Mécanique de la phagocytose et comparaison avec d'autres processus immunitaires

De multiples interfaces se développent entre la biophysique et divers domaines de la biologie, dont l’immunologie, la science qui étudie le système immunitaire. Ce système est composé d’acteurs cellulaires (les leucocytes) qui réalisent des fonctions immunes telles que la phagocytose, un processus qui consiste en l’internalisation de microorganismes ou de cellules mortes par des cellules spécialisées appelées phagocytes. La phagocytose permet, notamment, de limiter la prolifération d’agents pathogènes et d’établir une réponse immune en recrutant d’autres leucocytes sur le site de l’infection pour contrôler celle-ci. Dans cette thèse, nous avons travaillé avec des phagocytes professionnels : des neutrophiles. Quand un neutrophile phagocyte, ses propriétés élastiques (sa capacité à se déformer, sa rigidité) sont modifiées. Une cellule est cependant un matériau viscoélastique : ses propriétés mécaniques ont une partie élastique et une par­ tie visqueuse (la viscosité est ce qui limite la vitesse de déformation d’une cellule). Nous avons cherché à com­ prendre le comportement viscoélastique des neutrophiles pendant la phagocytose. Pour cela, nous avons développé un rhéomètre permettant de quantifier ces propriétés pendant que la cellule phagocyte une micro­ bille de polystyrène couverte d’anticorps. Nous avons tenté de comprendre ce qui pouvait limiter la phagocytose : quand l’objet à internaliser a une surface supérieure aux capacités d’internalisation de la cellule, celui-ci n’est pas totalement internalisé, la phagocytose n’est alors pas complète et est dite frustrée. Nous avons pu établir que les neutrophiles augmentaient non seule­ ment leur surface, mais aussi leur rigidité et leur viscosité pendant la phagocytose. L’augmentation de ces propriétés viscoélastiques est d’autant plus élevée que la microbille à phagocyter est large, sous-entendant un potentiel effet de courbure dans l’évolution de ces propriétés. Nous avons pu montrer que ce n’est pas l’évolution des propriétés viscoélastiques qui limite la phagocytose, mais bien la capacité d’extension de la surface de la cellule. Nous avons comparé le comportement mécanique des neutrophiles à celui de deux autres types de leucocytes : les lymphocytes T CD4+ et les lymphocytes B. Nous avons montré que dans ces deux autres types de leucocytes, l’élasticité et la viscosité de ces cellules augmentaient aussi lors de leur activation par une microbille recouverte d’anticorps pertinents. Il existe par ailleurs dans le lien entre les changements des propriétés élastiques et visqueuses une signature mécanique spécifique du type de leucocyte et de la fonction immune réalisée.