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Vous approfondirez vos connaissances sur les réponses immunitaires en cas d’infections respiratoires pédiatriques en utilisant le système ImageXpress Pico

« Le système ImageXpress Pico a permis à notre équipe d’évaluer avec précision et efficacité les caractéristiques de liaison des mastocytes aux FPH infectés par le VRS et d’approfondir nos connaissances sur la réponse inflammatoire au VRS. »

Hôpital pédiatrique de Seattle, Institut "Seattle Children’s Research Institute", Université de Washington, Institut "Benaroya Research Institute"

Auteur principal : Dr Stephen R. Reeves, Chercheur principal au Seattle Children’s Research Institute et médecin traitant dans le département Médecine pulmonaire et du sommeil à l’hôpital pédiatrique de Seattle

Système d'imagerie cellulaire automatisé ImageXpress Pico

Le défi

Comprendre les caractéristiques de liaison des mastocytes et du hyaluronane dans la matrice extracellulaire de fibroblastes pulmonaires humains infectés par le VRS

Le VRS, virus syncytial respiratoire, est l’un des virus les plus courants infectant les enfants à travers le monde. Les cas d'infection modérée sont limités à l’inflammation des voies respiratoires supérieures (nez et gorge) ; les cas plus graves s’étendent aux voies respiratoires inférieures (bronches et poumons) et sont accompagnés d'une toux, d'une légère fièvre et d'une perte d’appétit.

L’équipe

Les infections par le VRS plus graves peuvent évoluer en pneumonie, en insuffisance respiratoire et/ou conduire au décès. Le VRS est très contagieux et touche principalement les enfants. Toutefois, les adultes et les personnes ayant un système immunitaire affaibli y sont également sensibles. Les symptômes et la transmission du VRS sont semblables à ceux d’autres virus qui affectent les voies respiratoires supérieures et inférieures, notamment les virus des grippes A et B, les rhinovirus, les adénovirus et la souche de coronavirus COVID-19.

La connaissance des mécanismes d'action sous-jacents de ces virus a permis de mettre en évidence des options thérapeutiques potentielles. Les chercheurs de l’institut de recherche "Seattle Children’s Research Institute", de l’Université de Washington et de l’institut "Benaroya Research Institute" ont commencé à étudier l’un de ces mécanismes potentiels du VRS.

Le Dr Stephen Reeves et ses collaborateurs ont conçu plusieurs tests afin de déterminer les effets inflammatoires en aval des interactions entre les mastocytes et le hyaluronane (HA) dans des fibroblastes pulmonaires humains (HLF) infectés par le VRS. L’imagerie par fluorescence de cellules vivantes et de cellules fixées a été nécessaire pour analyser plusieurs conditions, notamment la localisation et le mécanisme d’action du HA dans la matrice extracellulaire (MEC), l’expression des protéines mastocytaires et les interactions moléculaires entre le HA, les mastocytes et la MEC. La microscopie en fluorescence traditionnelle nécessitait l’utilisation de lamelles couvre-objets en verre pour l’imagerie des cellules fixées, ce qui entraînait une manipulation supplémentaire du tissu et une augmentation du temps de traitement. Le Dr Reeves et son équipe avaient besoin d’un système avancé qui pourrait capturer, de façon plus efficace, des images de haute qualité des cellules vivantes et du tissu fixé.

La solution

Imagerie par fluorescence à haute résolution et analyse des cellules vivantes et des cellules fixées

L’équipe de recherche a choisi le système d’imagerie cellulaire automatisée ImageXpress® Pico pour sa facilité d’utilisation, sa flexibilité et ses robustes capacités d’analyse.

Protocoles de test
Pour aider l’équipe à mener rapidement ses analyses, nos spécialistes des applications sur le terrain et nos assistants techniques ont effectué une formation sur place et ont apporté leur aide à la réalisation des différents tests. Il s’agissait notamment du développement de protocoles de test et d’analyses à la volée afin que les images puissent être simultanément recueillies et analysées.

Acquisition des images
L’équipe de recherche a réalisé une imagerie des cellules vivantes, puis a fixé le tissu à marquer afin d'identifier les composants de la matrice extracellulaire, qui sont difficiles à observer avec les techniques pour cellules vivantes. Le système ImageXpress Pico a permis à l’équipe de réaliser toute l’imagerie en utilisant des plaques multi-puits, ce qui a significativement réduit le temps de traitement et de manipulation des échantillons. Dans le cadre de l’acquisition des images, de vastes zones d’intérêt ont été assemblées avec des objectifs à plus fort grossissement. Cela a permis de ne pas examiner de réplicats supplémentaires par microscopie par fluorescence traditionnelle et d’obtenir des images de meilleure qualité.

Analyse
Le Dr Reeves et ses collaborateurs ont pu réaliser une analyse quantitative de l’interaction entre les mastocytes (à savoir, cellules LUVA) et la MEC des fibroblastes pulmonaires humains (HLF) infectés par le virus respiratoire syncytial (VRS). Voir les images et les données d’analyse ci-dessous.

Cellules LUVA

Le système ImageXpress Pico a également été utilisé pour analyser les effets des HLF infectés par le VRS sur l’expression de TSG-6 et l’adhésion des mastocytes (à savoir, cellules LUVA) sur une période de 48 heures. Voir les images et les données d’analyse ci-dessous. (Remarque : TSG-6 est une protéine associée à l’inflammation et se révèle être régulée positivement dans les cellules infectées par le VRS).

Cellules infectées par le VRS

Le résultat

Des données de haute qualité permettent d'accélérer les découvertes scientifiques

Using the ImageXpress Pico system, Dr. Reeves’ team is the first to demonstrate that:

  • Dans des HLF dérivés de donneurs pédiatriques infectés par le VRS, la synthèse du HA est supérieure, ce qui entraîne une matrice extracellulaire (MEC) enrichie en HA.
  • Une MEC enrichie en HA favorise une plus forte adhésion des mastocytes et augmente la libération des protéases mastocytaires qui contribuent à une réponse inflammatoire (p. ex., constriction des voies aériennes, production de mucus, toux).
  • Les HLF infectés par le VRS présentent une augmentation de l’expression des médiateurs inflammatoires par les mastocytes, ainsi qu’une augmentation de l’adhésion des mastocytes.

Les résultats de l’étude indiquent que la formation d’une MEC enrichie en HA favorise un environnement pro-inflammatoire en cas d’infections virales respiratoires aiguës. Ce mécanisme pourrait avoir d’importantes répercussions pour le traitement du VRS et d’autres virus respiratoires.

Infection des HLF par le VRS

Résumé des résultats : L’étude a démontré que l’infection des HLF par le VRS induit une régulation positive des enzymes qui synthétisent le HA (HAS 2&3) tout en régulant négativement les enzymes qui dégradent le HA (HYAL 2), ce qui conduit à une augmentation de l’accumulation de HA dans la MEC et à une plus grande adhésion des mastocytes. En outre, les HLF infectés par le VRS montrent une augmentation de l’expression de TSG-6, ce qui améliore la liaison des mastocytes à la MEC. Les mastocytes liés à la MEC induite par le VRS régulent positivement l’expression des protéases mastocytaires contribuant à l’environnement pro-inflammatoire.

Références

Plus d’informations sur : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6997473/

« Le système ImageXpress Pico évolue constamment pour répondre à nos besoins en constante évolution et ouvre la porte à de nouvelles découvertes. Nous avons hâte de voir ce que le futur nous réserve ! »

Le Dr Reeves et les autres auteurs correspondants font partie du laboratoire du Dr Jason Debley. Le Laboratoire Debley utilise des méthodes épidémiologiques, cliniques et moléculaires pour comprendre l’évolution de l’asthme dans la petite enfance et étudie le rôle de l’épithélium des voies respiratoires dans l’asthme chez l’enfant.

Les chercheurs du Center for Immunity and Immunotherapies (Centre de l’immunité et des immunothérapies) à l’institut de recherche Seattle Children’s Research Institute étudient certaines des maladies infantiles les plus complexes affectant le système immunitaire. Enfin, l’objectif est d’utiliser la puissance thérapeutique de l’immunologie pour élaborer de nouveaux traitements.