Des cellules productrices d’anticorps découvertes à l’intérieur des cornets nasaux

Le nez est une porte d’entrée majeure vers notre corps : l’air que nous respirons, les arômes que nous sentons et les microbes qui nous rendent malades. En chemin, l’air passe par les cornets nasaux, ces longues cornets étroits et recourbés qui ressemblent à une coquille et qui font saillie dans les voies respiratoires.

Les conques sont recouvertes d’un tissu particulier qui sécrète du mucus et contient de nombreuses branches de cellules nerveuses responsables de notre odorat. La structure et la fonction des conques permettent à l’air de se réchauffer et d’absorber l’humidité avant d’atteindre les poumons.

Les cornets nasaux ne sont pas seulement le principal site d’invasion des pathogènes dans les voies respiratoires, mais ils présentent également un point faible majeur : comme ils sont situés si près du cerveau, ils ne sont pas accessibles aux anticorps envoyés par notre système immunitaire via la circulation sanguine lors d’une infection des voies respiratoires supérieures. Comment, alors, sommes-nous relativement protégés des microbes envahissants et ne soyons-nous pas constamment malades ?

Dans une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans NatureDes chercheurs de l’Institut Weizmann des Sciences ont découvert que les cellules sécrétant des anticorps migrent vers les cornets nasaux lorsque nous sommes malades ou vaccinés, et de là, elles sécrètent des anticorps localement dans la cavité nasale. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à des vaccinations nasales plus efficaces et à de nouveaux traitements pour les troubles du système nerveux, les allergies et les maladies auto-immunes.

Pendant la pandémie de coronavirus, alors que le virus se propageait à travers le monde, des millions de personnes ont suivi de près le développement d’un vaccin contre la COVID qui pourrait être administré sous forme de spray nasal au lieu d’une injection. L’idée n’était pas farfelue ; après tout, un vaccin contre la grippe et plusieurs autres sont déjà disponibles sous forme de spray nasal, qui contient des virus vivants mais affaiblis qui génèrent une protection locale dans les cornets nasaux.

Ces vaccins nasaux ne sont toutefois pas efficaces en une seule dose et doivent être suivis d’une dose de rappel. Pourtant, les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement comment fonctionnent ces vaccins nasaux et pourquoi un rappel est nécessaire.

Pour éclaircir le problème, le professeur Ziv Shulman du département d’immunologie systémique de Weizmann et Jingjing Liu, doctorante dans son laboratoire, ont décidé d’examiner comment les organes du système immunitaire situés près du nez et de la gorge réagissent aux vaccinations nasales. Chez l’homme, ces organes comprennent les amygdales et les adénoïdes, collectivement connus sous le nom d’anneau lymphatique de Waldeyer, ou anneau amygdalien.

Dans cette nouvelle étude, une équipe de chercheurs, dirigée par Liu, a utilisé des techniques d’imagerie avancées pour analyser la réponse immunitaire du corps en imageant des organes du système immunitaire entiers et intacts de souris, similaires à ceux des humains.

Les chercheurs ont découvert que lorsque des souris recevaient un vaccin nasal, une réponse immunitaire ciblée était déclenchée par les cellules B, les principaux producteurs d’anticorps du système immunitaire. Ces cellules commencent leur parcours en tant que cellules B précurseurs, dont certaines ont le potentiel d’identifier les agents pathogènes.

Les scientifiques ont observé comment les cellules situées à proximité du tissu muqueux qui recouvre la cavité nasale ont identifié les molécules du vaccin et ont commencé à se diviser et à se différencier rapidement. Ce processus de différenciation peut être considéré comme une sorte de parcours de spécialisation biologique, qui se termine lorsque les cellules deviennent des cellules sécrétant des anticorps spécifiques au pathogène ou des cellules mémoires. Les cellules mémoires sont stockées pendant de longues périodes en cas d’infection future.

Les lymphocytes B peuvent sécréter cinq types d’anticorps. Les chercheurs ont découvert qu’en réponse à un vaccin, les lymphocytes B proches de la cavité nasale modifient l’identité de l’anticorps qu’ils produisent et commencent à sécréter des anticorps qui agissent comme des « gardiens » spécialisés dans le passage de la muqueuse interne à la cavité nasale.

L’étape suivante consiste pour les lymphocytes B à quitter leur emplacement proche de la cavité nasale pour rejoindre de minuscules « camps d’entraînement », appelés centres germinatifs, qui se trouvent dans les organes du système immunitaire de cette partie du corps. Une fois sur place, ils subissent un « entraînement » qui comprend des modifications de leur constitution génétique et un processus de sélection minutieux pour assurer la survie des seuls lymphocytes B qui produisent les anticorps effectivement liés au pathogène ciblé par le vaccin.

Les cellules B sont aidées dans ce plan d’entraînement par un certain type de cellules T, qui joue même un rôle dans la décision des cellules qui survivront à la fin, mais les chercheurs ont découvert qu’il n’y a pas suffisamment de ces cellules T dans les organes du système immunitaire de cette partie du corps pour créer une réponse immunitaire efficace.

« Le fait qu’il faille une migration des lymphocytes T vers la zone concernée explique pourquoi une seule dose de vaccin nasal n’est pas suffisante et qu’une dose de rappel est nécessaire », explique Shulman. « Ce n’est qu’après la deuxième dose que suffisamment de lymphocytes T nécessaires sont produits pour transformer les lymphocytes B en producteurs d’anticorps efficaces et en cellules mémoires. »

Les chercheurs pensent que la rareté des lymphocytes T a pour but d’empêcher l’hypersensibilité à des quantités inoffensives de corps étrangers présents dans l’air. « Il est possible que ce mécanisme se dérègle lorsque les gens développent des allergies et diverses maladies auto-immunes. Le comprendre pourrait donc aider à développer de nouveaux traitements pour ces maladies », ajoute Shulman.

Une chasse au trésor sur la vaccination

La découverte que le mécanisme immunitaire était activé en réponse aux vaccins n’était que le point de départ d’une recherche intensive visant à déterminer où vont les cellules sécrétant des anticorps une fois le processus de différenciation terminé.

« Nous avons observé une réponse immunitaire dans les ganglions lymphatiques nasaux, mais comment se traduit-elle en protection des voies respiratoires ? », explique Shulman. « Nous avons été surpris de découvrir les cellules B dans les cornets nasaux, un tissu osseux qui n’était pas connu pour favoriser une réponse immunitaire médiée par des anticorps. Cette relocalisation dans le tissu osseux est similaire à ce qui se passe dans la moelle osseuse, et il est possible que cet environnement de niche ait d’autres rôles au-delà du mécanisme immunitaire que nous avons identifié. »

Les nouvelles découvertes montrent que les cellules sécrétant des anticorps se déplacent des ganglions lymphatiques nasaux vers les glandes sécrétrices de mucus dans les cornets nasaux, directement sous leurs couches externes de cellules, et qu’elles sécrètent leurs anticorps dans ces glandes. Cette défense immunitaire compense l’incapacité des anticorps sanguins à atteindre cette porte d’entrée par la circulation sanguine, et elle est importante non seulement dans le contexte des virus et d’autres maladies : elle protège également le cerveau et les nombreuses terminaisons nerveuses de cette partie du corps, qui sont responsables de notre odorat.

En plus de faciliter la conception de vaccins, Shulman note que cette recherche a révélé « un point d’entrée vers une cible hautement renforcée : les cellules sécrétant des anticorps qui ont accès au système nerveux central ». À l’avenir, il pourrait être possible d’utiliser l’accès des cellules sécrétant des anticorps aux nerfs olfactifs pour concevoir des vaccins contre les maladies neurologiques.

Français Ont également participé à l’étude le Dr Liat Stoler-Barak, le Dr Hadas Hezroni-Bravyi et le Dr Adi Biram du département d’immunologie des systèmes de Weizmann ; Sacha Lebon, le Dr Natalia Davidzohn et le Dr Moshe Biton du département d’immunologie et de biologie régénérative de Weizmann ; le Dr Merav Kedmi, Muriel Chemla et le Dr David Pilzer du département des installations centrales des sciences de la vie de Weizmann et du Nancy and Stephen Grand Israel National Center for Personalized Medicine de l’Institut Weizmann ; et le Dr Marina Cohen et le Dr Ori Brenner du département des ressources vétérinaires de Weizmann.