Une porte dérobée permet au système immunitaire de surveiller le cerveau

Il y a cent ans, le scientifique japonais Y. Shirai a publié une découverte mystérieuse: lorsque Shirai a transplanté du tissu tumoral dans le corps d'une souris, le tissu a été détruit par son système immunitaire. Mais lorsque des tumeurs ont été greffées à divers endroits dans le cerveau de la souris, elles se sont développées. Les tumeurs semblaient pouvoir se cacher en toute sécurité dans le cerveau, échappant à l'attention du système immunitaire. Des résultats similaires se sont rapidement accumulés et le consensus scientifique a accepté que le cerveau ait un «privilège immunitaire» - une sorte de séparation du système immunitaire.

Cette notion avait du sens. Les cellules immunitaires, au cours de la lutte contre les infections, peuvent endommager ou détruire les tissus sains. Il est plus crucial de protéger les neurones de ces dommages que de protéger des cellules comme celles du foie ou de la peau, car les neurones ne peuvent généralement pas se régénérer. «S'ils meurent, ils meurent», a déclaré Justin Rustenhoven, immunologiste à l'Université de Washington à St. Louis. «Nous avons une très faible capacité à les remplacer.»

Au cours des deux dernières décennies, cependant, l'idée de privilège immunitaire s'est estompée face aux preuves de plus en plus nombreuses que le cerveau et le système immunitaire interagissent. Les chercheurs ont suivi les cellules immunitaires passage de la circulation sanguine dans le système nerveux chez les animaux atteints d'une maladie cérébrale, par exemple, et ils ont déficits cognitifs observés chez les souris dépourvues de certaines cellules immunitaires.

Maintenant, Rustenhoven et ses collaborateurs ont identifié comment l'évolution réalise un acte d'équilibre, limitant les dangers des réponses immunitaires dans le système nerveux central tout en assurant une protection contre la maladie. Les chercheurs rapporté récemment dans le journal Cellule que le système immunitaire fonctionne à distance pour inspecter constamment le cerveau à la recherche de signes de trouble. Les cellules immunitaires, plutôt que de se sentir chez elles dans tout le cerveau lui-même, patrouillent sur la touche jusqu'à ce qu'elles détectent une menace.

«Une surveillance immunitaire du cerveau a lieu. C'est tout à fait normal, comme dans n'importe quel autre tissu », a déclaré un co-auteur, Jonathan Kipnis, dans le laboratoire duquel la recherche a eu lieu à l'Université de Washington. «La seule exception est qu'au lieu que cela se produise dans les tissus, le cerveau a poussé toute son activité immunitaire vers ses frontières.»

À l'aide de plusieurs types d'imagerie et de traçage, les chercheurs ont suivi la chorégraphie cellulaire qui compose ce système de surveillance. Ils ont vu que les antigènes - des substances étrangères, telles que des morceaux d'agents pathogènes - étaient lavés du cerveau dans un flux de liquide céphalo-rachidien. Ce fluide coulait à travers un réseau de navires qui Le laboratoire de Kipnis a identifié il y a quelques années et a balayé les antigènes pour qu'ils s'accumulent à l'arrière du cerveau. Ici, dans la zone autour des sinus duraux - des canaux à la frontière du cerveau qui drainent le liquide vers le corps - les antigènes se sont rapprochés des cellules immunitaires. «Tout est en fait très concentré sur ce site en particulier», a déclaré Rustenhoven.

Ces vaisseaux se courbant autour de l'arrière du cerveau se sont avérés être un centre d'activité du système immunitaire. Les chercheurs ont suivi des antigènes et d'autres substances traversant la barrière arachnoïdienne, un obstacle connu pour son imperméabilité mais qui, selon eux, fuit dans cette zone particulière. Les cellules immunitaires y attendent. Lorsque ces cellules trouvent un antigène inquiétant, comme celui qui suggère une maladie, elles déclenchent une réaction en chaîne qui crée une réponse immunitaire.

«Cela remet en question le dogme qui avait lieu auparavant», a déclaré Samantha Dando, chargé de cours en microbiologie clinique au Queensland Institute of Technology en Australie. Le laboratoire de Kipnis est loin d'être le premier à remettre en question le privilège immunitaire, mais Dando a déclaré que le nouveau document allait beaucoup plus loin en illustrant comment le système immunitaire surveille réellement le cerveau. Le travail a comblé un manque de connaissances de longue date dans le domaine, a-t-elle déclaré.

L'idée originale du privilège immunitaire n'était pas complètement hors de propos, a déclaré Michal Schwartz, professeur de neuroimmunologie à l'Institut Weizmann des Sciences en Israël. La définition du terme avait juste besoin d'être révisée. Le système immunitaire gère le cerveau différemment des autres tissus, mais le surveille toujours.

Maintenant que nous savons que le cerveau n'est pas complètement séquestré du système immunitaire, de nouvelles questions se posent, a déclaré Schwartz. Les maladies neurologiques peuvent être causées par des dysfonctionnements dans la communication entre le cerveau et le système immunitaire, plutôt que par des problèmes dans le cerveau. Selon Rustenhoven, les sinus duraux offrent à la fois un lieu d'étude de maladies comme la sclérose en plaques ou même la maladie d'Alzheimer et une cible potentielle pour les traitements.

Autrement dit, si tout cela est vrai chez les humains. Comme Shirai et de nombreux chercheurs en neuroimmunologie, l'équipe de l'Université de Washington a mené ses expériences sur des souris. Mais les chercheurs ont confirmé plusieurs de leurs principales découvertes dans les tissus humains post-mortem. Et ils ont noté que la structure qui canalise le liquide céphalo-rachidien hors du cerveau chez l'homme est très similaire à la structure chez la souris. Scott Muller, microbiologiste et immunologiste à l'Université de Melbourne, a convenu que les mouvements et les rôles des types de cellules immunitaires s'alignent généralement chez les deux mammifères.

Les nouvelles découvertes aident à clarifier un détail de l'étude de Shirai sur la souris de 1921 qui n'a jamais bien répondu à la notion naïve de privilège immunitaire. Shirai a découvert que les tumeurs survivaient et se développaient lorsqu'elles étaient implantées à certains endroits dans le cerveau de souris. Mais lorsque Shirai a placé des tumeurs juste à côté des ventricules - maintenant connus pour être les endroits où le cerveau produit le fluide qui transporte les antigènes vers les cellules immunitaires - les tumeurs n'ont pas survécu. La nouvelle étude aide à expliquer pourquoi: les tumeurs proches des ventricules ont expulsé de nombreux antigènes vers les bords du cerveau, ce qui a provoqué une forte réponse immunitaire. Les tumeurs les plus éloignées ont éliminé moins d'antigènes, ce qui a provoqué une réponse immunitaire faible, que la tumeur pouvait surmonter.

En d'autres termes, la surveillance du cerveau par le système immunitaire est un peu inégale - un inconvénient de l'équilibre que l'évolution a réalisé. «C'est peut-être un compromis nécessaire», a déclaré Rustenhoven.

Source : https://www.quantamagazine.org/how-the-immune-system-protects-the-brain-20210428/