Identifier l’interaction entre les cellules tueuses naturelles et les neurones nocicepteurs
Summary
Les neurones nocicepteurs et les cellules NK interagissent activement dans un contexte inflammatoire. Une approche de co-culture permet d’étudier cette interaction.
Abstract
Les neurones somatosensoriels ont évolué pour détecter les stimuli nocifs et activer les réflexes défensifs. En partageant des moyens de communication, les neurones nocicepteurs ajustent également les défenses de l’hôte en contrôlant l’activité du système immunitaire. La communication entre ces systèmes est principalement adaptative, aidant à protéger l’homéostasie, elle peut également conduire à, ou favoriser, l’apparition de maladies chroniques. Les deux systèmes ont co-évolué pour permettre une telle interaction locale, comme on le trouve dans les tissus lymphoïdes primaires et secondaires et les muqueuses. Des études récentes ont démontré que les nocicepteurs détectent directement les antigènes étrangers, les cytokines dérivées des cellules immunitaires et les microbes et y répondent.
L’activation des nocicepteurs entraîne non seulement une hypersensibilité à la douleur et des démangeaisons, mais abaisse le seuil de déclenchement des nocicepteurs, conduisant à la libération locale de neuropeptides. Les peptides qui sont produits par, et libérés de, les terminaisons périphériques des nocicepteurs peuvent bloquer la chimiotaxie et la polarisation des lymphocytes, contrôlant la localisation, la durée et le type d’inflammation. Des preuves récentes montrent que les neurones sensoriels interagissent avec les cellules immunitaires innées par contact cellule-cellule, par exemple, engageant les récepteurs du groupe 2D (NKG2D) sur les cellules tueuses naturelles (NK).
Étant donné que les cellules NK expriment les récepteurs apparentés de divers médiateurs produits par les nocicepteurs, il est concevable que les nocicepteurs utilisent des neuropeptides pour contrôler l’activité des cellules NK. Ici, nous concevons une méthode de co-culture pour étudier les interactions neurone-cellule NK dans une boîte. En utilisant cette approche, nous avons constaté que les neurones nocicepteurs lombaires diminuent l’expression des cytokines des cellules NK. Dans l’ensemble, une telle méthode réductionniste pourrait être utile pour étudier comment les neurones innervant les tumeurs contrôlent la fonction anticancéreuse des cellules NK et comment les cellules NK contrôlent l’élimination des neurones lésés.
Introduction
Les corps cellulaires des neurones sensoriels proviennent des ganglions de la racine dorsale (DRG). Les DRG sont situés dans le système nerveux périphérique (SNP), entre la corne dorsale de la moelle épinière et les terminaisons nerveuses périphériques. La nature pseudo-unipolaire des neurones DRG permet le transfert de l’information de la branche périphérique, qui innerve le tissu cible, vers la branche centrale, qui transporte l’information somatosensorielle vers la moelle épinière1. À l’aide de récepteurs de canaux ioniques spécialisés, les neurones de premier ordre détectent les menaces posées par les agents pathogènes, les allergènes et les polluants2, conduisant à l’afflux de cations (Na+, Ca2+) et à la génération d’un potentiel d’action 3,4,5.
Ces neurones envoient également un potentiel d’action antidromique vers la périphérie, où la détection initiale du danger s’était produite, ce qui conduit à la libération locale des neuropeptides 1,4. Par conséquent, les neurones nocicepteurs servent de mécanisme de protection, alertant l’hôte du danger environnemental 4,5,6,7.
Pour communiquer avec les neurones de second ordre, les nocicepteurs libèrent divers neurotransmetteurs (p. ex. glutamate) et neuropeptides (p. ex. peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP), substance P (SP) et peptide intestinal vasoactif (VIP))6,7. Ces peptides agissent sur les capillaires et favorisent l’extravasation plasmatique, l’œdème, l’afflux local et la modulation des cellules immunitaires 2,4,7.
Les systèmes somatosensoriel et immunitaire utilisent un système de communication partagé composé de cytokines et de neuropeptides, et de leurs récepteurs apparentésrespectifs 4. Bien que cette communication bidirectionnelle aide à protéger du danger et à préserver l’homéostasie, elle peut également contribuer à la physiopathologie de la maladie4.
Les cellules NK sont classées comme cellules lymphoïdes innées et sont spécialisées pour éliminer les cellules infectées par le virus. La fonction des cellules NK est régie par un équilibre de récepteurs stimulateurs et inhibiteurs, y compris le récepteur activateur NKG2D8. Le ligand endogène de NKG2D, acide rétinoïque inductible précoce1 (RAE1), est exprimé par des cellules subissant des stress tels que tumorigenèse et infection 8,9.
Des recherches récentes ont montré que les lésions nerveuses périphériques conduisent les neurones sensoriels à exprimer des molécules inadaptées telles que la stathmine 2 (STMN2) et RAE1. Ainsi, par contact cellule-cellule, les cellules NK exprimant NKG2D ont été activées par interaction avec les neurones exprimant RAE1. À leur tour, les cellules NK ont été capables d’éliminer les neurones nocicepteurs blessés et l’hypersensibilité à la douleur contondante normalement associée à une lésion nerveuse10. En plus de l’axe NKG2D-RAE1, les cellules NK expriment les récepteurs apparentés de divers médiateurs produits par les nocicepteurs. Il est donc possible que ces médiateurs modulent l’activité des cellules NK. Cet article présente une méthode de co-culture pour étudier la biologie de l’interaction neurone-cellule NK nocicepteur. Cette approche aidera à faire progresser la compréhension de la façon dont les neurones nocicepteurs modulent les réponses innées des cellules immunitaires aux blessures, aux infections ou aux tumeurs malignes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Davies et al.11 ont constaté que les neurones blessés régulent positivement RAE1. Grâce au contact cellule-cellule, les cellules NK exprimant NKG2D ont ensuite pu identifier et éliminer les neurones RAE1+ , ce qui limite la douleur chronique11. Étant donné que les cellules NK expriment également divers récepteurs neuropeptidiques et que ces neuropeptides sont connus pour leurs capacités immunomodulatrices, il semble de plus en plus important d?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ces travaux ont été financés par le Fonds Nouvelles frontières en recherche (NFRFE201901326), les Instituts de recherche en santé du Canada (162211, 461274, 461275), la Fondation canadienne pour l’innovation (37439), le Programme des chaires de recherche du Canada (950-231859), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (RGPIN-2019-06824) et le Fonds de recherche du Québec Nature et technologies (253380).
Materials
| Anti-mouse CD16/32 | Jackson Laboratory | Cat no: 017769 | |
| B-27 | Jackson Laboratory | Cat no: 009669 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) culture grade | World Precision Instruments | Cat no: 504167 | |
| BV421 anti-mouse NK-1.1 | Fisher Scientific | Cat no: 12430112 | |
| Cell strainer (50 μm) | Fisher Scientific | Cat no: A3160702 | |
| Collagenase IV | Fisher Scientific | Cat no: 15140148 | |
| Diphteria toxinfl/fl | Fisher Scientific | Cat no: SH3057402 | |
| Dispase II | Fisher Scientific | Cat no: 13-678-20B | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Fisher Scientific | Cat no: 07-200-95 | |
| EasySep Mouse NK Cell Isolation Kit | Sigma | Cat no: CLS2595 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma | Cat no: C0130 | |
| FACSAria III | Sigma | Cat no: 04942078001 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | Cat no: 806552 | |
| FITC anti-mouse NKp46 | Sigma | Cat no: L2020 | |
| Flat bottom 96-well plate | Sigma | Cat no: 03690 | |
| Glass Pasteur pipette | Sigma | Cat no: 470236-274 | |
| Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) | VWR | Cat no: 02-0131 | |
| Laminin | Cedarlane | Cat no: 03-50/31 | |
| L-Glutamine | Gibco | Cat no: A14867-01 | |
| Mouse recombinant IL-15 | Gibco | Cat no: 22400-089 | |
| Mouse recombinant IL-2 | Gibco | Cat no: 21103-049 | |
| Nerve Growth Factor (NGF) | Life Technologies | Cat no: 13257-019 | |
| Neurobasal media | PeproTech | Cat no: 450-51-10 | |
| PE anti-mouse GM-CSF | PeproTech | Cat no: 212-12 | |
| Penicillin and Streptomycin | PeproTech | Cat no: 210-15 | |
| Pestles | Stem Cell Technology | Cat no: 19855 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Biolegend | Cat no: 108732 | Clone PK136 |
| RPMI 1640 media | Biolegend | Cat no: 137606 | Clone 29A1.4 |
| TRPV1Cre | Biolegend | Cat no: 505406 | Clone MP1-22E9 |
| Tweezers and dissection tools. | Biolegend | Cat no: 65-0865-14 | |
| U-Shaped-bottom 96-well plate | Biolegend | Cat no: 101319 | |
| Viability Dye eFlour-780 | Becton Dickinson |
References
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