Centre Médical Irving de L’Université Columbia
L’anatomie interne de nos poumons est étonnamment variable, et certaines de ces variations sont associées à un plus grand risque de maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), a révélé une nouvelle étude des chercheurs du Irving Medical Center de l’Université Columbia.
Les variations se produisent dans les grandes branches des voies respiratoires dans les lobes inférieurs des poumons et sont facilement détectées par tomodensitométrie standard. Les analyses pourraient être utilisées pour trouver des personnes plus susceptibles de développer une BPCO, et les résultats suggèrent que les personnes présentant certaines variations pourraient, à l’avenir, avoir besoin de traitements plus personnalisés.
Branches supplémentaires et manquantes
Les chercheurs ont examiné la structure pulmonaire pour rechercher des facteurs de risque de BPCO autres que le tabagisme.
La BPCO est une maladie pulmonaire progressive qui provoque une inflammation des voies respiratoires, rend la respiration plus difficile et est la quatrième cause de décès aux États-Unis et dans le monde. La BPCO survient généralement chez les personnes ayant des antécédents de tabagisme, généralement après avoir arrêté de fumer, mais elle est de plus en plus reconnue chez celles qui n’ont jamais fumé.
« Les voies respiratoires des poumons fonctionnent, en partie, pour aider à filtrer les particules nocives de l’air, et la structure des voies respiratoires affecte la façon dont ces particules sont déposées dans les poumons, nous avons donc pensé que la structure pourrait jouer un rôle”, explique R. Graham Barr, MD, DrPH, chef de la médecine générale au CUIMC et auteur principal de l’étude.
« Mon collègue, Benjamin Smith, a remarqué que des variations des grandes voies respiratoires avaient été rapportées dans d’anciennes études d’autopsie. Nous voulions voir à quel point ils sont communs dans la population générale et s’ils étaient associés à la MPOC. »
Dans l’étude, les chercheurs ont examiné les tomodensitogrammes de plus de 3 000 personnes dans l’étude pulmonaire multiethnique de l’athérosclérose (MESA) et ont constaté que 26% possédaient des voies respiratoires qui se ramifiaient selon un modèle qui ne suit pas le modèle du manuel.
« La quantité de variation pulmonaire élevée dans l’arbre des voies respiratoires nous a surpris », explique le Dr Barr. « Ces changements se produisent à un niveau de ramification équivalent à celui de vos doigts – c’est donc comme si un quart d’entre nous avait quatre ou six doigts au lieu de cinq. »
Environ 16% des personnes possèdent une branche supplémentaire des voies respiratoires dans le poumon, environ 6% manquent une branche et 4% ont une combinaison de variantes ou d’autres modèles.
Les personnes ayant une branche supplémentaire des voies respiratoires étaient 40% plus susceptibles d’avoir une MPOC que les personnes ayant une anatomie standard. Et les personnes manquant d’une branche spécifique des voies respiratoires étaient presque deux fois plus susceptibles d’avoir la MPOC, mais seulement si elles fumaient. Les résultats ont été reproduits dans une deuxième étude portant sur près de 3 000 patients atteints ou non de BPCO.
Le paradigme de la BPCO est en train de changer
Environ 10% des Américains de plus de 45 ans seraient atteints de BPCO, qui est maintenant la quatrième cause de décès au pays, derrière les maladies cardiaques, le cancer et les accidents.
Jusqu’à il y a quelques années, relativement peu de chercheurs recherchaient des facteurs de risque de BPCO, car la plupart croyaient qu’elle était presque toujours causée par le tabagisme.
« Le tabagisme est très important, et l’évitement et l’arrêt du tabagisme sont d’une importance primordiale pour réduire le risque non seulement de BPCO, mais aussi de maladies cardiaques, de cancer du poumon, d’accident vasculaire cérébral et de nombreuses autres maladies », explique le Dr Barr. « Mais ce n’est pas toute l’histoire du risque de BPCO. »Tous les fumeurs ne contractent pas la BPCO et jusqu’à 25% des personnes atteintes de BPCO n’ont jamais fumé. « De plus, la MPOC ne diminue pas aussi vite que prévu compte tenu de la baisse du tabagisme au cours des dernières décennies. »
De nouvelles études sur la BPCO montrent que la moitié des personnes atteintes de BPCO peuvent commencer à avoir une faible fonction pulmonaire tôt dans la vie et que la maladie progresse plus lentement que le patient BPCO classique qui fumait, explique le Dr Smith, professeur adjoint de médecine clinique. « Ces personnes peuvent avoir un pronostic différent et avoir besoin d’un traitement différent, et les schémas de ramification que nous avons trouvés peuvent servir de moyen d’identifier ces personnes et de personnaliser le risque et le traitement à l’avenir.”Les variantes des voies respiratoires sont des marqueurs de changements anatomiques plus profonds
Les Drs Barr et Smith croient ces modèles alternatifs de ramification centrale sont liés à la BPCO car ils indiquent des changements anatomiques plus profonds dans le poumon.
L’imagerie IRM avancée publiée dans l’étude a révélé que les personnes ayant une branche supplémentaire des voies respiratoires avaient également un plus grand nombre de branches plus petites plus profondes dans les poumons. Étant donné que la fumée et les particules de pollution sont capturées aux points de ramification, ces poumons peuvent être sensibles à la BPCO car ils collectent plus de particules.
Dans les poumons avec une branche des voies respiratoires manquante, la BPCO peut provenir de voies respiratoires plus étroites qui se produisent plus profondément dans ces poumons. Les voies respiratoires étroites indiquent qu’il est plus difficile de déplacer l’air à travers ces poumons, ce qui peut entraîner une inflammation et des blessures plus importantes dans les poumons.
Base génétique des variantes des voies respiratoires
Bien que les chercheurs doivent confirmer que les variations de ramification qu’ils ont rapportées sont stables tout au long de la vie, « Nous pensons que vous êtes né avec ces variations”, explique le Dr Barr. Lorsque les Drs Barr et Smith ont examiné les tomodensitogrammes de certains participants de 10 ans auparavant, les schémas de ramification identiques étaient apparents.
Les chercheurs ont également constaté que les modèles de ramification inhabituels s’appliquaient dans les familles et étaient probablement déterminés génétiquement. Ils ont découvert qu’une variante est associée à un gène connu pour réguler la ramification pulmonaire in utero et peut également agir pour augmenter l’inflammation dans les poumons plus matures.
Des études pour répondre à ces questions sont en cours.
À propos de l’étude
L’étude, intitulée « Human Airway Branch Variation and Chronic Obstructive Pulmonary Disease », a été publiée en janvier. 16 avant l’impression dans les actes de l’Académie nationale des Sciences.
Autres auteurs : Hussein Traboulsi (McGill Univ.), John H.M. Austin (Colombie), Ani Manichaikul (Univ. de Virginie), Eric A. Hoffman (Univ. de l’Iowa), Eugene R. Bleecker (Univ. de l’Arizona), Wellington C. Cardoso (Colombie), Christopher Cooper (UCLA), David J. Couper (UNC – Chapel Hill), Stephen M. Dashnaw (Colombie), Jia Guo (Colombie), MeiLan K. Han (Univ. de l’Université du Michigan), Nadia N. Hansel (Johns Hopkins), Emlyn W. Hughes (Columbia), David R. Jacobs Jr. (Univ. du Minnesota), Richard E. Kanner (Univ. de l’Utah), Joel D. Kaufman (Univ. de Washington), Eric Kleerup (UCLA), Ching-Long Lin (Univ. de l’Iowa), Kiang Liu (Nord-Ouest), Christian M. Lo Cascio (Colombie), Fernando J. Martinez (Université Cornell.), Jennifer N. Nguyen (Univ. de Virginie), Martin R. Prince (Université Cornell.), Stephen Rennard (Univ. du Nebraska), Stephen S. Rich (Univ. de Virginie), Leora Simon (Université McGill.), Yanping Sun (Colombie), Karol E. Watson (UCLA), Prescott G. Woodruff (UCSF) et Carolyn J. Baglole (Université McGill).).
Un soutien financier a été apporté par les Instituts nationaux de la Santé (R01HL130506, R01HL077612, R01HL093081, R01HL112986, RC1HL100543, RD831697, N01HC95159, N01HC95160, N01HC95169, N01HC95162, N01HC95164, U01HL114494, N01HC95159-HC95169), l’Institut de recherche du Centre universitaire de santé McGill et le Fonds de la recherche en santé Québec.
Un co-auteur (EAH) est co-fondateur et actionnaire de Vida Diagnostics, qui a été utilisé pour évaluer certaines mesures pulmonaires de l’étude, mais pas les principales.