Une fontaine de jouvence potentielle pour le système immunitaire
Ces résultats pourraient servir de base à la mise au point de nouvelles thérapies permettant de préserver la fonction du système immunitaire chez les personnes âgées.
Avec l'âge, les performances du système immunitaire diminuent, et les personnes âgées sont plus sensibles aux infections. Des équipes de recherche de Würzburg et de Freiburg ont découvert une approche qui pourrait être utilisée pour ralentir ce processus.
Une "carte" des types de cellules du thymus créée à l'aide du séquençage de l'ARNm d'une seule cellule permet de différencier les types de cellules et de déduire leurs voies de différenciation.
Team Dominic Grün
La structure tissulaire fine de l'organe thymus stimulé ne diffère pas de celle d'un organe non stimulé. Signe du bon fonctionnement du thymus, les zones marginales (rouge) et les zones internes (vert) sont nettement séparées les unes des autres.
Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics / Boehm
La pandémie de corona l'a clairement montré : les personnes âgées sont plus sensibles aux infections, souffrent de maladies infectieuses plus graves que les jeunes et mettent nettement plus de temps à se rétablir. En effet, la capacité du système immunitaire humain diminue continuellement à partir de l'âge de 60 ans environ.
La raison en est connue : "Les lymphocytes T jouent un rôle central dans la reconnaissance des agents pathogènes et la protection contre les infections", explique le professeur Dominic Grün, titulaire de la chaire de biologie computationnelle des systèmes biomédicaux spatiaux à la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) et membre du groupe de recherche Max Planck de Würzburg pour l'immunologie des systèmes.
Les lymphocytes T font partie du système immunitaire acquis. Ils se développent principalement au cours des premières années de la vie dans le thymus, un petit organe lymphoïde situé dans le thorax, derrière le sternum. "Cependant, le thymus rétrécit avec l'âge et permet à de moins en moins de lymphocytes T d'arriver à maturité, ce qui a pour conséquence d'affaiblir la défense immunitaire", explique le professeur Thomas Boehm, chef d'un groupe de recherche à l'Institut Max Planck d'immunobiologie et d'épigénétique.
Publication dans Nature
Grün et Boehm ont maintenant déchiffré ensemble de nouveaux détails sur les processus qui se déroulent lorsque le thymus rétrécit. Leurs résultats, que les chercheurs présentent dans le numéro actuel de la revue Nature, pourraient contribuer à ralentir au moins le déclin de la fonction immunitaire lié à l'âge et à développer de nouvelles thérapies qui réduisent ces risques de la vieillesse.
Ils ont déjà effectué d'importants travaux préliminaires à cet effet au cours des dernières décennies. Par exemple, le groupe de recherche de Thomas Boehm a pu identifier les commutateurs génétiques qui sont nécessaires dans le thymus pour la maturation des lymphocytes T. Les cellules épithéliales thymiques, qui attirent les précurseurs des cellules T et les incitent à mûrir, sont essentielles à cet égard. Des travaux antérieurs du laboratoire de Boehm avaient montré que les deux principales formes de l'épithélium thymique proviennent de cellules précurseurs bipotentes. Cependant, il n'était pas clair auparavant s'il existe plus d'un type de progéniteur, et en combien de sous-types les progéniteurs se différencient.
"Afin de mieux comprendre pourquoi le thymus rétrécit au cours de la vie, il est nécessaire de connaître en détail ses types de cellules", explique Dominic Grün. D'un point de vue scientifique, il serait particulièrement intéressant de pouvoir détecter dans le tissu des cellules progénitrices dites "naïves". Ces cellules progénitrices peuvent se transformer en tous les types de cellules épithéliales du thymus et constituent donc un point de départ important pour contrer le déclin de la fonction thymique.
Chaque cellule en ligne de mire
En fait, les deux groupes de recherche ont maintenant réussi à détecter de telles cellules progénitrices dans le thymus de souris adultes. Des méthodes de pointe en biologie unicellulaire ont été utilisées, en particulier le séquençage unicellulaire de l'ARNm. Grün est l'un des pionniers dans ce domaine et a mis au point, ces dernières années, des méthodes bioinformatiques personnalisées permettant de tirer des enseignements biologiques de ces données complexes.
"Cette technique permet de créer une empreinte moléculaire de chaque cellule sur la base de son expression génétique. En utilisant les empreintes moléculaires de chaque cellule, il est possible de dresser une carte de toutes les voies de différenciation, reflétant les relations entre les cellules, et donc leur arbre généalogique", explique Grün.
À l'aide de ciseaux génétiques CRISPR et d'un modèle de souris transgénique "code-barres" développé dans le laboratoire de Boehm, les équipes ont également réussi à marquer toutes les cellules épithéliales du thymus en croissance avec des "codes-barres" moléculaires. Comme ces identifiants individuels ont été transmis tels quels à toutes les cellules filles au cours de la vie, les chercheurs ont pu déchiffrer les relations entre les cellules filles à différents moments.
La combinaison du séquençage de cellules individuelles et de codes-barres établie dans le laboratoire de Grün a finalement permis de mesurer simultanément les identités moléculaires des cellules et leurs relations. Grâce à cette approche, les chercheurs ont pu découvrir deux types de cellules progénitrices : une population principalement active au cours du développement embryonnaire et dans la première phase de la vie, et une population "postnatale" à l'activité accrue à l'âge adulte, qui dérive de ce progéniteur précoce.
Une cible pour de nouvelles thérapies
"Nous avons ainsi découvert différentes populations progénitrices dans le thymus embryonnaire et adulte, qui peuvent se différencier en divers types de cellules épithéliales matures du thymus", décrit Grün, principal résultat de l'étude désormais publiée. Ces cellules progénitrices sont essentielles au maintien de la fonction des tissus et au développement des cellules T du système immunitaire adaptatif.
En combinant les modèles animaux transgéniques du laboratoire Boehm avec la méthodologie unicellulaire du groupe de recherche de Grün, il a également été possible de comprendre l'effet d'une méthode de prolifération des cellules épithéliales thymiques connue depuis des années. Les chercheurs ont pu montrer qu'un certain facteur de croissance maintient la population de progéniteurs même dans le thymus vieillissant et contrecarre ainsi le rétrécissement de cet organe lié à l'âge. Ces résultats pourraient servir de base au développement de nouvelles thérapies permettant de préserver la fonction du système immunitaire à un âge avancé.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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