitogènes. L’augmentation de l’expression
de ces facteurs de croissance par les cellules épithéliales
respiratoires lésées faciliterait la réépithélialisation par un
mécanisme de réparation autocrine. Le rôle spécifique des facteurs
de croissance dans la différenciation des cellules épithéliales
respiratoires et la régénération complète de l’épithélium des voies
aériennes est encore mal connu. Les travaux de Shen et al.
suggèrent que l’HGF pourrait non seulement moduler la migration et
la prolifération des cellules épithéliales respiratoires, mais
également favoriser la différenciation ciliée et la fonction de
sécrétion de chlore, probablement via une activation de son
récepteur c-met [45]. Par ailleurs, l’EGF, la toxine cholérique et
l’IL-13 seraient des inhibiteurs de la différenciation ciliée
tandis que l’EGF, comme l’IL-4, l’IL-9, l’IL-13 et l’élastase du
neutrophile seraient de puissants inducteurs de la différenciation
des cellules muco-sécrétrices [46-48]. On sait également que les
défensines du neutrophile, comme l’HNP1-3, peuvent moduler la
régénération de l’épithélium respiratoire lésé, non seulement en
modulant la migration et la prolifération cellulaire par la voie
d’activation MAP-kinase/ERK1/2, mais également en induisant la
différenciation des cellules à mucus [49]. Il est maintenant
clairement admis que l’acide rétinoïque est essentiel pour la
différenciation mucociliaire [18], qui est optimale en conditions
de culture à l’interface air-liquide, la culture en immersion des
cellules épithéliales respiratoires induisant une réduction
drastique du pourcentage de cellules différenciées.
La différenciation des cellules ciliées et le
maintien de cet état de différenciation est particulièrement régulé
par le facteur de transcription Foxj1 (également nommé HFH-4), un
membre de la famille winged-helix/forkhead. Foxj1 est
détecté dans les cellules épithéliales avant l’apparition des
premiers cils, puis est localisé dans les cellules exprimant la
tubuline b4 [50]. Foxj1 régule la localisation apicale de l’ezrine
et la formation de l’axonème ciliaire [51] ; la délétion du
gène codant Foxj1 entraîne une absence de cils dans l’épithélium
respiratoire. Le gène KPL2 semble également jouer un rôle
majeur dans la différenciation des cellules ciliées [52]. À
l’inverse, les facteurs de transcription HNF (hepatocyte nuclear
factor)-3a et -3b semblent être impliqués dans la
différenciation des cellules sécrétrices en régulant l’expression
de gènes codant les protéines exprimées par les cellules de Clara
[53], de même que le facteur de transcription Foxa2 dont la
délétion entraîne une hyperplasie des cellules mucosécrétrices et
une hypersécrétion de mucines.
Conclusions et perspectives
Le remodelage et les lésions de l’épithélium
respiratoire rendent celui-ci particulièrement fragile et
susceptible aux infections bactériennes, ce qui peut accélérer les
lésions pulmonaires et participer à la chronicité de pathologies
obstructives bronchiques et pulmonaires. Dans les maladies
chroniques, la régénération épithéliale est parfois anormale, avec
des phénomènes de remodelage de la muqueuse ayant des conséquences
délétères sur la fonction respiratoire. De même, une dérégulation
continuelle du phénomène de réparation de l’épithélium (production
anormale de protéines de la matrice extracellulaire, des MMP, des
cytokines…) peut entraîner la formation de cancers épithéliaux. Une
meilleure connaissance des mécanismes de régénération des
épithéliums des voies aériennes devrait permettre d’envisager la
possibilité de moduler ce processus de régénération, en
l’accélérant ou en le modifiant lorsqu’il risque d’entraîner la
formation d’un épithélium anormal. Le développement de
thérapeutiques prorégénératrices de l’épithélium respiratoire
représente un enjeu majeur dans le traitement de pathologies
bronchiques comme l’asthme, les bronchopneumopathies chroniques
obstructives, la mucoviscidose ou les bronchiolites oblitérantes.
‡
REMERCIEMENTS
Les auteurs remercient l’Inserm,
l’Association Vaincre la mucoviscidose, l’Action thématique
concertée « Cellules souches adultes » (Inserm, Ministère
de la Recherche, Juvenile Diabete Reasearch Foundation et
Association française contre les myopathies) et le Cancéropôle
Grand Est pour leur soutien. C. Coraux et R. Hajj sont
financés par l’Association Vaincre la mucoviscidose et P. Lesimple
par une bourse Inserm/Région Champagne-Ardenne.
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