Lorsqu’elles combattent une maladie, nos cellules immunitaires doivent atteindre leur cible rapidement. Des chercheurs de l’Institut autrichien des sciences et technologies (ISTA) ont découvert que les cellules immunitaires génèrent activement leur propre système de guidage pour naviguer dans des environnements complexes. Cela remet en question les notions antérieures sur ces mouvements. Les découvertes des chercheurs, publiées dans la revue Immunologie scientifique, améliorer nos connaissances sur le système immunitaire et proposer de nouvelles approches potentielles pour améliorer la réponse immunitaire humaine.
Les menaces immunologiques telles que les germes ou les toxines peuvent apparaître partout dans le corps humain. Heureusement, le système immunitaire – notre propre bouclier protecteur – dispose de moyens complexes pour faire face à ces menaces. Par exemple, un aspect crucial de notre réponse immunitaire implique le mouvement collectif coordonné des cellules immunitaires lors d’une infection et d’une inflammation. Mais comment nos cellules immunitaires savent-elles quelle direction prendre ?
Un groupe de scientifiques du groupe Sixt et du groupe Hannezo de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA) s’est penché sur cette question. Dans leur étude, publiée aujourd’hui dans Immunologie scientifiqueles chercheurs ont mis en lumière la capacité des cellules immunitaires à migrer collectivement à travers des environnements complexes.
Cellules dendritiques – ; Les messagers
Les cellules dendritiques (DC) sont l’un des acteurs clés de notre réponse immunitaire. Ils fonctionnent comme un messager entre la réponse innée – la première réaction du corps à un envahisseur et la réponse adaptative – une réaction retardée qui cible des germes très spécifiques et crée des souvenirs pour combattre les infections futures. Comme les détectives, les DC scannent les tissus à la recherche d’intrus. Une fois qu’ils ont localisé un site d’infection, ils sont activés et migrent immédiatement vers les ganglions lymphatiques, où ils transmettent le plan de bataille et lancent les étapes suivantes de la cascade.
Leur migration vers les ganglions lymphatiques est guidée par des chimiokines ; de petites protéines de signalisation libérées par les ganglions lymphatiques ; qui établissent un gradient. Dans le passé, on pensait que les CD et autres cellules immunitaires réagissaient à ce gradient externe, évoluant vers une concentration plus élevée. Cependant, de nouvelles recherches menées à l’ISTA remettent désormais en question cette notion.
Un récepteur – ; deux fonctions
Les scientifiques ont examiné de près un récepteur, une structure de surface trouvée sur les DC activées appelée « CCR7 ». La fonction essentielle du CCR7 est de se lier à une molécule spécifique des ganglions lymphatiques (CCL19), qui déclenche les prochaines étapes de la réponse immunitaire. « Nous avons découvert que CCR7 détecte non seulement CCL19, mais contribue également activement à façonner la distribution des concentrations de chimiokines », explique Jonna Alanko, ancienne postdoctorante du laboratoire de Michael Sixt.
À l’aide de différentes techniques expérimentales, ils ont démontré qu’à mesure que les CD migrent, elles absorbent et internalisent les chimiokines via le récepteur CCR7, entraînant une diminution locale de la concentration de chimiokines. Avec moins de molécules de signalisation, elles se déplacent vers des concentrations plus élevées de chimiokines. Cette double fonction permet aux cellules immunitaires de générer leurs propres signaux d’orientation pour orchestrer plus efficacement leur migration collective.
Pour comprendre quantitativement ce mécanisme à l’échelle multicellulaire, Alanko et ses collègues se sont associés aux physiciens théoriciens Edouard Hannezo et Mehmet Can Ucar, également à l’ISTA. Grâce à leur expertise en matière de mouvement et de dynamique cellulaire, ils ont établi des simulations informatiques capables de reproduire les expériences d’Alanko. Grâce à ces simulations, les scientifiques ont prédit que le mouvement des cellules dendritiques dépend non seulement de leurs réponses individuelles à la chimiokine mais également de la densité de la population cellulaire. « C’était une prédiction simple mais non triviale : plus il y a de cellules, plus le gradient qu’elles génèrent est net ; cela met vraiment en évidence la nature collective de ce phénomène ! » dit Can Ucar.
De plus, les chercheurs ont découvert que les lymphocytes T, des cellules immunitaires spécifiques qui détruisent les germes nocifs, bénéficient également de cette interaction dynamique pour améliorer leur propre mouvement directionnel. « Nous sommes impatients d’en savoir plus sur ce nouveau principe d’interaction entre populations cellulaires avec les projets en cours », poursuit le physicien.
Améliorer la réponse immunitaire
Ces découvertes constituent un pas dans une nouvelle direction quant à la façon dont les cellules se déplacent à l’intérieur de notre corps. Contrairement à ce que l’on croyait auparavant, les cellules immunitaires répondent non seulement aux chimiokines, mais jouent également un rôle actif dans la formation de leur propre environnement en consommant ces signaux chimiques. Cette régulation dynamique des signaux de signalisation constitue une stratégie élégante pour guider leur propre mouvement et celui des autres cellules immunitaires.
Cette recherche a des implications significatives pour notre compréhension de la manière dont les réponses immunitaires sont coordonnées au sein du corps. En découvrant ces mécanismes, les scientifiques pourraient potentiellement concevoir de nouvelles stratégies pour améliorer le recrutement des cellules immunitaires vers des sites spécifiques, tels que les cellules tumorales ou les zones d’infection.
