• Stefanie Valbon
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Depuis quelques mois, nous avons tous accru notre appréciation du travail accompli par les scientifiques. Mais, certains d’entre nous pourraient penser… « Allez, pourquoi faut-il tant de temps pour générer ce vaccin ? » Je dois annoncer la nouvelle et vous dire qu’il y a tellement, TELLEMENT, d’aspects qui doivent être pris en compte afin de générer un nouveau vaccin. Par conséquent, j’ai voulu consacrer ce poste pour commencer à mettre en lumière la complexité de la recherche scientifique.

Ainsi, si vous envisagez de devenir scientifique pour étudier les rôles du système immunitaire dans la lutte contre les infections virales, par exemple, vous devrez d’abord prendre du recul et déterminer exactement comment vous testerez toutes vos hypothèses.

Avant de commencer vos expériences, vous devez définir le niveau de complexité que vous souhaitez pour votre analyse. Par exemple, si vous souhaitez analyser la réponse immunitaire contre le VIH chez l’homme, il est facile de comprendre pourquoi vous ne pouvez pas utiliser l’homme pour vos expériences. Par conséquent, vous devrez utiliser différents modèles d’infection, qui seront déterminés en fonction du niveau de complexité requis pour répondre à vos questions.

In vitro

Le premier modèle s’appelle le système in vitro. Pour cela, vous utiliseriez vos lignées cellulaires préférées. Considérez les lignées cellulaires comme des cellules qui ont été modifiées pour permettre aux scientifiques de les cultiver (les faire grandir) très facilement. Oui, dans ce système, nous ajoutons des cellules dans un flacon et leur fournissons des conditions spécifiques (telles que les nutriments et la température) qui leur permettent de se développer avec bonheur.

Disons par exemple que vous voudriez observer si votre virus préféré infecte les poumons. Lors de l’utilisation du système in vitro, il est important de se rappeler que vous n’aurez pas la complexité du poumon entier. Vous devrez sélectionner un type de cellule très spécifique présent dans cet organe, pour le test. Par conséquent, avoir une question claire et précise à l’esprit est essentiel lors du choix d’une lignée cellulaire spécifique.

L’avantage du système in vitro est qu’il est très contrôlé. Si vous faites tout exactement de la même manière, aujourd’hui et demain, vous devriez (en théorie) avoir exactement le même résultat. De plus, la plupart des lignées cellulaires sont très faciles à cultiver, vous pouvez donc tester de nombreuses questions différentes en peu de temps. Bien sûr, la contrepartie est qu’un système in vitro est assez éloigné de la « vraie vie ». Néanmoins, de nombreuses questions cruciales peuvent et doivent d’abord être posées en utilisant le système in vitro.

Jusqu’à présent, nous parlions d’une seule couche de votre cellule préférée poussant dans une boîte (cultures 2D). Cependant, afin d’augmenter la complexité du système in vitro en se rapprochant un peu de la « vraie vie », les scientifiques ont développé ce qu’on appelle un système de culture 3D.

Dans la « vraie vie », les cellules composant nos organes sont le plus souvent présentes au sein d’une matrice, dite matrice extracellulaire (extracellular = outside the cell). Afin d’imiter cet environnement 3D, les scientifiques ont créé un système dans lequel les lignées cellulaires sont cultivées dans une matrice à l’intérieur d’un flacon, permettant à une agrégation 3D de se produire.

Grâce à cette technologie, les scientifiques peuvent générer des organoïdes, qui sont comme de minuscules organes dans un flacon. Ce système favorise un niveau de complexité plus élevé pour le système in vitro 2D, permettant aux scientifiques de répondre à de nouveaux ensembles de questions, qui étaient d’abord impossibles.

Invivo

Cependant, même si nous essayons d’augmenter la complexité du système in vitro, il est encore malheureusement impossible de mimer toutes les nuances du système in vivo dans une boîte. Le terme in vivo est utilisé pour désigner l’utilisation de modèles animaux dans la recherche scientifique. J’espère vraiment que dans un avenir proche, nous augmenterons considérablement notre technologie pour générer un système in vitro très complexe et fonctionnel, nous permettant de vraiment diminuer notre utilisation de modèles animaux. Si vous lisez ceci et que vous avez ce lecteur en tête, nous vous exhortons à ne pas vous arrêter !

Afin de choisir le bon modèle animal pour répondre à nos questions, de nombreux éléments doivent d’abord être pris en compte. Par exemple, si vous souhaitez analyser les conséquences d’une infection virale sur le système immunitaire, vous devez d’abord vous assurer que votre modèle animal peut être infecté par le virus de votre choix.

Les virus sont spécifiques à un ensemble défini d’hôtes, ce qui signifie qu’un seul virus n’infectera pas tous les modèles animaux possibles. Les scientifiques peuvent parfois utiliser un virus distinct, mais avec des caractéristiques similaires, comme plan de secours si l’infection du modèle animal choisi est impossible.

Note annexe, mais cruciale : Si vous infectez un modèle animal avec le virus x, et que l’animal ne présente aucun signe de « maladie », cela ne signifie pas automatiquement que votre modèle animal n’est pas adapté à votre recherche. N’oubliez pas que le système immunitaire est excellent pour éliminer les infections virales. Par conséquent, le modèle animal que vous avez choisi pourrait parfaitement convenir même dans de tels cas.

Dans ce scénario, vous devrez effectuer une analyse plus approfondie. Un moyen simple consiste à observer si les cellules immunitaires, telles que les cellules T CD8 (les cellules tueuses, vous vous souvenez ?) sont activées. Si oui, il y a de fortes chances que votre modèle animal soit infecté par le virus de votre choix, même si les indices visuels vous font penser le contraire.

De nombreux immunologistes utilisent des souris comme modèles animaux. Il existe de nombreuses caractéristiques pour lesquelles les souris sont de bons candidats pour les projets de recherche, mais il y a toujours aussi des défauts. Le défaut le plus trivial, c’est qu’une souris n’est pas un humain, et nous n’atteindrions jamais un tel niveau de complexité, mais nous pouvons nous en approcher de très près.

De plus, contrairement au système in vitro, les souris et tous les autres modèles animaux présentent des différences biologiques. Par conséquent, même si vous effectuez la même procédure sur 2 souris différentes, vous n’obtiendrez peut-être pas exactement les mêmes résultats, même si vous devriez certainement obtenir un modèle de résultats similaire.

Je crois que l’une des meilleures caractéristiques de la raison pour laquelle un modèle de souris est idéal pour la recherche est due à notre capacité à modifier génétiquement une souris en notre faveur. Cela signifie que nous pouvons modifier l’ADN d’une souris pour nous permettre de poser différentes questions, en testant différentes hypothèses.

Disons que vous aimez vraiment la protéine A et que vous avez un sentiment (pas seulement un sentiment mais une hypothèse complète et bien pensée) pour suggérer que cette protéine est cruciale pour que les cellules immunitaires combattent les infections virales. Que fais-tu? Facile, vous prenez une souris « normale » (une souris qui n’a pas été génétiquement modifiée, aussi appelée wild type ou WT en abrégé), et vous modifiez l’ADN de cette souris pour qu’elle n’exprime pas votre protéine d’intérêt (protéine A). Vous avez maintenant une souris qui manque de protéine A (nous appelons cette souris knock-out ou KO, pour faire court). OK, je dis facile, mais une telle expérience peut prendre des années (oui, j’y suis allé), mais rappelez-vous, la persévérance est la clé de la science !

Maintenant, vous pouvez infecter les souris WT (les souris « normales » qui ont la protéine A) et vos souris KO (vos nouvelles souris génétiquement modifiées dépourvues de protéine A) avec le virus de votre choix. Vous pouvez maintenant analyser différents aspects (tels que la perte de poids, l’activation de différentes cellules immunitaires, etc.) pour déterminer si la protéine A est importante pour aider une souris à se protéger d’une telle infection.

Cette expérience est cruciale car de nombreuses observations obtenues à partir de cette configuration expérimentale peuvent aider les scientifiques à comprendre ce que fait exactement la protéine A. Si la protéine A s’est avérée cruciale pour prévenir l’infection virale, ce mécanisme peut être exploré plus avant en tant que thérapeutique potentielle.

J’espère que vous pourrez mieux comprendre COMBIEN de questions les scientifiques doivent se poser avant même de penser à commencer une seule expérience. Ce processus de réflexion est essentiel pour s’assurer que la bonne question peut être répondue. Bien que j’aie utilisé l’infection virale comme moyen d’expliquer de tels concepts, ces étapes s’appliquent à de nombreuses autres questions. De l’étude du développement des cellules cancéreuses aux effets de nombreuses maladies auto-immunes.

La beauté d’être un scientifique est que vous êtes appelé à assembler toutes les pièces du puzzle afin de concevoir la meilleure expérience possible. Celui qui non seulement répondrait à vos questions, mais générerait, espérons-le, encore plus de questions pour continuer les progrès de la science. Je veux dire, y a-t-il quelque chose de plus cool que ça ?

À mardi prochain!

Pour votre information (De votre immunologiste),

Stéfanie Valbon

Je tiens à souligner le rôle inestimable que chaque animal a fourni pour l’avancement de nos connaissances scientifiques afin d’améliorer la santé des gens. Leur immense contribution a été essentielle pour nous permettre d’arriver là où nous sommes, et pour cela, nous devrions tous être vraiment reconnaissants.

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