Guide : Modèles murins pour l'évaluation des traitements ciblant l'axe PD-1/PD-L1 : considérations pratiques pour la recherche translationnelle

Messages clés (résumé)

• La voie PD-1/PD-L1 est l'un des points de contrôle immunitaires les plus validés cliniquement en oncologie.
• La plupart des anticorps anti-PD-1 et anti-PD-L1 utilisés en clinique se lient à des cibles humaines et ne présentent pas de réaction croisée complète avec les molécules PD-1 ou PD-L1 de souris.
• Les souris de type sauvage nécessitent souvent des anticorps anti-souris de substitution et ne permettent pas d'évaluer directement les traitements spécifiques à l'être humain.
• Les souris « knock-in » humanisées exprimant les gènes PD-1 et PD-L1 permettent de tester directement des traitements destinés à l'homme dans un environnement immunocompétent.
• L'expression physiologique des cibles humanisées est essentielle pour obtenir des données d'efficacité et pharmacodynamiques exploitables.
• Le choix du modèle dépend de l'objectif visé : interaction avec la cible, tests d'efficacité, études sur le mécanisme d'action, classement des candidats, évaluation des traitements combinés ou évaluation au sein du système immunitaire humain.
• Les modèles de système immunitaire humanisé (HIS) permettent d'accéder à des cellules immunitaires humaines, mais entraînent une variabilité, un coût et une complexité supplémentaires.

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Introduction / Contexte

Qu'est-ce que la voie PD-1/PD-L1 ?

La protéine 1 de mort cellulaire programmée (PD-1, CD279) est un récepteur inhibiteur exprimé principalement sur les lymphocytes T activés.

Ses principaux ligands sont :

• PD-L1 (CD274)
• PD-L2 (CD273)

Liaison du PD-L1 ou du PD-L2 au PD-1 :

• Inhibe l'activation des lymphocytes T
• Limite la production de cytokines
• Réduit l'activité cytotoxique
• Favorise l'épuisement des lymphocytes T

Les tumeurs exploitent souvent cette voie pour échapper à la destruction immunitaire.

Pourquoi l'axe PD-1/PD-L1 est-il important en oncologie ?

Le blocage des récepteurs PD-1/PD-L1 a révolutionné le traitement du cancer.

Les traitements anti-PD-1 approuvés comprennent :

• Pembrolizumab
• Nivolumab
• Cemiplimab
• Dostarlimab
• Atezolizumab
• Durvalumab
• Avelumab

Ces thérapies permettent :

• Rétablir l'immunité antitumorale
• Augmenter l'activité des lymphocytes T CD8+
• Favoriser le rejet de la tumeur
• Obtenir des réponses cliniques durables

Qu'est-ce qu'un modèle murin humanisé PD-1 ?

Une souris PD-1 humanisée est un modèle « knock-in » issu du génie génétique, dans lequel le gène PD-1 murin est remplacé par son homologue humain, tout en préservant la régulation physiologique de son expression.

Cela permet :

• Liaison directe des traitements anti-PD-1 humains
• Développement normal des cellules immunitaires endogènes
• Évaluation in vivo d'inhibiteurs de points de contrôle spécifiques à l'être humain

Qu'est-ce qu'un modèle murin humanisé PD-1/PD-L1 ?

Ces modèles comportent des versions humanisées des deux partenaires du point de contrôle (ligand et récepteur).

Parmi les avantages, on peut citer :

• Interactions simultanées entre les molécules PD-1 et PD-L1 chez l'être humain
• Essais directs sur les anticorps anti-PD-1 et anti-PD-L1
• Comparaison directe des inhibiteurs de points de contrôle
• Une modélisation plus complète de la biologie de la cible

L'intérêt des souris PD-1/PD-L1 à double humanisation a été démontré pour la comparaison directe d'inhibiteurs de points de contrôle approuvés par la FDA (Barham et al., 2023).

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Comment choisir le modèle adapté à une étude

Posez-vous d'abord ces questions :

• Ma molécule cible-t-elle le PD-1 humain ou le PD-L1 humain ?
• Dois-je évaluer l'efficacité, la pharmacodynamie, la sécurité, ou les trois à la fois ?
• Ai-je besoin d'un système immunitaire en bon état de fonctionnement ?
• Ai-je besoin de cellules immunitaires humaines ?
• Est-ce que je mène des recherches sur l'immunothérapie combinée ?
• Est-ce que je compare plusieurs inhibiteurs de points de contrôle ?
• Ai-je besoin de tumeurs humaines ?

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Comparaison de modèles murins pour l'évaluation des traitements ciblant PD-1/PD-L1

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Exemples concrets

Puis-je tester mon anticorps anti-PD-1 d'origine humaine sur une souris de type sauvage ?

En général, non.

Pourquoi ?

• Les anticorps anti-PD-1 humains sont généralement conçus pour cibler des épitopes du PD-1 humain.
• La réactivité croisée avec le PD-1 de souris est souvent limitée, voire inexistante.
• Des anticorps de substitution anti-souris peuvent s'avérer nécessaires.

Modèle préféré :

• Souris knock-in humanisées exprimant le PD-1 (genO-hPD-1).

Ai-je également besoin de PD-L1 humanisé ?

Utilisez les modèles basés uniquement sur le PD-1 dans les cas suivants :

• Développement de traitements anti-PD-1
• Confirmation de l'impact sur la cible
• Étude des mécanismes d'action

Utilisez des modèles à double humanisation PD-1/PD-L1 dans les cas suivants :

• Comparaison entre les agents anti-PD-1 et anti-PD-L1
• Développement d'anticorps anti-PD-L1
• Étudier la biologie des points de contrôle de manière plus approfondie

Les modèles humanisés PD-1 ou PD-1/PD-L1 peuvent-ils être utilisés pour comparer directement différents anticorps approuvés par la FDA ou comme contrôle positif pour de nouveaux traitements ?

Oui. Le modèle murin « genO-hPD-1 » à humanisation simple a été utilisé pour mettre au point le nivolumab (Opdivo), approuvé par la FDA. Les modèles PD-1/PD-L1 à double humanisation peuvent également servir à comparer directement des inhibiteurs de points de contrôle déjà approuvés et à mettre en évidence des différences d’activité antitumorale qui ne ressortent pas de la seule littérature clinique, ou encore servir de référence (contrôle positif) pour le développement de nouveaux traitements.

Les modèles hPD-1 ou hPD-1/hPD-L1 permettent-ils d'évaluer l'immunothérapie combinée ?

Oui. Parmi les combinaisons courantes, on peut citer :

• Traitement anti-PD-1 + chimiothérapie
• Traitement anti-PD-1 + radiothérapie
• Blocage anti-PD-1 + TIGIT (avec un anticorps de substitution pour TIGIT)
• Blocage anti-PD-1 + CTLA-4 (avec un anticorps de substitution anti-CTLA-4)
• Anti-PD-1 + activateurs de lymphocytes T (avec des TCE ciblant le CD3 murin)
• Traitements anti-PD-1 associés à des cytokines

Le modèle murin humanisé PD-1 permet-il de reproduire l'épuisement des lymphocytes T ?

Oui. L'expression du PD-1 est un marqueur caractéristique des lymphocytes T épuisés.

Ces modèles permettent d'étudier :

• Blocage des points de contrôle
• Revitalisation des lymphocytes T
• Inversion de l'épuisement
• Réponses liées à la mémoire
• Activation des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques

Les souris humanisées PD-1 peuvent-elles être utilisées pour la recherche sur l'inflammation et les maladies auto-immunes ?

Oui. Le PD-1 est un régulateur clé de la tolérance immunitaire.

Au-delà du cancer, la voie PD-1/PD-L1 joue un rôle essentiel dans :

• Maintien de la tolérance périphérique
• Limiter l'activation excessive des lymphocytes T
• Prévention des lésions tissulaires lors d'une inflammation chronique
• Contrôle des lymphocytes T autoréactifs

Une perturbation de cette voie est associée à de nombreuses maladies auto-immunes et inflammatoires, notamment :

• Polyarthrite rhumatoïde (PR)
• Lupus érythémateux systémique (LES)
• Sclérose en plaques (SEP)
• Maladie inflammatoire chronique de l'intestin (MICI)
• Diabète de type 1 (DT1)

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FAQ

Quel modèle de PD-1 présente l'expression la plus proche de la réalité physiologique ?

Les modèles garantissant que l'expression du PD-1 humanisé est similaire à celle du PD-1 murin offrent généralement le profil d'expression le plus physiologique et préservent le développement normal des cellules immunitaires.

Ces souris sont-elles immunocompétentes ?

Les souris knock-in humanisées PD-1 (genO-hPD-1) et PD-1/PD-L1 (genO-hPD-1/hPD-L1) sont immunocompétentes.

Ils conservent :

• Cellules T fonctionnelles
• Cellules B fonctionnelles
• Architecture immunitaire normale
• Développement du système immunitaire endogène

Contrairement aux modèles HIS, ils ne nécessitent pas de greffe de cellules humaines.

Le remplacement du gène PD-1 chez la souris perturbe-t-il le développement immunitaire ?

Les modèles murins « genO-hPD-1 » et « genO-hPD-1/hPD-L1 » présentent tous deux un développement immunitaire et des réponses immunitaires fonctionnelles préservés, ce qui justifie leur utilisation dans le cadre d'études d'efficacité et de mécanisme d'action.

Le PD-1 humain préserve-t-il la signalisation en aval ?

L'objectif de l'humanisation par « knock-in » est de préserver la signalisation physiologique tout en permettant la liaison des molécules thérapeutiques humaines.

La validation des clés comprend :

• Fréquences des cellules immunitaires
• Cinétique d'expression du PD-1
• Réponses fonctionnelles des lymphocytes T
• Inhibition de la croissance tumorale après un blocage des points de contrôle

Quel est l'intérêt d'humaniser à la fois le PD-1 et le PD-L1 ?

L'humanisation simultanée du PD-1 et du PD-L1 permet de créer un modèle dans lequel l'ensemble de l'axe thérapeutique est humanisé, ce qui permet d'évaluer directement les anticorps anti-PD-1 et anti-PD-L1 dans des conditions physiologiquement pertinentes. Cela renforce la pertinence translationnelle par rapport à un modèle basé uniquement sur le PD-1 et évite les artefacts dus à l'incompatibilité entre les récepteurs humains et murins.

Existe-t-il des lignées cellulaires pouvant être utilisées dans le cadre d'études sur des tumeurs syngéniques avec ces modèles ?

Oui. Les souris humanisées PD-1 et PD-1/PD-L1 peuvent être associées à de nombreux modèles murins syngéniques de tumeurs bien établis. Ces souris conservant leur immunocompétence, elles peuvent recevoir des implantations de lignées cellulaires tumorales issues du même fond génétique, ce qui permet d’évaluer les réponses immunitaires antitumorales en présence d’un système immunitaire fonctionnel. genOway a développé une gamme de lignées cellulaires pouvant être utilisées pour des études d’inhibition de la croissance tumorale ou des études de mécanisme d’action (MoA), telles que : genO-MC38-hPD-L1-hCD47-LZ, genO-MC38-hPD-L1-hHER2-LZ, genO-MC38-hPD-L1-hFAP-LZ, genO-MC38-hFAP-LZ, genO-MC38-hPD-L1 et genO-MC38-hPD-L1-LZ pour la souche C57BL/6, et genO-CT26-hPD-L1 et genO-CT26-PD-L1KO pour la souche BALB/c.

Souris PD-1 humanisée ou souris HIS : quelle est la différence ?

Souris knock-in humanisée pour le gène PD-1 (genO-hPD-1)

• Système immunitaire de la souris
• Cible thérapeutique humaine (PD-1)
• Variabilité réduite
• Une meilleure reproductibilité
• Coût réduit
• Convient pour le classement des candidats

Souris HIS (genO-BRGSF-HIS)

• Cellules immunitaires humaines
• Compatibilité avec les tumeurs humaines
• Des interactions immunitaires présentant un intérêt clinique accru
• Une plus grande variabilité
• Coût plus élevé

Dans quelle mesure les modèles humanisés de PD-1 permettent-ils de prédire l'efficacité clinique ?

Ils renforcent la pertinence translationnelle en permettant :

• Engagement contre des cibles humaines
• Réponses immunitaires physiologiques
• Évaluation directe des anticorps cliniques

Cependant, ils ne les résument pas entièrement :

• Biologie des tumeurs humaines
• Diversité des cellules immunitaires humaines
• Effets indésirables liés au système immunitaire humain

C'est pourquoi elles sont particulièrement efficaces lorsqu'elles sont associées à des examens complémentaires de type HIS ou PDX.

Existe-t-il également des variantes du modèle genO-hPD-1 qui ciblent d'autres points de contrôle immunitaires ?

Oui. genOway a développé une gamme de modèles murins doublement humanisés validés, combinant le hPD-1 avec d'autres points de contrôle immunitaires. Pour le blocage double des points de contrôle, des modèles tels que genO-hPD-1/hCTLA-4 ont été utilisés par AstraZeneca (Dovedi et al., 2021), tandis que des modèles tels que genO-hPD-1/hLAG-3 (Weber et al., 2026), genO-hPD-1/hTIM-3 (Rohrberg et al., 2026), genO-hPD-1/hPD-L1 et genO-hPD-1/hVISTA permettent également d’évaluer des traitements ciblant des voies inhibitrices complémentaires impliquées dans l’épuisement des lymphocytes T et la résistance au blocage du PD-1. En ce qui concerne les approches d’activation immunitaire, les modèles genO-hPD-1/hICOS et genO-hPD-1/hGITR/hGITRL permettent d’évaluer des traitements agonistes conçus pour renforcer les réponses des lymphocytes T effecteurs et moduler l’activité des lymphocytes T régulateurs.

Comment évaluer la fonction effectrice Fc des anticorps anti-PD-1 ?

Le modèle genO-hPD-1 peut être croisé avec le modèle genO-hFcγR, qui a fait l'objet de validations approfondies (Van Damme et al., 2026). Le modèle ainsi obtenu (genO-hFcγR/hPD-1) exprime la cible humanisée de la région Fab dans les cellules cibles, ainsi que tous les récepteurs hFcγ dans les cellules effectrices. Cela permet une évaluation plus complète des anticorps thérapeutiques.

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Références

Barham W, et al. Un nouveau modèle murin humanisé PD-1/PD-L1 permet une comparaison directe de l'immunité antitumorale induite par les inhibiteurs de PD-1 et de PD-L1 approuvés par la FDA. ImmunoHorizons, 2023 ; 7(1) : 125-139. doi : 10.4049/immunohorizons.2200054

Dovedi S, et al. Conception et efficacité d’un anticorps bispécifique monovalent PD-1/CTLA-4 qui renforce le blocage de CTLA-4 sur les lymphocytes T activés PD-1+. Cancer Discov 1er mai 2021 ; 11 (5) : 1100–1117. https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-20-1445

Weber PAA, et al. Le tobemstomig, un nouvel anticorps bispécifique, bloque préférentiellement les récepteurs PD-1 et LAG-3 sur les lymphocytes T infiltrant la tumeur (TIL) de type CD8 afin de multiplier les lymphocytes T de type souche pour un contrôle durable de la tumeur. Cancer Res Commun. 2026 ; 6(7) : 1619-1639. doi:10.1158/2767-9764.CRC-26-0207

Rohrberg KS, et al. Première étude chez l'homme sur le lomvastomig, un anticorps bispécifique PD-1-TIM-3, chez des patients atteints de tumeurs solides avancées et/ou métastatiques. J Immunother Cancer. 2026 ; 14(6) : e012729. Publié le 19 juin 2026. doi:10.1136/jitc-2025-012729

Van Damme KFA, et al. Cartographie cellulaire interespèces et humanisation des récepteurs Fcγ pour faire progresser la modélisation des anticorps. Sci Immunol. 2026 ; 11(115) : eady7328. doi : 10.1126/sciimmunol.ady7328

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