La phagocytose à la Une de Biophysical Journal

Les globules blancs sont des cellules du système immunitaire qui forment la première ligne de défense de l’organisme en s’attaquant à des microbes ou à des cellules non-désirables. En particulier, les neutrophiles sont capables de phagocyter -littéralement manger- les intrus. S’il y a des aspects chimiques à ce processus, il y a aussi des aspects mécaniques qui ne sont pas encore tout à fait élucidés. Cette problématique a été au cœur de la thèse d’Alexandra Zak, sous la direction de Julien Husson du Laboratoire d’hydrodynamique de l’École polytechnique (LadHyX*) et d’Oliver Nüsse à l’Institut de chimie physique de l’Université Paris-Saclay. Ces derniers résultats font la Une de la revue Biophysical Journal.

Pour étudier la mécanique des globules blancs, l’équipe a mis au point un rhéomètre, un appareil capable de mesurer la déformation d’une cellule unique. Un neutrophile est d’abord aspiré à l’extrémité d’une micropipette en verre. Puis une microbille placée au bout d’une très fine tige en verre est approchée contre le neutrophile. L’observation au microscope de la flexion de la tige en verre et de la déformation de la cellule permet d’en déduire ses propriétés mécaniques comme la rigidité ou la viscosité. De plus, les microbilles utilisées dans les expériences sont recouvertes d’antigènes qui « activent » les neutrophiles, déclenchant une phagocytose.

Rigidification et étalement

Dans un précédent article, l’équipe avait montré que les globules blancs voient leur rigidité augmenter lorsqu’ils attaquent. Mais les scientifiques ne savait pas si cette rigidification était coordonnée avec l’étalement du globule blanc lorsqu’il englobe sa cible. Cette rigidification pourrait même poser problème en rendant plus difficile l’étalement et donc en limitant la taille des cibles pouvant être avalées. Des travaux réalisés par d’autres équipes donnaient des résultats contradictoires.

L’étude parue dans Biophysical Journal éclaircit certains points en montrant que, pour des microbilles relativement petites (8 micromètres de diamètre tandis qu’un neutrophile mesure environ 10 micromètres), l’étalement du globule blanc a tendance à précéder sa rigidification. En revanche, pour de plus grosses billes (20 micromètres), étalement et rigidification sont plutôt simultanés. Enfin, les chercheurs ont montré que la surface maximale d’étalement d’un neutrophile n’est pas limitée par la rigidification mais par la quantité de membrane stockée notamment dans les plis à la surface du neutrophile. Ce dernier ne peut pas englober toute sa cible si cette dernière est trop grosse. Malgré tout, le rôle de cette rigidification dans le processus de phagocytose, et dans le fonctionnement des globules blancs en général, reste encore à explorer.

*LadHyX : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris

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