Une nouvelle étude novatrice menée par un laboratoire de la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa a permis d’identifier le rôle jusqu’ici inconnu d’un nutriment essentiel dans la formation du profil cellulaire des macrophages, les cellules immunitaires qui constituent l’une des premières lignes de défense de l’organisme contre les infections.
L’étude portant sur l’identification du rôle de la choline, un nutriment, dans des conditions normales et en réponse à une infection par un ver intestinal dans un modèle murin, pourrait potentiellement entraîner des répercussions importantes pour d’autres types d’infection chez l’humain, peut-être même mener à une immunité contre le cancer.
Dans l’étude publiée dans la revue PLOS Pathogens, le Dr Morgan Fullerton explique qu’en bloquant une voie métabolique précise, l’équipe de recherche a constaté une anomalie inattendue des macrophages, des cellules sentinelles qui sont l’un des intervenants clés du système immunitaire. Les macrophages se comparent à Pac-Man en ce sens qu’elles dévorent les microbes et les débris cellulaires lors d’une réponse immunitaire coordonnée, parvenant ainsi à réparer les tissus atteints.
« Certains traitements contre le cancer ont pour objectif d’activer le système immunitaire afin qu’il puisse combattre les cellules cancéreuses, comme il le fait pour une infection. »
Le dr Morgan Fullerton
— Codirecteur du Centre de l'infection, de l'immunité et de l'inflammation de l'Université d'Ottawa
« Lorsque ces cellules sont privées de l’utilisation de la choline, leur réponse habituelle est atténuée. Nous avons également constaté que l’usage de médicaments chez les modèles murins, avec et sans infection parasitaire, pour bloquer l’utilisation de la choline avait divers impacts sur le nombre et le type de cellules immunitaires », explique le Dr Fullerton, l’un des principaux auteurs de l’étude et codirecteur du Centre de l'infection, de l'immunité et de l'inflammation de l'Université d'Ottawa.
Le premier auteur, le Dr Peyman Ghorbani, boursier postdoctoral au laboratoire du Dr Fullerton à l’Université d’Ottawa, rapporte que ceci pourrait être lié à des changements dans la capacité des macrophages à produire de l’énergie dans les mitochondries, des organites capables de changer leur forme et qui agissent comme source d’énergie à l’intérieur de nos cellules.
En explorant les liens entre le métabolisme et l’immunité, l’un des objectifs du laboratoire du Dr Fullerton est d’approfondir les connaissances à l’échelle planétaire au sujet du métabolisme de la choline dans les cellules immunitaires. La choline est un nutriment essentiel que l’on retrouve dans une grande variété d’aliments, notamment les œufs, le germe de blé et les viandes. Dans le corps, elle se convertit en un neurotransmetteur appelé acétylcholine et est métabolisée dans le foie.
Pour ce travail précis, des modèles murins infectés par un ver intestinal ont été traités in vivo avec un inhibiteur du métabolisme de la choline. L’équipe a constaté qu’il y avait une « reprogrammation à grande échelle du profil immunitaire chez les souris », selon le Dr Fullerton.
Selon lui, ces résultats suggèrent que les cellules immunitaires et non immunitaires peuvent être reprogrammées, tant au niveau de leur fonctionnement que de leur nombre, en modifiant la façon dont les nutriments sont utilisés. Cette découverte pourrait possiblement entraîner des répercussions sur la lutte contre le cancer.
« Certains traitements contre le cancer ont pour objectif d’activer le système immunitaire afin qu’il puisse combattre les cellules cancéreuses, comme il le fait pour une infection », explique le Dr Fullerton. « Il est possible que la modification des taux de choline à l’aide de certains médicaments, puisse influencer ces conditions. Des essais seront nécessaires dans des cellules et des modèles murins. »
Les prochaines étapes de ce projet de recherche pourraient impliquer des modèles génétiques et tissulaires précis pour mieux démontrer l’importance de l’absorption de la choline et du métabolisme subséquent.
Cette étude a nécessité une collaboration intense. Le laboratoire du Dr Fullerton a commencé son étude des cellules macrophages et a rapidement constaté que le blocage de la choline entraînait une diminution de la production de RELM alpha, de minuscules protéines de cytokines, qui jouent un rôle clé dans la signalisation cellulaire. Pour mieux comprendre les répercussions physiologiques de leurs observations dans les cellules, il a fait appel à la Dre Meera Nair, une collègue scientifique de l’Université Riverside en Californie, qui est une experte en modèles de parasites murins qui entraînent une augmentation de RELM alpha.
Le laboratoire de la Dre Nair a mené les études sur l’infection des modèles murins, dirigées par le Dr Sang Yong Kim, coauteur principal. À la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa, l’équipe a bénéficié de l’expertise des laboratoires de la Dre Steffany Bennett pour le profilage lipidomique, de la Dre Julie St-Pierre pour le métabolisme, du Dr Baptiste Lacoste pour la microscopie électronique en transmission et du Dr Alexandre Blais pour la bio-informatique. Les installations de pointe de la Faculté ont également été d’une aide précieuse.
« Nous sommes très reconnaissants pour la collaboration et l’xpertise de chacun », rapporte le Dr Fullerton.
Les travaux ont été financés par une subvention à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), et d’autres organismes subventionnaires.
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