Les microscopes révèlent un moment figé dans le temps cellulaire : une nouvelle méthode enregistre les cellules pendant leur travail

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D’accord! Un groupe de cellules T tueuses entoure une cellule cancéreuse. Lorsqu’un lymphocyte T tueur entre en contact avec une cellule cible, il s’attache et se propage sur la cellule pour neutraliser le danger. C’est l’un des nombreux exemples d’interaction cellule-cellule. Crédit : Alex Ritter, Jennifer Lippincott Schwartz et Gillian Griffiths, National Institutes of Health

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Un groupe de cellules T tueuses entoure une cellule cancéreuse. Lorsqu’un lymphocyte T tueur entre en contact avec une cellule cible, il s’attache et se propage sur la cellule pour neutraliser le danger. C’est l’un des nombreux exemples d’interaction cellule-cellule. Crédit : Alex Ritter, Jennifer Lippincott Schwartz et Gillian Griffiths, National Institutes of Health

Des chercheurs de Princeton et de l’Université Rockefeller ont découvert une nouvelle façon d’étudier la communication cellulaire, en enregistrant les interactions entre les cellules lorsqu’elles travaillent dans un organisme vivant et en ouvrant de nouvelles façons de comprendre le fonctionnement de notre corps.

Les interactions cellulaires sont essentielles pour combattre les maladies et former des tissus, a déclaré Yuri Pritykin, professeur adjoint d’informatique à l’Institut Lewis-Sigler de génomique intégrative et à l’Institut de bioingénierie Omenn-Darling. Il est l’un des deux auteurs principaux de le papier, publié le 6 mars dans Nature. “Néanmoins, la plupart des efforts en biologie moléculaire ont été consacrés à l’étude de ce qui se passe à l’intérieur d’une cellule, plutôt que des interactions entre les cellules”, a déclaré Pritykin.

Cela s’explique en partie par le fait qu’il est très difficile de savoir précisément quelles cellules interagissent. Alors que de puissants microscopes peuvent montrer la position des cellules dans une tranche de tissu, ces images représentent un moment figé dans le temps cellulaire. Il est possible de déduire quelles cellules pourraient interagir en regardant une image microscopique, a déclaré Pritykin, mais cela nécessite de faire de nombreuses hypothèses.

“Regarder une tranche de tissu vous dira quelles cellules sont proches les unes des autres, mais ce n’est pas parce que les cellules sont proches les unes des autres qu’elles interagissent”, a déclaré Pritykin. “Enfin, nous disposons désormais d’un moyen précis de mesurer les interactions cellulaires dans un organisme vivant.”

Le travail est une collaboration entre des biologistes moléculaires, dirigés par Gabriel D. Victora, professeur agrégé à l’Université Rockefeller, et des biologistes computationnels, dirigés par Pritykin. Les biologistes ont développé le travail expérimental et les informaticiens ont créé un algorithme pour analyser l’ensemble de données complexe produit par les expériences.

La découverte clé est venue du laboratoire de Victora, qui a trouvé un moyen de modifier génétiquement un organisme complexe – dans ce cas, une souris – afin que certaines de ses cellules produisent un peptide qui reste sur toutes les cellules avec lesquelles il interagit. Le génie génétique permet également aux chercheurs de mesurer les niveaux de ce peptide, leur permettant ainsi de comprendre exactement quelles cellules interagissent. Surtout, les chercheurs ont pu enregistrer les interactions entre différents types de cellules immunitaires ainsi que les interactions entre les cellules immunitaires et les cellules épithéliales de l’intestin.

Une version précédente de cette technologie, développée par le laboratoire de Victora en 2018, utilisait une méthode similaire d’ingénierie cellulaire, mais elle enregistrait uniquement les interactions entre deux molécules qui se produisent à la surface de certains types de cellules immunitaires. Bien qu’elle ne soit pas entièrement nouvelle, la méthode mise à jour constitue néanmoins une avancée majeure : c’est la première fois que des chercheurs démontrent qu’elle peut être utilisée pour suivre les interactions entre n’importe quel type de cellule, et pas seulement entre les cellules immunitaires spécifiques utilisées dans la première version de la technologie. .

Les chercheurs ont choisi de se concentrer sur les cellules immunitaires, car elles sont d’excellents communicateurs cellulaires : l’un de leurs principaux rôles est de se déplacer dans le corps et de répondre à différents types de stimuli, a déclaré Pritykin. Dans leurs expériences, les chercheurs ont pu enregistrer les interactions des cellules immunitaires lorsqu’elles accomplissaient leurs tâches au cours d’une infection.

Il existe une autre raison pour laquelle cette méthode mise à jour constitue une avancée majeure : elle combine des données sur l’interaction cellule-cellule avec le séquençage d’une seule cellule. Les chercheurs peuvent, pour la première fois, comprendre ce qui se passe simultanément entre les cellules et à l’intérieur des cellules. La méthode révèle non seulement les interactions cellulaires au cours d’une infection, mais également ce que fait exactement une cellule particulière au cours de ce processus. “Cette combinaison est très puissante”, a déclaré Pritykin.

La combinaison produit également un ensemble de données incroyablement détaillé et complexe. Le séquençage d’une cellule unique collecte des données sur chaque gène dans une cellule particulière, des milliers de gènes dans une cellule et des dizaines de milliers de cellules étant mesurés simultanément. Ajoutez à cela les données sur les interactions cellulaires.

Pour résoudre ce défi, Pritykin et Sarah Walker, doctorante en biologie quantitative et computationnelle, ont créé une série d’algorithmes informatiques spécifiquement pour interpréter ce type de données. Leur analyse a permis aux biologistes moléculaires de réaliser tout le potentiel de la méthode expérimentale, a déclaré Pritykin.

Maintenant que les chercheurs peuvent suivre quelles cellules interagissent en plus de ce qui se passe à l’intérieur de ces cellules, l’une des prochaines étapes consiste à déterminer pourquoi. “Nous ne savons pas pourquoi ils communiquent”, a déclaré Pritykin, “ni quels gènes sont responsables de ces interactions physiques”. Cette nouvelle méthode, a-t-il déclaré, « nous ouvre la voie pour commencer à poser ces questions d’une manière que personne n’a pu poser auparavant ».

L’article intitulé « Enregistrement universel des interactions des cellules immunitaires in vivo » a été publié le 6 mars dans Nature.

Plus d’information:
Sandra Nakandakari-Higa et al, Enregistrement universel des interactions des cellules immunitaires in vivo, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07134-4

Informations sur la revue :
Nature

2024-04-14 19:50:01
1713119253


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