Les "gardiens de la paix" immunitaires enseignent à l'organisme quels aliments peuvent être consommés sans danger

"Nous en savons beaucoup sur ce que le système immunitaire voit et fait lorsqu'un patient souffre d'une allergie, mais nous en savons très peu sur ce qui se passe lorsque tout va bien", a déclaré Elizabeth "Beth" Sattely, professeur agrégé de génie chimique à l'école d'ingénieurs de l'université de Stanford et auteur principal d'une nouvelle étude portant sur cette question, publiée dans la revue Science Immunology.

Sattely et ses coauteurs ont révélé que la tolérance orale - une fonction active du système immunitaire - implique la reconnaissance de protéines spécifiques dans des sources alimentaires courantes comme le maïs, le soja et le blé, qui signalent au système immunitaire qu'elles peuvent être consommées sans danger. Ces résultats ouvrent de nouvelles voies thérapeutiques pour prévenir ou éliminer les allergies alimentaires dangereuses.

Une recherche active

"Pendant longtemps, nous avons pensé que la tolérance alimentaire signifiait simplement que le système immunitaire ignorait les aliments que nous mangions, c'est-à-dire que la tolérance était l'absence d' allergie", explique M. Sattely. "Mais nous savons maintenant que la tolérance est un comportement actif et adaptatif. Certaines cellules de nos intestins examinent les aliments que nous mangeons, à la recherche de protéines spécifiques. Lorsqu'elles les trouvent, elles signalent au système immunitaire que l'aliment est sans danger.

Les chercheurs sont connus sous le nom de cellules T régulatrices ou Tregs. Elles sont les gardiennes de la paix du système immunitaire, recherchant ces protéines clés dans les aliments et calmant le système immunitaire lorsqu'elles les trouvent, évitant ainsi une réaction allergique excessive à un aliment par ailleurs sans danger.

Sattely et son équipe, dont les coauteurs Jamie Blum, ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Sattely, et Ryan Kong, étudiant diplômé en génie chimique à Stanford, ont comblé cette lacune en identifiant des fragments spécifiques de protéines alimentaires - de courtes séquences chimiques connues sous le nom d'épitopes - qui sont présentés aux cellules Treg dans les intestins et stimulent de préférence une réponse régulatrice apaisante, plutôt que des cellules T inflammatoires qui provoquent des allergies.

Bien que les chercheurs soulignent qu'ils ont actuellement démontré leur travail sur des souris de laboratoire, ils pensent pouvoir cartographier ces apports moléculaires et d'autres similaires qui pourraient conduire à la tolérance orale chez l'homme.

Enseigner la tolérance

Blum, Kong et Kazuki Nagashima, coauteur de l'étude, ont mené des expériences et des analyses qui ont permis à l'équipe d'identifier ces épitopes liés à la tolérance dans des régimes alimentaires complexes, en examinant la nourriture des souris pour y trouver des ingrédients qui se chevauchent avec les régimes alimentaires humains - le maïs, le blé et le soja en particulier. Les chercheurs pensent que la tolérance dépend de quelques épitopes remarquables - ces sections plus courtes de protéines plus grandes - qui déclenchent la réponse régulatrice.

"Nous avons découvert que les cellules T régulatrices sont en quelque sorte biaisées en faveur de certains peptides plus que d'autres", explique Sattely. "Le système immunitaire ne perçoit pas tous les aliments de la même manière. Les cellules T recherchent ces protéines spécifiques".

Cette découverte implique que le système immunitaire apprend la tolérance orale à partir d'un ensemble limité d'indices moléculaires. Les chercheurs prévoient de constituer une bibliothèque d'épitopes favorisant la tolérance, qui pourrait être utilisée pour concevoir des interventions visant à orienter le système immunitaire vers la tolérance plutôt que vers l'allergie.

"Ce qui m'a vraiment surpris, c'est la précision du mécanisme. Dans le cas du maïs, les cellules Treg se concentrent sur un seul épitope qui fait partie d'une molécule plus grande, la zéine, une protéine de l'intérieur charnu du grain de maïs", note M. Kong. "Compte tenu du nombre considérable d'antigènes intestinaux potentiels, il est frappant de constater une réponse aussi ciblée.

Comprendre pourquoi le système immunitaire sélectionne ce peptide particulier, et pas d'autres, pourrait nous en apprendre davantage sur la manière dont l'organisme développe naturellement une tolérance à la nourriture, a ajouté M. Kong. Ces connaissances pourraient à leur tour être utilisées pour reprogrammer le système immunitaire afin de prévenir ou même de traiter les allergies alimentaires.

Les aliments du futur

"L'une des découvertes les plus intéressantes est que le développement des cellules T spécifiques à la zéine dépend du format de la protéine dans l'alimentation et de la communauté microbienne intestinale", a expliqué Mme Blum, qui dirige maintenant son propre laboratoire au Salk Institute for Biological Studies. "Nous nous efforçons à présent de déterminer les mécanismes biologiques exacts impliqués.

Les pistes de recherche potentielles peuvent mener dans plusieurs directions. Sattely envisage de dresser une carte moléculaire des épitopes liés à la tolérance afin d'orienter les traitements et les stratégies thérapeutiques visant à réduire les allergies alimentaires. Sous cette forme, les peptides favorisant la tolérance pourraient servir d'outils de précision pour inciter les cellules T régulatrices à agir chez les patients souffrant déjà d'allergies alimentaires. Elle imagine également la possibilité d'un "vaccin" préventif contre la tolérance pour les personnes à haut risque.

"Nous pourrions être en mesure de traiter un patient qui souffre actuellement d'une allergie alimentaire et d'induire ces cellules T régulatrices qui lui permettraient de surmonter son allergie", a-t-elle déclaré. "Ou bien nous pourrions concevoir des expositions précoces, pendant l'enfance, qui guideraient les patients prédisposés à l'allergie vers la tolérance, avant que les allergies ne se développent.

Les recherches de Mme Sattely portent sur l'étude de la chimie des plantes et de ses effets sur la santé humaine. Elle explique que ses futures recherches permettront d'approfondir la chimie et l'ingénierie des protéines alimentaires - en particulier les protéines de graines qui constituent une grande partie des sources de protéines humaines - et de tester la manière dont leur réglage fin affecte les résultats immunitaires. Dans cette optique, l'équipe prévoit d'étudier des protéines végétales spécifiques et de synthétiser des versions dont les épitopes clés auront été désactivés ou supprimés afin de tester les réponses immunitaires, d'abord chez la souris, puis, à terme, chez l'homme.

"Pour l'instant, nous avons appris que la tolérance est définie comme étant plus qu'une simple absence d'allergie", résume M. Sattely. "Il s'agit d'un programme d'entraînement immunitaire spécifique, guidé par des peptides, que nous pourrons un jour exploiter pour aider les gens à manger sans crainte.