• Stefanie Valbon
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Devinez quoi, aujourd’hui je vais parler de l’orgue le plus cool de tous, celui qui ne reçoit pas autant d’attention qu’il le mérite (un parti pris a été ajouté à cette phrase). Cet organe assure le développement de nos cellules immunitaires spécialisées dans la lutte contre les infections et le cancer. Oui, nous allons parler du Thymus !

Étant donné que cet article présentera certaines de mes choses préférées dans la vie (thymus, lymphocytes T), j’ai décidé d’ajouter la « cerise sur le dessus » et de parler d’un article de recherche qui étudiait les effets des vols spatiaux sur le thymus. Parce que si vous me connaissez un peu, vous savez que je suis obsédé par l’espace. Alors pourquoi ne pas tout combiner ? Plus que jamais… préparez-vous à être émerveillé !!

Localisation du thymus. Créé avec BioRender.

Thymus : lieu de fabrication des lymphocytes T

Quel est l’organe le plus étonnant de tous ? On pourrait dire « le cerveau! », « le coeur »… eh bien, attendez de rencontrer le thymus. C’est un organe situé juste au-dessus de notre cœur et il a une structure très organisée. Cette organisation est cruciale pour le bon développement de nos lymphocytes T, dont vous comprendrez pourquoi dans une minute.

Les lymphocytes T font partie de notre système immunitaire adaptatif, et on pense que nous avons environ 2×10 ^ 12 (= 2 000 000 000 000) de lymphocytes T dans notre corps [1]. La question clé est la suivante : toutes ces cellules T sont-elles identiques ? Et la réponse est non.

Nous avons de très nombreuses cellules T différentes dans notre corps. Pourquoi? Parce que chaque cellule T sera spécifique d’un petit fragment d’un micro-organisme qui pourrait causer une maladie (appelé pathogène). Par conséquent, nous devons générer des cellules T spécifiques à tous les agents pathogènes possibles que nous rencontrons au cours de notre vie.

Si cela ressemble à une tâche impossible, vous n’êtes pas seul avec cette pensée. Cependant, à l’intérieur du thymus, de nombreux mécanismes différents travaillent ensemble pour générer cette quantité MASSIVE de cellules T différentes, et la plupart du temps, cela fonctionne parfaitement !

Mais comment?

Les cellules capables de donner naissance aux lymphocytes T pénètrent dans le thymus par les vaisseaux sanguins. Ces cellules sont assez immatures, ce qui signifie qu’elles n’ont pas encore décidé si elles deviendront ou non une cellule T… (exactement, « To T or not to T ? » genre de situation)*. Des signaux spécifiques dans le thymus fourniront les signaux appropriés qui diront à nos cellules immatures : « Oui, vous devriez suivre cette voie et devenir une cellule T ». Une fois ce signal envoyé, nos cellules migreront au sein de la structure hautement organisée du thymus au fur et à mesure de leur développement.

Migration cellulaire au cours du développement des lymphocytes T au sein de la structure hautement organisée du thymus. Créé avec BioRender.

À chaque étape, les lymphocytes T recevront des signaux qui leur permettront de poursuivre le processus de maturation. Au cours du développement, une seule cellule immature qui pénètre dans le thymus peut subir jusqu’à 20 divisions en série, ce qui signifie qu’une seule cellule peut proliférer suffisamment pour donner naissance à un MILLION de cellules ! [2]

Ce processus doit cependant être étroitement régulé pour s’assurer que notre thymus ne générera que de « bonnes cellules T ». Par conséquent, à chaque étape importante du développement, notre système immunitaire demandera à peu près : « Est-ce une bonne ou une mauvaise cellule T ? » Seuls les bons continueront le processus de maturation, et les mauvais seront supprimés.

Donc, dans le thymus, on peut observer beaucoup de prolifération cellulaire mais aussi beaucoup de mort cellulaire, donc on ne garde que les lymphocytes T qui vont nous assurer une protection. Après tout ce processus, des lymphocytes T fonctionnels seront libérés du thymus pour peupler notre corps et nous aider à combattre les infections et le cancer.

D’accord, c’est cool, mais y a-t-il plus ? Et en science, la réponse à cette question est toujours oui !

En période de stress…

Le flou quant à pourquoi j’aime le thymus ne s’arrête pas là. Cet organe se rétrécit BEAUCOUP lors de situations stressantes spécifiques, ce phénomène est appelé involution thymique ou atrophie thymique. Mais rassurez-vous, la plupart du temps, le thymus reprendra sa taille d’origine dès que le stress sera « enlevé ». Ces « situations stressantes » peuvent survenir pendant la grossesse, la malnutrition, les infections, le cancer et autres [3].

Vous vous demandez peut-être maintenant comment le thymus peut-il conserver sa structure hautement organisée lors de tels événements ? Et la réponse est : ce n’est pas possible. Malheureusement, la structure thymique est « gâchée » au cours de ce processus et les conséquences d’un tel phénomène ne sont pas encore entièrement découvertes.

L’organisation du thymus étant si importante pour le bon développement de nos lymphocytes T, l’involution thymique peut avoir des effets très néfastes. Imaginez par exemple que ce rétrécissement empêche le thymus de pomper de bonnes cellules T, cela vous rendrait-il moins capable de combattre les infections ou le cancer ? Ou si ce rétrécissement empêchait le thymus de faire la distinction entre les bonnes et les mauvaises cellules, cela aurait-il des conséquences néfastes ?

Bien que de nombreuses hypothèses sur la raison pour laquelle l’involution thymique se produit aient été proposées, nous manquons toujours d’une compréhension complète de ce phénomène. Néanmoins, il est important de noter que chaque situation « stressante » est différente les unes des autres et, par conséquent, la raison pour laquelle ce processus se produit doit être étudiée individuellement.

Même avec tant de questions encore sans réponse, l’involution thymique semble être conservée chez la plupart des vertébrés qui possèdent un thymus (à l’exception de certaines espèces de requins) [4,5]. Par conséquent, du point de vue de l’évolution, ce processus existe depuis longtemps.

Pour tous les aspirants astronautes

À ce stade, la prochaine question logique serait : le thymus change-t-il également… pendant un vol spatial ? Qu’arrive-t-il au thymus des astronautes (et cosmonautes) qui vivent dans la Station spatiale internationale (ISS) ?

Vous pariez que j’étais extrêmement excité quand quelqu’un a posé cette question exacte. Les scientifiques ont fait des expériences pour analyser la taille et la structure du thymus des animaux à bord de l’ISS [6]. Et devinez quoi… une involution thymique s’est produite ! Bien que les chercheurs n’aient pas observé de modification globale de la structure thymique, son organisation n’était pas exactement la même que celle de l’échantillon témoin. Leurs données suggèrent que les vols spatiaux (plus précisément, l’effet de la microgravité) pourraient entraîner une diminution de la prolifération cellulaire, ce qui pourrait expliquer pourquoi le thymus était plus petit dans l’espace.

Voici quelques raisons pour lesquelles le thymus est si important et comment différentes situations peuvent modifier sa structure et/ou sa fonction. Merci d’être venu pour une autre de mes ImmunoThoughts !

Continuez à poser des questions et à chercher des réponses !

FYI (de votre immunologiste),

Stéfanie Valbon

* De nouvelles données ont commencé à remettre en question ce scénario, car on pense maintenant que les cellules immatures pourraient déjà être engagées à devenir une cellule T une fois qu’elles pénètrent dans le thymus. Alors, gardez cette possibilité à l’esprit ! [7]

Les références

[1] Alberts, B. et al. Biologie moléculaire de la cellule quatrième édition (2002).

[2] Porritt, S.E. et coll. L’hétérogénéité parmi les prothymocytes DN1 révèle plusieurs progéniteurs avec des capacités différentes pour générer des lignées de cellules T et non-T. Immunité 20, 735-745 (2004).

[3] Ansari, AR. & Liu, H. Involution thymique aiguë et mécanismes de récupération. Arch Immunol Ther Exp (Warsz) 65, 401-420 (2017).

[4] Shanley, D.P., Aw, D., Manley, N.R. & Palmer, D.B. Une perspective évolutive sur les mécanismes de l’immunosénescence. Trends Immunol 30, 374-381 (2009).

[5] Zakharova, L.A. Évolution de l’immunité adaptative. Izv Akad Nauk Ser Biol, 143-154 (2009).

[6] Horie K. et al. Impact du vol spatial sur le thymus murin et atténuation par exposition à la gravité artificielle pendant le vol spatial. Rapports scientifiques 9, 19866 (2019).

[7] Chen, E.L.Y., Thompson, P.K. & Zuniga-Pflucker, J.C. La signalisation Notch dépendante de la RBPJ initie le programme des lymphocytes T dans un sous-ensemble de progéniteurs d’ensemencement du thymus. Nat Immunol 20, 1456-1468 (2019).

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