Une poignée de main ferme entre les protéines des cellules immunitaires est importante pour la capacité du corps à combattre les infections. Pendant ce temps, une faible adhérence contribue à expliquer les faibles déficits immunitaires causés par une maladie génétique rare.
Une nouvelle étude dirigée par Cheng Zhu, chercheur à Georgia Tech et à l’Université Emory, explore le rôle de la force physique sur la capacité du système immunitaire à combattre une infection. Les découvertes de l’équipe pourraient conduire à de nouveaux traitements qui renforceraient les réponses immunitaires et amélioreraient les résultats des patients aux prises avec une maladie rare et dévastatrice.
« Avec cette recherche, nous avons montré à quel point le système immunitaire est dynamique et physique », a déclaré Zhu, professeur Regents et titulaire de la chaire J. Erskine Love Jr. du département de génie biomédical (BME) de Wallace H. Coulter.
Le travail se concentre sur l’interaction des cellules B et des cellules T dans le système immunitaire de l’organisme via deux protéines – CD40 sur les cellules B et CD40L sur les cellules T – dans une maladie d’immunodéficience appelée syndrome Hyper IgM lié à l’X, ou X-HIgM. Il s’agit d’une maladie génétique qui touche deux garçons nouveau-nés sur un million, dont 80 % meurent avant l’âge de 25 ans.
Les chercheurs ont découvert que les forces mécaniques générées par ces interactions créent un « lien d’accrochage » entre les protéines. C’est comme une forte poignée de main qui ne fait que se renforcer lorsque chacun essaie de s’éloigner.
Lorsque la liaison est forte, les lymphocytes T signalent aux lymphocytes B dont ils ont besoin pour fabriquer des anticorps pour combattre un agent pathogène envahisseur. En fait, les lymphocytes B peuvent changer de vitesse, produisant des anticorps différents de ceux qu’ils produisaient auparavant.
Mais les personnes atteintes de X-HIgM ont endommagé les protéines CD40L, ce qui entraîne des liaisons faibles, une mauvaise signalisation et l’incapacité de produire les bons anticorps.
L’équipe a publié ses conclusions dans Avancées scientifiques. Les travaux mettent l’accent sur le rôle de la mécanotransduction – la conversion de la force physique en activité chimique – dans le système immunitaire.
Parmi les chercheurs principaux de Zhu dans l’étude figuraient Ankur Singh, chercheur à Georgia Tech, et Juergen Wienands, du centre médical universitaire de Göttingen, en Allemagne. Les auteurs principaux étaient d’anciens doctorants du BME. l’étudiant Stefano Travaglino et l’ancien postdoctorant Hyun-Kyu Choi (maintenant professeur adjoint à l’Université Yonsei en Corée du Sud).
Camp d’entraînement pour les cellules B
Dans le système de défense de l’organisme, les cellules B sont produites dans la moelle osseuse et migrent vers une partie des ganglions lymphatiques appelée centre germinal.
« C’est comme un camp d’entraînement où les cellules B subissent des processus d’amélioration, notamment une maturation d’affinité et un changement de classe d’anticorps, renforçant ainsi leur capacité à produire des anticorps efficaces », a déclaré Travaglino.
Les lymphocytes B interagissent avec les lymphocytes T et reçoivent des signaux instructifs pour produire les anticorps les plus efficaces pour faire face à l’envahisseur pathogène. C’est un processus qui repose fortement sur l’interaction du CD40 et du CD40L.
En utilisant des techniques telles que la microscopie à fluorescence, les chercheurs ont pu observer de près l’activité des centres germinatifs. Ils ont utilisé des outils de spectroscopie de force comme la sonde de force biomembranaire qui ont révélé que la poignée de main forte et tiraillante est supprimée par la mutation X-HIgM.
Les résultats suggèrent que l’environnement physique et l’activité au sein du centre germinal sont tout aussi importants que les signaux chimiques en jeu entre les protéines. En démontrant comment les mutations X-HIgM altèrent les liaisons de capture, les chercheurs ont fourni une explication mécaniste des déficits en anticorps de la maladie, une connaissance qui pourrait ouvrir la porte à de futures innovations en matière d’intervention thérapeutique et d’immunothérapie.
Singh a qualifié les conclusions de l’équipe de « tout simplement révolutionnaires ».
« L’importance de la recherche s’étend bien au-delà de la compréhension de X-HIgM, offrant une nouvelle perspective sur la façon d’aborder une variété de troubles immunitaires », a-t-il déclaré. « À mesure que ce domaine d’étude évolue, le potentiel de progrès dans les thérapies immunitaires semble prometteur. »
