Les chercheurs identifient des différences clés dans le fonctionnement interne des cellules immunitaires

Les cellules T cytotoxiques sont un élément important du système immunitaire. Une fois activées, elles se différencient soit en cellules effectrices à courte durée de vie, soit en cellules mémoire à longue durée de vie. Des études menées par des chercheurs de l'ETH Zurich ont montré que l'architecture cellulaire des cellules T influence laquelle de ces deux fonctions les cellules adoptent lorsqu'elles subissent une activation induite par un agent pathogène.

En plus d'améliorer notre compréhension du système immunitaire, ces découvertes, apparaissant dans Sciencepourrait également potentiellement conduire à de meilleurs traitements contre le cancer.

De l’extérieur, la plupart des lymphocytes T se ressemblent : petits et sphériques. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs dirigée par Berend Snijder de l'Institut de biologie des systèmes moléculaires de l'ETH Zurich a examiné de plus près l'intérieur de ces cellules à l'aide de techniques avancées. Leurs résultats montrent que l’organisation spatiale subcellulaire des cellules T cytotoxiques – que Snijder appelle leur architecture cellulaire – a une influence majeure sur leur destin.

Caractéristiques qui déterminent le destin d'une cellule

Lorsque les cellules présentant des invaginations nucléaires rencontrent un agent pathogène, elles se transforment en cellules effectrices puissantes qui prolifèrent rapidement et tuent l’agent pathogène. Leurs cellules homologues dotées d'un noyau sphérique, c'est-à-dire sans invaginations nucléaires, évoluent à un rythme plus lent : elles mettent plus de temps à s'activer et finissent par se différencier en cellules mémoire à longue durée de vie qui défendent l'organisme contre de futures attaques du même agent pathogène.

Les scientifiques ont identifié ces deux populations de cellules T fonctionnellement distinctes il y a environ 50 ans. “Mais jusqu'à présent, nous ne savions pas quelles caractéristiques déterminaient si un lymphocyte T deviendrait une cellule effectrice ou une cellule mémoire”, explique Ben Hale, postdoctorant au sein du groupe de recherche de Snijder et auteur principal de l'article.

Pour aider à identifier ces caractéristiques, les chercheurs ont développé une plateforme qui analyse automatiquement les images microscopiques des cellules immunitaires. Ils ont ensuite présenté cette plateforme avec des milliers de lymphocytes T provenant de 24 volontaires sains qui ont donné leur sang au Service zurichois du don de sang de la Croix-Rouge suisse.

Des différences inattendues

Grâce à une approche d’apprentissage automatique, la plateforme a classé les cellules en trois groupes différents. “Nous avions déjà vu comment certaines cellules T apparaissent en forme de bouteille lorsqu'elles sont activées”, explique Snijder. “Mais nous ne nous attendions pas à ce que la plateforme divise les cellules rondes en deux groupes différents.”

Après une enquête plus approfondie, les chercheurs ont également découvert que les différences d'architecture cellulaire entre les deux classes de cellules rondes ont également une signification fonctionnelle. “Les cellules présentant des invaginations nucléaires sont conçues pour s'activer rapidement : beaucoup d'entre elles se transforment en cellules effectrices en forme de bouteille en 24 heures”, explique Hale.

“Ils réagissent également plus fortement lorsqu'ils sont activés et prolifèrent beaucoup plus rapidement que les cellules sans invaginations nucléaires”, ajoute Snijder. Lui et son équipe ont également identifié le mécanisme moléculaire qui conduit à une activation plus rapide et plus forte des cellules présentant des invaginations nucléaires : « Leur architecture cellulaire particulière permet un afflux accru d'ions calcium », explique Snijder.

Les deux chercheurs soulignent qu’il reste encore de nombreuses questions sans réponse. Par exemple, Snijder et son équipe espèrent maintenant découvrir comment l'organisme garantit systématiquement qu'environ 60 pour cent des cellules T cytotoxiques dans le sang présentent des invaginations nucléaires, tandis que 35 pour cent n'ont aucune invagination et les 5 pour cent restants sont en forme de bouteille.

Rendre les thérapies plus efficaces sur le plan clinique

Snijder et Hale notent que leurs résultats sont non seulement « importants pour mieux comprendre le fonctionnement de nos cellules immunitaires », mais jouent également un rôle crucial dans la lutte contre le cancer, par exemple : « De nombreuses thérapies innovantes utilisent les cellules T pour tuer le cancer. cellules”, explique Snijder.

“Si nous pouvons trouver un moyen de sélectionner et de déployer spécifiquement ces architectures cellulaires, nous pourrons peut-être améliorer l'efficacité clinique de ces thérapies.”