Les macrophages résidents peuplent l'ensemble des tissus de l'organisme, où ils assurent des fonctions d'homéostasie, d'immunité et de réparation. Leur spécialisation phénotypique dépend fortement de leur microenvironnement, au point que le rôle de la niche tissulaire dans la détermination de leur identité fait l'objet d'un débat nourri. Les macrophages alvéolaires, résidents du poumon, présentent une particularité remarquable : contrairement à la plupart des macrophages primaires, dont la capacité proliférative en culture reste très limitée et les populations hétérogènes, ils peuvent se multiplier en grand nombre et sur de longues périodes. Cette propriété est liée à l'expression constitutive de faibles niveaux des facteurs de transcription antiprolifératifs MafB et cMaf, qui laisse accessible un réseau de gènes d'auto-renouvellement normalement réprimé dans les autres lignées macrophagiques. Toutefois, il était établi que ces cellules, comme la microglie, perdent une partie de leur signature transcriptionnelle tissulaire lorsqu'elles sont placées en culture, probablement du fait de l'absence des signaux de la niche in vivo. La question restait ouverte de savoir si ces adaptations étaient définitives ou réversibles, et notamment si elles s'accompagnaient de modifications irréversibles de l'accessibilité de la chromatine.
Pour y répondre, l'équipe a comparé l'identité transcriptionnelle et épigénétique de macrophages alvéolaires murins après une expansion prolongée en culture, avant et après leur retransplantation dans la niche pulmonaire. Les cellules cultivées, obtenues à partir de lavages broncho-alvéolaires, étaient amplifiées pendant deux mois puis transférées par voie intratrachéale chez des souris receveuses, les marqueurs allotypiques CD45.1 et CD45.2 permettant de distinguer les cellules transplantées des macrophages de l'hôte. L'analyse combinait séquençage de l'ARN (RNA-seq) et étude de l'accessibilité chromatinienne par ATAC-seq, quatre mois après la greffe.
Les résultats montrent que les macrophages expansés in vitro conservent un programme central d'expression propre à leur lignée, tout en présentant des adaptations liées à l'adhésion, au métabolisme et à la prolifération. Ces modifications se révèlent transitoires : après transplantation, les cellules réacquièrent une identité transcriptionnelle et épigénétique quasiment indiscernable de celle des macrophages alvéolaires résidents n'ayant jamais transité par la culture, et ce même après plusieurs mois d'amplification. Les régions de chromatine ouverte modifiées en culture redeviennent totalement conformes à celles des cellules résidentes, et les macrophages greffés s'auto-entretiennent durablement dans la niche alvéolaire. Ces cellules conservent donc, à travers de longues périodes et de multiples divisions, leur sensibilité aux signaux environnementaux déterminants de la niche pulmonaire.
Ces travaux indiquent que la prolifération prolongée des macrophages alvéolaires en culture ne compromet pas leur identité cellulaire in vivo. La robustesse de cette identité fait de ces cellules un système de culture de haute fidélité, capable de circuler entre manipulation expérimentale ex vivo et validation in vivo, ouvrant de nouvelles possibilités pour l'analyse mécanistique et soulignant leur potentiel thérapeutique.