Une étude de la VUB révèle la façon dont le cerveau réagit aux infections

Les résultats, publiés dans la célèbre revue Immunity, montrent pour la première fois comment différents types de cellules immunitaires sont impliqués dans la défense. Les chercheurs ont pu montrer que la première ligne de défense est formée par les macrophages du cerveau, un type de globules blancs qui aide l'organisme à combattre les infections. Ces macrophages recrutent ensuite un grand nombre de macrophages dérivés du sang comme compagnons de lutte. Ces « macrophages sanguins » disparaissent à nouveau tout aussi rapidement une fois l'infection vaincue.

Movahedi : « L'étude montre la remarquable capacité du paysage immunitaire du cerveau à revenir rapidement à la normale. Mais nous avons également pu observer comment certaines cellules restaient modifiées pendant une longue période après la guérison, ayant en quelque sorte une « mémoire » de l'infection. Cela suggère qu'au cours d'une vie, où nous pouvons souffrir de nombreuses infections, pensez à la pandémie de COVID-19, la fonctionnalité des macrophages peut changer. Ces infections précoces du cerveau ont-elles une incidence sur la probabilité de développer d'autres troubles neurologiques, tels que la sclérose en plaques ou la démence, par exemple ? Aujourd'hui, c'est un sujet brûlant dans la communauté des chercheurs. »

Le cerveau et sa défense contre les infections

Le cerveau fonctionne comme un poste de commandement central qui contrôle tous les processus de notre corps. Il est donc essentiel que le cerveau puisse également se protéger contre les maladies. Ceci est en partie réalisé grâce à des barrières complexes qui limitent l'accès au cerveau. Les cellules immunitaires constituent une ligne de défense supplémentaire. Malgré ces différentes couches de défense, certains agents pathogènes parviennent à pénétrer dans le cerveau, ce qui peut entraîner des maladies potentiellement mortelles. Cependant, même si l'infection est finalement combattue avec succès et les agents pathogènes éliminés, les patients peuvent souffrir de problèmes neurologiques pendant des années. Il est donc très important de mieux comprendre la dynamique de l'interaction hôte-pathogène et ses conséquences à long terme.

La recherche

L'équipe du professeur Movahedi a étudié les infections à Trypanosoma brucei, un micro-organisme dangereux qui affecte le cerveau. Ces parasites unicellulaires vivent en Afrique subsaharienne et peuvent provoquer une neuropathologie mortelle. Bien que l'on sache depuis longtemps que ces parasites s'infiltrent dans le cerveau, la voie d'infection et la nature de la réponse de l'hôte restaient énigmatiques. L'équipe a étudié l'infection chez des souris, qui, comme les humains, sont très sensibles à la maladie.

Ils ont découvert que les parasites envahissent d'abord les tissus de bordure, les méninges et le plexus choroideus, puis se dirigent vers les cavités remplies de liquide et se déplacent vers le tissu neuronal. Grâce à plusieurs technologies de pointe, les chercheurs ont également révélé la réponse du système immunitaire dans ses moindres détails.

Les macrophages, en particulier, jouent un rôle majeur. Ils prennent la première défense et envoient des signaux au reste du corps pour attirer les cellules immunitaires dérivées du sang vers le cerveau. La majorité de ces cellules immunitaires « nouvellement recrutées » sont également des macrophages, mais elles se comportent différemment une fois dans le cerveau.

« Nos résultats placent les macrophages au centre de l'invasion des pathogènes dans le cerveau et montrent comment les macrophages locaux et recrutés jouent des rôles différents au cours de l'infection. Par exemple, les cellules immunitaires du sang présentent une expression plus élevée de protéines antimicrobiennes. Cela nous suggère qu'ils sont bien capables d'éliminer les parasites », déclare Karen De Vlaminck, doctorante et première auteure de l'étude.

L'équipe a ensuite étudié ce qu'il advenait de toutes ces cellules immunitaires une fois la maladie traitée avec succès.

Movahedi : « Nous avons constaté avec surprise que les macrophages dérivés du sang disparaissaient à nouveau du cerveau très rapidement, en fait dès que les parasites étaient éliminés. Cela montre à quel point il est important que le cerveau retrouve rapidement son état normal une fois qu'une infection a été traitée. »

La mémoire du cerveau

L'équipe a découvert que les macrophages des zones frontières du cerveau restaient dans un état plus activé pendant des mois après l'élimination des parasites, ce qui suggère qu'ils conservaient une sorte de « mémoire » de l'infection. Des études menées sur d'autres tissus ont déjà montré que cette « mémoire » induite par l'infection peut altérer la capacité des macrophages à répondre à de futures attaques.

« Toutefois, cela ne doit pas être aussi effrayant qu'il n'y paraît », affirme Mme. De Vlaminck. « Alors que nous commençons à comprendre l'impact à long terme des infections sur le cerveau, la recherche peut commencer à se concentrer sur la découverte de nouvelles thérapies pour traiter et inverser les dysfonctionnements potentiels induits par l'infection. »

Kiavash Movahedi, VUB, Laboratoire de thérapie moléculaire et cellulaire.

kiavash.movahedi@vub.be

+32 473 18 82 13

Publication in Immunity: "Differential plasticity and fate of brain-resident and recruited macrophages during the onset and resolution of neuroinflammation"

DOI10.1016/j.immuni.2022.09.005