Les écouvillons des voies respiratoires supérieures révèlent une mémoire immunitaire riche et robuste, essentielle à la défense respiratoire

Dans une étude récemment publiée dans la revue NatureLes chercheurs ont utilisé des écouvillons nasopharyngés et le séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) unicellulaire (scRNAseq) pour caractériser les populations de cellules immunitaires dans les voies respiratoires supérieures et comprendre les effets de la mémoire immunitaire dans les voies respiratoires supérieures dans les maladies respiratoires telles que la maladie à coronavirus 2019 (COVID) – 19).

Étude: Diversité de la mémoire immunologique dans les voies respiratoires supérieures humaines. Crédit photo : Sebastian Kaulitzki / Shutterstock

arrière-plan

L’analyse d’échantillons de sang est couramment utilisée pour comprendre les aspects cliniques et physiologiques de la santé et de la maladie. Bien que ces analyses aient aidé à répondre à de nombreuses questions sur les réponses immunitaires et la maladie, elles manquent de certaines informations importantes trouvées sur le site de l’infection.

Le principal site d’infection de nombreux agents pathogènes humains est les voies respiratoires supérieures. Cependant, l’étude de la mémoire immunologique dans les voies respiratoires supérieures, qui est cruciale pour l’immunité protectrice provoquée par les infections et les vaccins, s’est avérée un défi. On ignore encore beaucoup de choses sur le développement, le maintien, la distribution et la fréquence de la mémoire immunitaire des cellules T et B dans les voies respiratoires supérieures et dans les centres germinaux des organes lymphoïdes secondaires.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont d’abord examiné la faisabilité de différents protocoles d’écouvillonnage et d’échantillonnage pour analyser les populations de cellules immunitaires dans les voies respiratoires supérieures. Pour ce faire, ils ont inscrit 30 adultes en bonne santé dans l’étude et leur ont prélevé des échantillons sur écouvillon nasopharyngé chaque mois pendant un an. Ces écouvillons ont été évalués par cytométrie spectrale en flux.

Sur la base des découvertes selon lesquelles les écouvillons nasopharyngés produisaient des populations de cellules immunitaires viables, les chercheurs ont obtenu des écouvillons nasopharyngés auprès de 12 donneurs qui avaient terminé leur primovaccination contre le COVID-19. Parmi ces 12 donneurs, sept avaient subi une infection grave par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu (SRAS-CoV-2).

Les échantillons des donneurs ont été utilisés pour préparer des suspensions de cellules uniques, qui ont ensuite été utilisées pour l’analyse par indexation cellulaire des transcriptomes et des épitopes par séquençage ou CITE-seq et scRNAseq pour comprendre la diversité des cellules immunitaires dans les voies respiratoires supérieures.

Le séquençage des segments génétiques variables (V), de diversité (D) et de connexion (J) des récepteurs des lymphocytes B et T a également été réalisé pour détecter les différents types de cellules immunitaires et les cellules mémoire spécifiques de l’antigène. Les chercheurs ont également cherché à identifier plusieurs populations de cellules B, telles que les cellules sécrétant des anticorps, les cellules B mémoire et les cellules B mémoire résidentes.

Sur la base de la détection des lymphocytes du centre germinal à partir des écouvillons nasopharyngés, les chercheurs ont émis l’hypothèse que des centres germinaux fonctionnels pourraient être présents dans les végétations adénoïdes des adultes et que les écouvillons nasopharyngés pourraient prélever ces lymphocytes du centre germinal directement dans les végétations adénoïdes à travers les cryptes qui enjambent les conduits. comme des sillons dans l’épithélium monocouche fenêtré des végétations adénoïdes.

Pour confirmer cette hypothèse, ils ont visualisé le site de prélèvement par endoscopie nasale. Ils ont également collecté des écouvillons nasaux sur les végétations adénoïdes et l’épithélium de la cavité nasale, plus proches du centre du cornet inférieur des individus en bonne santé.

Les cellules collectées par endoscopie ont ensuite été analysées par cytométrie spectrale en flux et immunophénotypage. Ils ont également comparé ces résultats à des cellules obtenues à partir d’échantillons de biopsie de végétations adénoïdes.

Résultats

L’étude a révélé que les écouvillons nasopharyngés ont produit près de 5 millions de cellules immunitaires viables, dont un tiers expriment un groupe de différenciation (CD)45, une protéine tyrosine phosphatase liée au récepteur présente dans tous les leucocytes. Les cellules qui n’exprimaient pas CD45 étaient principalement des cellules épithéliales.

Les autres cellules immunitaires détectées par les écouvillons nasopharyngés étaient des lymphocytes B, des lymphocytes T cytotoxiques et des lymphocytes T auxiliaires, ainsi que des lymphocytes T mémoire résidents. Toutes les populations de cellules immunitaires détectées dans les voies respiratoires supérieures se sont révélées stables au fil du temps.

L’analyse CITE-seq et scRNAseq des écouvillons nasopharyngés des donneurs vaccinés contre le COVID-19 a révélé diverses populations de cellules immunitaires, notamment des lymphocytes T régulateurs et des CD4.⁺ ou cellules T auxiliaires, CD8⁺ ou cellules T cytotoxiques, cellules T mémoire résidentes et cellules B mémoire.

Les écouvillons des voies respiratoires supérieures d’individus ayant déjà été infectés par le SRAS-CoV-2 ont montré des populations de cellules B et T spécifiques au SRAS-CoV-2, y compris des cellules T folliculaires auxiliaires et des cellules B et T différenciées.

La détection de cellules auxiliaires folliculaires du centre germinal T et de cellules B du centre germinal dans les échantillons sur écouvillon nasopharyngé suggère la présence de tissu adénoïde fonctionnel chez les adultes. Les végétations adénoïdes sont des ganglions lymphatiques secondaires qui contribuent à l’immunité pendant la petite enfance et qui rétrécissent et disparaissent lentement à la fin de l’enfance et à l’âge adulte. Cependant, ces résultats étaient surprenants car ils suggéraient que le tissu adénoïde conservait une certaine fonction même à l’âge adulte.

Conclusions

Dans l’ensemble, les résultats ont montré que les voies respiratoires supérieures abritaient une grande variété de cellules immunitaires stables. Le développement et la persistance de cellules à mémoire immunitaire stables et spécifiques au virus ont fourni des informations sur les réponses immunitaires au site primaire de l’infection et ont mis en évidence le rôle du tissu barrière muqueux des voies respiratoires supérieures dans l’établissement d’une défense immunitaire robuste contre divers agents pathogènes.