Les variations des cellules immunitaires contribuent à la gravité du paludisme

Anne Trafton | Bureau de presse du MIT

Au moins 250 millions de personnes sont infectées par le paludisme chaque année et environ un demi-million d'entre elles en meurent. Une nouvelle étude du MIT pourrait expliquer pourquoi certaines personnes sont plus susceptibles de contracter une forme de maladie plus grave et potentiellement mortelle.

Les chercheurs ont découvert que, chez certains patients, les cellules immunitaires appelées cellules NK (cellules tueuses naturelles) ne permettent pas d'activer les gènes nécessaires à la destruction efficace des globules rouges infectés par le paludisme.

Les chercheurs ont également montré qu'ils pouvaient encourager les cellules NK à tuer plus efficacement les globules rouges infectés cultivés dans un plat de laboratoire. Jianzhu Chen, l’un des auteurs principaux de l’étude, suggère une approche possible pour mettre au point des traitements susceptibles de contribuer à réduire la gravité des infections paludiques chez certaines personnes, en particulier les enfants.

"C’est une approche de ce problème", déclare Chen, professeur de biologie au MIT et membre de l’Institut Koch pour la recherche sur le cancer et intégrateur du MIT. "La plupart des patients atteints de paludisme qui meurent sont des enfants de moins de 5 ans et leur système immunitaire n'est pas encore complètement formé."

Peter Preiser, professeur à l'Université technique de Nanyang (NTU) à Singapour, est également l'un des principaux auteurs de l'étude, qui paraît dans le journal PLOS Pathogens du 4 octobre. Les auteurs principaux sont Weijian Ye et Marvin Chew, étudiants diplômés de l'Alliance SMART (Singapore-MIT) pour la recherche et la technologie (SMART).

Première ligne de défense

En 2010, Chen et ses collègues ont mis au point des souches de souris produisant plusieurs types de cellules immunitaires et de globules rouges. Ces souris «humanisées» peuvent être utilisées pour étudier la réponse immunitaire humaine à des agents pathogènes qui n’infectent pas normalement les souris, telles que Plasmodium falciparumle parasite responsable du paludisme.

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Quelques années plus tard, les chercheurs ont utilisé ces souris pour étudier le rôle des cellules NK et des macrophages dans l'infection par le paludisme. Ces deux types de cellules sont des acteurs essentiels du système immunitaire inné, une réponse non spécifique qui constitue la première ligne de défense contre de nombreux microbes. Chen et ses collègues ont découvert que lorsqu'ils ont retiré les cellules NK humaines des souris et les ont infectées avec le paludisme, la quantité de parasites dans le sang était beaucoup plus importante que chez les souris ayant des cellules NK. Cela ne s'est pas produit lorsqu'ils ont retiré les macrophages humains, ce qui suggère que les cellules NK sont les principaux défenseurs de première ligne contre le paludisme.

Une cellule tueuse naturelle (NK) se lie à un globule rouge infecté par le paludisme et le détruit. Crédit: Weijian Ye

Dans cette étude, les chercheurs ont également découvert que dans environ 25% des échantillons de sang humain utilisés, les cellules NK ne répondaient pas du tout au paludisme. Dans le nouveau document, ils ont tenté de savoir pourquoi c'était le cas. Pour ce faire, ils ont séquencé l'ARN des cellules NK avant et après avoir rencontré des globules rouges infectés par le paludisme. Cela a permis aux chercheurs d'identifier un petit nombre de gènes activés dans les cellules NK sensibles au paludisme, mais pas dans les cellules non réactives.

Parmi ces gènes, il en est un qui code pour une protéine appelée MDA5, qui était déjà connue pour être impliquée dans l'aide aux cellules immunitaires telles que les cellules NK et les macrophages pour reconnaître l'ARN étranger. D'autres études ont révélé que les globules rouges infectés par le paludisme sécrètent de minuscules bulles, appelées microvésicules, qui transportent des fragments d'ARN du parasite du paludisme. Les études ont également montré que les cellules NK absorbent ces microvésicules. Si MDA5 est présent, la cellule NK est activée pour tuer le globule infecté.

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Les cellules NK non sensibles, qui ont des niveaux inférieurs de MDA5, ne reconnaissent pas et ne tuent pas les cellules infectées. Les cellules NK sont également responsables de la sécrétion de cytokines qui invoquent les cellules T et d'autres cellules immunitaires. Par conséquent, leur incapacité à s'activer empêche également d'autres éléments de la réponse immunitaire.

Renforcer l'immunité

Chen et ses collègues ont également montré qu'ils pouvaient activer les cellules NK non sensibles en les traitant avec une molécule synthétique appelée poly I: C, structurellement similaire à l'ARN double brin. Pour que le poly I: C soit efficace, les chercheurs ont dû l’emballer dans de minuscules sphères appelées liposomes, qui lui permettent de pénétrer dans les cellules comme le font les microvésicules portant l’ARN.

Les chercheurs ont également découvert une corrélation entre les niveaux de MDA5 dans les cellules NK et la gravité de la maladie ressentie par les patients qui ont fait don des échantillons de sang. Ensuite, ils espèrent prendre des cellules de patients humains et les utiliser pour approfondir cette corrélation chez des souris humanisées, ainsi que pour déterminer si le traitement des souris avec du poly I: C aurait le même effet bénéfique que celui observé dans les cellules cultivées dans un plat de laboratoire. .

La recherche a été financée par la Fondation nationale de la recherche de Singapour par l'intermédiaire du groupe de recherche interdisciplinaire SMART dans le cadre du programme de recherche sur les maladies infectieuses.

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