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Rigides et visqueux, la vérité sur les globules blancs

Grâce à leur expertise en micromanipulation des cellules, Julien Husson et son équipe ont pu mettre en évidence que les globules blancs voient leurs propriétés mécaniques évoluer lorsqu’ils entrent en contact avec des pathogènes. Ces changements de viscosité et de rigidité auraient un rôle dans leur mobilité et interaction avec leurs cibles.

Crédits : Julien Husson, LadHyX, https://cellmechanics.jimdofree.com/
Dans la continuité de leurs recherches sur les propriétés physiques des cellules, Julien Husson, professeur à l’École polytechnique et chercheur au Laboratoire d’Hydrodynamique (LadHyX*), son équipe, et plusieurs autres équipes collaborant pour cette étude, montrent que les leucocytes (les globules blancs) voient leur rigidité et leur viscosité augmenter drastiquement lorsqu’ils sont mis en contact avec leurs cibles. Ces travaux sont publiés dans le journal Biophysical Journal ce mardi 16 mars, et s'inscrivent dans le cadre des études réalisées par Julien Husson lors de sa nomination en tant que lauréat 2019 du Programme d’Innovation Biomédicale.

De l'étude d'une cellule unique...

Pour parvenir à cette conclusion, les chercheurs ont utilisé un rhéomètre basé sur l’utilisation de micropipettes. Cet instrument permet de manipuler une cellule unique et de mesurer les changements de propriétés mécaniques qu’elle subit. Ils ont ainsi pu choisir les leucocytes un par un afin d’étudier précisément leurs variations.

Cellules clés du système immunitaire, les leucocytes ont des sous-types variés dont le rôle est de combattre les pathogènes et cellules infectées, d’enlever les débris cellulaires dans le corps, ou encore d’échanger de l’information avec d’autres cellules. C’est suite à cet échange d’information qu’ils peuvent identifier des antigènes révélant la présence d’une menace dans l’organisme, et alors de coordonner la réponse immunitaire adaptée. Ces antigènes sont des éléments habituellement présents sur la surface des virus et bactéries, et qui conduisent à l’activation des leucocytes et du système immunitaire. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des billes couvertes d’antigènes pour les activer artificiellement.

...à la généralisation d'un mécanisme

Dans les secondes qui suivent la mise en contact des leucocytes avec les billes, Julien Husson et son équipe ont pu observer une augmentation de la rigidité et de la viscosité des cellules. Ces changements, qui atteignaient leur maximum en quelques minutes, étaient suffisamment stéréotypés pour distinguer les sous-types de leucocytes. Bien que le ratio de viscosité par rapport à la rigidité reste constant dans chaque sous-type, les chercheurs mettent en évidence que l’évolution des propriétés mécaniques entre leucocytes est variable. Pour certains sous-types, la rigidité et la viscosité étaient décuplées !

La viscoélasticité des cellules étant un paramètre clé dans leur mobilité et leur interaction avec d’autres cellules, les auteurs concluent que ces changements sont des clés importantes dans la compréhension de l’activation des cellules immunitaires ainsi que dans leurs mécanismes de réponse aux pathogènes.

*LadHyX : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris