Dans une prestigieuse université californienne, au cœur de l'innovation et de la découverte scientifique, des recherches repoussant les frontières de la médecine ont récemment été présentées. De jeunes scientifiques, doctorants à l'Université de Californie à San Francisco (UCSF), ont eu l'occasion de résumer des années de travail complexe en quelques minutes seulement devant un public et des juges lors de la compétition annuelle Grad Slam. Cet événement célèbre non seulement l'excellence académique, mais souligne également l'importance de transmettre des connaissances scientifiques complexes au grand public de manière compréhensible et engageante. Dans un environnement où naissent des idées qui changent le monde, comme l'UCSF située dans la dynamique ville de San Francisco, de tels événements attirent l'attention de la communauté scientifique ainsi que des visiteurs du monde entier. La ville, connue comme un centre mondial de la biotechnologie, offre également un large éventail d'options d'hébergement pour ceux qui viennent pour les études, la recherche ou de tels événements ; des hôtels près des campus comme Parnassus Heights et Mission Bay, aux appartements et hébergements alternatifs répartis dans des quartiers animés, adaptés à différents besoins et budgets.

Décryptage de la Réponse Immunitaire au VIH

L'une des recherches qui a suscité une attention particulière est celle de Sophia Miliotis, doctorante au programme de Sciences Pharmaceutiques et Pharmacogénomique. Son travail apporte un nouvel éclairage sur la lutte du système immunitaire contre le VIH, le virus responsable du SIDA. Miliotis utilise une analogie intrigante avec les applications de rencontre pour expliquer le processus complexe d'"appariement" au sein de notre corps. Plus précisément, les molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité (CMH), acteurs clés de notre système immunitaire, "balaient" en permanence des fragments de protéines, appelés peptides, à l'intérieur de nos cellules. Lorsqu'une molécule de CMH rencontre un peptide provenant d'un virus, comme le VIH, elle s'y lie et le transporte à la surface de la cellule.

Ce complexe CMH-peptide agit comme un drapeau de signalisation, alertant les cellules immunitaires spécialisées, les lymphocytes T tueurs, que la cellule est infectée et doit être détruite. Cependant, le VIH est extrêmement habile à échapper à cette surveillance. Le virus mute à une vitesse incroyable, créant des millions de variants peptidiques différents. Cette vaste diversité déroute le système immunitaire ; les molécules de CMH peinent à trouver des peptides appropriés qu'elles peuvent présenter efficacement aux cellules T. En conséquence, certaines cellules infectées restent non détectées, passant à un état latent, "dormant". Ces cellules cachées forment ce que l'on appelle des réservoirs viraux qui peuvent persister pendant des décennies, même sous traitement antirétroviral, et peuvent se réactiver si le traitement est interrompu, ce qui représente le principal obstacle à une guérison complète de l'infection par le VIH.

Les approches précédentes pour identifier les peptides clés du VIH que le système immunitaire peut reconnaître se résumaient souvent à des essais et erreurs, testant des candidats individuels parmi une multitude de possibilités. Comme le décrit de manière vivante Miliotis, c'est comme un "défilement infini" à la recherche du partenaire idéal. Son objectif est de développer une approche plus systématique. En utilisant une technologie avancée de criblage à haut débit dans son laboratoire, elle introduit des milliers de peptides différents du VIH dans des cellules génétiquement modifiées, de sorte que chaque cellule ne porte qu'un seul peptide spécifique. Elle observe ensuite quels peptides les molécules de CMH lient le plus efficacement et présentent à la surface cellulaire. L'idée est qu'une liaison et une présentation plus fortes indiquent des peptides qui pourraient être les plus visibles pour le système immunitaire in vivo. En isolant les cellules présentant le plus de complexes CMH-peptide à leur surface et en identifiant ces peptides spécifiques, Miliotis espère découvrir des cibles clés pour de futures stratégies thérapeutiques, telles que des vaccins thérapeutiques ou des immunothérapies visant à éliminer les réservoirs latents du VIH. Sa présentation, intitulée "Trouver le VIH : un pas dans la bonne direction", a remporté non seulement la première place selon les juges, mais aussi le prix du public, confirmant le succès de la communication de la science complexe.

Approches Innovantes dans le Traitement des Tumeurs Cérébrales

Une autre contribution significative est venue de Maggie Colton Cove, également du programme de Sciences Pharmaceutiques et Pharmacogénomique. Ses recherches se concentrent sur l'un des plus grands défis en oncologie : le traitement des tumeurs cérébrales. Elle a présenté un travail intitulé "Construire des 'agents dormants' biologiques pour combattre les tumeurs cérébrales", axé sur l'amélioration de la thérapie par cellules CAR-T.

La thérapie CAR-T représente une approche révolutionnaire dans le traitement du cancer, en particulier des hémopathies malignes. Elle consiste à modifier génétiquement les propres lymphocytes T d'un patient pour qu'ils expriment des récepteurs d'antigènes chimériques (CAR) à leur surface. Ces récepteurs permettent aux cellules T de reconnaître des protéines spécifiques à la surface des cellules tumorales et de les détruire sélectivement. Malgré un succès exceptionnel dans les leucémies et les lymphomes, l'application de la thérapie CAR-T aux tumeurs solides, en particulier aux tumeurs cérébrales comme le glioblastome, se heurte à des obstacles importants.

L'un des principaux problèmes est le microenvironnement suppressif au sein des tumeurs cérébrales. Les cellules tumorales et d'autres cellules de leur voisinage libèrent des molécules qui inhibent activement la fonction des cellules immunitaires, y compris les cellules CAR-T. Cela conduit à leur épuisement et à une efficacité réduite. Un défi supplémentaire est la barrière hémato-encéphalique, qui entrave la pénétration des cellules thérapeutiques jusqu'à la tumeur. Il existe également un risque de toxicité "hors tumeur", où les cellules CAR-T attaquent des tissus sains qui pourraient exprimer l'antigène cible dans une moindre mesure.

Colton Cove, travaillant dans le laboratoire du Dr Hideho Okada, un expert reconnu en immunothérapie des tumeurs cérébrales, développe une stratégie pour surmonter ces limitations en utilisant un interrupteur génétique sophistiqué connu sous le nom de système synNotch. L'idée est de créer des cellules CAR-T initialement inactives, comme des "agents dormants". Elles expriment un récepteur synNotch qui reconnaît un antigène spécifique présent exclusivement dans le microenvironnement de la tumeur cérébrale. Ce n'est que lorsque le récepteur synNotch reconnaît sa cible qu'il déclenche l'expression du CAR à la surface de la cellule T. De cette manière, les cellules CAR-T ne deviennent pleinement actives que lorsqu'elles atteignent leur destination – à l'intérieur de la tumeur. Cette approche préserve leur force et leur longévité, car elles ne sont pas épuisées prématurément par des combats en dehors de l'environnement tumoral, et réduit le risque d'attaque des tissus sains. "Ces cellules sont complètement normales jusqu'à ce qu'elles voyagent vers le cerveau, entendent leur 'phrase de code' et s'activent en machines à tuer les tumeurs", a expliqué Colton Cove. Les résultats préliminaires en laboratoire montrent que de telles cellules CAR-T inductibles éliminent les tumeurs plus rapidement et préviennent leur récidive, offrant un espoir pour un traitement plus efficace de ces maladies dévastatrices.

Cartographie du Développement de la Barrière Hémato-Encéphalique

La troisième recherche primée, présentée par Kaylee Wedderburn-Pugh du Programme de Sciences Biomédicales de l'UCSF, plonge dans les processus fondamentaux du développement précoce du cerveau. Sa présentation, "EN CONSTRUCTION : Cartographie du plan de la barrière hémato-encéphalique en développement", traite de la découverte des mécanismes de formation de la barrière hémato-encéphalique (BHE) pendant la grossesse.

La barrière hémato-encéphalique est une frontière hautement sélective et semi-perméable qui sépare le sang circulant du tissu cérébral. Elle est constituée de cellules endothéliales spécialisées tapissant les vaisseaux sanguins du cerveau, soutenues par des péricytes et des astrocytes. Son rôle principal est de protéger le système nerveux sensible des substances potentiellement nocives, des agents pathogènes et des changements brusques dans la composition du sang, tout en permettant simultanément le passage de nutriments essentiels comme le glucose et l'oxygène. La formation et le fonctionnement corrects de la BHE sont cruciaux pour le développement et le fonctionnement normaux du cerveau.

Les perturbations du développement de la BHE pendant la période fœtale peuvent avoir des conséquences graves, étant liées à divers troubles neurodéveloppementaux, malformations congénitales et une susceptibilité accrue du cerveau aux infections ou aux toxines. Cependant, les processus moléculaires et cellulaires régissant l'établissement de cette barrière vitale ne sont pas encore entièrement compris. C'est précisément l'objet des recherches de Wedderburn-Pugh – la cartographie détaillée du "plan" selon lequel la BHE est construite.

Comprendre comment la BHE se développe normalement pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches diagnostiques et thérapeutiques. Par exemple, cela pourrait permettre la détection précoce de défauts subtils de la barrière chez le fœtus ou le nouveau-né, identifiant potentiellement les enfants à risque de développer des problèmes neurologiques. De plus, la connaissance des voies moléculaires spécifiques impliquées dans la formation de la BHE pourrait éclairer le développement de thérapies ciblées pour traiter les troubles cérébraux prénatals ou à début précoce. Cela inclut la recherche de moyens pour administrer en toute sécurité des médicaments à travers la BHE au cerveau du fœtus ou du nourrisson lorsque cela est nécessaire, ce qui constitue actuellement un défi majeur. Le travail de Kaylee Wedderburn-Pugh a donc le potentiel d'améliorer considérablement les soins prénatals et néonatals, offrant une meilleure protection et des options de traitement pour les patients les plus vulnérables pendant la période la plus critique du développement cérébral.

Ces trois exemples de la compétition UCSF Grad Slam illustrent l'ampleur et la profondeur des recherches menées dans les principales institutions mondiales. De la lutte contre les menaces mondiales comme le VIH, au développement de thérapies intelligentes pour des maladies incurables comme les tumeurs cérébrales, en passant par la recherche fondamentale sur le développement humain précoce, les jeunes scientifiques repoussent les limites de la connaissance et offrent de l'espoir pour l'avenir de la médecine.

Source : Université de Californie