Les premières images 3D d'un thymus humain entier ont été créées à l'aide d'une technique spécialisée aux rayons X par des chercheurs de l'UCL et du Francis Crick Institute.
Ces images très complexes ont montré que des structures appelées corps de Hassall occupent une grande partie de la moelle thymique, ce qui suggère qu'elles pourraient jouer un rôle dans la régulation du microenvironnement thymique et de l'immunité.
Dans une recherche publiée dans Médecine de la communicationl'équipe a utilisé la tomodensitométrie à contraste de phase (PC-CT) pour prendre des images 3D détaillées des thymus de fœtus ou de bébés en développement âgés de moins d'un an. Les images ont été créées à l'Installation européenne de rayonnement synchrotron (ESRF) de pointe à Grenoble, en France.
Le thymus est chargé de programmer le système immunitaire pour répondre aux menaces externes, telles que les virus et les bactéries. Il commence à produire des lymphocytes T, un type de cellule immunitaire, 12 à 13 semaines après le début de la grossesse, qui colonisent ensuite d'autres zones du corps.
Mais il reste de nombreuses questions sans réponse sur la structure et la fonction du thymus, tant en matière de santé que de maladie, qu'une imagerie plus détaillée pourrait aider à résoudre.
Les nouvelles images révèlent la structure interne du thymus et mettent en lumière la taille et l'évolution des zones appelées corps de Hassall, qui se forment environ 15 semaines après le début de la grossesse. Jusqu'à récemment, elles étaient considérées comme des structures ressemblant à des oignons, définies comme le « cimetière des thymocytes ».
Le professeur Paola Bonfanti, auteur de l'étude de l'Institut d'immunité et de transplantation de l'UCL et du Francis Crick Institute, a déclaré : « Le thymus est souvent négligé dans la recherche, mais il peut nous en dire beaucoup sur le fonctionnement de notre système immunitaire. C'est ainsi que l'organe évolue au cours des premières années de la vie et tout au long de l'âge adulte.
« De nouvelles méthodes comme la PC-CT peuvent commencer à démêler les fonctions du thymus en préservant l'intégrité globale de la structure de l'organe sans avoir à la découper, ce qui peut nous aider à comprendre ce qui se passe pendant une maladie où l'architecture de l'organe est compromise. »
La méthode d'imagerie, qui exploite le fait que les trajectoires des rayons X se courbent légèrement lorsqu'ils traversent différents types de tissus, a pu montrer comment le rapport des compartiments du thymus – appelé cortex et moelle – change avec l'âge.
Les chercheurs ont montré que des structures appelées corps de Hassall apparaissent tôt au cours du développement des organes et occupent environ un quart de la moelle du thymus chez les enfants lorsque le thymus est le plus actif, ce qui suggère qu'elles jouent un rôle dans la régulation immunitaire.
Étant donné que l’accès aux installations du synchrotron est limité et coûteux, l’équipe a ensuite étudié si une version à plus petite échelle de la technique des rayons X pourrait être utilisée dans un laboratoire standard.
La méthode, appelée « illumination de bord », exploite le même principe de « courbure de trajectoire » dans un espace de laboratoire standard, tout en conservant une qualité comparable à celle des images synchrotron.
L'équipe a confirmé que le synchrotron et le système d'éclairage des bords étaient capables de faire la distinction entre le cortex et la moelle épinière, ainsi que de montrer les corps de Hassall, dans des images d'un thymus âgé de 19 jours.
Le système à rayons X en laboratoire offre un moyen plus accessible d’étudier la composition 3D des organes sans avoir à perturber ou détruire les tissus. Cela évite également de devoir utiliser une petite partie d’un échantillon pour représenter l’ensemble de l’organe, ce qui peut être biaisé. En amenant le synchrotron au laboratoire, nous espérons que la technique pourra être utilisée par davantage de chercheurs et appliquée à de nouveaux défis. »
Professeur Sandro Olivo, auteur de l'étude de l'UCL Medical Physics & Biomedical Engineering
Les scientifiques pensent que cette méthode pourrait être utilisée pour étudier la façon dont le thymus évolue en raison de conditions médicales, comme la présence de tumeurs, ou comment il rétrécit avec l'âge.
