Une nouvelle étude du Nord-Ouest en médecine est difficile à remettre en question les hypothèses de longue date sur la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), selon les résultats publiés dans Le Journal of Clinical Investigation.
La MPOC, une principale cause de décès et d’invalidité dans le monde, est traditionnellement comprise comme une condition marquée par une obstruction irréversible du débit d’air et des dommages aux tissus pulmonaires. Cependant, les enquêteurs ont maintenant constaté que l’hypercapnie chronique – les niveaux de dioxyde de carbone (CO₂) dans le sang – peut remodeler activement les structures pulmonaires et aggraver les résultats de la maladie.
Les nouvelles résultats suggèrent que des niveaux élevés de dioxyde de carbone peuvent non seulement être une conséquence de la maladie, mais un contributeur clé à sa progression, a déclaré Masahiko Shigemura, Ph.D., professeur adjoint de chirurgie de la division de chirurgie thoracique, qui a été auteur et correspondant de l’étude.
« Le dioxyde de carbone est traditionnellement considéré comme un simple déchet de respiration », a déclaré Shigemura. « Pour cette raison, un co₂ élevé dans le sang – ce que nous appelons l’hypercapnie – a souvent été toléré chez les patients atteints d’une maladie pulmonaire, dans le cadre d’une stratégie clinique connue sous le nom d’hypercapnie permissive. Notre groupe à Northwestern a contesté ce point de vue. »
Dans une série d’expériences utilisant des souris et des tissus pulmonaires humains, les scientifiques ont exposé des sujets à des niveaux de CO₂ élevés dans des conditions normales d’oxygène et de pH. Même sans signes d’inflammation ou de destruction des tissus, les poumons ont montré des changements structurels importants, selon l’étude. Ceux-ci comprenaient l’épaississement du muscle lisse des voies respiratoires, l’augmentation du dépôt de matrice extracellulaire (ECM) et les signes de remodelage vasculaire, toutes les caractéristiques de la MPOC.
Ces changements n’étaient pas dus à une augmentation de la prolifération cellulaire, mais plutôt à l’hypertrophie ou à l’élargissement des cellules existantes. Les fibroblastes pulmonaires exposés à un co₂ élevé ont également commencé à ressembler à des myofibroblastes, un type de cellule associé à la fibrose et au raidissement des tissus. L’analyse génétique a révélé que l’exposition au CO₂ a déclenché l’expression des gènes liés à l’ECM, y compris LTBP2, un marqueur connu de l’activité des myofibroblastes.
Pour tester la pertinence de ces résultats chez l’homme, les scientifiques ont cultivé des tranches pulmonaires de coupe de précision de donneurs sains et de patients atteints de MPOC dans des conditions hypercapniques. Les échantillons de MPOC ont montré un remodelage encore plus prononcé, avec une épaisseur musculaire lisse accrue et un dépôt de collagène.
L’étude a révélé que ces changements induits par le CO₂ étaient au moins partiellement réversibles. Les souris sont revenues à l’air normal après l’exposition au CO₂ ont montré un épaississement musculaire réduit et une accumulation d’ECM, ce qui suggère que les stratégies thérapeutiques visant à réduire les niveaux de CO₂, tels que la ventilation non invasive – pourraient aider à atténuer les dommages pulmonaires.
« Ensemble, ces résultats mettent en évidence le co₂ non seulement comme un sous-produit de la respiration, mais en tant que moteur actif de la maladie pulmonaire, qui pourrait être ciblé dans les thérapies futures », a déclaré Shigemura.
L’étude ajoute du poids à la reconnaissance croissante du co₂ en tant que gaz bioactif avec des propriétés de signalisation, plutôt que comme un sous-produit passif de la dysfonction respiratoire.
L’American Thoracic Society et la European Respiratory Society ont publié des lignes directrices de pratique clinique en 2019 et 2020 recommandant l’utilisation d’une ventilation non invasive chez des patients stables de MPOC souffrant d’hypercapnie. Bien que cette intervention soit connue pour améliorer les résultats cliniques, les mécanismes biologiques sous-jacents restent incomplètement compris. Les résultats fournissent un soutien mécaniste à ces stratégies thérapeutiques, a déclaré Shigemura.
« L’un des résultats les plus surprenants a été les changements structurels que nous avons vus dans les vaisseaux sanguins pulmonaires.
L’étude a également des implications pour les déterminants environnementaux de la santé, a déclaré Shigemura.
« Bien que les niveaux de co₂ atmosphériques soient bien inférieurs à ceux trouvés dans le corps humain, ils grimpent régulièrement. L’activité humaine est le principal moteur, mais des événements naturels tels que les éruptions volcaniques et les incendies de forêt peuvent également provoquer des pointes locales. Ce co₂ augmente ne fait pas que le changement climatique ne se contente pas de faire des risques à long terme pour la santé humaine », a déclaré Shigemura.
« Notre travail souligne que le CO₂ élevé peut être un facteur de risque sous-estimé – celui qui affecte non seulement les patients atteints de maladie pulmonaire, mais potentiellement des personnes vivant dans des environnements différents. »
