La mécanique du système immunitaire – ScienceDaily

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Des processus très compliqués se déroulent constamment dans notre corps pour contrôler les agents pathogènes: les cellules T de notre système immunitaire sont occupées à rechercher des antigènes – des molécules suspectes qui s’intègrent exactement dans certains récepteurs des cellules T comme une clé dans une serrure. Cela active les lymphocytes T et les mécanismes de défense du système immunitaire sont mis en mouvement.

Comment ce processus se déroule au niveau moléculaire n’est pas encore bien compris. Ce qui est maintenant clair, cependant, c’est que non seulement la chimie joue un rôle dans l’amarrage des antigènes aux lymphocytes T; les effets micromécaniques sont également importants. Les structures submicrométriques sur la surface de la cellule agissent comme des ressorts de tension microscopiques. Les petites forces qui en résultent sont susceptibles d’être d’une grande importance pour la reconnaissance des antigènes. À la TU Wien, il est désormais possible d’observer ces forces directement à l’aide de méthodes de microscopie hautement développées.

Cela a été rendu possible grâce à une coopération entre TU Wien, Humbold Universität Berlin, ETH Zurich et MedUni Vienna. Les résultats sont maintenant publiés dans la revue scientifique Nano Lettres.

Sentir et sentir

En ce qui concerne la physique, nos organes sensoriels humains fonctionnent de manière complètement différente. On peut sentir, c’est-à-dire détecter des substances chimiquement, et on peut toucher, c’est-à-dire classer les objets par la résistance mécanique qu’ils nous présentent. Il en va de même pour les lymphocytes T: ils peuvent reconnaître la structure spécifique de certaines molécules, mais ils peuvent aussi «sentir» les antigènes de manière mécanique.

«Les cellules T ont ce que l’on appelle des microvillosités, qui sont de minuscules structures qui ressemblent à de petits poils», explique le professeur Gerhard Schütz, chef du groupe de travail sur la biophysique à l’Institut de physique appliquée de TU Wien. Comme l’ont montré les expériences, des effets remarquables peuvent se produire lorsque ces microvillosités entrent en contact avec un objet: les microvillosités peuvent englober l’objet, comme un doigt incurvé tenant un crayon. Ils peuvent alors même s’agrandir, de sorte que la saillie en forme de doigt devient finalement un cylindre allongé, qui est retourné sur l’objet.

«De minuscules forces se produisent dans le processus, de l’ordre de moins d’un nanonewton», explique Gerhard Schütz. Un nanonewton correspond à peu près à la force pondérale qu’une gouttelette d’eau d’un diamètre d’un vingtième de millimètre exercerait.

Mesure de force dans l’hydrogel

Mesurer des forces aussi minuscules est un défi. «Nous réussissons en plaçant la cellule avec de minuscules billes de test dans un gel spécialement développé. Les billes transportent à leur surface des molécules auxquelles réagit le lymphocyte T», explique Gerhard Schütz. «Si nous connaissons la résistance que notre gel exerce sur les billes et mesurons exactement à quelle distance les billes se déplacent à proximité immédiate de la cellule T, nous pouvons calculer la force qui agit entre la cellule T et les billes.

Ces forces minuscules et le comportement des microvillosités sont susceptibles d’être importants pour reconnaître les molécules et déclencher ainsi une réponse immunitaire. «Nous savons que les biomolécules telles que les protéines présentent un comportement différent lorsqu’elles sont déformées par des forces mécaniques ou lorsque les liaisons sont simplement tirées», explique Gerhard Schütz. “De tels mécanismes sont également susceptibles de jouer un rôle dans la reconnaissance des antigènes, et avec nos méthodes de mesure cela peut maintenant être étudié en détail pour la première fois.”

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Université de technologie de Vienne. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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