Un patch cutané indolore offre une nouvelle façon de surveiller la santé immunitaire

Des chercheurs du Jackson Laboratory (JAX), en collaboration avec le Massachusetts Institute of Technology (MIT), ont développé le premier patch à microaiguilles, semblable à un pansement, capable de prélever sans douleur les réponses immunitaires du corps depuis la peau. L’appareil détecte les signaux inflammatoires en quelques minutes et collecte des cellules immunitaires spécialisées en quelques heures, sans nécessiter de prise de sang ni de biopsie chirurgicale.

Déjà, le patch aide les chercheurs et les cliniciens à étudier les réponses immunitaires dans le vieillissement et les maladies auto-immunes cutanées, notamment le vitiligo et le psoriasis. À l’avenir, il pourrait faciliter le suivi de la réponse des personnes aux vaccins, infections et thérapies anticancéreuses en complétant les tests sanguins et biopsies traditionnels, tout en étant bien plus confortable pour les patients.

« Traditionnellement, l’étude de certaines des cellules immunitaires les plus importantes du corps nécessite une biopsie cutanée ou des prises de sang. Étant donné que nombre de ces cellules vivent et réagissent dans des tissus comme la peau, y accéder signifiait des procédures invasives », a expliqué Sasan Jalili, ingénieur biomédical et immunologiste au JAX. « Nous avons montré que nous pouvons les capturer sans douleur et de manière non invasive à la place. Ceci est particulièrement important dans des zones sensibles ou visibles comme le visage ou le cou, où les gens ne souhaitent souvent pas de biopsies à cause des cicatrices, ainsi que pour les personnes âgées, les patients fragiles et les très jeunes enfants ou nourrissons. »

Initialement développée pendant la formation postdoctorale de Jalili au MIT, la plateforme a été ensuite peaufinée, optimisée et fait progresser des modèles murins vers une application clinique au JAX grâce à des collaborations avec la University of Massachusetts Chan Medical School (UMass Chan).

Exploiter un système d’alarme immunitaire naturel

La plupart des tests pour surveiller les cellules immunitaires et les biomarqueurs inflammatoires reposent sur des analyses sanguines, mais nombreuses sont les cellules qui reconnaissent des infections, vaccins ou déclencheurs auto-immuns spécifiques et ne circulent que de manière éparse dans le sang.

Le patch fonctionne en exploitant les lymphocytes T à mémoire résidente, des sentinelles immunitaires qui vivent dans la peau et d’autres tissus « barrière » et répondent rapidement à des menaces étrangères (antigènes) déjà rencontrées. Lorsque ces cellules reconnaissent un antigène familier, comme un fragment de virus ou un allergène, elles sonnent l’alarme, libérant des signaux pour attirer des cellules immunitaires supplémentaires depuis la circulation sanguine, y compris les lymphocytes T hautement spécialisés qui reconnaissent cette même menace.

En déclenchant ce processus naturel, qui concentre les cellules immunitaires clés dans la peau, les chercheurs ont délibérément évalué les réponses immunitaires. Le matériel prélevé a révélé le nombre et l’état des lymphocytes T et d’autres molécules de signalisation, offrant une lecture dynamique de la force du système immunitaire et de sa réactivité à des maladies et conditions spécifiques.

« Dans cette étude, nous avons utilisé les lymphocytes T spécifiques à un antigène comme preuve de concept, mais le patch capture aussi d’autres cellules immunitaires et des biomarqueurs inflammatoires », a déclaré Jalili, qui est également membre conjoint du corps professoral à la UConn School of Medicine.

Dans des modèles murins de vaccination, le patch a considérablement augmenté la récupération des lymphocytes T spécifiques à l’antigène, recrutant nombre de ces cellules depuis la circulation sanguine plutôt que depuis la peau. Lors d’un test humain à l’UMass Chan, le patch a également collecté un riche mélange de cellules immunitaires et de protéines de signalisation, y compris des lymphocytes T à mémoire résidente.

« Cette étude marque la première démonstration de prélèvement de cellules immunitaires humaines vivantes à l’aide d’un patch à microaiguilles », a souligné Jalili. « Cela ouvre la porte à une nouvelle façon de surveiller les réponses immunitaires, pratique, indolore et cliniquement réalisable. »

Élargir la boîte à outils de surveillance immunitaire

Le patch absorbe les cellules immunitaires et les protéines de signalisation de la peau après que les lymphocytes T à mémoire résidente ont été brièvement réactivés avec une petite quantité d’antigène. Il contient des centaines d’aiguilles microscopiques constituées d’un polymère approuvé par la FDA. Un hydrogel dérivé d’algues, également jugé sûr par la FDA, recouvre les aiguilles et absorbe les cellules immunitaires et molécules du liquide interstitiel cutané. Les microaiguilles n’atteignent que les couches supérieures de la peau, provoquant une irritation minime et aucun dommage aux nerfs ou vaisseaux sanguins.

Les analyses sanguines et les biopsies resteront des outils essentiels, et des études supplémentaires pour déterminer les performances du patch dans différentes maladies et populations de patients sont en cours. Mais les premiers résultats sont particulièrement prometteurs, a affirmé le co-auteur de l’étude Darrell Irvine, immunologiste et bioingénieur à Scripps Research, qui a initié ce travail au MIT.

« Non seulement nous avons réalisé des expériences précliniques approfondies, mais nous avons pu effectuer un test initial sur des humains », a expliqué Irvine. « C’est excitant car cela n’arrive presque jamais avec des technologies entièrement nouvelles. Faire passer de nouvelles technologies du laboratoire à des tests sur des patients prend souvent des années. »

Le patch pourrait être particulièrement utile pour les affections cutanées, puisque les cellules immunitaires qui conduisent des conditions comme la dermatite allergique, le psoriasis et le vitiligo résident déjà dans le tissu. Jalili l’utilise déjà pour étudier comment les changements cutanés liés à l’âge contribuent à l’inflammation chronique et à la fragilité chez les personnes âgées dans le cadre du Pepper Scholars Program à la UConn School of Medicine et au UConn Center on Aging.

À l’avenir, le patch pourrait finalement permettre une surveillance à domicile, permettant aux patients souffrant d’affections cutanées de suivre des poussées imprévisibles. La technologie pourrait également être adaptée pour les cavités buccale ou nasale, ouvrant la porte à la surveillance des réponses immunitaires muqueuses.

« Les gens n’auraient pas besoin d’heures de prélèvement. Même 15 à 30 minutes peuvent suffire à détecter des signaux inflammatoires et à se faire une idée de ce qui se passe dans le tissu », a conclu Jalili.

Article : Leveraging tissue-resident memory T cells for non-invasive immune monitoring via microneedle skin patche – Journal : Nature Biomedical Engineering – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude

Source : JAX / MIT