04 Sep Des cellules immunitaires sous notre propre nez
Les cellules productrices d’anticorps découvertes à l’intérieur des conques nasales pourraient contribuer à la mise au point de nouveaux vaccins nasaux et de traitements contre les allergies et les troubles du système nerveux.
Le nez est une porte d’entrée majeure dans notre corps – pour l’air que nous respirons, les arômes que nous sentons et les microbes qui nous rendent malades. À l’entrée, l’air passe par les cornets nasaux, ou turbines – les longues et étroites tablettes osseuses recourbées qui ressemblent à un coquillage et font saillie dans le passage respiratoire. Les conques sont recouvertes d’un tissu unique qui sécrète du mucus et contient de nombreuses branches de cellules nerveuses responsables de notre odorat. La structure et la fonction des conques permettent à l’air de se réchauffer et d’absorber l’humidité avant d’atteindre les poumons.
Prof. Ziv Shulman
Les cornets nasaux ne sont pas seulement le premier site d’invasion des voies respiratoires par les agents pathogènes, mais ils présentent également un point faible majeur : parce qu’elles sont situées si près du cerveau, elles ne sont pas accessibles aux anticorps envoyés par notre système immunitaire via la circulation sanguine lors d’une infection des voies aériennes supérieures. Comment, dans ces conditions, sommes-nous relativement protégés des microbes envahissants et ne sommes-nous pas constamment malades ? Dans une nouvelle étude publiée dans Nature, des chercheurs de l’Institut Weizmann des Sciences ont découvert que les cellules sécrétrices d’anticorps migrent vers les conques nasales chaque fois que nous sommes malades ou vaccinés, et que de là elles sécrètent des anticorps localement dans la cavité nasale. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à des vaccinations nasales plus efficaces et à de nouveaux traitements pour les troubles du système nerveux, certaines allergies et des maladies auto-immunes.
Pendant la pandémie de coronavirus, alors que le virus se propageait dans le monde entier, des millions de personnes ont suivi de près le développement d’un vaccin COVID qui pourrait être administré sous forme de spray nasal au lieu d’une injection. L’idée n’était pas saugrenue ; après tout, un vaccin contre la grippe et plusieurs autres sont déjà disponibles sous forme de sprays nasaux, qui contiennent des virus vivants mais affaiblis qui génèrent une protection locale dans les cornets nasaux. Ces vaccinations nasales ne sont toutefois pas efficaces en une seule dose et doivent être suivies d’une dose de rappel. Cependant, les scientifiques ne comprennent pas encore parfaitement le fonctionnement de ces vaccins nasaux et la raison pour laquelle un rappel est nécessaire.
Coupe transversale de la cavité nasale et des conques d’une souris ayant reçu un vaccin nasal.
Pour faire la lumière sur cette question, le professeur Ziv Shulman, du Département d’Immunologie Systémique de Weizmann, et Jingjing Liu, doctorant dans son laboratoire, ont décidé d’examiner comment les organes du système immunitaire situés près du nez et de la gorge réagissent aux vaccinations par voie nasale. Chez l’homme, ces organes comprennent les amygdales et les adénoïdes, collectivement connus sous le nom d’anneau lymphatique de Waldeyer ou anneau amygdalien. Dans cette nouvelle étude, une équipe de chercheurs, dirigée par Liu, a utilisé des techniques d’imagerie avancées pour analyser la réponse immunitaire de l’organisme par l’imagerie d’organes entiers et intacts du système immunitaire de souris, semblables à ceux de l’homme.
Les chercheurs ont découvert que lorsque des souris étaient vaccinées par voie nasale, une réponse immunitaire ciblée était mise en place par les cellules B, les principaux producteurs d’anticorps du système immunitaire. Ces cellules commencent leur parcours en tant que cellules B précurseurs, dont certaines ont le potentiel d’identifier les agents pathogènes. Les scientifiques ont constaté que les cellules situées à proximité du tissu muqueux qui recouvre la cavité nasale ont identifié les molécules du vaccin et ont commencé à se diviser et à se différencier rapidement. Ce processus de différenciation peut être considéré comme une sorte de cours de spécialisation biologique, qui se termine lorsqu’elles deviennent des cellules qui sécrètent des anticorps spécifiques à l’agent pathogène ou deviennent des cellules mémoires. Les cellules mémoires sont stockées pendant de longues périodes en cas d’infection future.
Les cellules B peuvent sécréter cinq types d’anticorps. Les chercheurs ont découvert qu’en réponse à un vaccin, les cellules B proches des fosses nasales changent l’identité de l’anticorps qu’elles produisent et commencent à sécréter des anticorps qui agissent comme des « gardiens » spécialisés dans le passage du tissu muqueux interne vers les fosses nasales. L’étape suivante consiste pour les cellules B à quitter leur emplacement proche de la cavité nasale pour se rendre dans de minuscules « camps d’entraînement », appelés centres germinaux, qui se trouvent dans les organes du système immunitaire de cette partie du corps. Une fois sur place, elles subissent un « entraînement » qui comprend des modifications de leur constitution génétique et un processus de sélection méticuleux visant à garantir la survie des seules cellules B qui produisent les anticorps effectivement liés à l’agent pathogène ciblé par le vaccin.
(de gauche à droite) Jingjing Liu et Dr. Liat Stoler-Barak
Les cellules B sont aidées dans ce plan d’entraînement par un certain type de cellules T, qui jouent même un rôle dans le choix des cellules qui survivront à la fin, mais les chercheurs ont découvert qu’il n’y avait pas assez de ces cellules T dans les organes du système immunitaire de cette partie du corps pour créer une réponse immunitaire efficace. « Le fait qu’il doive y avoir une migration des cellules T vers la zone explique pourquoi une dose de vaccin nasal n’est pas suffisante et qu’une dose de rappel est nécessaire », explique le Prof. Shulman. Ce n’est qu’après la deuxième dose que suffisamment de cellules T sont produites pour transformer les cellules B en producteurs d’anticorps efficaces et en cellules mémoires.
Les chercheurs pensent que la rareté des cellules T a pour but d’éviter une sensibilité excessive à des quantités inoffensives de corps étrangers dans l’air. « Il est possible que ce mécanisme se dérègle lorsque les gens développent des allergies et diverses maladies auto-immunes, et sa compréhension pourrait donc aider à mettre au point de nouveaux traitements pour ces affections », ajoute le Prof. Shulman.
Une chasse au trésor de l’immunisation
La découverte de l’activation du mécanisme immunitaire en réponse aux vaccins n’était que le point de départ d’une recherche intensive visant à déterminer où vont les cellules sécrétrices d’anticorps une fois le processus de différenciation achevé. « Nous avons visualisé une réponse immunitaire dans les ganglions lymphatiques nasaux, mais comment se traduit-elle dans la protection des voies respiratoires », explique le Prof. Shulman. « Nous avons été surpris de découvrir les cellules B dans les conques nasales, un tissu osseux qui n’était pas connu pour soutenir une réponse immunitaire médiée par les anticorps. Cette relocalisation dans le tissu osseux est similaire à ce qui se passe dans la moelle osseuse, et il est possible que cette niche environnementale ait d’autres rôles que le mécanisme immunitaire que nous avons identifié. »
Les nouvelles découvertes montrent que les cellules sécrétrices d’anticorps se déplacent des ganglions lymphatiques nasaux vers les glandes productrices de mucus dans les conques nasales, directement sous leurs couches externes de cellules, et qu’elles sécrètent leurs anticorps dans ces glandes. Cette défense immunitaire compense l’incapacité des anticorps sanguins à atteindre cette porte d’entrée par la circulation sanguine, et elle est importante non seulement dans le contexte des virus et d’autres maladies : Elle protège également le cerveau et les nombreuses terminaisons nerveuses de cette partie du corps, qui sont responsables de notre odorat.
Cellules B (or) à l’intérieur des conques nasales (vertes) d’une souris vaccinée par voie nasale.
Outre le fait qu’elle facilite la conception de vaccins, le Professeur Shulman note que cette recherche a mis en évidence « un point d’entrée dans une cible hautement fortifiée – les cellules sécrétrices d’anticorps qui ont accès au système nerveux central ». À l’avenir, il pourrait être possible d’utiliser l’accès des cellules sécrétrices d’anticorps aux nerfs olfactifs pour concevoir des vaccins contre les maladies neurologiques.
La Science en chiffres
À ce jour, les vaccinations nasales n’ont été approuvées que pour deux maladies : la grippe et l’hépatite B. Selon l’Organisation mondiale de la santé, il existe 25 maladies pour lesquelles les vaccinations nasales pourraient être approuvées à l’avenir.
