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Fi猫vre, toux, maux de gorge 鈥� des sympt么mes sous les projecteurs 脿 l'猫re de la COVID-19 鈥� ne sont que quelques-uns des signes r茅v茅lateurs de l'action de notre syst猫me immunitaire contre un pathog猫ne. Qu'elles soient d茅clench茅es par une infection, un allerg猫ne ou un vaccin, les r茅ponses immunitaires sont r茅gies par un ensemble complexe de processus cellulaires qui se d茅roule sur plusieurs jours, voire plusieurs semaines.

On en sait beaucoup sur les processus globaux en jeu dans les r茅ponses immunitaires. Toutefois, en raison du grand nombre de variables impliqu茅es, identifier des cibles pour d茅velopper des traitements ou des vaccins revient 脿 chercher une aiguille dans une botte de foin. La situation pourrait maintenant changer gr芒ce 脿 une nouvelle 茅tude men茅e par des chercheurs de l'Universit茅 McGill et du National Cancer Institute (NCI) des 脡tats-Unis, publi茅e r茅cemment dans . Cette 茅tude se penche sur un processus fondamental du syst猫me immunitaire : le r么le de prot茅ines messag猫res appel茅es cytokines dans les signaux et le d茅marrage de la r茅ponse immunitaire.

Le r么le crucial des messagers

Notre syst猫me immunitaire est souvent compar茅 脿 un champ de bataille. Des globules blancs importants, les lymphocytes T, voyagent 脿 travers les syst猫mes sanguin et lymphatique et dans les tissus, 脿 la recherche de traces de micro-organismes et d'autres envahisseurs appel茅es antig猫nes. Pour 茅viter d'attaquer indistinctement des cellules saines, les lymphocytes T circulent jusqu'脿 ce qu'ils reconnaissent un antig猫ne sp茅cifique; ce n'est qu'alors qu'ils envoient des messages sous forme de cytokines pour signaler une situation anormale et mettre le syst猫me en alerte.

芦 On pourrait penser a priori qu'il existe de nombreux param猫tres cruciaux tr猫s diff茅rents dans la r茅ponse immunitaire 鈥� par exemple, le nombre de lymphocytes T produits pour combattre les pathog猫nes peut varier, voire la quantit茅 de pathog猫nes (antig猫nes) elle-m锚me 禄, explique Paul Fran莽ois, le biophysicien de McGill ayant dirig茅 l'茅quipe d'analyse des donn茅es qui incluait les doctorants en physique de McGill Fran莽ois Bourassa et Thomas Rademaker. 芦 Mais la grande surprise est qu'en fait, la seule chose qui compte vraiment est la force des antig猫nes. 禄

Les math茅matiques pour identifier les variables essentielles

Jusqu'脿 pr茅sent, il 茅tait difficile de mesurer la force d鈥檜n antig猫ne 鈥� d茅finie comme l'efficacit茅 avec laquelle cet antig猫ne active la r茅ponse des lymphocytes T 鈥� ind茅pendamment de la quantit茅 de l鈥檃ntig猫ne pr茅sente dans une exp茅rience donn茅e. Or, en utilisant une approche guid茅e par les donn茅es et gr芒ce 脿 la collaboration cruciale avec le NCI, Dr. Fran莽ois et ses coll猫gues ont pu d茅coder le ph茅nom猫ne hautement variable de la production de cytokines pour obtenir une mesure fiable de la force d'un antig猫ne. Cette m茅thode pourrait se r茅v茅ler tr猫s utile pour pr茅dire l'efficacit茅 d'un prototype de vaccin ou d'un traitement d'颈尘尘耻苍辞迟丑茅谤补辫颈别.

Pour 茅tudier ce ph茅nom猫ne en d茅tail, les chercheurs du NCI, dirig茅s par Gr茅goire Altan-Bonnet, ont mis au point une plateforme robotique pour effectuer des dizaines d'exp茅riences 脿 la fois o霉 des lymphocytes T sont expos茅s 脿 divers antig猫nes et conditions. Sooraj Achar, un doctorant du laboratoire Altan-Bonnet, a optimis茅 un syst猫me automatis茅 afin de recueillir de grandes quantit茅s de donn茅es en une fraction du temps qu'il aurait fallu pour faire les m锚mes exp茅riences manuellement.

芦 La cartographie compl猫te de la dynamique des cytokines g茅n茅r茅e par les lymphocytes T dans des contextes tr猫s divers pr茅sente un d茅fi et une occasion de mieux comprendre comment les lymphocytes T "voient" le monde antig茅nique et orchestrent les r茅ponses immunitaires 禄, a soulign茅 Dr. Altan-Bonnet.

Les membres de l'茅quipe de McGill ont ensuite utilis茅 l'apprentissage automatique pour traiter les donn茅es g茅n茅r茅es par ces exp茅riences, et ont d茅velopp茅 des mod猫les math茅matiques pour capturer les structures sous-jacentes aux donn茅es. Cette mod茅lisation a r茅v茅l茅 des r猫gles 茅tonnamment simples au c艙ur de ce qui pourrait autrement appara卯tre comme un processus tr猫s complexe soumis 脿 de multiples variables.

Un spectre de r茅actions immunitaires ?

L'analyse a 茅galement montr茅 que les dynamiques des cytokines contenaient des informations sur le type d'antig猫ne rencontr茅, et encodaient au moins six r茅ponses cellulaires distinctes plut么t que les trois types habituellement reconnus.

芦 Cela confirme l'id茅e que la r茅ponse immunitaire n鈥檈st pas binaire 鈥渁ctive-inactive鈥�, mais plut么t qu鈥檈lle s鈥檃juste sur un spectre continu 禄, ajoute Dr. Fran莽ois. 芦 Il peut y avoir diff茅rents niveaux de r茅ponse immunitaire qui peuvent 锚tre r茅gl茅s au bon degr茅 d'alerte en fonction de la complexit茅 de la situation. 禄 Cette nouvelle compr茅hension est susceptible d'am茅liorer les strat茅gies d'颈尘尘耻苍辞迟丑茅谤补辫颈别s qui reposent sur des cellules T con莽ues pour cibler les tumeurs d鈥檜n patient.

L鈥橴niversit茅 McGill

Fond茅e en 1821, 脿 Montr茅al, au Qu茅bec, l鈥橴niversit茅 McGill figure au premier rang des universit茅s canadiennes offrant des programmes de m茅decine et de doctorat et se classe parmi les meilleures universit茅s au Canada et dans le monde. Institution d鈥檈nseignement sup茅rieur de renomm茅e mondiale, l鈥橴niversit茅 McGill exerce ses activit茅s de recherche dans trois campus, 11 facult茅s et 13 茅coles professionnelles; elle compte 300 programmes d鈥櫭﹖udes et au-del脿 de 39 000 茅tudiants, dont plus de 10 400 aux cycles sup茅rieurs. Elle accueille des 茅tudiants originaires de plus de 150 pays, ses 12 000 茅tudiants internationaux repr茅sentant 30 % de sa population 茅tudiante. Au-del脿 de la moiti茅 des 茅tudiants de l鈥橴niversit茅 McGill ont une langue maternelle autre que l鈥檃nglais, et environ 20 % sont francophones.