Signatures immuno-metabolomiques des cellules immunitaires innées bovines
Résumé
L'immunométabolisme est un domaine de recherche émergent qui explore le dialogue dynamique entre les voies métaboliques bioénergétiques et les cellules du système immunitaire. Cette approche apporte une nouvelle dimension dans notre compréhension des défenses de l’hôte face à l’infection. Bien qu’étant un champ de recherche en pleine expansion en santé humaine, l’immunométabolisme reste très peu exploré chez le bovin.
Le projet MetaBov a pour but de caractériser les signatures transcriptomiques et métaboliques de cinq types cellulaires de l’immunité innée d’intérêt dans les pathologies
bovines : les macrophages alvéolaires du poumon, les neutrophiles sanguins avec deux souspopulations distinctes, et les macrophages et cellules dendritiques de l’intestin. Ces cellules ont été isolées à partir de 6 veaux Holstein âgés d’environ une semaine, animaux dont nous disposions dans le cadre d’un autre projet. Les macrophages alvéolaires ont été isolés des lavages broncho-alvéolaires grâce à leurs propriétés d’adhésion rapide ; tandis que les neutrophiles sanguins, les macrophages intestinaux et les cellules dendritiques intestinales ont été triées par cytométrie en flux grâce à leurs marqueurs de surface spécifiques. Le transcriptome et le profil métabolique de ces types cellulaires ont été analysés à l’état basal et suite à une exposition au vaccin vivant atténué Bacille de Calmette Guérin (BCG), connu pour modifier le profil métabolique des cellules immunitaires. Selon la pertinence du type cellulaire, des stimulations par le Virus Respiratoire Syncytial (VRS) ou par un ligand ciblant les récepteurs de l’immunité innée TLR2-NOD2 ont été réalisées pendant 2h ex vivo. Grâce aux données de RNAseq obtenues à partir des culots cellulaires et des métabolites dosés dans les surnageants de culture par spectrométrie LC-MS, nous allons :
1- Définir les signatures transcriptomiques et métabolomiques de chaque type cellulaire à l’état basal ;
2- Comparer les signatures des différents types cellulaires circulants ou dans différents organes (poumon vs intestin) ;
3- Analyser les similarités et différences entre les cellules des voies biologiques modifiées par une exposition à un agent infectieux ou un immunostimulant.
Nos premières analyses mettent en avant des caractéristiques transcriptionnelles discriminantes et des différences majeures à l'état basal entre les cellules immunitaires innées. L’analyse de réseau de coexpression de gènes pondérée (WGCNA) a trouvé 16 modules significativement associés aux types de cellules. Parmi ceux-ci, des modules spécifiques aux cellules ont été trouvés, ce qui suggère une capacité de réponse différentielle entre ces types de cellules. L’étude de la réponse transcriptomique et des modifications du métabolisme des cellules immunitaires bovines dans un contexte d’exposition au BCG, ou au VRS ou au ligand TLR2-NOD2 est en cours. Ces analyses sont un prérequis indispensable pour proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes dirigées vers l’hôte notamment en orientant l’induction des voies métaboliques pour lutter contre les agents infectieux.