L’imagerie optique révèle le métabolisme de cellules immunitaires

Un microscope observe des cellules immunitaires prélevées dans le sang, sans les colorer ni les désassembler. À Madison, le Skala Lab du Morgridge Institute a utilisé l’imagerie métabolique optique pour distinguer des cellules immunitaires individuelles activées de cellules quiescentes dans des échantillons complexes de cellules sanguines — un résultat que l’équipe annonce avec une précision de 93 % deux heures après la stimulation.

Les cellules étaient des cellules mononucléées du sang périphérique, ou PBMC, un groupe composé principalement de cellules immunitaires et déjà isolé dans les procédures cliniques courantes. Jusqu’ici, les mesures métaboliques nécessitaient généralement que les chercheurs séparent les types cellulaires ou ajoutent des marqueurs chimiques. L’OMI dirige au contraire deux photons de grande longueur d’onde vers l’échantillon, ce qui excite la fluorescence naturelle des produits créés par le métabolisme cellulaire ; le microscope peut ensuite déterminer si une cellule est active ou quiescente tout en la laissant intacte.

L’étude, menée par l’ingénieure biomédicale Melissa Skala avec le doctorant Jeremiah Riendeau, fait également état d’une précision de 96 % pour les monocytes quiescents, de 88 % pour les monocytes activés et de 74 % pour les cellules tueuses naturelles dans les deux états. Les échantillons provenaient de trois volontaires humains. Les méthodes fondées sur le marquage peuvent atteindre une précision de 100 %, mais elles risquent d’endommager les cellules, tandis que l’OMI permet de suivre le même échantillon au fil du temps ou de l’utiliser dans des expériences ultérieures.

Concrètement, cet échantillon préservé pourrait aider les chercheurs et, à terme, les équipes cliniques à évaluer l’état fonctionnel des cellules immunitaires avant leur préparation pour des traitements comme la thérapie CAR T, qui modifie les propres cellules du patient afin de combattre certains cancers. Cette approche pourrait aussi apporter des informations fonctionnelles aux comptages cellulaires utilisés dans les travaux sur les cancers du sang, le lupus, le sepsis et le déclin cognitif. Ces applications sont envisagées, et ne constituent pas des services cliniques disponibles à ce jour.

Le principal obstacle restant est l’accès à la technologie. Les microscopes à deux photons ne sont pas disponibles dans tous les laboratoires, explique Riendeau. Le Skala Lab et ses collaborateurs travaillent donc à rendre la mesure plus largement accessible et poursuivent sa commercialisation. L’équipe espère collaborer avec des hôpitaux pour développer des applications cliniques ; pour l’heure, les données proviennent d’une étude de laboratoire menée sur des échantillons humains donnés.