Comment les cellules immunitaires pénètrent dans les tissus

Pour se rendre aux endroits où elles sont nécessaires, les cellules immunitaires ne se contentent pas de se faufiler à travers de minuscules pores. Ils surmontent même les barrières en forme de mur de cellules étroitement emballées. Des chercheurs de l’Institut autrichien des sciences et technologies (ISTA) viennent de découvrir que la division cellulaire est la clé de leur succès. Avec d’autres études récentes, leurs conclusions publiées dans Science donnent une image complète d’un processus tout aussi important pour la guérison que pour la propagation du cancer.

Imaginez un mur de pierre à la campagne. Bien emballé, une pierre repose sur l’autre pour combler les plus petits espaces. Un obstacle apparemment infranchissable. Sur leur chemin à travers le corps pour combattre les infections, les cellules immunitaires font face à de telles barrières sous la forme de tissus denses en cellules. Pour faire leur travail en tant que service de sauvetage du corps, ils doivent trouver un moyen de passer. Dans une étude récente, des scientifiques du groupe Siekhaus de l’ISTA, des collaborateurs du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et trois étudiants d’un lycée local, ont examiné de près comment cela se produit dans les embryons de mouches des fruits.

Au cours du développement de ces minuscules animaux transparents, les macrophages, la forme dominante des cellules immunitaires chez les mouches des fruits, s’infiltrent dans les tissus. Grâce à des microscopes haut de gamme, les scientifiques ont pu suivre leur parcours. « Les macrophages arrivent au mur et cherchent le bon endroit pour entrer », explique Maria Akhmanova, jusqu’à récemment postdoc au groupe de recherche de Daria Siekhaus et premier auteur de l’étude.

Innover

Les signaux qui guident les macrophages les ont dirigés vers le bon endroit. Là, le macrophage pionnier, la première cellule à s’installer, attend. Soudain, une partie du mur se met à bouger. La cellule juste devant le macrophage s’arrondit, se préparant à se diviser, une partie normale de son cycle cellulaire. « C’est ce que le pionnier attendait », déclare Akhmanova. En déplaçant son noyau cellulaire vers l’avant, la cellule pionnière avance maintenant tandis que tous les autres macrophages suivent sa trace. Comme le groupe Siekhaus l’a également découvert récemment, pour percer, le pionnier reçoit un regain d’énergie supplémentaire grâce à un processus complexe régi par une protéine récemment découverte que les scientifiques ont nommée Atossa. De plus, les scientifiques ont appris que pour protéger leur noyau sensible des dommages, les macrophages développent une armure protectrice faite de filaments d’actine.

La division cellulaire est cruciale pour le succès

En inhibant, ralentissant et accélérant précisément la division spécifique des cellules des tissus adjacents, les chercheurs sont désormais en mesure de prouver que le composant crucial qui permet aux cellules immunitaires d’entrer est en fait la division cellulaire environnante. Au fur et à mesure qu’elle s’arrondit pour se préparer à la division, la cellule tissulaire au site d’entrée perd certains de ses points de connexion avec son environnement, ont observé les chercheurs par imagerie en direct. En collaboration avec le laboratoire De Renzis de l’EMBL, les chercheurs ont également induit artificiellement l’arrondi grâce à une technique de pointe utilisant la lumière pour induire des modifications génétiques. Ce n’était pas suffisant pour faire entrer les macrophages. Mais la réduction génétique de la quantité de connexions cellulaires l’était. « C’était très excitant de voir comment les macrophages ne pouvaient pénétrer dans le tissu que lorsque la cellule tissulaire perdait ses connexions », explique Akhmanova.

Implications puissantes pour la recherche sur le cancer

« La division cellulaire étant le processus clé qui contrôle l’infiltration des macrophages est vraiment un concept très élégant avec des implications puissantes », s’enthousiasme le professeur Daria Siekhaus. Le même mécanisme qui aide les macrophages à pénétrer dans les tissus pourrait également être essentiel pour de nombreux autres types de cellules immunitaires chez les vertébrés comme les humains. À long terme, les scientifiques sont impatients de savoir si la manipulation des connexions ou des divisions des cellules tissulaires pourrait aider à augmenter l’infiltration des cellules immunitaires dans les tumeurs pour les combattre de l’intérieur ou aider à réduire la capacité des cellules immunitaires à attaquer les tissus pendant l’auto-immunité. « Nos découvertes affecteront également tout chercheur qui travaille sur n’importe quelle cellule migrante dans le contexte du corps », explique le biologiste cellulaire.

Pour son étude, la biophysicienne théoricienne et boursière de Lise Meitner, Maria Akhmanova, a plongé profondément dans le monde de la microscopie. Avec l’aide de son mentor Daria Siekhaus, elle a appris tout ce qu’elle pouvait sur les mouches des fruits fascinantes et très utiles. Trois élèves du lycée de Klosterneuburg faisaient également partie de l’équipe. Lors d’un voyage scolaire dans les laboratoires de l’Institut, ils découvrent leur enthousiasme pour la recherche. Par conséquent, ils ont aidé Akhmanova à croiser et à identifier les mouches des fruits et ont même écrit un algorithme pour accélérer l’analyse des images. « Le succès de ce projet de recherche a été rendu possible grâce aux efforts conjoints de nombreux scientifiques et à l’aide considérable de trois lycéens motivés ! dit Akhmanova.