Modèles de souris
Souris humanisées – souris greffées avec des cellules ou des tissus humains – ou souris transgéniques exprimant des gènes humains représentent une méthode puissante pour l’étude des cellules humaines in vivo. Des progrès significatifs dans les modèles de souris humanisées ont eu lieu au cours des 25 dernières années à la suite de la découverte de la mutation d’immunodéficience combinée sévère (scid) chez la souche de souris C.B-17 dans les années 1980 (Bosma et al., 1983). De nombreux groupes ont pu démontrer que C irradié sublétalement.Les souris SCID B-17 prennent en charge la greffe et la différenciation de cellules progénitrices CD34+ à partir de cellules humaines BM et UCB (Vormoor et al., 1994; Lapidot et coll., 1992) en plusieurs lignées hémopoïétiques. À la lumière de cela, les cellules souches CD34+ ont été inventées cellules de repeuplement SCID (SRC) car elles étaient capables de repeupler des lignées hématopoïétiques chez une souris SCID. Néanmoins, la greffe humaine, en particulier celle de la lignée des lymphocytes T, était encore assez faible dans cette souche. Une deuxième percée a été réalisée au milieu des années 1990 par l’introduction de la mutation SCID sur le fond de souris diabétique non obèse (NOD/SCID) (Shultz et al., 1995). La souche de souris NOD consanguine manque de nombreux aspects de la fonction immunitaire innée, en particulier une activité réduite des cellules NK qui représente un obstacle majeur à la greffe. En raison de l’augmentation significative du chimérisme humain observée chez ces souris, il est devenu l’étalon-or pour l’étude de l’hématopoïèse humaine et des CSH (Larochelle et al., 1996; Greiner et coll., 1995). Suite au développement de ces souris, il a été démontré que les animaux NOD/SCID traités avec un anticorps bloquant l’IL-2Rß de souris, abaissant ainsi davantage la fonction NK, présentaient une amélioration de la lymphopoïèse T (Kerre et al., 2002).
L’une des principales limitations de l’utilisation des souris NOD/SCID était l’incidence élevée du thymome et la sensibilité aux radiations raccourcissant la durée de vie de ces souris et empêchant l’analyse à long terme (Shultz et al., 1995). En 2002, une nouvelle génération de souris portant une délétion ciblée de la chaîne γ du récepteur de l’interleukine-2 (Il2rg−/−), également connue sous le nom de cytokine commune (yc), a été développée. L’Il2rg yc est une sous-unité critique pour les cytokines IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21, rendant ces cytokines non fonctionnelles sur leurs cellules cibles. Deux modèles maintenant largement utilisés pour l’étude du développement des hématolymphoïdes sont les souches de souris immunodéficientes BALB/C RAG2−/−yc−/− et NOD/SCID/ ycnull. Les souris déficientes en RAG2 sont dépourvues de lymphocytes T et B matures, en raison d’une absence de réarrangement des récepteurs de la TCR et des immunoglobulines (Ig) (Shinkai et al., 1992; Mombaerts et coll., 1992), présentant ainsi un phénotype similaire à celui des souris SCID. De plus, comme la cytokine IL-15 est essentielle au développement des cellules NK, ces souris sont également dépourvues de cellules NK, ce qui les rend triplement déficientes pour les cellules T, B et NK. Traggiai et ses collègues (Traggiai et coll., 2004) ont été le premier groupe à décrire le modèle dans lequel des RAG2−/−yc−/−nouveau-nés ont été transplantés avec des cellules CD34+ CB humaines par injection intrahépatique. En utilisant ce modèle, des cellules T humaines matures ont été détectées dans le thymus, la rate et les ganglions lymphatiques de souris et ont été générées à des niveaux nettement plus élevés que les modèles précédents. De plus, les cellules T humaines générées chez ces souris semblaient fonctionnelles. Des résultats similaires ont été observés par Ishikawa et al. (2005), y compris l’analyse d’autres sous−ensembles hématopoïétiques humains présents chez des souris NOD/SCID/yc−/-reconstituées).
Un certain nombre d’études utilisant des souris adultes plutôt que des souris néonatales RAG2−/−yc−/− et NOD /SCID/yc−/− démontrent un soutien accru du développement des hématolymphoïdes humains par rapport aux souches précédemment disponibles (Yahata et al., 2002; Shultz et coll., 2005; Watanabe et coll., 2009). Fait important, la souche génétique des souris influence largement la capacité de reconstitution. Lorsque des cellules CD34+ d’UCB ont été injectées à des souris adultes C57BL / 6 RAG2−/−yc−/−, moins de 1% de cellules CD45 humaines ont été détectées dans le BM des souris receveuses, ce qui était nettement inférieur à celui observé pour les souris NOD/SCID (Mazurier et al., 1999). Bien que le raisonnement exact à cet égard ne soit pas clair, il a été émis l’hypothèse qu’une des raisons de l’amélioration de la prise de greffe chez les souris NOD / SCID était que la mutation NOD confère de multiples défauts de l’immunité innée non seulement attribués aux cellules NK (Shultz et al., 1995). En effet, une analyse génétique approfondie de divers locus a révélé que la base des différences spécifiques à la souche dans la greffe de xénogreffe était due à des polymorphismes dans le gène Sirpa codant pour la protéine régulatrice du signal-α (SIRPa) (Takenaka et al., 2007). Ces polymorphismes génétiques font que la protéine SIRPa présente sur les cellules myéloïdes de souris se lie avec une capacité différentielle au ligand CD47 présent sur les cellules hématopoïétiques humaines (Seiffert et al., 2001). De fortes interactions récepteur-ligand entraînent un signal inhibiteur et échappent à la mort en raison de l’inhibition de la phagocytose par les macrophages de souris de cellules humaines exprimant le CD47 (van den Berg et van der Schoot, 2008). Fournissant ainsi une raison d’améliorer la prise de greffe de cellules humaines chez des souris NOD/SCID/ycnull (Legrand et al., 2006). En effet, lorsque l’interaction optimale de CD47/ SIRPa est obtenue par expression forcée de CD47 de souris sur des progéniteurs hématopoïétiques humains, les CSH injectés sont mieux à même de survivre chez les souris RAG2−/−yc−/-, ce qui améliore considérablement la survie des lymphocytes T dans le thymus et la périphérie (Legrand et al., 2011).
Bien que les modèles xénogéniques soient d’excellents outils pour étudier le développement des lymphocytes T humains, la spécificité des espèces de cytokines (IL7) et d’autres molécules (CMH de classe I et II) importantes pour la survie des lymphocytes T peut rendre les sous-ensembles de lymphocytes T périphériques humains chez ces souris difficiles à évaluer. Il est probable que les nouvelles générations de souris humanisées faciliteront la génération et le fonctionnement des lymphocytes T et d’autres lignées grâce aux cytokines transgéniques. En effet, ces travaux sont déjà en cours en tant que souris knock-in IL-3/GM-CSF pour améliorer le développement des cellules myéloïdes humaines chez ces souris, ainsi qu’une souris knock-in thrombopoïétine pour une meilleure survie et expansion du CSH humain (Rongvaux et al., 2011; Willinger et coll., 2011; Brehm et coll., 2012) ont été générés. De plus, des souris NOD/SCID/ycnull ont récemment été développées pour exprimer l’antigène humain HLA-A2 de classe I du CMH (Shultz et al., 2010). Cela permet au développement de lymphocytes T d’être limité par le CMH humain, ce qui rend l’étude des infections humaines et de la réponse immunitaire des lymphocytes T plus appropriée et constitue donc un modèle amélioré pour les approches translationnelles.