Lorsque les cellules T de notre système immunitaire deviennent actives, de minuscules forces de traction au niveau moléculaire jouent un rôle important. Ils ont maintenant été étudiés à la TU Wien.

Des processus très complexes se déroulent constamment dans notre corps pour contrôler les agents pathogènes :les cellules T de notre système immunitaire sont occupées à rechercher des antigènes, des molécules suspectes qui s'intègrent exactement dans certains récepteurs des cellules T, comme une clé dans une serrure. Cela active la cellule T et les mécanismes de défense du système immunitaire sont mis en mouvement.

Comment ce processus se déroule au niveau moléculaire n'est pas encore bien compris. Ce qui est clair maintenant, cependant, est-ce que non seulement la chimie joue un rôle dans l'amarrage des antigènes à la cellule T; les effets micromécaniques sont également importants. Les structures submicrométriques à la surface des cellules agissent comme des ressorts de tension microscopiques. Les forces minuscules qui se produisent en conséquence sont susceptibles d'être d'une grande importance pour la reconnaissance des antigènes. A la TU Vienne, il est désormais possible d'observer directement ces forces grâce à des méthodes de microscopie très développées.

Cela a été rendu possible grâce à une coopération entre TU Wien, Humbold Universität Berlin, ETH Zurich et MedUni Vienne. Les résultats sont maintenant publiés dans la revue scientifique Lettres nano .

Odeur et sensation

En ce qui concerne la physique, nos organes sensoriels humains fonctionnent de manières complètement différentes. Nous pouvons sentir, c'est-à-dire détecter des substances chimiquement, et nous pouvons toucher, c'est-à-dire classer les objets selon la résistance mécanique qu'ils nous présentent. C'est similaire avec les cellules T :elles peuvent reconnaître la structure spécifique de certaines molécules, mais ils peuvent aussi "sentir" les antigènes de manière mécanique.

"Les cellules T ont ce qu'on appelle des microvillosités, qui sont de minuscules structures qui ressemblent à de petits poils, " dit le professeur Gerhard Schütz, chef du groupe de travail sur la biophysique à l'Institut de physique appliquée de la TU Wien. Comme l'ont montré les expériences, des effets remarquables peuvent se produire lorsque ces microvillosités entrent en contact avec un objet :Les microvillosités peuvent englober l'objet, semblable à un doigt courbé tenant un crayon. Ils peuvent alors même s'agrandir, de sorte que la saillie en forme de doigt devienne finalement un cylindre allongé, qui est retourné sur l'objet.

"De petites forces se produisent dans le processus, de l'ordre de moins d'un nanonewton, " explique Gerhard Schütz. Un nanonewton correspond à peu près à la force de poids qu'exercerait une goutte d'eau d'un diamètre d'un vingtième de millimètre.

Mesure de force dans l'hydrogel

Mesurer de si petites forces est un défi. « Nous y parvenons en plaçant la cellule avec de minuscules billes de test dans un gel spécialement développé. Les billes portent à leur surface des molécules auxquelles la cellule T réagit, " explique Gerhard Schütz. " Si nous connaissons la résistance que notre gel exerce sur les billes et mesurons exactement dans quelle mesure les billes se déplacent à proximité immédiate de la cellule T, nous pouvons calculer la force qui agit entre la cellule T et les billes."

Ces forces minuscules et le comportement des microvillosités sont susceptibles d'être importants pour reconnaître les molécules et ainsi déclencher une réponse immunitaire. "Nous savons que les biomolécules telles que les protéines présentent un comportement différent lorsqu'elles sont déformées par des forces mécaniques ou lorsque des liaisons sont simplement tirées, " explique Gerhard Schütz. " De tels mécanismes sont également susceptibles de jouer un rôle dans la reconnaissance des antigènes, et avec nos méthodes de mesure, cela peut maintenant être étudié en détail pour la première fois."