Des chercheurs font respirer un poumon sur une puce avant de le contaminer avec la tuberculose

Des chercheurs ont réussi à faire respirer un poumon artificiel miniaturisé conçu sur une puce, avant de l’exposer à la tuberculose. Cette avancée offre un nouveau modèle pour étudier les réactions pulmonaires face à cette maladie infectieuse.

Une ancienne maladie, des défis persistants

La tuberculose demeure l’un des fléaux les plus tenaces de l’humanité. Chaque année, cette infection bactérienne tue plus d’un million de personnes, loin devant tout autre agent pathogène infectieux. Si un quart de la population mondiale héberge le bacille responsable sans nécessairement tomber malade, on recense toutefois plus de dix millions de nouveaux cas chaque année. Une statistique qui interroge, tant le progrès médical a permis des avancées dans sa prévention et son traitement.

Pénétrer le « boîte noire » de l’infection

Souvent insidieuse, la tuberculose progresse lentement : ses premiers symptômes peuvent mettre plusieurs mois à émerger. Un mystère pour les scientifiques qui peinent encore à comprendre ce délai d’apparition. Jusqu’à présent, nombre d’études portaient sur des modèles animaux – des souris principalement – pour explorer les premières lignes de défense du poumon humain, ces fameux alvéoles pulmonaires où se jouent des affrontements décisifs entre cellules immunitaires et bactéries. Or, comme le souligne Max Gutierrez, directeur du laboratoire Host-Pathogen Interactions in Tuberculosis au Francis Crick Institute, ces modèles ne restituent pas totalement les spécificités humaines : « Animaux et humains diffèrent par leur composition cellulaire et leur évolution de la maladie. »

L’innovation « poumon sur puce » : une rupture technologique

Les technologies « organ-on-a-chip » suscitent donc un engouement croissant. Ces dispositifs miniaturisés permettent de simuler le fonctionnement d’un organe humain complet grâce à des cellules cultivées dans une micropuce. Mais jusqu’ici, les modèles de « lung-on-chip » associaient différents types cellulaires d’origines variées, limitant leur capacité à reproduire fidèlement la progression individuelle de la maladie.

Pour lever cet obstacle, l’équipe de Gutierrez a conçu un nouveau dispositif constitué uniquement de cellules génétiquement identiques dérivées d’une unique cellule souche humaine pluripotente. Selon le postdoctorant Jakson Luk, cette approche a permis d’obtenir :

• Cellules épithéliales alvéolaires (types I et II) cultivées sur une membrane supérieure ;
• Cellules endothéliales vasculaires issues du même donneur placées en dessous.

En ajoutant des macrophages – cellules immunitaires clés – puis en exposant l’ensemble à la bactérie responsable de la tuberculose, ils ont pu observer pour la première fois en détail ce qu’il se passe durant cette période silencieuse dite du « black box » : formation d’amas macrophages nécrosés et effondrement progressif des barrières cellulaires après cinq jours.

Nouveaux horizons pour la médecine personnalisée

L’étude va plus loin en démontrant que certaines mutations génétiques modifient radicalement la réponse immunitaire face à la maladie. Par exemple, l’élimination du gène ATG14 rend les macrophages plus vulnérables à l’infection par Mycobacterium tuberculosis. Pour les chercheurs comme Luk, cette innovation ouvre désormais une voie concrète vers une adaptation fine des traitements : « Bientôt, il sera possible de créer des chips à partir de patients porteurs de mutations spécifiques afin d’évaluer précisément leur réaction aux infections et aux antibiotiques. »

À l’heure où la personnalisation thérapeutique devient un enjeu central, ce « poumon sur puce » marque sans doute une étape clé dans notre lutte contre la tuberculose – et peut-être bien au-delà.