Dynamique fonctionnelle de la polarisation des macrophages en contexte normal et pathologique
Mai Nguyen-Chi
Résidents dans les tissus ou patrouillant dans l'organisme, les macrophages sont partout ; ce sont des cellules immunitaires dynamiques et polyvalentes qui jouent un rôle crucial dans la défense de l'hôte et l'homéostasie. Ils adoptent des états fonctionnels différents, selon leur environnement, c'est ce qu'on appelle la polarisation. Alors que les macrophages M1 sont inflammatoires et microbicides, les macrophages M2 modulent la réponse immune et favorisent la réparation des tissus. En réalité, cette notion de polarisation M1/M2 des macrophages recouvre un continuum d’états d’activation. Malgré une richesse de connaissances sur la polarisation des macrophages in vitro, de nombreuses questions importantes restent ouvertes. Comment les macrophages changent-ils leur phénotype et leur fonction lors d'une réponse immunitaire in vivo ? Comment la polarisation des macrophages peut-elle être corrompue dans des situations pathologiques ?
Pour aborder ces questions, nous avons choisi un modèle simple, la larve transparente de zebrafish, parfaitement adaptée à l'observation en direct des macrophages. Nous utilisons des blessures stériles et des infections pour déclencher une inflammation chez la larve de zebrafish afin d'étudier le recrutement et la polarisation des macrophages. Nous avons mis en œuvre des technologies de pointe dans l'imagerie intravitale, la transcriptomique à l’échelle de la cellule unique et la biologie cellulaire in vivo pour déchiffrer en profondeur les mécanismes de la plasticité des macrophages.
Axe 1 : Visualisation de la dynamique de polarisation des macrophages
Précédemment, nous avons montré que les macrophages de zebrafish sont capables de passer d'un phénotype pro-inflammatoire à un phénotype non inflammatoire, localement et in vivo. Maintenant, nous étudions comment les macrophages changent de phénotypes pendant la cicatrisation à l'aide d'outils originaux développés au laboratoire.
Figure 1: En combinant l’imagerie à haute résolution (microscopie « spinning disk », SPIM/ microscopie à feuille de lumière) et des reporters fluorescents, nous visualisons en direct l'état de polarisation des macrophages.
Axe 2 : Mécanismes moléculaires de la polarisation des macrophages en réponse à la blessure
On pense que de nombreux signaux sont libérés en réponse à des lésions tissulaires. Cependant, la plupart de ces signaux ont été identifiés in vitro. Quelles sont les signaux induisant la polarisation des macrophages in vivo ? Nous avons précédemment montré que les signaux précoces de la blessure, comme les Espèces oxygénées réactives et le calcium, sont cruciaux pour la polarisation des macrophages. Nous étudions actuellement le rôle des signaux danger et des lipides dérivés des omega-3 dans la polarisation des macrophages en réponse à la blessure.
Figure 2: Recrutement des macrophages sur le site de blessure après coupure de la nageoire caudale chez les larves de zebrafish. Les rapporteurs transgéniques fluorescents permettent la visualisation des macrophages polarisés grâce à la microscopie confocale.
Axe 3 : Interaction entre les macrophages polarisés et les bactéries
Les bactéries pathogènes ont évolué pour survivre à l'intérieur de leur hôte en manipulant les défenses de l'hôte. La subversion de la polarisation des macrophages a été proposée comme un mécanisme important de pathogenèse des bactéries intracellulaires. Grâce à l'imagerie intravitale, nous étudions les interactions entre les macrophages polarisés et les bactéries chez l’hôte.
Figure 3: Recrutement des macrophages (rouge) et des neutrophiles (vert) autour de la notochorde des larves de zebrafish suite à une infection par Escherichia coli. Le rôle des différentes populations de phagocytes a été étudié à l'aide de lignées rapportrices fluorescentes. Vue en section transversale de la notochorde grâce à la microscopie confocale.
Figure 4: Interaction entre les macrophages polarisés (macrophages positifs pour tnfa en rouge et vert) et les bactéries (E. coli, magenta). Microscopie confocale.
Responsable
Mai NGUYEN-CHI
CR CNRS
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