Reprogrammation dépendante de l'EGF induite par le tabagisme de la fonction cellulaire basale des voies respiratoires

L'épithélium des voies respiratoires est composé de 4 principaux types de cellules, notamment les cellules ciliées, les cellules sécrétoires, les cellules cylindriques indifférenciées et les cellules basales (BC). Les premiers changements associés au développement de maladies pulmonaires induites par le tabagisme, telles que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) et le cancer du poumon, se produisent dans l'épithélium des voies respiratoires, y compris l'hyperplasie BC, la métaplasie squameuse, l'hyperplasie et la métaplasie des cellules muqueuses, la structure cellulaire ciliée altérée et fonction, perte de cellules de Clara et augmentation de la perméabilité épithéliale due à une barrière jonctionnelle altérée. Nous émettons l'hypothèse que ces changements sont fondamentaux pour les dérangements induits par le tabagisme du BC, la population de cellules souches/progénitrices qui peut s'auto-renouveler et se différencier en cellules ciliées et sécrétoires. En utilisant des technologies établies dans notre laboratoire pour cultiver une population pure de CB à partir de l'épithélium des voies respiratoires humaines, pour induire la différenciation de ces CB dans l'interface air-liquide et pour évaluer le transcriptome des CB purifiés par rapport à celui de l'épithélium des voies respiratoires différencié complet, notre étude préliminaire les données indiquent que : (1) les BC des voies respiratoires présentent une signature d'expression génique distincte pertinente pour la fonction des cellules souches/progénitrices, y compris une expression élevée du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) ; (2) les BC des voies respiratoires des fumeurs en bonne santé ont un modèle d'expression génique différent de celui des non-fumeurs, avec un enrichissement des catégories fonctionnelles liées au cycle cellulaire et à la prolifération et à la régulation négative des gènes associés à la différenciation ; et (3) l'expression constitutive de l'EGF dans les cellules BC et différenciées est à peine détectable, mais fumer régule sélectivement à la hausse l'expression de l'EGF dans les cellules différenciées de l'épithélium des voies respiratoires in vivo. Sur la base de ces données et de la connaissance que la signalisation de l'EGFR joue un rôle central dans la régulation de la prolifération et de la différenciation cellulaire dans l'épithélium des voies respiratoires, le concept central de cette proposition est que l'expression induite par le tabagisme par des cellules différenciées active le BC via l'EGFR altérant la structure moléculaire phénotype des voies respiratoires BC et altérant leur capacité à générer un épithélium des voies respiratoires différencié normal. Pour évaluer ce concept, les objectifs suivants seront abordés :

Objectif 1. Déterminer si la stimulation du BC des voies respiratoires de non-fumeurs en bonne santé avec l'EGF induit des gènes et des voies liés aux phénotypes associés au tabagisme, par ex. Hyperplasie BC, métaplasie squameuse, métaplasie muqueuse, cils anormaux, diminution du nombre de cellules de Clara et intégrité jonctionnelle compromise.

Objectif 2. Tester l'hypothèse selon laquelle la stimulation des voies respiratoires BC de non-fumeurs sains avec EGF modifie la différenciation BC dans la culture d'interface air-liquide, avec génération de phénotypes associés au tabagisme (voir objectif 1).

Objectif 3. Tester l'hypothèse selon laquelle, lors d'une exposition apicale à l'extrait de fumée de cigarette, les cellules épithéliales différenciées des voies respiratoires dérivées du BC de non-fumeurs en bonne santé libèrent des quantités accrues d'EGF dans le surnageant apical, ce qui modifiera la capacité du BC des non-fumeurs en bonne santé à générer des cellules différenciées normales. l'épithélium des voies respiratoires, et que le blocage de l'EGF dans ce surnageant abolira cet effet.