Connus pour leur rôle dans les réactions allergiques, les mastocytes sont depuis longtemps reconnus comme des acteurs clés de notre système immunitaire. Lorsqu’ils entrent en contact avec des allergènes, ils libèrent des substances chimiques qui déclenchent des symptômes allergiques typiques tels que le gonflement et l’inflammation des tissus. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut Max Planck d’immunobiologie et d’épigénétique de Fribourg et de l’Université de Münster ont découvert un talent caché des mastocytes : ils peuvent capturer et utiliser un autre type de cellules immunitaires, les neutrophiles. Cette découverte surprenante jette un nouvel éclairage sur le fonctionnement de notre système immunitaire, notamment lors de réactions allergiques.
L'inflammation est la réponse de l'organisme aux stimuli nocifs, caractérisée par de la chaleur, de la douleur, des rougeurs, un gonflement et une perte de fonction tissulaire. Lorsqu'elle est équilibrée, l'inflammation protège l'organisme en éliminant les agents nocifs et en initiant la réparation tissulaire. Cependant, une inflammation excessive peut entraîner la destruction des tissus et la maladie. Les principaux acteurs de ce processus sont diverses cellules immunitaires, qui travaillent ensemble pendant l'inflammation. Le type de cellules immunitaires impliquées varie souvent en fonction du stimulus nocif, influençant l'issue de la réponse inflammatoire.
Piégeage des cellules immunitaires lors des réactions allergiques
Les mastocytes, qui résident dans les tissus et jouent un rôle essentiel dans le déclenchement de l’inflammation, sont remplis de granules contenant des substances pro-inflammatoires. Ces granules sont libérés en cas de danger potentiel, notamment des allergènes, provoquant des réactions allergiques. Chez de nombreuses personnes, les mastocytes réagissent également à des facteurs environnementaux apparemment inoffensifs, qui agissent alors comme des allergènes et provoquent des allergies. L’interaction entre les mastocytes et d’autres cellules immunitaires sur les sites de réponses allergiques est restée largement inexplorée.
Un groupe de recherche du MPI d'immunobiologie et d'épigénétique a utilisé la microscopie spécialisée pour visualiser la dynamique en temps réel des mastocytes activés et d'autres types de cellules lors de réactions allergiques dans des tissus de souris vivantes. Dirigée par Tim Lämmermann, directeur depuis octobre 2023 de l'Institut de biochimie médicale de l'Université de Münster, l'équipe a découvert une interaction surprenante : des neutrophiles ont été trouvés à l'intérieur des mastocytes.
Nous avions du mal à en croire nos yeux : des neutrophiles vivants se trouvaient à l'intérieur de mastocytes vivants. Ce phénomène était totalement inattendu et n'aurait probablement pas été découvert lors d'expériences menées en dehors d'un organisme vivant. Il met en évidence la puissance de la microscopie intravitale.
Tim Lämmermann, directeur de l'Institut de biochimie médicale de l'Université de Münster
Utiliser une astuce pour piéger les neutrophiles
Les neutrophiles sont les défenseurs de première ligne de notre système immunitaire, réagissant rapidement et largement aux menaces potentielles. Ils circulent dans le sang et sortent rapidement des vaisseaux sanguins aux endroits d'inflammation. Ils sont bien équipés pour combattre les envahisseurs tels que les bactéries ou les champignons en les engloutissant, en libérant des substances antimicrobiennes ou en formant des pièges en forme de toile appelés « pièges extracellulaires à neutrophiles ». De plus, les neutrophiles peuvent communiquer entre eux et former des essaims de cellules pour combiner leurs fonctions individuelles afin de protéger les tissus sains. Si l'on connaît bien le rôle des neutrophiles dans les infections et les blessures stériles, leur rôle dans l'inflammation causée par les réactions allergiques est moins bien compris.
« Il est rapidement apparu que la double accumulation de cellules immunitaires n’était pas une simple coïncidence. Nous voulions comprendre comment les mastocytes piègent leurs collègues et pourquoi ils le font », explique Michael Mihlan, premier auteur et co-auteur correspondant de l’étude publiée dans la revue Cell. Une fois que l’équipe a pu imiter le piégeage des neutrophiles observé dans les tissus vivants en culture cellulaire, elle a pu identifier les voies moléculaires impliquées dans ce processus. Les chercheurs ont découvert que les mastocytes libèrent du leucotriène B4, une substance couramment utilisée par les neutrophiles pour initier leur propre comportement d’essaimage.
En sécrétant cette substance, les mastocytes attirent les neutrophiles. Une fois que les neutrophiles sont suffisamment proches, les mastocytes les engloutissent dans une vacuole, formant ainsi une structure de cellule dans la cellule que les chercheurs appellent « piège intracellulaire des mastocytes » (MIT). « Il est ironique que les neutrophiles, qui créent des pièges en forme de toile d'ADN et d'histones pour capturer les microbes lors d'infections, soient désormais eux-mêmes piégés par les mastocytes en cas d'allergie », explique Tim Lämmermann.
Des neutrophiles recyclés pour stimuler la fonction des mastocytes
Avec l'aide d'une équipe internationale, les chercheurs ont confirmé la formation de MIT dans des échantillons humains et étudié le devenir des deux types de cellules impliqués après piégeage. Ils ont découvert que les neutrophiles piégés finissent par mourir et que leurs restes sont stockés dans les mastocytes. « C'est là que l'histoire prend une tournure inattendue. Les mastocytes peuvent recycler le matériel des neutrophiles pour stimuler leur propre fonction et leur métabolisme. De plus, les mastocytes peuvent libérer les composants des neutrophiles nouvellement acquis de manière retardée, déclenchant des réponses immunitaires supplémentaires et contribuant à maintenir l'inflammation et la défense immunitaire », explique Michael Mihlan.
« Cette nouvelle compréhension de la façon dont les mastocytes et les neutrophiles interagissent entre eux enrichit notre connaissance des réactions allergiques et de l’inflammation. Elle montre que les mastocytes peuvent utiliser les neutrophiles pour renforcer leurs propres capacités – un aspect qui pourrait avoir des implications pour les affections allergiques chroniques où l’inflammation se produit de manière répétée », explique Tim Lämmermann. Les chercheurs ont déjà commencé à étudier cette interaction dans les maladies inflammatoires à médiation mastocytaire chez l’homme, en étudiant si cette découverte pourrait conduire à de nouvelles approches pour traiter les allergies et les maladies inflammatoires.
