Pour la première fois le système immunitaire humain décodé

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Pour la première fois, des chercheurs ont séquencé de manière exhaustive le système immunitaire humain, qui est des milliards de fois plus gros que le génome humain.

Le séquençage du système immunitaire humain

Dans une nouvelle étude publiée dans Nature, les scientifiques ont séquencé un élément-clé de ce système vaste et mystérieux, à savoir les gènes codants pour le répertoire des récepteurs des cellules B en circulation.

Séquençant ces récepteurs chez les adultes et les nourrissons, les scientifiques ont découvert des chevauchements surprenants susceptibles de fournir de nouvelles cibles potentielles en anticorps pour les vaccins et les traitements thérapeutiques, quelle que soit leur origine. Dans le cadre d’une vaste initiative pluriannuelle, ce travail cherche à définir les fondements génétiques de la capacité des personnes à réagir et à s’adapter à un vaste éventail de maladies.

Dirigée par des scientifiques du centre médical de l’université Vanderbilt et du supercalculateur de San Diego, cette avancée est rendue possible par la fusion de la recherche biologique et du supercalculateur haute puissance. Bien que le projet du génome humain ait séquencé le génome humain et conduit au développement de nouveaux outils de génomique, il ne s’est pas attaqué à la taille et à la complexité du système immunitaire humain.

« Un problème persistant dans le domaine de l’immunologie humaine et du développement de vaccins est que nous ne disposons pas de données de référence complètes sur ce à quoi ressemble un système immunitaire humain sain et normal », a déclaré James E. Crowe, MD, directeur du vaccin Vanderbilt. Centre du centre médical universitaire de Vanderbilt, auteur principal du nouveau document.

«Avant l’ère actuelle, les gens présumaient qu’il serait impossible de réaliser un tel projet car le système immunitaire serait théoriquement trop grand, mais ce nouvel article montre qu’il est possible de définir une grande partie, car la taille du répertoire de récepteurs de cellules B de chaque personne est étonnamment petite. »

Les cellules B responsables de la production d’anticorps

Cette nouvelle étude porte spécifiquement sur un élément du système immunitaire adaptatif, à savoir les récepteurs des cellules B circulants, responsables de la production d’anticorps considérés comme le principal déterminant de l’immunité chez l’homme. Les récepteurs sélectionnent et joignent au hasard des segments de gènes, formant ainsi des séquences uniques de nucléotides appelés «clonotypes». Ainsi, un petit nombre de gènes peut conduire à une incroyable diversité de récepteurs, permettant au système immunitaire de reconnaître presque tous les nouveaux agents pathogènes.

En effectuant la leucaphérèse sur trois adultes individuels, les chercheurs ont cloné et séquencé jusqu’à 40 milliards de cellules afin de séquencer les combinaisons de segments de gènes qui composent les récepteurs des cellules B circulants, atteignant ainsi une profondeur de séquençage jamais réalisée auparavant. Ils ont également séquencé le sang de cordon ombilical de trois nourrissons. L’idée était de collecter une grande quantité de données sur quelques individus, plutôt que le modèle traditionnel consistant à ne collecter que quelques points de données sur plusieurs personnes.

«Le chevauchement des séquences d’anticorps entre les individus était étonnamment élevé», explique Crowe, «montrant même des séquences d’anticorps identiques entre adultes et nourrissons au moment de la naissance.» Comprendre ce point commun est essentiel pour identifier les anticorps qui peuvent être ciblés pour les vaccins et les traitements. qui fonctionnent plus universellement à travers les populations.

Une question centrale était de savoir si les séquences partagées entre les individus étaient le résultat d’un hasard, plutôt que le résultat d’un facteur biologique ou environnemental commun. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé un répertoire de récepteurs de cellules B synthétiques et ont découvert que «le chevauchement observé expérimentalement était significativement plus important que ce qui serait attendu par le hasard», déclare Robert Sinkovits, Ph.D., du San Diego Supercomputer Center de l’Université de Californie à San Diego.

Étudier des problèmes à une plus grande échelle 

En tant que membre d’un consortium Human Vaccines Project, le San Diego Supercomputer Center utilise sa puissance de calcul considérable pour exploiter les multiples téraoctets de données. L’un des principes centraux du projet est la fusion de la biomédecine et de l’informatique avancée. «Le projet Human Vaccines nous permet d’étudier des problèmes à une plus grande échelle que ce qui serait normalement possible dans un seul laboratoire et rassemble également des groupes qui ne collaborent pas normalement pas», déclare Sinkovits.

Un travail de collaboration continu est en cours pour développer cette étude, notamment: le séquençage d’autres zones du système immunitaire adaptatif, le répertoire des cellules T,  l’ajout de données démographiques supplémentaires telles que les supercentenaires et les populations internationales; ainsi que l’application d’algorithmes basés sur l’IA pour explorer davantage les jeux de données à des fins d’analyse. L’objectif est de continuer à interroger les composantes communes du système immunitaire afin de mettre au point des vaccins et des immunothérapies très ciblés, plus sûrs, et efficaces au sein des populations.

Transformer fondamentalement la santé humaine

«En raison des récents progrès technologiques, nous avons maintenant une occasion sans précédent d’exploiter le pouvoir du système immunitaire humain pour transformer fondamentalement la santé humaine», a déclaré Wayne Koff, Ph.D., PDG du Human Vaccines Project. «Le décodage du système immunitaire humain est essentiel pour relever les défis mondiaux des maladies infectieuses et non transmissibles, du cancer à la maladie d’Alzheimer à la grippe pandémique.

Cette étude marque une étape-clé dans la compréhension du fonctionnement du système immunitaire humain, ouvrant la voie au développement de produits de santé de nouvelle génération grâce à la convergence de la génomique et des technologies de surveillance immunitaire avec l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle.  »

Source: Humain Vaccines Projet
Crédit photo sur Unsplash : João Paulo de Souza

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2 thoughts on “Pour la première fois le système immunitaire humain décodé”

  1. méfions nous des annoncent tonitruantes. L’immunité est encore bien plus complexe à l’instar du fait que la connaissance de l’ADN ne nous permets que très partiellement et petitement à comprendre les processus génétiques infiniment plus complexe et soumis, comme l’immunité, aux facteurs environnementaux qui sont et restent les plus déterminants.
    Ces annonces tonitruante ne sont motivée que part la pas du gain et du pouvoir et aucunement par la science ou le bienfait de l’humanité.

    • Bonjour,

      Vous avez raison. Par exemple l’épigénétique peut modifier un ensemble de gènes en dépit de notre bagage génétique à la naissance. Mais c’est selon moi un pas de plus vers une compréhension plus complète du corps humain. il faudra voir si cela aura un impact positif à long terme.

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