Rapport d’étude : Analyse des caractéristiques et fonctions des cellules T régulatrices dans le cerveau et la moelle épinière

Contexte et motivation de l’étude

Cette étude explore les spécificités et les différences fonctionnelles des cellules T régulatrices (Tregs) dans le système nerveux central (SNC). Les Tregs jouent un rôle clé dans la réponse immunitaire acquise, principalement en supprimant des réponses immunitaires excessives grâce à la reconnaissance de divers antigènes autologues et exogènes. Les Tregs résident dans de nombreux tissus non lymphoïdes, tels que le tissu adipeux, la peau, les poumons, l’intestin, le cœur et le cerveau, qu’on appelle les “Tregs tissulaires” (Tissue Tregs), et jouent un rôle important dans l’homéostasie et la réparation tissulaires en interagissant avec les cellules des tissus. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans l’étude des Tregs, les facteurs clés déterminant la spécificité tissulaire des Tregs (tels que la spécificité des antigènes, l’environnement tissulaire et l’état pathologique) restent obscurs. Cette étude tente de clarifier les mécanismes des caractéristiques spécifiques des Tregs dans le SNC à l’aide de modèles de souris d’accident vasculaire cérébral ischémique et de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE).

Source de l’étude

L’article a été rédigé par Mahiro Watanabe, Ako Matsui, Natsumi Awata, Ayame Nagafuchi, Mio Kawazoe, Yoshihiro Harada et Minako Ito, tous issus de l’institut de recherches médicales de Kyushu University, département d’allergologie et immunologie. L’étude a été publiée dans le “Journal of Neuroinflammation” (Journal de la neuro-inflammation) en 2024, avec le numéro de citation 21:146.

Méthodes de recherche

Souris expérimentales

L’étude a utilisé des modèles de souris, y compris des souris de type sauvage C57BL/6J et des souris génétiquement modifiées (telles que les souris Foxp3^hcd2ki, IL-17A-GFP et DEREG), toutes élevées au sein de l’installation animale spécifiquement pathogène libre (SPF) de l’université de Kyushu.

Modèle d’accident vasculaire cérébral ischémique

Le modèle d’AVC ischémique a été construit avec des souris mâles âgées de 8-12 semaines et pesant de 20-30 grammes. Un modèle d’occlusion de l’artère cérébrale moyenne (MCAO) a été réalisé en utilisant un filament temporaire, retiré après 60 minutes pour permettre la reperfusion cérébrale. Les fonctions neurologiques des souris ont été évaluées par une échelle de score neurologique.

Modèle EAE

Des souris Foxp3HCD2-KI et de type sauvage âgées de 2-3 mois ont été injectées sous la peau avec un mélange de peptide glycoprotéine myéline oligodendrocyte (MOG33-55) et d’adjuvant complet de Freund, et ont reçu une injection intrapéritonéale de toxine de coqueluche aux jours 0 et 2.

Isolation des cellules du SNC

Les souris ont été perfusées avec PBS, et les cerveaux et moelles épinières ont été prélevés pour dissociation mécanique et enzymatique. Une analyse et un tri par cytométrie en flux utilisant des anticorps marqués de fluorochrome ont permis de détecter une variété de protéines spécifiques et de marqueurs moléculaires.

Immunohistochimie

Des coupes de moelle épinière de souris fixées avec 4 % de paraformaldéhyde (PFA) ont été immunocolorées avec des anticorps spécifiques, tels que ceux contre la protéine basique de la myéline (MBP), la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP) et l’ionisé calcium-binding adapter molecule 1 (Iba1).

Expériences de déplétion des Tregs

Chez les souris EAE, les Tregs ont été épuisés en utilisant de la toxine diphtérique (DT), suivies d’une analyse du cerveau et de la moelle épinière après 7 jours.

Expérimentation de transfert des Tregs

Des Tregs isolés du cerveau et de la moelle épinière de souris EAE ont été transférés respectivement à des souris de type sauvage EAE pour évaluer leurs effets sur les symptômes EAE.

Arrays de chimiokines et analyse de migration

Des protéines ont été extraites des différents tissus pour analyse par array de chimiokines ; des Tregs isolés ont été soumis à des analyses de migration in vitro en présence de chimiokines spécifiques.

Séquençage d’ARN et de l’ARN à cellule unique

L’ARN des échantillons de cerveau et de moelle épinière a été extrait pour le séquençage de l’ARN en masse (RNA-seq) et le séquençage de l’ARN à cellule unique (scRNA-seq), et analysé à l’aide de logiciels spécifiques (par exemple, Cell Ranger et Loupe Browser).

Résultats de l’étude

Rôle des cellules T régulatrices dans les souris EAE

Le manque de Tregs conduit à une aggravation des symptômes dans les souris EAE, soulignant l’importance des Tregs dans la suppression de la progression de l’EAE.

Analyse de l’expression génique des Tregs du SNC

L’analyse de l’expression génique des Tregs du cerveau et de la moelle épinière des souris atteintes d’accident vasculaire cérébral ischémique et d’EAE a révélé des caractéristiques tissulaires distinctes dans différents états pathologiques. L’analyse PCA a montré que les caractéristiques des Tregs du cerveau dans l’EAE sont plus proches de celles des Tregs du cerveau dans le modèle d’AVC que des Tregs de la moelle épinière dans l’EAE. Des analyses plus poussées ont révélé des différences significatives dans l’expression de gènes spécifiques de tissus, indiquant que les facteurs environnementaux ont plus d’impact que l’état pathologique.

Analyse du récepteur des cellules T (TCR) et de la spécificité des antigènes

L’analyse des séquences de TCR a révélé que des TCR clonaux très exprimés étaient présents dans le cerveau et la moelle épinière, suggérant que la spécificité des Tregs tissulaires ne dépend pas entièrement de la spécificité des antigènes.

Interaction des chimiokines et des récepteurs chimiokines

L’expression des récepteurs chimiokines des Tregs tissulaires diffère entre les tissus, avec une expression élevée de CCR1, CCR2, CXCR6 et CCR8 dans la moelle épinière, et de CXCR4 dans les Tregs du cerveau. Les différences d’expression des chimiokines correspondantes dans les tissus influent sur le positionnement et les fonctions locales des Tregs.

Effets anti-inflammatoires et réparateurs des Tregs

Des expériences de transfert ont montré que les Tregs isolés de la moelle épinière des souris EAE atténuent de manière significative les symptômes de l’EAE dans le même tissu, tandis que les effets des Tregs du cerveau sont plus modérés. Ces résultats indiquent que les Tregs ont des effets spécifiques au tissu dans la suppression de l’inflammation et la facilitation de la réparation tissulaire.

Conclusion et valeur de la recherche

Cette étude révèle les différences de caractéristiques et de fonctions des Tregs du cerveau et de la moelle épinière dans divers environnements pathologiques du SNC, soulignant l’importance de l’environnement tissulaire dans la détermination des caractéristiques des Tregs. Ces découvertes sont importantes pour le développement de thérapies anti-inflammatoires tissu-spécifiques médiées par les Tregs. La recherche suggère également que, malgré des caractéristiques tissulaires prononcées, les facteurs uniques de réparation et d’effets anti-inflammatoires des Tregs ont un potentiel thérapeutique.

Points saillants de l’étude

1. Montre les différences de caractéristiques et de fonctions des Tregs du cerveau et de la moelle épinière dans le SNC.
2. Met en évidence le rôle plus important de l’environnement tissulaire dans la formation des caractéristiques spécifiques des Tregs par rapport à l’état pathologique ou à la spécificité antigénique.
3. Détaile les voies de migration cellulaire des Tregs ainsi que leurs interactions avec l’environnement, fournissant une nouvelle perspective sur les applications thérapeutiques potentielles des Tregs.

Cette étude approfondit la compréhension des caractéristiques et fonctions uniques des Tregs dans le système nerveux central, offrant un riche soutien de données et des directions de recherche pour les futures études de traitement de maladies basées sur les Tregs.