L’immunologie à toutes les échelles

Reportage réalisé au Centre d’immunologie de Marseille-Luminy. Du ver à l’Homme, de la molécule à l’organisme entier, du physiologique au pathologique, les chercheurs du CIML étudient tous les champs de l’immunologie.

Whouah, mais de quelle planète cette créature aux mille couleurs débarque-t-elle ? Du Centre d’immunologie de Marseille-Luminy (CIML), dirigé par Philippe Pierre succédant à Éric Vivier. Plus particulièrement d’un de leur puissant microscope, le bien-nommé « microscope à feuillet de lumières ». Et, en guise de créature fixée pour l’éternité grâce aux rayons lasers, un embryon de souris !

  • Embryon de souris © CIML/Van de Pavert, Serge
    Études des cellules lymphoïdes d’un type particulier de cellules immunitaires qui combinent des caractéristiques de lymphocytes T, cellules de l’immunité adaptative, et de cellules de l’immunité innée3. Cette imagerie 3D avec marquage immunofluorescent afin d’analyser le nombre et la répartition des cellules impliquées dans la construction du système lymphatique, outil indispensable au drainage des tissus, à la circulation des nutriments, des hormones et des globules blancs, et au fonctionnement du système immunitaire et de la cicatrisation. Réalisé avec un microscope à feuillet de lumières. © CIML/Van de Pavert, Serge 
  • Laser bleu © Inserm/Guénet, François
    Que viennent faire les vaisseaux X‑wings de Star Wars au CIML ? Rien. Les rayons lumineux, bleus et rouges, sont des feuillets de laser qui viennent frapper de part et d’autre l’embryon de souris examiné. Auparavant, il aura été débarrassé des lipides et de l’eau qui le constituent pour être « clarifié », rendu transparent. Selon la longueur d’onde (et donc la couleur) du laser, les molécules ou cellules d’intérêt marquées par fluorescence vont réagir, être excitées, et rendues visibles, les unes après les autres, pour offrir ces images multicolores. © Inserm/Guénet, François
  • Laser rouge © Inserm/Guénet, François
    Que viennent faire les vaisseaux X‑wings de Star Wars au CIML ? Rien. Les rayons lumineux, bleus et rouges, sont des feuillets de laser qui viennent frapper de part et d’autre l’embryon de souris examiné. Auparavant, il aura été débarrassé des lipides et de l’eau qui le constituent pour être « clarifié », rendu transparent. Selon la longueur d’onde (et donc la couleur) du laser, les molécules ou cellules d’intérêt marquées par fluorescence vont réagir, être excitées, et rendues visibles, les unes après les autres, pour offrir ces images multicolores. © Inserm/Guénet, François 
  • Embroyon de souris © Inserm/Guénet, François
    En vert, un embryon de souris, excité par un laser de couleur vert-jaune : c’est ce que l’on observe à l’œil nu, en se plaçant au-dessus. © Inserm/Guénet, François 
  • Chercheur © Inserm/Guénet, François
    Grâce à cette station d’enrobage, chaque échantillon de tissu à observer est déshydraté, avant d’être enrobé dans de la paraffine par Lionel Chasson, responsable technique de la plateforme Histologie du CIML. Une opération essentielle pour préserver l’échantillon et le soumettre aux traitements qui vont faire apparaître les cellules recherchées ou les défauts structurels de l’organe. © Inserm/Guénet, François 
  • Bacs de coloration © Inserm/Guénet, François
    Dans la coloreuse, l’échantillon est successivement plongé dans différents bains de colorant, qui permettent de révéler tel ou tel composant : l’hématoxyline colore les noyaux des cellules en violet, l’éosine le cytoplasme en rouge, le trichrome le collagène en bleu… © Inserm/Guénet, François 
  • Technique d'immunomarquage © Inserm/Guénet, François
    Cette couche de paraffine a été découpée au microtome, à température ambiante. Une fois l’échantillon atteint, les couches récoltées sont chacune déposées sur une goutte d’eau sur une lame chauffée par un banc à 60°C afin que la paraffine se détende. Les lames seront colorées avant d’être observées au microscope. © Inserm/Guénet, François 
  • Paraffine © Inserm/Guénet, François
    Selon l’analyse souhaitée, notamment les techniques d’immunomarquage, il est nécessaire d’enrober l’échantillon, ici une rate de souris, dans du gel qui permet de le congeler tout en maintenant l’intégrité cellulaire et tissulaire de l’échantillon. Le cryostat réfrigéré permet ensuite au manipulateur de trancher et de récupérer à l’aide d’un pinceau des coupes de l’échantillon suffisamment fines pour laisser passer la lumière et être observées au microscope optique ou à fluorescence. © Inserm/Guénet, François 
  • Chercheur © Inserm/Guénet, François
    Un trieur de vers, mais pour quoi faire ? Parce que le nématode Caenorhabditis elegans est le benjamin des animaux modèles au CIML : transparent et long d’un seul millimètre, il est composé d’un nombre de cellules défini, faciles à suivre si elles sont marquées par des molécules fluorescentes. Comment ? Grâce à cette machine conduite par Jérôme Belougne, responsable technique de cette plateforme. Dans les puits, teintés de rouge, des vers gesticulent. La machine les trie en fonction de la fluorescence qu’ils expriment ou non, preuve par exemple qu’une certaine version d’un gène a bien été introduite par les chercheurs. © Inserm/Guénet, François 
  • Chercheur © Inserm/Guénet, François
    Sur l’écran, Jérôme Belougne vérifie la présence des nématodes dans les puits, photographiés par un robot programmé. Un système qui permet d’automatiser la surveillance de la croissance et de la survie des vers. © Inserm/Guénet, François 
  • Chercheur © Inserm/Guénet, François
    La microscopie de super résolution permet de s’affranchir de la limite des quelque 200 nm. Aujourd’hui, il est possible de la contourner en localisant les molécules fluorescentes individuelles sur une série de plusieurs dizaines de milliers d’images afin de reconstituer une image superrésolue avec une précision de quelques dizaines de nanomètres. La technique dSTORM employée au CIML se fonde sur l’utilisation d’un milieu oxydo-réducteur dans lequel sont imagées les cellules et de lasers puissants, dont Sébastien Mailfert, co-responsable technique de la plateforme d’imagerie photonique ImagImm, vérifie ici l’alignement. © Inserm/Guénet, François 

Mais dans quel but ? Pour étudier les cellules lymphoïdes innées, un type particulier de cellules immunitaires qui combinent des caractéristiques de lymphocytes T, cellules de l’immunité adaptative, et de cellules de l’immunité innée. Serge Van de Pavert, l’auteur de la photo, et son équipe s’intéressent à un sous-type de ces cellules impliquées dans le développement des organes lymphoïdes secondaires (ganglions lymphatiques, rate…), lieux de passage, d’accumulation, et de rencontre des cellules de l’immunité et des antigènes reconnus par les anticorps. Amorcées au stade embryonnaire, leur formation et leur différenciation peuvent être modifiées en changeant certains facteurs diététiques. 

Cette imagerie 3D avec marquage immunofluorescent a donc pour but d’analyser le nombre et la répartition des cellules impliquées dans la construction du système lymphatique, outil indispensable au drainage des tissus, à la circulation des nutriments, des hormones et des globules blancs, et au fonctionnement du système immunitaire et de la cicatrisation. 

Du ver à l’Homme, de la molécule à l’organisme entier, du physiologique au pathologique, le CIML et ses 14 équipes abordent tous les champs de l’immunologie contemporaine : la genèse des différentes populations cellulaires, leurs modes de différenciation et d’activation, leurs implications dans les cancers, les maladies infectieuses et inflammatoires, et les mécanismes de la mort cellulaire. 

Reportage à retrouver dans le magazine Science&Santé n°39