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Posté par Isabelle le Lundi 25/09/2017 à 12:00
La microfluidique analyse le système immunitaire
L'analyse de cellules uniques permet d'étudier la diversité d'une population cellulaire d'intérêt et d'en identifier des caractéristiques rares. Elle est particulièrement intéressante dans le cas des cellules du système immunitaire qui produisent les anticorps durant une infection ou après vaccination (La vaccination est un procédé consistant à introduire un agent extérieur (le vaccin) dans un organisme vivant afin de créer une réaction immunitaire positive contre une...). Des chercheurs du laboratoire Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...), biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres...), innovation (ESPCI Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle...) / CNRS) et de l'unité Anticorps en thérapie et pathologie (La pathologie, terme provenant du Grec ancien, est littéralement le discours, la rationalité (λογία logos) sur la souffrance (πάθος pathos), et désigne dans une acception...) (Institut Pasteur / Inserm) ont mis au point (Graphie) une méthode microfluidique (La microfluidique est la science et la technologie des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre.) qui permet d'analyser rapidement des dizaines de milliers de cellules uniques. Cette technique, simple à mettre en oeuvre et industrialisable, permet de tester la fonctionnalité et l'affinité des anticorps produits pour chaque cellule. Ces travaux pourraient être appliqués rapidement pour l'amélioration de vaccins et le suivi de nouveaux essais vaccinaux, ou d'identifier des anticorps thérapeutiques intéressants plus rapidement. Ces travaux sont publiés en ligne dans la revue Nature Biotechnology.

Après inoculation d’un vaccin, de nombreuses cellules vont être sélectionnées pour produire des anticorps, éléments clés dans la réponse immunitaire. Cette réponse « anticorps » est complexe: les anticorps sont nombreux – il en existe plusieurs dizaines de milliers – et il existe de multiples versions d’un même anticorps, à l’efficacité différente. Par ailleurs, cette population d’anticorps évolue et mature au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Suivre l’évolution de cette population en temps réel est donc une tâche difficile, qui était jusqu’à présent inimaginable à réaliser.

Mais le travail conjoint des équipes du laboratoire Chimie Biologie Innovation (ESPCI Paris – CNRS) et et de l’unité Anticorps en thérapie et pathologie (Institut Pasteur - Inserm) pourrait représenter une véritable avancée. Jusqu’à présent, les analyses faites pour observer ces phénomènes étaient soit tellement longues que l’analyse était en décalage par rapport à l’évolution de la réponse « anticorps », soit se cantonnaient à calculer une moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) qui s’affranchit des variations et des informations plus qualitatives sur la fonction et l’affinité des anticorps. Les chercheurs ont justement mis au point un dispositif qui a permis de suivre quotidiennement pendant plusieurs semaines l’évolution d’une population de cellules et les anticorps qu’elles produisaient (500 000 cellules ont ainsi été analysées). Ce test qui consiste à enfermer des cellules uniques dans des gouttelettes et à analyser leurs propriétés par fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à...), est extrêmement facile à mettre en œuvre et industrialisable.

Les scientifiques de l’Institut Pasteur (L’Institut Pasteur est une fondation française privée à but non lucratif qui se consacre à l'étude de la biologie, des...) et du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) impliqués ont apporté leur expertise en immunologie (L'immunologie est la branche de la biologie qui s'occupe de l'étude du système immunitaire. Apparu très tôt dans l'échelle de l'évolution, ce système a évolué pour...), notamment sur un système témoin comme le vaccin antitétanique. HiFiBio, start-up incubée à l’ESPCI Paris, a également participé à ces travaux, notamment dans la perspective d’utiliser cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) pour identifier de nouveaux anticorps thérapeutiques.

Prochaine étape: poursuivre le partenariat ESPCI - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) Pasteur (accord cadre de collaboration signé en 2015) et tester le dispositif sur des réponses immunitaires plus complexes, ainsi que dans le suivi de patients. Les enjeux de santé publique sont primordiaux, puisque ces travaux pourraient permettre de comprendre le rôle des cellules productrices d’anticorps dans certaines maladies (allergies, maladies autoimmunes) ou d’aider au développement de vaccins. Autre débouché important: à travers une collaboration avec le CHU de Montpellier, les chercheurs souhaitent utiliser d’autres types d’analyse sur le même dispositif pour l’étude et le suivi de cellules cancéreuses.

Contacts chercheurs:
- Klaus Eyer - ESPCI
- Jean Baudry - ESPCI
- Pierre Bruhns - Institut Pasteur

Publication Associée:
Eyer et al., Single-cell deep phenotyping of IgG-secreting cells for high-resolution immune monitoring, Nature Biotechnology. doi:10.1038/nbt.3964

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Source: CNRS