Développement d'un surfactant pulmonaire artificiel

Le surfactant pulmonaire est une substance qui tapisse les alvéoles des poumons et qui est essentielle à la respiration. Les bébés prématurés naissent souvent avant d’avoir eu la chance de produire suffisamment de surfactant pulmonaire et doivent en recevoir pour les aider à respirer. Ce surfactant est généralement d’origine animale. Les personnes de tout âge gravement malades ou blessées ont également souvent des dommages à leur surfactant pulmonaire, ce qui nuit à leur capacité à respirer.

Une de ces affections, appelée syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), touche 150 000 personnes par an aux États-Unis et présente un taux de mortalité d’environ 40 %. Contrairement aux bébés prématurés, le traitement des adultes avec du surfactant dérivé d’animaux s’est avéré très difficile pour deux raisons. Premièrement, les poumons des adultes sont plus grands que ceux d’un bébé, et il est donc difficile de rassembler suffisamment de surfactant animal pour les couvrir.

Deuxièmement, il existe des conditions hostiles dans les poumons des patients atteints de SDRA qui ont désactivé leur propre surfactant pulmonaire et qui inhibent rapidement le surfactant.

La Dre Valerie Booth travaille avec une équipe multidisciplinaire à l’Université Memorial et une équipe de recherche en Espagne pour comprendre les caractéristiques essentielles des protéines dans le surfactant pulmonaire naturel et utiliser ces connaissances pour développer des traitements de surfactant pulmonaire artificiel plus résistants à la désactivation. Plus précisément, la recherche de Booth se concentre sur la protéine B du surfactant (SP-B).

La SP-B est particulièrement importante car, contrairement aux autres protéines du surfactant pulmonaire, on ne peut absolument pas vivre sans elle dans les poumons. De plus, contrairement à la plupart des protéines essentielles, nous ne connaissons étrangement pas la structure tridimensionnelle de la SP-B, ni à quoi elle ressemble. Par conséquent, nous ne comprenons pas comment elle fonctionne.

Cela est dû au fait que la SP-B est exceptionnellement difficile à manipuler expérimentalement. La SP-B est très hydrophobe, un mot sophistiqué pour collant. Elle aime se coller aux molécules lipidiques grasses plutôt qu’à l’eau. Malgré ces défis, il est possible d’utiliser des techniques expérimentales pour découvrir de petites informations sur sa structure.

Cependant, la clé pour percer la structure moléculaire de la SP-B réside dans l’exécution de simulations sur l’infrastructure de Compute Canada. Le groupe de Booth utilise ces simulations pour faire des prédictions sur l’apparence de la SP-B, puis les compare aux données expérimentales afin de fournir la meilleure image possible de la SP-B.

Les protéines sont comme de minuscules machines moléculaires et nous ne pouvons pas comprendre comment elles fonctionnent tant que nous ne savons pas à quoi elles ressemblent. Déterminer à quoi ressemble la SP-B indique aux chercheurs comment elle fonctionne. Comprendre comment nous respirons aidera Booth à développer un traitement pour le SDRA.

En fait, elle, deux de ses étudiants au doctorat et une assistante de recherche travaillent actuellement à l’obtention d’un brevet provisoire pour une formulation de surfactant artificiel, dans l’espoir que cela aboutisse à un partenariat industriel. _Illustration courtoisie de Mohammad Hassan Khatami_