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Comprendre le système immunitaire du porc pour mieux combattre les maladies respiratoires chez l’Homme

Le porc est à la fois un animal d’élevage et un modèle biomédical utilisé pour étudier différentes maladies humaines, notamment respiratoires. Pourtant, son système immunitaire pulmonaire est peu connu. Les chercheurs de l’unité VIM* ont identifié pour la première fois les cellules dendritiques et les macrophages du poumon de porc, deux piliers de la réponse immunitaire. Ces travaux sont publiés dans la thèse de Pauline Maisonnasse, soutenue le 24 février 2016.

Porcelets. © Inra, Charlotte Deloizy
Par Pauline Maisonnasse
Mis à jour le 03/07/2017
Publié le 06/10/2016

Des cellules clé du système immunitaire respiratoire peu connues chez le porc

Le porc est à la fois un animal d’une grande importance agronomique et un modèle pertinent de l’Homme en recherche biomédicale, notamment pour étudier différentes maladies respiratoires. Pourtant, son système immunitaire pulmonaire reste peu connu.

Les chercheurs de l’unité VIM* se sont ainsi intéressés à des cellules clé du système immunitaire respiratoire, jusqu’à présent peu étudiées chez le porc : les cellules dendritiques et les macrophages. Les cellules dendritiques agissent en véritable sentinelles : elles sont capables de reconnaître un agent pathogène (virus, bactéries) et d’en présenter des fragments, ou « antigènes », aux lymphocytes. Cela permet alors la mise en place de la réponse immunitaire mémoire. Les macrophages, quant à eux, éliminent les débris cellulaires et les agents pathogènes. Ils ont également un rôle anti-inflammatoire dans les alvéoles du poumon.

 Les cellules dendritiques et les macrophages isolés dans le poumon du porc

L’objectif des chercheurs était d’extraire ces cellules dans le poumon de porc, de les identifier et d’étudier leurs rôles lors d’infections respiratoires. Le but était également de comparer les cellules porcines à celles de la souris et de l’Homme, afin de comprendre quelles propriétés de ces cellules étaient spécifiques à chaque espèce, et lesquelles pouvaient être généralisées à tous les mammifères.

Les chercheurs sont parvenus à extraire les cellules immunitaires du poumon de porc en dissociant le tissu pulmonaire avec des enzymes. Ils les ont ensuite identifiées avec des marqueurs fluorescents de différentes « couleurs ». Selon les marqueurs qui se fixent sur une cellule, cette dernière a des couleurs différentes, caractéristiques de ses protéines.

Enfin, les fonctions spécifiques de ces cellules ont été étudiées in vitro. Les chercheurs ont, entre autres, mesuré leur capacité à présenter des fragments de pathogènes aux lymphocytes ou encore à induire une inflammation.

De nouvelles populations de cellules identifiées dans le système immunitaire porcin

Les chercheurs ont identifié 6 populations de cellules immunitaires dans le poumon de porc. Ils ont pu associer cinq d’entre elles à leur équivalent chez la souris et l’Homme : les macrophages alvéolaires, les macrophages tissulaires, deux types de cellules dendritiques « classiques » et un type de cellules dendritiques particulier. Ces dernières semblent avoir un rôle inflammatoire, et donc potentiellement néfaste lors d’une infection par la grippe. En effet, chez la souris, il a été montré que si on réduisait le nombre de ces cellules, la mortalité due à la grippe était réduite. Mais cela reste à démontrer chez d’autres espèces comme le porc ou l’Homme.

Enfin, une dernière population de macrophages a été identifiée dans le tissu pulmonaire. Très semblable aux macrophages alvéolaires, elle n’a jamais été mise en évidence dans le système immunitaire respiratoire de la souris ou de l’Homme. De façon surprenante, ces cellules ont une activité inflammatoire in vitro en présence du virus. Elles pourraient donc également jouer un rôle capital pendant une infection respiratoire.

Des portes ouvertes pour la recherche sur les maladies respiratoires

Les techniques développées par les chercheurs ont permis d’étudier plus précisément le rôle des cellules dendritiques et macrophages du poumon porcin.  Leurs travaux ont mis en évidence une population de macrophages encore jamais identifiés chez la souris ou l’Homme. Leur poursuite devrait aboutir à une meilleure compréhension de l’inflammation et de la réponse immunitaire pulmonaire. Ils ouvrent de nouveaux champs de recherche pour étudier les maladies respiratoires à la fois chez l’Homme et l’animal.

Ces recherches ont bénéficié d’un financement de la Fondation du Souffle et du Fonds de Dotation Recherche en Santé Respiratoire


* Unité de recherche, Virologie et Immunologie Moléculaires

Pauline Maisonnasse. © Inra

En savoir plus

Ma thèse en 180 secondes

Pauline Maisonnasse, rédactrice de cette actualité, est lauréate de l’édition 2016 du concours régional : « Ma thèse en 180 secondes ». Les candidats disposent de 3 minutes pour présenter oralement leurs recherches, avec une seule diapositive et sans note. Ce concours de communication scientifique est organisé nationalement par la Conférence des Présidents d’Universités et le CNRS.

Pauline a remporté le « prix du jury » ainsi que le « prix du public » pour l’Université Paris-Saclay. Elle est titulaire d’un doctorat en immunologie délivré par l’Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé (ABIES) de l’Université Paris-Saclay. Ses recherches, réalisées à l’unité VIM*, s’intitulent : Identification phénotypique et fonctionnelle des cellules dendritiques et macrophages pulmonaires porcins à l’état basal et lors d’infections Influenza.

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Reportage : Rencontre avec Pauline Maisonnasse

Ma thèse en 3 500 signes. © Inra, Véronique Gavalda

Ma thèse en 3 500 signes

Initiée en 2016, « Ma thèse en 3 500 signes » est une action destinée aux doctorants et jeunes docteurs ayant préparé leur thèse dans une unité du département santé animale de l’Inra.

Elle vise à développer les capacités des jeunes chercheurs à communiquer vers le grand public et s'intègre dans la formation par la recherche des doctorants. Ils sont accompagnés dans la rédaction d’une actualité web présentant leurs travaux de recherche en 3 500 signes (environ). Destinée au grand public, l’actualité est ensuite publiée sur le site web du département Santé Animale, avec le nom des jeunes chercheurs qui apparaissent comme rédacteurs.

Cellules dendritiques (bleues) et macrophages (verts) dans l'épithélium bronchique porcin. © Inra, Céline Urien

PUBLICATIONS

The respiratory DC/Macrophage network at steady-state and upon Influenza infection in the swine biomedical model. P Maisonnasse, E Bouguyon, G Piton, A Ezquerra, C Urien, C Deloizy , M Bourge, J-J Leplat, G Simon, C Chevalier, S Vincent-Naulleau, E Crisci, M Montoya, I Schwartz-Cornil, N Bertho. Mucosal Immunol. 2015 Nov; doi:10.1038/mi.2015.105.

Pig skin includes DC subsets transcriptomically related to human CD1a and CD14 dendritic cells presenting different migrating behaviors and T cell activation capacities. Marquet, F., Vu Manh, T*., Maisonnasse, P.*, El Mouzy, J., Urien, C., Bouguyon, E., Bourge, M., Simon, G., Bonneau, M., Dalod, M., Scwhartz-Cornil, I., Bertho N. J Immunol. 2014 Dec; 193(12):5883-93. * Co-2ème auteurs

A new adjuvant combined with inactivated influenza enhances specific CD8 T cell response in mice and decreases symptoms in swine upon challenge. Edwige Bouguyon, Elodie Goncalves, Alexander Shevtsov, Pauline Maisonnasse, Stepan Remyga, Oleg Goryushev, Sebastien Deville, Nicolas Bertho, Juliette Ben Arous. Viral Immunol. 28(9) 2015 Oct; DOI: 10.1089/vim.2014.0149