Propriétés physiques de la matrice extracellulaire et impact sur les réponses immunitaires contre les infections – InfEx

Notre étude a été réalisée en combinant différentes approches : imagerie (vidéomicroscopie, microscopie confocale et biphotonique), transcriptomique, et analyse computationnelle.

1. Pour comprendre comment les contraintes mécaniques de confinement affectaient la migration et la fonction des cellules dendritiques, nous avons réalisé :

- De l’imagerie dynamique par microscopie à deux photons permettant d’imager simultanément la structure du collagène et la migration des cellules dendritiques ;

- Un suivi par vidéomicroscopie de cellules dendritiques sous différentes hauteurs de confinement physique, ainsi qu’une analyse transcriptomique en bulk ;

- Un suivi de la migration des cellules dendritiques de la préiphérie vers le ganglion drainant par cytométrie de flux.

2. Pour caractériser les déterminants physiques de la matrice contrôlant l’accumulation locale de lymphocytes T et de neutrophiles, nous avons :

- Imager la structure des fibres de collagène par génération de seconde harmonique, ainsi que les lymphocytes T et les neutrophiles ;

- Développer un pipeline d’analyse d’image dédié, aboutissant à la génération d’un modèle d’apprentissage machine capable de prédire la localisation des lymphocytes T et des neutrophiles seulement basé sur les caractéristiques topographiques des fibres.

1. Les déformations du noyau induites par la matrice extracellulaire soutient la réponse tolérogénique des cellules dendritiques.

Imager les cellules dendritiques de la peau en temps réel a révélé qu’au cours de leur migration, ces cellules se déformaient, et traversaient des pores de 2 à 4 um de diamètre, une taille inférieure à celle de leur noyau. Notre étude a établi les conséquences de ces déformations : mise en jeu de la voie cPLA2 (phosholipase A2) et expression du récepteur aux chimiokines CCR7, permettant la migration des cellules dendritiques au ganglion drainant. Le seuil d’activation de ce mécanisme est finement régulé par les protéines du cytosquelette qui maintiennent l’enveloppe nucléaire sous tension. Les cellules dendritiques ainsi activées mécaniquement adoptent un profil tolérogène, via l’activation d’un programme transcriptionnel spécifique.

Ces résultats ont fait l’objet d’une publication dans Nature Immunology en 2024 (Alraies et al, Nat Immunol. 2024 Jul;25(7):1193-1206. doi: 10.1038/s41590-024-01856-3).

2. La topographie de la matrice de collagène dicte l’accumulation locale des lymphocytes T et des neutrophiles.

Grâce au développement d’une stratégie spécifique d’analyse des fibres de collagène, nous avons pu démontrer que la topographie du collagène permet à elle seule de prédire les sites d’accumulation locale de lymphocytes T et de neutrophiles. Notre approche a permis de révéler un tropisme topographique différentiel pour ces deux types cellulaires.

Ces résultats sont actuellement en révisions et disponibles sur BioRxiv (Fusilier et al, doi.org/10.1101/2025.01.17.633527).

Nous nous attachons maintenant à comprendre par quels mécanismes les contraintes mécaniques contrôlent l’expression génique des cellules dendritiques, et en particulier le rôle des éléments transposables. Nous explorons également les conséquences de ce processus dans différents contextes physiopathologiques.

Par ailleurs, nous étudions activement comment la topographie des fibres de la matrice extracellulaire contrôlent au niveau moléculaire la migration des lymphocytes T et des neutrophiles. Notre étude s’étendra par la suite à d’autres caractéristiques de la matrice telles que leur rigidité, leur composition, ou encore à la combinaison de plusieurs de ces paramètres.

Depuis les débuts de la médecine, les modifications des propriétés physiques des tissus sont considérées comme un signe de pathologie. Ces propriétés sont liées à la matrice extracellulaire (MEC), qui constitue le squelette tissulaire et fournit en permanence des signaux mécaniques et biochimiques essentiels aux cellules. Nous souhaitons étudier la manière dont les propriétés physiques de la MEC sont modifiées pendant l'inflammation et l’infection et ont un impact sur la migration et le fonctionnement des cellules immunitaires. Nous proposons d’évaluer (1) les altérations de la matrice extracellulaire après infection; (2) l'impact des propriétés mécaniques sur les monocytes, les cellules dendritiques et les lymphocytes T in vitro et (3) l'influence des propriétés de la MEC sur la réponse immunitaire in vivo. Ce projet décrira pour la 1ère fois l'impact des propriétés physiques de la MEC sur les réponses immunitaires contre l'inflammation et l'infection. Nos résultats contribueront à la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques.