Dans une étude récente publiée dans Nature, les chercheurs ont utilisé un modèle de souris pour montrer que les mastocytes et l’immunoglobuline E (IgE) sont les principaux orchestrateurs de l’évitement spécifique à l’antigène, une adaptation comportementale aux réactions allergiques aiguës. Un sujet qui reste mal compris dans le cadre de l’immunité de type 2.
Étude: Les mastocytes associent la détection immunitaire au comportement d’évitement des antigènes. Crédit d’image : KaterynaKon/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Les mastocytes sont des cellules hématopoïétiques résidant dans les tissus barrières, par exemple les épithéliums du tractus gastro-intestinal (GI), des poumons et de la peau, mieux connus pour leur rôle dans les allergies médiées par les IgE, affectant jusqu’à 40 % de la population mondiale.
Lors de dommages aux sites barrières, des antigènes, toxiques (par exemple, des microbes pathogènes) et inoffensifs (par exemple, des cacahuètes, des œufs), pénètrent dans le corps, induisant ainsi une réponse immunitaire de type 2. Le bras adaptatif du système immunitaire génère alors des anticorps IgG et IgE pour la neutralisation de l’antigène.
Les mastocytes expriment des récepteurs IgE de haute affinité (FcεRI) qui se lient aux IgE spécifiques de l’antigène lors d’une réexposition au même antigène. Les mastocytes libèrent des protéases, de la sérotonine, des histamines et des leucotriènes (signaux), qui signalent un comportement d’évitement susceptible de provoquer une réaction allergique.
Contrairement aux théories antérieures, Margie Profet a proposé que les réactions allergiques aiguës, par exemple les éternuements et la diarrhée, aident à expulser rapidement les allergènes. De plus, ces symptômes facilitent l’identification de la source allergique, permettant un évitement futur.
Les preuves d’un comportement d’évitement des antigènes se sont élargies au fil du temps, mais le rôle des mastocytes dans celui-ci reste largement inconnu. Les fonctions physiologiques globales des mastocytes restent une énigme.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, des chercheurs ont immunisé un BALB/c génétiquement déficient en mastocytes Cpa3Cre/+ souris avec de l’ovalbumine (OVA) en complexe avec de l’hydroxyde d’aluminium adjuvant ou de l’alun par voie intrapéritonéale aux jours zéro et 14, aux côtés de BALB/c de type sauvage Cpa3+/+ souris (témoins). Ces souris ont ensuite induit une réponse IgE robuste spécifique à l’OVA.
Au jour 20, ils ont soumis des souris à un test d’évitement de boisson, un test comportemental adapté de Cara et al., qui a déterminé leur préférence pour l’eau de blanc d’œuf (source OVA) par rapport à l’eau ordinaire. L’équipe a enregistré en continu les préférences de consommation de chaque animal de test.
Pour empêcher les souris d’autres influences environnementales et une évaluation ininterrompue de leur comportement naturel, l’équipe a hébergé 13 à 16 souris dans IntelliCages tout au long de l’étude. Chaque cage donnait aux souris accès à huit biberons, quatre remplis de blanc d’œuf et les quatre autres contenant de l’eau ordinaire.
En outre, l’équipe a soumis des souris BALB/c de type sauvage au test « d’évitement » à deux bouteilles ou au test de « non-évitement » par gavage OVA pendant 16 jours maximum.
Il les a aidés à évaluer les conséquences immunologiques des comportements d’évitement et de non-évitement sur le tractus gastro-intestinal, en particulier l’estomac et l’intestin grêle.
Résultats
Les chercheurs ont noté que si les souris non immunisées préféraient l’eau de blanc d’œuf à l’eau ordinaire, les souris immunisées à l’OVA évitaient l’eau de blanc d’œuf d’une manière dépendante des mastocytes.
De plus, après avoir reçu un cocktail de cytokines T helper 2 (Th2) et mastocytes deux jours après l’immunisation, ces souris ont développé une réponse d’évitement améliorée; cependant, cette réponse est restée dépendante des mastocytes.
Dans le test à deux bouteilles, les chercheurs ont découvert que les souris déficientes en mastocytes préféraient l’eau de blanc d’œuf tandis que les souris de type sauvage l’évitaient. Lorsqu’elles ont été forcées d’ingérer de l’OVA par gavage, ces souris de type sauvage ont développé une diarrhée, indiquant l’induction de processus inflammatoires et immunologiques dans des conditions de non-évitement.
Les résultats de l’étude ont rétabli que l’épithélium gastro-intestinal forme une barrière qui contrôle l’absorption des nutriments et empêche l’entrée des microbes dans l’intestin. En conséquence, seuls les mastocytes de l’estomac et de l’intestin grêle résidant dans les tissus, mais pas les mastocytes de l’œsophage ou du côlon, ont détecté une exposition à l’antigène oral.
Une autre observation notable était que l’induction de gènes immunitaires était plus faible chez les souris déficientes en mastocytes, ce qui suggère que l’activation immunitaire pourrait ne pas être complètement dépendante des mastocytes.
De plus, les mastocytes ont détecté la présence d’antigènes protéiques et ont signalé cette information au système nerveux central.
Conclusion
Chez les mammifères, les mastocytes et les IgE sont restés conservés pendant des millions d’années pour fournir des avantages évolutifs significatifs. Toutefois, cela ne résout pas le débat sur la
finalité immunologique des réponses allergiques induites par ces composants immunologiques. Dans certains cas, les mastocytes et les IgE interviennent même dans les réponses Th2 protectrices.
D’autres fonctions avantageuses des mastocytes et des IgE ont été observées lors d’infections parasitaires. Cependant, des études ont également montré que d’autres cellules immunitaires, comme les éosinophiles, rendent la fonction des mastocytes redondante même lors d’infections parasitaires.
Compte tenu de la complexité des fonctions physiologiques des mastocytes au cours de la protection immunologique, leur rôle dans le comportement d’évitement des antigènes devient beaucoup plus intrigant.
Dans l’évitement spécifique à l’antigène, le rôle fonctionnel non redondant des mastocytes représente un avantage évolutif de la prévention des réponses immunitaires répétées aux allergènes, qui sont souvent non infectieux.
La plupart du temps, les allergènes sont inoffensifs et non toxiques, et avec des barrières intactes, ils restent également non immunogènes. Cependant, lorsque l’intégrité de la barrière est endommagée, par exemple, dans l’intestin, les poumons ou la peau par des irritants, tels que des détergents, les allergènes peuvent provoquer des réponses de type 2 dans le tractus gastro-intestinal, les poumons ou la peau, améliorant ainsi la production d’antigènes spécifiques. IgE.
En cas d’exposition à des toxines et à des substances inoffensives, le comportement d’évitement empêche les contacts répétés, ce qui induit une immunité locale et systémique et une inflammation subséquente.
L’étude actuelle a identifié les mastocytes comme distincts des autres cellules immunitaires malgré leur origine dans la moelle osseuse. Ils ont servi de cellules de détection qui ont lié la reconnaissance des antigènes induite par l’immunité de type 2 aux adaptations comportementales ; ici, l’évitement spécifique de l’antigène, remplissant ainsi une nouvelle fonction non redondante.
