Deux études récentes décrivent les premières étapes vers la compréhension du développement du système immunitaire au début de la vie. Olin et coll. a constaté que le développement précoce du système immunitaire suivait un modèle stéréotypé chez les enfants prématurés et à terme, tandis que Traglia et al. comparaison des contributeurs maternels et fœtaux au système immunitaire en début de vie. Les deux études ont utilisé des technologies à haut débit pour mesurer plusieurs facteurs simultanément.
Olin et coll. sang analysé de 100 nouveau-nés: 50 naissances prématurées et 50 naissances à terme. Ils ont profilé les fréquences cellulaires de toutes les principales populations de cellules immunitaires à l’aide de CyTOF et de 267 protéines plasmatiques par immunoessai dans le sang de cordon à la naissance et dans le sang aux semaines 1, 4 et 12 après la naissance. Les échantillons de sang de cordon ombilical étaient très divers, avec peu de corrélation avec le phénotype immunitaire postnatal. Les naissances prématurées étaient associées à une forte signature pro-inflammatoire. Les neutrophiles ont augmenté avec l’âge gestationnel, les nouveau-nés prématurés ayant un nombre inférieur à celui des nouveau-nés nés à terme. L’analyse des données topologiques utilisant à la fois des protéines plasmatiques et des fréquences de population de cellules immunitaires a révélé que, bien que les enfants nés avant terme ou à terme soient différents les uns des autres à la naissance, ils convergeaient vers un phénotype immunitaire stéréotypé.
De plus, par rapport à leurs parents, le système immunitaire des nouveau-nés était plus dynamique au fil du temps et présentait une variabilité intra-individuelle beaucoup plus importante. Cela contraste avec des travaux antérieurs qui ont montré que les différences interindividuelles étaient beaucoup plus importantes et affectées par les expositions environnementales. Chez les adultes, les mesures répétées des composants du système immunitaire au fil du temps restent largement stables avec des différences plus importantes observées entre les personnes plutôt qu’à l’intérieur. Au fil du temps, les phénotypes des cellules B, des cellules tueuses naturelles (NK) et des cellules dendritiques (DCs) chez les nouveau-nés deviennent plus similaires à ceux de leurs parents, alors que les cellules T ne le sont pas. Cela met en évidence une fenêtre de développement critique pour ces types de cellules au début de la vie. Olin et coll. également analysé les microbiomes des nouveau-nés. La diversité du microbiome a augmenté après la naissance et ceux dont la diversité est faible (et les niveaux élevés de populations de lymphocytes T activés) ont présenté une hétérogénéité immunologique accrue à l’âge de 3 mois. De plus, plusieurs populations de cellules immunitaires clés (cellules B, cellules NK et CD) ont atteint des phénotypes de type adulte au cours des 3 premiers mois de la vie, ce qui suggère que l’exposition à des antigènes par ces cellules au cours de cette période pourrait entraîner divers résultats plus tard dans la vie. Par exemple, la susceptibilité différentielle à l’auto-immunité et à l’asthme peut être liée à une exposition au DC à des antigènes bactériens tôt dans la vie, ce qui pourrait conduire à des CD plus tolérogènes plus tard dans la vie. Dans l’ensemble, Olin et coll. fournir une vue détaillée du développement du système immunitaire qui soutient un modèle dans lequel le système immunitaire est très hétérogène à la naissance mais converge dans les 3 premiers mois de la vie.
L’environnement des cytokines fœtales a un effet important sur le développement du fœtus. Par exemple, des taux élevés d’interleukine (IL)-6, IL-1, IL-8 et de facteur de nécrose tumorale (TNF) sont prédictifs de la naissance avant terme et les interférons de type I sont essentiels à la résistance de l’hôte contre l’infection fœtale par le virus Zika dans un modèle murin. Traglia et coll. s’est concentré sur l’héritabilité des taux de cytokines et de chimiokines entre les mères et les nourrissons en menant la première étude à l’échelle du génome des régulateurs immunitaires chez les nourrissons et les mères simultanément. Plusieurs niveaux de cytokines et de chimiokines ont été mesurés dans plus de 700 paires mère–enfant et l’héritabilité basée sur le polymorphisme nucléotidique unique à l’échelle du génome de chacun a été calculée pour trouver des loci qui contribuent à leurs niveaux. Les résultats de l’étude ont montré une variabilité sensiblement moindre des taux de cytokines et de chimiokines chez les nourrissons par rapport aux mères. Sept chimiokines présentaient des niveaux d’héritabilité très élevés, ce qui suggère qu’il existe une forte composante génétique aux premiers programmes chimiotactiques chez le nourrisson. Traglia et coll. on a identifié le locus PLCL2 comme étant fortement associé à plusieurs cytokines et chimiokines inflammatoires impliquées dans la réponse humorale et la signalisation des récepteurs des cellules B (interféron γ, IL-2, ligand à motif chimiokine c-c 7, ligand à motif chimiokine c-x-c 9 et ligand à motif chimiokine c-c 19).
La génétique maternelle a largement contribué aux taux de six cytokines ou chimiokines chez le nourrisson. Parmi ceux-ci, le taux néonatal de la cytokine IL-4 n’a pas été influencé par la génétique fœtale mais seulement par l’héritabilité maternelle. Curieusement, la génétique fœtale a contribué aux niveaux de cytokines et de chimiokines chez les mères. Par exemple, un polymorphisme fœtal à un seul nucléotide au sein d’un ARN long non codant près de l’ADCYAP1 a été associé aux niveaux de chaîne alpha du récepteur IL-2 soluble maternel (sIL-2Ra). La génétique fœtale a contribué au milieu des cytokines maternelles probablement par la signalisation au placenta, et non par le transfert direct de cytokines et de chimiokines à travers le placenta. Certaines cytokines chez le nouveau-né peuvent être expliquées par le génotype maternel, et le sIL-2Ra chez la mère peut être expliqué par le génotype du nouveau-né, ce qui suggère une interaction bidirectionnelle. Cette analyse de l’héritabilité croisée commence à éclairer la dynamique complexe des interactions immunologiques materno–fœtales.
Ces deux études portent sur le développement précoce du système immunitaire à l’aide de technologies à haut débit. Bien qu’ils abordent cette question sous différents angles, ensemble, ils construisent un cadre pour comprendre les facteurs héréditaires et environnementaux qui caractérisent l’immunité au début de la vie.