Le Vieillissement Favorise l'Accumulation de Neutrophiles dans Plusieurs Organes, Alimentant l'Inflammation

Les neutrophiles — les globules blancs circulants les plus abondants — sont de plus en plus reconnus comme des acteurs de l'inflammation stérile et des lésions tissulaires au cours du vieillissement, mais leur remodelage à l'échelle des organes n'a pas encore été caractérisé de manière systématique. Cette étude comble cette lacune en intégrant des jeux de données de séquençage de l'ARN à l'échelle cellulaire unique (scRNA-seq) provenant de huit tissus — poumon, cœur, cerveau, système vasculaire, sang périphérique, intestin, rein et foie — avec 256 949 cellules issues de 66 échantillons prélevés sur des souris jeunes et âgées. Une analyse en composantes principales réciproque (RPCA) a été utilisée pour harmoniser les effets de lot entre les plateformes de séquençage, produisant l'un des atlas immunitaires multi-organes les plus complets jamais réalisés dans le domaine de la recherche sur le vieillissement.

Les proportions de neutrophiles ont augmenté de façon marquée avec l'âge dans plusieurs organes périphériques. Les évolutions les plus spectaculaires ont été observées dans le foie (0,75 % chez les jeunes contre 5,26 % chez les vieux), le poumon (0,88 % contre 4,14 %), le système vasculaire (1,05 % contre 3,68 %) et l'intestin (1,22 % contre 3,57 %). L'analyse compositionnelle bayésienne (scCODA) a confirmé une augmentation crédible des neutrophiles hépatiques associée à l'âge (probabilité d'inclusion = 0,968 ; log2 du rapport de variation = 2,61). La coloration par immunofluorescence ciblant CD11b et MPO a validé in vivo l'accumulation de neutrophiles dans ces organes, et la cytométrie en flux de la moelle osseuse a confirmé une proportion plus élevée de neutrophiles chez les souris âgées (p < 0,05). Fait notable, le cerveau n'a montré aucune augmentation significative des neutrophiles, ce qui est cohérent avec la restriction exercée par la barrière hémato-encéphalique sur les cellules immunitaires circulantes.

Un atlas spécifique aux neutrophiles, comprenant 5 210 cellules (2 400 jeunes, 2 810 vieilles), a été constitué et soumis à une analyse d'expression différentielle pseudo-bulk. Vingt-six gènes étaient surexprimés et 985 gènes étaient enrichis dans les neutrophiles jeunes par rapport aux neutrophiles âgés. L'analyse d'enrichissement de signatures géniques a montré que les voies de la glycolyse et des espèces réactives de l'oxygène (ROS) étaient enrichies dans les neutrophiles âgés, tandis que la signalisation TNF-α et IFN-λ prédominait dans les neutrophiles jeunes. Les neutrophiles âgés présentaient également une formation accrue de NETs, mise en évidence par coloration au Cytox Green (p < 0,01). Les milieux conditionnés issus de neutrophiles de souris âgées, appliqués à des cellules musculaires lisses vasculaires (MOVAS) et à des cellules d'origine hépatocytaire (AML-12), ont significativement augmenté la positivité à la β-galactosidase associée à la sénescence, élevé l'expression protéique de MMP9, MMP12, P16 et P21, et surexprimé des gènes du SASP incluant Il6, Tnf et Mmp9 (tous p < 0,05), démontrant ainsi une induction fonctionnelle de la sénescence paracrine.

Le clustering non supervisé a permis d'identifier sept sous-populations de neutrophiles (Neu01–Neu07). L'un de ces clusters, Neu06-IL6, était spécifiquement enrichi chez les souris âgées et se caractérisait par une expression élevée de Il6, de gènes du complément et de programmes liés au stress oxydatif. La stimulation in vitro de cellules de type neutrophile HL-60 avec de l'IL-6 a reproduit les modifications transcriptionnelles inflammatoires et associées à la sénescence dans les cellules MOVAS et AML-12 co-cultivées, ce qui conforte le rôle de l'IL-6 en tant que médiateur fonctionnel de cet état neutrophilique lié à l'âge. Des analyses spatiales et de communication réalisées à l'aide de CellChat ont en outre identifié l'IL-6 comme un axe de signalisation majeur entre les neutrophiles âgés et les populations de cellules stromales dans l'ensemble des tissus.

L'analyse scRNA-seq de la moelle osseuse portant sur les cellules progénitrices hématopoïétiques a révélé une population enrichie chez les sujets âgés, HPC11, caractérisée par des signatures transcriptionnelles témoignant d'un amorçage myéloïde renforcé, ce qui suggère que l'origine en amont des états neutrophiliques inflammatoires réside dans une reprogrammation au niveau des progéniteurs au cours du vieillissement. Une analyse de perturbation in silico utilisant CellOracle a désigné la signalisation FGF comme un régulateur candidat des programmes transcriptionnels spécifiques aux sous-types de HPC. L'ensemble de ces résultats établit un cadre multi-organes permettant de comprendre comment le remodelage des neutrophiles — qui débute dans la moelle osseuse et se propage aux tissus périphériques — contribue aux environnements tissulaires d'inflammation stérile caractéristiques du vieillissement biologique, avec la signalisation IL-6 et FGF comme cibles thérapeutiques potentielles.