Les microbes bénéfiques reprogramment le répertoire des cellules B qui produisent des anticorps

Revue par Emily Henderson, B.Sc.5 août 2020

L'intestin des mammifères abrite des milliards de microbes qui sont essentiels pour un système immunitaire sain et une bonne nutrition. La colonisation par des microbes intestinaux est connue pour façonner de nombreux systèmes corporels, en particulier les globules blancs qui produisent des anticorps. Parce que le microbiote est si complexe, contenant des centaines d'espèces bactériennes différentes, on ne sait pas comment la présence de microbes dans l'intestin a façonné les anticorps qui sont présents avant même que nous soyons confrontés à une infection. Des chercheurs du Département de recherche biomédicale (DBMR) de l'Université de Berne et de l'Inselspital, Hôpital universitaire de Berne, ont maintenant montré comment ces microbes bénéfiques reprogramment le répertoire des globules blancs B qui produisent des anticorps et comment cela permet de lutter contre les infections.

Les cellules B sont des globules blancs qui se développent pour produire des anticorps. Ces anticorps, ou immunoglobulines, peuvent se lier à des particules étrangères nocives (comme des virus ou des bactéries pathogènes) pour les empêcher d'envahir et d'infecter les cellules du corps. Chaque cellule B porte un récepteur de cellule B individuel (BCR) qui détermine quelles particules il peut se lier, un peu comme chaque verrou accepte une clé différente. Il existe plusieurs millions de cellules B avec différents récepteurs dans le corps. Cette immense diversité provient de la réorganisation des gènes qui codent ces récepteurs, de sorte que le récepteur est légèrement différent dans chaque cellule B, ce qui entraîne des milliards de possibilités de différentes molécules nocives qui pourraient être reconnues. Les microbes intestinaux déclenchent l'expansion de ces populations de cellules B et la production d'anticorps, mais jusqu'à présent, on ne savait pas s'il s'agissait d'un processus aléatoire ou si les molécules des microbes intestinaux elles-mêmes influencent le résultat.

Dans un article de recherche publié dans la revue Nature, le Dr Hai Li, le Dr Julien Limenitakis, le Pr Stephanie Ganal-Vonarburg et le Pr Andrew Macpherson du Département de recherche biomédicale, Université de Berne, et Inselspital, Hôpital universitaire de Berne, ont analysé les milliards de gènes qui codent les anticorps dans un système qui permet de comprendre les réponses aux microbes intestinaux bénins individuels.

La gamme d'anticorps disponibles dépend de l'emplacement des microbes bénéfiques dans le corps

Le nombre de microbes bénins vivant dans nos intestins est à peu près le même que le nombre de cellules de notre corps. La plupart du temps, ces bactéries restent dans le tube intestinal plutôt que de pénétrer dans les tissus corporels. Malheureusement, une certaine pénétration est inévitable, car l'intestin ne contient qu'une seule couche de cellules qui séparent l'intérieur du tube des vaisseaux sanguins dont nous avons besoin pour absorber notre nourriture. Le Dr Limenitakis a utilisé des programmes informatiques spécialement conçus pour traiter des millions de séquences génétiques qui comparent le répertoire d'anticorps des cellules B, selon que les microbes restent dans l'intestin ou s'ils atteignent la circulation sanguine. Dans les deux cas, le répertoire d'anticorps est modifié, mais de manière assez différente selon la façon dont l'exposition se produit

. «Fait intéressant, c'est plutôt prévisible selon le microbe concerné et où il se trouve dans le corps, ce qui indique que les microbes intestinaux dirigent le développement de nos anticorps avant que nous ayons une infection grave et que ce processus n'est certainement pas aléatoire», explique Ganal-Vonarburg .

Il existe différentes sortes d'anticorps dans la muqueuse de l'intestin (IgA) par rapport à la circulation sanguine (IgM et IgG). En utilisant la puissante analyse génétique, les chercheurs ont montré que la gamme des différents anticorps produits dans l'intestin était bien moindre que ceux produits dans les tissus centraux du corps. Cela signifie qu'une fois que les microbes pénètrent dans le corps, le système immunitaire a beaucoup plus de possibilités de les neutraliser et de les éliminer, alors que les anticorps dans l'intestin se lient principalement aux molécules bactériennes qu'ils peuvent voir à tout moment.

Comment les anticorps changent lorsque le corps est exposé à différents microbes

Au cours de leur vie, les mammifères sont confrontés à une grande variété de défis microbiens. Il était donc important de savoir comment, une fois que le répertoire d'anticorps pouvait changer, il avait été façonné par un microbe particulier lorsque quelque chose d'autre arrivait. L'équipe de recherche a répondu à cette question en testant ce qui s'est passé avec le même microbe sur différents sites ou avec deux microbes différents les uns après les autres.

Bien que les microbes intestinaux ne produisent pas directement une gamme particulièrement large d'anticorps différents, ils sensibilisent les tissus immunitaires centraux à produire des anticorps si le microbe pénètre dans la circulation sanguine. Lorsqu'un deuxième microbe survient, la réponse des anticorps intestinaux plutôt limitée change pour s'adapter à ce microbe (un peu comme changer la serrure de sa porte). Ceci est différent de ce qui se passe lorsque les microbes pénètrent dans la circulation sanguine pour atteindre les tissus centraux du corps lorsqu'un deuxième ensemble d'anticorps est fabriqué sans compromettre la première réponse aux microbes d'origine (comme installer une autre serrure, de sorte que la porte puisse être ouverte avec différents clés). Cela montre que les tissus du corps central ont la capacité de se souvenir d'une gamme d'espèces microbiennes différentes et d'éviter les dangers de septicémie. Cela montre également que différentes stratégies immunitaires des cellules B dans différents compartiments du corps sont importantes pour le maintien de notre existence paisible avec nos passagers microbiens.

Nos données montrent pour la première fois que non seulement la composition de notre microbiote intestinal, mais aussi le moment et la séquence d'exposition à certains membres du microbiote commensal, se produisant principalement lors des premières vagues de colonisations au début de la vie, ont un résultat sur le répertoire de récepteurs de lymphocytes B résultant et immunité subséquente aux agents pathogènes. « 

Dr Hai Li, Département de recherche biomédicale, Université de Berne