Le sang humain contient plusieurs composants différents, notamment le plasma, les globules rouges (GR), les globules blancs (GB) et les plaquettes. Parmi ceux-ci, les globules blancs sont divisés en de nombreuses sous-catégories, chacune avec des fonctions et des caractéristiques uniques, telles que les lymphocytes, les monocytes, les neutrophiles et autres.
Les lymphocytes sont en outre subdivisés en lymphocytes T, lymphocytes B et cellules NK. Distinguer et séparer les différents types de ces cellules est très important dans la réalisation d’études dans le domaine de l’immunologie.
La discrimination des différents types de cellules immunitaires est généralement effectuée par cytométrie en flux et tri cellulaire activé par fluorescence (FACS), qui peuvent identifier des populations distinctes de cellules en fonction de leur taille, de leur granularité et de leur fluorescence.
Alors que la taille et la granularité seules ne peuvent pas distinguer les cellules avec des paramètres physiques similaires, différents types de cellules immunitaires présentent une combinaison distincte de récepteurs immunitaires sur les surfaces cellulaires. Par exemple, les lymphocytes T et les lymphocytes B expriment respectivement CD3 et CD19.
Par conséquent, l’identification par fluorescence des cellules immunitaires s’est appuyée sur la coloration des cellules en utilisant plusieurs anticorps contre différents récepteurs. On a longtemps pensé qu’il était impossible de distinguer différents types de cellules immunitaires sans utiliser ces anticorps.
Cependant, une nouvelle recherche révolutionnaire effectuée par les scientifiques du Center for Self-Assembly and Complexity de l’Institut des sciences fondamentales de Corée du Sud vient peut-être de changer la donne.
Les chercheurs ont utilisé une approche de bibliothèque de fluorescence orientée diversité (DOFLA) pour cribler plus de 10 000 molécules fluorescentes différentes en utilisant les lymphocytes B et T séparés de la rate de souris. À partir de là, ils ont réussi à découvrir une nouvelle sonde fluorescente qui peut discriminer les lymphocytes B sur les lymphocytes T sans que le récepteur cellulaire ne cible les anticorps.
Les chercheurs ont appelé la nouvelle sonde CDgB, qui signifie composé de désignation verte pour les lymphocytes B. Le CDgB est une molécule lipophile qui contient un composant fluorescent attaché à une chaîne hydrocarbonée. Comme CDgB contient à la fois un groupe fluorescent polaire et une queue d’hydrocarbure, cela signifie que les molécules de colorant CDgB libres non liées forment des agrégats similaires aux micelles dans la solution et présentent un faible niveau de fluorescence de fond.
Lorsqu’ils se fixent aux surfaces cellulaires, cependant, les agrégats se dissocient et provoquent un pic dans les signaux de fluorescence. De plus, la nature lipophile du colorant signifie que le colorant ne se lie pas à une cible protéique et se localise à la place directement sur la structure de la membrane lipidique. Selon les chercheurs, c’était «le premier exemple à signaler un tel type de mécanisme de distinction cellulaire».
Le CDgB est capable de cibler sélectivement les membranes cellulaires des lymphocytes B sur les lymphocytes T ou les cellules NK. Les chercheurs ont cherché à optimiser la sélectivité du CDgB en testant différents dérivés des molécules avec différentes longueurs de chaîne d’hydrocarbures de 4 à 20 carbones.
Il a été constaté que les dérivés de CDgB avec 14 à 18 carbones présentaient la sélectivité la plus élevée envers les lymphocytes B, avec C18 montrant les meilleurs résultats. Il est devenu plus difficile de distinguer les cellules par fluorescence lorsque la longueur du carbone a été augmentée au-delà de 20. Le fait que la longueur du carbone compte dans la sélectivité a laissé entendre que le mécanisme dépendait de la différence dans les structures membranaires entre les lymphocytes B et T.
Les chercheurs ont encore élucidé ce mécanisme en effectuant une analyse lipidomique des membranes des cellules B et T. La phosphatidylcholine (PC) comprend la majorité (> 60%) des phospholipides membranaires des lymphocytes B et T.
Il a été constaté que les lymphocytes B en général avaient des PC plus courts que ceux des lymphocytes T. De plus, la teneur en cholestérol membranaire des lymphocytes T était environ deux fois plus élevée que celle des lymphocytes B. Ces facteurs confèrent aux lymphocytes B une membrane cellulaire plus «flexible», ce qui était considéré comme un facteur crucial expliquant pourquoi les molécules CDgB se fixent plus facilement aux membranes cellulaires des lymphocytes B que celles des lymphocytes T.
Même parmi les lymphocytes B, il a été constaté que la force de la fluorescence était différente en fonction de la maturité cellulaire. Les progéniteurs de cellules B et les cellules B immatures ont émis des signaux de fluorescence beaucoup plus brillants que les cellules B matures, ce qui est très probablement dû à la plus grande flexibilité de la membrane dans les cellules immatures.
Les chercheurs ont en outre conclu que ce nouveau mécanisme de distinction des cellules vivantes orientées lipides (LOLD) peut compléter le mécanisme de distinction cellulaire existant pour améliorer notre capacité à distinguer des types de cellules spécifiques des mélanges compliqués de différentes cellules. Cette recherche a été publiée dans le Journal de l’American Chemical Society.
La source:
Institut des sciences fondamentales
Référence du journal:
Kwon, HY., et al. (2021) Distinction des cellules vivantes axées sur les lipides des lymphocytes B et T. Journal de l’American Chemical Society. doi.org/10.1021/jacs.1c00944.