Une machine à voyager dans le temps cellulaire révèle l’histoire de chacune de nos cellules

Ces informations, expliquent les chercheurs, révèlent non seulement l’histoire des cellules, mais servent également à faire progresser le développement de nouveaux traitements contre le cancer et d’autres troubles.

Les technologies unicellulaires, les outils qui permettent aux biologistes de comprendre ce qui se passe à l’intérieur des cellules individuelles, ont parcouru un long chemin ces dernières années, en grande partie grâce à la communauté dynamique de la recherche sur les cellules individuelles.

Grâce à ces outils, il est désormais possible d’obtenir des images haute résolution de la façon dont les maladies se développent et comment l’organisme réagit à différents médicaments, d’identifier des populations de cellules rares, de déchiffrer quelles cellules interagissent entre elles et comment elles sont réparties spatialement dans un tissu.

Cependant, toutes ces grandes idées équivalent à prendre beaucoup de photos d’un film et à essayer d’en comprendre l’intrigue. “Savoir ce qui a précédé ce ne suffit pas pour déduire une causalité, mais sans cette connaissance, nous n’avons pas vraiment la possibilité de comprendre quelle est la cause et quel est l’effet”, explique Amit.

Le développement de nouvelles technologies innovantes a commencé avec la recherche Daniel Kirschenbaum, chercheur postdoctoral dans le laboratoire d’Amit. Kirschenbaum est né en Hongrie et a obtenu son doctorat en c’esturopathologie en Suisse, où il a étudié le glioblastome, la tumeur cérébrale la plus courante et la plus agressive. “Nous considérons généralement le cancer comme des cellules qui se développent de manière incontrôlable, mais en réalité, le cancer est aussi la perte de la capacité de l’organisme, et plus particulièrement de son système immunitaire, à contrôler cette croissance”, explique-t-il. Et quand tu vois des tumeurs, une grande partie d’entre eux sont constitués de cellules immunitaires dysfonctionnellesqui représentent parfois un tiers, voire la moitié, de toutes les cellules d’une tumeur.

Il glioblastome C’est l’un des types de tumeurs les plus immunosuppresseurs. “Pour comprendre comment vaincre ce cancer, nous devons comprendre ce qui arrive aux cellules immunitaires lorsqu’elles pénètrent dans la tumeur et pourquoi elles perdent la capacité de combattre la tumeur et deviennent dysfonctionnelles”, explique Kirschenbaum. Idéalement, nous voudrions avoir une petite horloge dans chaque cellule qui nous indique quand elle est entrée dans la tumeur et quand les signaux et les points de contrôle qui lui indiquent de devenir incompétentes ont été activés. “On pensait que cette machine à remonter le temps vers le futur était impossible à développer.”

Machine du temps

La percée s’est produite lorsque Kirschenbaum a décidé d’adopter une approche surprenante. “Plutôt que d’essayer de chronométrer les cellules dans le tissu tumoral, nous avons décidé d’essayer de marquer les cellules alors qu’elles sont encore dans le sang, avant de pénétrer dans la tumeur. Lors de l’utilisation de colorants fluorescent différents à différents moments, nous pouvons savoir exactement quand chaque cellule est entrée dans le tissu et combien de temps elle y est restée, ce qui révèle les changements dynamiques qui se sont produits dans les cellules du tissu, par exemple quelles sont les différentes étapes dans lesquelles les cellules immunitaires se développent “Ils deviennent dysfonctionnels au sein de la tumeur.”

Le défi consistait à développer la manière optimale de colorer les cellules du sang à des moments précis, en veillant à ce que le colorant n’atteigne pas les tissus ou ne reste pas trop longtemps dans le sang, pouvant éventuellement se mélanger au colorant suivant. Dans le même temps, le colorant devait rester dans les cellules suffisamment longtemps pour pouvoir les mesurer.

Dans le cadre de l’étude, les chercheurs du laboratoire d’Amit ont démontré que la méthode permet de synchroniser les cellules immunitaires dans différents tissus, tels que le cerveau, les poumons et le système digestif de modèles animaux.

En utilisant Zman-séq, ils ont pu comprendre pourquoi le système immunitaire est si dysfonctionnel dans la lutte contre le glioblastome. “Par exemple, nous montrons que les cellules immunitaires appelées cellules tueuses naturelles, qui, comme leur nom l’indique, sont cruciales pour tuer les cellules errantes, deviennent très rapidement dysfonctionnelles parce que la tumeur détourne leurs mécanismes de mort, et cela se produit en moins de temps. 24 heures après avoir pénétré dans la tumeur. Cela explique pourquoi les tentatives thérapeutiques visant à exploiter le système immunitaire pour lutter contre le glioblastome sont si inefficaces », explique Kirschenbaum.

Aujourd’hui, les chercheurs développent des moyens de bloquer les points de contrôle tumoraux qui désactivent le système immunitaire afin de réactiver le système immunitaire dans le glioblastome et d’autres tumeurs difficiles à traiter.

De plus, ils prévoient d’adapter Zman-seq pour étudier la dynamique temporelle des cellules dans tout le corps humain. « Par exemple, de nombreux patients atteints de cancer reçoivent un traitement avant une intervention chirurgicale.. “Nous souhaitons utiliser cette méthode pour colorer les cellules immunitaires du corps pendant cette période afin que, après la chirurgie, nous puissions mieux comprendre la dynamique des cellules immunitaires dans la tumeur et optimiser les traitements pour les patients”, ajoute Kirschenbaum.

Pour Amit, “Zman-seq fournit les “faits concrets”, les mesures empiriques qui permettent aux scientifiques de comprendre l’ordre précis des événements que subissent les cellules immunitaires et autres lorsqu’elles pénètrent dans une tumeur, ce qui peut conduire à une réflexion complètement nouvelle.” sur la façon de générer des thérapies plus efficaces contre le cancer et d’autres troubles.