2e partie : BRGSF, un nouveau modèle immunodéficient pour les études en immuno-oncologie

Comme nous l’avons évoqué dans notre précédent commentaire, les souris constituent les modèles expérimentaux de choix en recherche préclinique, car elles représentent un modèle mammifère abordable, à reproduction rapide et facile à entretenir pour l’étude de l’étiologie des maladies et l’évaluation thérapeutique.^1,2 La transplantation de tumeurs syngéniques et les modèles murins génétiquement modifiés ont apporté des éclairages considérables sur les mécanismes fondamentaux de la régulation immunitaire. Cependant, depuis de nombreuses années, les différences génétiques et génomiques substantielles entre l'homme et la souris ont entravé la transposabilité des résultats expérimentaux aux maladies infectieuses et immunitaires, conduisant très souvent à l'échec des essais cliniques^.³,⁴

Afin de combler cette lacune et d'améliorer le transfert des connaissances issues des études in vitro et sur des souris vers des applications cliniques, les scientifiques ont mis au point une grande variété de modèles immunodéficients, tels que des souris SCID, NUDE et déficientes en Rag, auxquelles ont été greffées, par voie sous-cutanée ou orthotopique, des xénogreffes dérivées de cellules (CDX) ou des xénogreffes dérivées de patients (PDX).^⁵,⁶

Les souris NUDE ont principalement été utilisées pour étudier l'apparition et la progression du cancer, car ces animaux pouvaient facilement recevoir des greffes sous-cutanées en raison de l'absence de fourrure. Les souris SCID et déficientes en Rag, en revanche, constituaient des hôtes parfaits pour l’étude des cancers du sang tels que le lymphome, le myélome et la leucémie, car elles présentent une immunodéficience plus marquée (c’est-à-dire qu’elles sont dépourvues à la fois de lymphocytes T et de lymphocytes B) que les souris NUDE.^⁵ Tous ces modèles possédaient toutefois encore des cellules immunitaires murines résiduelles et ne pouvaient donc pas être utilisés pour des études de xénogreffes à long terme. De plus, l’absence de système immunitaire fonctionnel constituait un obstacle majeur à la bonne compréhension de la physiopathologie du développement tumoral, des mécanismes d’échappement au système immunitaire et de l’évaluation des immunothérapies permettant le développement d’une réponse antitumorale efficace^.²,⁷

Pour toutes ces raisons, les scientifiques ont mis au point une nouvelle génération de souris présentant une immunodéficience sévère, en effectuant des rétrocroisements entre des souris SCID et des souris déficientes en Rag et des souris diabétiques non obèses (NOD) ou des souris Balb/c. Les souches ainsi obtenues, NOG (NOD/Shi-scid IL-2rγnull), NSG (NOD-scid^{IL-2rγ−/−}) et BRGS (Balb/c^{Rag2tm1FwaIL-2rγtm1CgnSirpαNOD}), présentent de multiples anomalies génétiques, notamment des mutations dans i) chaîne γ commune du récepteur de l’IL-2 (IL-2rγ), entraînant un déficit profond en cellules NK, ii) du gène Prkdc (NOG et NSG) ou du gène Rag2 (BRGS), provoquant une déplétion des lymphocytes B et T, et iii) polymorphisme de Sirpα spécifique à la souche NOD, entraînant une réduction de la phagocytose des cellules ^CD47+ humaines par les macrophages murins (c'est-à-dire le signal « ne me mange pas »).^⁸⁻¹¹

Les souches NOG et NSG ont été largement utilisées dans les études PDX, car elles permettent une meilleure prise de greffe des tissus humains par rapport aux souris NUDE et SCID. Cependant, en raison des mutations du gène Prkdc, ces souches présentent l’effet secondaire propre au SCID, à savoir une forte sensibilité aux rayonnements, une fuite de lymphocytes T et une incidence accrue de lymphomes thymiques ; de ce fait, elles ne peuvent être utilisées pour prédire la réponse clinique à certains médicaments anticancéreux, ni pour des études de greffe à long terme.^12,13 La souche BRGS résout ces deux problèmes car elle ne porte pas la mutation du gène Prkdc et, par conséquent, ne présente pas le phénotype SCID observé chez les souches NSG et NOG.^9,10

La souche BRGS a récemment été améliorée par une équipe de chercheurs de l’Institut Pasteur, grâce à un rétrocroisement avec la souche BRGF (BALB/c^{Rag2tm1FwaIl2rγtm1CgnFlt3tm1lrl}). La souche BRGSF (BALB/c^{Rag2tm1FwaIl2rγtm1CgnSirpαNODFlt3tm1lrl}) ainsi obtenue présente une immunodéficience sévère, car outre les anomalies génétiques de ses souches parentales, elle présente une déficience en kinase 2 du foie fœtal (Flk2), qui régule le développement du compartiment myéloïde.^14–16

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Pour toutes ces raisons, le modèle murin BRGSF constitue un outil précieux pour le développement de vaccins, l’évaluation de l’efficacité et de la sécurité de la thérapie par cellules T à récepteurs antigéniques chimériques (CAR), ainsi que pour les études sur le développement du compartiment myéloïde. De plus, comme il permet une prise de greffe très efficace des cellules hématopoïétiques humaines, le modèle BRGSF est idéal pour générer des souris dotées d’un système immunitaire humain (HIS) afin d’étudier et de prédire les réponses immunitaires humaines in vivo.^{⁸,¹⁴⁻¹⁶}

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Voir aussi :
Partie 1 : Vers un modèle préclinique plus efficace en immuno-oncologie

Partie 3 : BRGSF-HIS, un nouveau modèle murin du système immunitaire humain pour les études en immuno-oncologie

Partie 4 : Modèles murins humanisés de points de contrôle immunitaires pour les études en immuno-oncologie

Partie 5 : HSA/hFcRn, un modèle performant pour vos études de pharmacocinétique et de pharmacodynamique

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Références :

1. Wagar, L. E. ; DiFazio, R. M. ; Davis, M. M. « Systèmes modèles et outils avancés pour l'immunologie humaine fondamentale et translationnelle ». Genome Med. 2018, 10 (1), 73. https://doi.org/10.1186/s13073-018-0584-8.
2. Wege, A. K. Modèles murins humanisés pour l'évaluation préclinique de l'immunothérapie anticancéreuse. BioDrugs Clin. Immunother. Biopharm. Gene Ther. 2018, 32 (3), 245–266. https://doi.org/10.1007/s40259-018-0275-4.
3. Bedognetti, D. ; Ceccarelli, M. ; Galluzzi, L. ; Lu, R. ; Palucka, K. ; Samayoa, J. ; Spranger, S. ; Warren, S. ; Wong, K.-K. ; Ziv, E. ; et al. Vers une vision globale de la réactivité immunitaire face au cancer : synthèse de l'atelier de la SITC. J. Immunother. Cancer 2019, 7 (1), 131. https://doi.org/10.1186/s40425-019-0602-4.
4. Attarwala, H. « TGN1412 : de la découverte au désastre ». J. Young Pharm. 2010, 2 (3), 332–336. https://doi.org/10.4103/0975-1483.66810.
5. Allen, T. M. ; Brehm, M. A. ; Bridges, S. ; Ferguson, S. ; Kumar, P. ; Mirochnitchenko, O. ; Palucka, K. ; Pelanda, R. ; Sanders-Beer, B. ; Shultz, L. D. ; et al. Modèles murins à système immunitaire humanisé : progrès, défis et opportunités. Nat. Immunol. 2019, 20 (7), 770–774. https://doi.org/10.1038/s41590-019-0416-z.
6. Yong, K. S. M. ; Her, Z. ; Chen, Q. « Les souris humanisées : des outils uniques pour les études spécifiques à l'être humain ». Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warszawa) 2018, 66 (4), 245–266. https://doi.org/10.1007/s00005-018-0506-x.
7. Perlman, R. L. « Modèles murins de maladies humaines : une perspective évolutive ». Evol. Med. Public Health 2016, 2016 (1), 170–176. https://doi.org/10.1093/emph/eow014.
8. Simpson, J. A. ; Brown, M. E. « Rendre les souris HIS plus proches de l'être humain ». J. Leukoc. Biol. 2020, 107 (1), 9–10. https://doi.org/10.1002/JLB.5CE1019-262R.
9. Yamauchi, T. ; Takenaka, K. ; Urata, S. ; Shima, T. ; Kikushige, Y. ; Tokuyama, T. ; Iwamoto, C. ; Nishihara, M. ; Iwasaki, H. ; Miyamoto, T. ; et al. Le Sirpα polymorphe est le déterminant génétique permettant aux lignées de souris issues de la méthode NOD d’obtenir une prise de greffe efficace de cellules humaines. Blood 2013, 121 (8), 1316–1325. https://doi.org/10.1182/blood-2012-06-440354.
10. Lopez-Lastra, S. ; Di Santo, J. P. Modélisation des immunothérapies ciblant les cellules tueuses naturelles. Front. Immunol. 2017, 8. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.00370.
11. Zitvogel, L. ; Pitt, J. M. ; Daillère, R. ; Smyth, M. J. ; Kroemer, G. « Mouse Models in Oncoimmunology ». Nat. Rev. Cancer 2016, 16 (12), 759–773. https://doi.org/10.1038/nrc.2016.91.
12. Pearson, T. ; Shultz, L. D. ; Miller, D. ; King, M. ; Laning, J. ; Fodor, W. ; Cuthbert, A. ; Burzenski, L. ; Gott, B. ; Lyons, B. ; et al. Souris déficientes en NOD-Rag1 (Non-Obese Diabetic-Recombination Activating Gene-1) et en chaîne gamma commune du récepteur de l'interleukine (IL)-2 (IL-2Rγ) : un modèle radiorésistant pour la prise de greffe lymphohématopoïétique humaine. Clin. Exp. Immunol. 2008, 154 (2), 270–284. https://doi.org/10.1111/j.1365-2249.2008.03753.x.
13. Fulop, G. M. ; Phillips, R. A. « La mutation Scid chez la souris entraîne un défaut général de réparation de l'ADN ». Nature 1990, 347 (6292), 479–482. https://doi.org/10.1038/347479a0.
14. Lopez-Lastra, S. ; Masse-Ranson, G. ; Fiquet, O. ; Darche, S. ; Serafini, N. ; Li, Y. ; Dusséaux, M. ; Strick-Marchand, H. ; Di Santo, J. P. Une interaction fonctionnelle avec les cellules dendritiques favorise l'homéostasie des cellules immunitaires lymphoïdes innées (ILC) humaines chez des souris humanisées. Blood Adv. 2017, 1 (10), 601–614. doi.org/10.1182/bloodadvances.2017004358
15. Li, Y. ; Mention, J.-J. ; Court, N. ; Masse-Ranson, G. ; Toubert, A. ; Spits, H. ; Legrand, N. ; Corcuff, E. ; Strick-Marchand, H. ; Di Santo, J. P. Un nouveau modèle murin HIS déficient en Flt3 présentant une stimulation sélective du développement des cellules dendritiques humaines. Eur. J. Immunol. 2016, 46 (5), 1291–1299. https://doi.org/10.1002/eji.201546132.
16. Legrand, N. ; Huntington, N. D. ; Nagasawa, M. ; Bakker, A. Q. ; Schotte, R. ; Strick-Marchand, H. ; de Geus, S. J. ; Pouw, S. M. ; Böhne, M. ; Voordouw, A. ; et al. L'interaction fonctionnelle entre le CD47 et la protéine régulatrice de signal alpha (SIRPα) est nécessaire à l'homéostasie optimale des lymphocytes T et des cellules tueuses naturelles (NK) humaines in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. 2011, 108 (32), 13224–13229. https://doi.org/10.1073/pnas.1101398108.

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