Transcript tolérance immunitaire, Autoimmunité, modèls animaux

Tolérance immunitaire
Modèles animaux de maladies autoimmunes
AS.Korganow, CNRS 9021,Tolérance B lymphocytaire et autoimmunité
[email protected]
Modèles animaux de MAI
2011
Les partenaires de la réponse immunitaire spécifique
1. Les cellules présentatrices d’Ag
macrophages
Cellules
dendritiques
Lymphocytes B
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2. La réponse immunitaire cellulaire
Reconnaissance de l’Ag dans les molécules de classe II
CD4+
Profil de cytokines Th1
3. La réponse immunitaire cytotoxique
Reconnaissance de l’Ag dans les molécules de classe I
CD8+
Lyse de la cible
La réponse immunitaire humorale
Reconnaissance de l’Ag dans les molécules de classe II
CD4+ primé
Lymphocyte
B
Profil de cytokines Th2
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2. Les “nouveaux” lymphocytes effecteurs
CD4+
Les lymphocytes régulateurs
Lc T Th17, Th23 ...
Lymphocytes B régulateurs
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Les partenaires de la réponse immunitaire innée
Le système phagocytaire
macrophages
PNN
Le système du complément
Les Toll récepteurs
TLR1 à TLRn
Molécules exprimées à la surface des cellules du sytème immunitaire et susceptibles
d’être activées directement par des motifs des agents pathogènes
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Les principes de la tolérance
(régulation des T ou des B générés autoréactifs)
1. Les lymphocytes B
Tolérance centrale ou sélection négative
apoptose
dans la MO
anergie
récepteur éditing
Tolérance périphérique
délétion ou anergie
2.les lymphocytes T
Tolérance centrale ou sélection négative
apoptose
Dans le thymus
coexpression d’un autre TCR
anergie (rare)
Tolérance périphérique
anergie
rare délétion
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L’échappement à la tolérance: hypothèses
(« survie » de lymphocytes autoréactifs)
Faiblement autoréactifs, échappant à la tolérance
ex : autoanticorps naturels de faible affinité
Lymphocytes autoréactifs vis à vis d'antigènes cachés
Ag absents du thymus
antigènes apparaissant au cours du dév.
antigènes cryptiques tissulaires
antigènes des sites privilégiés (œil, SNC)
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Maladies autoimmunes : pathologie résultant d’un processus autoimmun
Autoimmunité : Réponse immunitaire adaptative dirigée contre Soi
Mécanismes généraux
Activation de lymphocytes T auto-réactifs à l’encontre d’un auto-antigène
Activation de lymphocytes B auto-réactifs
Notion de rupture de tolérance
Cause inconnue
Intervention
facteurs génétiques
facteurs hormonaux
facteurs environnementaux
radiations UV
infectieux
alimentaires
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Pourquoi des modèles animaux de maladies autoimmunes ?
Variabilité clinique au sein d’une même pathologie
Variabilité génétique ethnique et géographique
Difficulté d’appréhension des facteurs environnementaux
Difficulté de cerner le début de la maladie
Problème d’accès au « matériel « cellulaire ou d’organe
Quels animaux ?
Le plus souvent des souris ou des rats
Le plus petit, le moins de problèmes éthiques
Se reproduisant facilement
Le moins cher
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Pour quelles questions ?
De façon générale, deux questions,
La rupture de tolérance lymphocytaire T ou B
Les mécanismes lésionnels : cellulaires, cascade inflammatoire, le rôle des autoanticorps
Sous-tendant
Une analyse génétique
Une analyse des facteurs environnementaux, infectieux en particulier
Une analyse des compartiments lymphocytaires T et B, centraux et périphériques
Une dissection physiopathologique des lésions tissulaires
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Quels types de modèles animaux ?
A chaque modèle, ses questions et ses réponses …
Les modèles induits
-modèles de transferts de sérums (myasthénie)
-Arthrite au collagène
Les modèles spontanés ou
multigéniques
-L’encéphalite allergique expérimentale
Les modèles congéniques
-La kératite herpétique
Les modèles transgéniques/knock-in
Les modèles knock-out
Pour un gène (MHC)
Pour une molécule de fonction mal connue
Pour un clone lymphocytaire (B ou T)
Pour une cytokine
Pour surexprimer une molécule (TNF)
Pour un gène du développement lymphocytaire
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Illustration de la multigénicité des maladies autoimmunes
Le modèle de la souris NZB/NZW
explication du principe des souris congéniques
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Le modèle de la souris NZB/NZW, modèle spontané de LED
La maladie humaine :
Le lupus érythémateux disséminé ou systémique : MAI relativement fréquente (10 à 65 cas
/ 100000 habitants)
Maladie inflammatoire chronique évoluant par poussées : atteinte multiorgane (peau,
articulations, rein, système nerveux)
Production d’autoanticorps anti-ADN, antinucléaires (ANAs)…
Dépôts pathogènes d’autoanticorps : ex : rein
glomérulonéphrite
Concordance chez les jumeaux monozygotes : 24 à 57%
Maladie multigénique
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Le modèle NZB/NZW
Croisement (F1) de la souche de souris NZB et de la souche NZW (1963)
Développe des lésions rénales similaires à la glomérulonéphrite lupique, avec des dépôts
d’ANAs sous forme de complexes immuns à la surface des glomérules
Production d’autoAC anti-nucléaires culmine à l’age de 9 mois
Défauts intrinsèques des LB : hyper-réactivité
Rôle pathogène des cellules T, CD4+
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Intérêt du modèle NZB/NZW :
Détermination des loci de susceptibilité à la maladie
Les souches parentales NZB et NZW ont des génomes différents : elles développent des
symptômes autoimmuns différents entre eux et différents de la souche NZB/NZW :
- NZB : anémie hémolytique
- NZW : glomérulonéphrite moins sévère que NZB/NZW
Développement de souches congéniques : par croisement au hasard des souches NZB et
NZW ; ex : NZW x NZB/NZW
A permis de développer 27 souches congéniques appelées NZM : chacune représente une
combinaison unique des génomes de NZB et NZW
Congenic dissection of NZM2410 strain
 In NZM2410 strain: 3 major loci have been associated with disease
susceptibility : sle1, sle2, sle3

3 congenic strains have been produced (sle1, sle2, sle3) on C57BL/6
background
Sle mice
Sle1
Morel L., J Immunol, 1997, 158, 6019
Sle2
Sle3
Sle mice
Morel L., J Immunol, 1997, 158, 6019
Sle1
Sle2
Sle3/5
Sle4
 Each of the four congenic strains expresses a unique collection of phenotypes
 None develop severe pathology: individual genes are not sufficient to cause
lupus
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Illustration de la multigénicité des maladies autoimmunes
autres systèmes d'abord :
-création de souris KO pour différents gènes avec obtention d'un même phénotype
-croisement de souris KO pour obtenir un phénotype lupique
-utilisation d'un KO sur un fond génétique particulier, ne donnant pas le même
résultat que sur un autre fond (B6, Balbc, 129, DBA2 ...)
Modèles animaux de MAI
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Le modèle de la souris NOD, modèle spontané de diabète
La maladie humaine : le diabète
Destruction des cellules  des ilôts de Langherans du pancréas
Infiltration CD4 et CD8, de lymphocytes B, de macrophages et de cellules NK
Influence de facteurs génétiques
Gènes de classe II du CMH (DR3, DR4) et autres loci
Influence de facteurs environnementaux
Concordance des jumeaux monozygotes de 36%
Influence migratoire
Rôle du virus cocksackie, de la rubéole congénitale
Modèles animaudx de MAI
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Le modèle de la souris NOD, modèle spontané de diabète
Souche japonaise
26ème génération, 60 à 80% de femelles malades, 10% de males
Insulite vers 4-5 semaines
Diabète entre 12 et 25 semaines de vie
Associé à un diabète, une thyroidite, une sialite
Destruction des cellules  des ilôts de Langherans du pancréas
Infiltration CD4 et CD8, de lymphocytes B, de macrophages et de cellules NK
Influence de facteurs génétiques (15 loci ou Idd, sur 11 chromosomes, Idd1 est le CMH)
Influence de facteurs environnementaux : souris NOD en zone SPF
rôle des virus cocsackie, de la rubéole, de la chorioméningite Lc
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Le modèle de la souris NOD, modèle spontané de diabète
Le diabète est-il une maladie T dépendante ?
-infiltration histologique par des lymphocytes T CD4 et CD8 (insulite)
-Traitements par des anticorps monoclonaux anti-CD4 et CD8
-Introduction d’une déficience T (souris nude, TCRKO)
-Thymectomie néonatale
-Transferts de clones de cellules T, issus des ilôts de souris diabétiques
-Souris transgéniques pour un récepteur de cellule T « diabétogène »
Modèles animaux de MAI
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Modèles animaux de MAI
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N.Engl.J.Med. 2009
Modèles animaux de MAI
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Le modèle KRN x NOD
La maladie humaine : la polyarthrite rhumatoide
Infiltration inflammatoire de la synoviale articulaire et pannus destructeur
Existence d’autoAc (FR et anti-peptides citrullinés)
Rôle du TNF
Influence génétique : allèles DRB1 du groupe d’allèles DR4 (QKRAA, QRRAA ou
RRRAA)
Influence environnementale (concordance des jumeaux monozygotes)
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Le modèle KRN x NOD
Validation d’un modèle de PR
KRN : modèle trangénique pour un TCR
F1, KRN x NOD : descendance du croisement souris KRN et NOD
Polyarthrite érosive à 5 semaines
Infiltration de la synoviale articulaire
Existence d’autoanticorps
Influence génétique (molécules de classe II de NOD)
Modèles animaux de MAI
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Le modèle KRN x NOD
Exploitation d’un modèle de PR
Traitement par anti-CD4 : les lymphocytes T sont indispensables à l’arthrite
Croisements avec des souris mt : les lymphocytes B sont également indispensables
Transferts de sérums de souris arthritiques : le sérum transfert l’arthrite
Transferts d’IgG purifiées de souris arthritiques : ce sont les auto-Ac qui sont
nécessaires
Analyse de la spécificité des Ac par Western Blott : Ag ubiquitaire, la GPI
Croisements avec des souris déficientes pour des fractions du complément : activation
du complément dans l’articulation
Modèles animaudx de MAI
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Le modèle KRN x NOD
Exploitation d’un modèle de PR : rôle des autoAc
Modèles animaudx de MAI
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Le modèle KRN x NOD
Exploitation d’un modèle de PR : rôle des lymphocytes T et B
Modèles animaux de MAI
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Le modèle KRN x NOD
Modèles animaux de MAI
2011
Le modèle KRN x NOD
Modèles animaux de MAI
2009
Modèles animaux de MAI
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Recherche thérapeutique sur la PR
Utilisation du modèle murin d'arthrite au collagène
Recherche sur une thérapie locale, en remplacement
de l'anti-TNF systémique
= délivrance intra-articulaire d'un rAAV5 virus,
contenant un anti-TNF shRNA
Modèles animaux de MAI
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Coopération des shémas de l’immunité innée et spécifique
Rôle potentiel des TLRs dans l’autoimmunité
Récepteurs Toll ou Toll-R : récepteurs présents à la surface ou dans les endosomes de
différents types cellulaires (lymphocytes T ou B, cellules dendritiques)
Susceptibles d’être directement activés par des composants bactériens
TLR-4 : LPS
TLR-9 : CpG bactériens
TLR-2 : protéines OspA de Borrélia
TLR-5 : flagelline bactérienne
TLR-7 : RNA viral
avec activation de la cellule en aval
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Coopération des shémas de l’immunité innée et spécifique
Rôle potentiel des TLRs dans l’autoimmunité
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Coopération des shémas de l’immunité innée et spécifique
Rôle potentiel des TLRs dans l’autoimmunité
Modèles animaux de MAI
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Coopération des shémas de l’immunité innée et spécifique
Rôle potentiel des TLRs dans l’autoimmunité
Modèle de Leadbetter
Utilise des souris avec des lymphocytes B tg pour un BCR FR (fragement Fc des IgG)
Les lymphocytes B ne sont pas activés directement par des IgG
Mais par un pontage des récepteurs du BCR (FR) et des TLR-9
Par des complexes IgG-nucléosome-CpG
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Coopération des shémas de l’immunité innée et spécifique
Rôle potentiel des TLRs dans l’autoimmunité
Modèles animaux de MAI
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Conclusion
Modèles animaux de MAI
Explorent peu à peu les lésions physiopathologiques des maladies dites autoimmunes
Amènent sans cesse de nouvelles hypothèses étiologiques
Reste le problème philosophique de la correspondance « homme »-animal …