Tol

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Tolérance immunitaire Modèles animaux de maladies
autoimmunes AS.Korganow, CNRS 9021,Tolérance B
lymphocytaire et autoimmunité Korganow_at_unistra.fr

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Modèles animaux de MAI 2011
Les partenaires de la réponse immunitaire
spécifique 1. Les cellules présentatrices dAg
Cellules dendritiques
Lymphocytes B
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Modèles animaux de MAI 2011
Reconnaissance de lAg dans les molécules de
classe II Profil de cytokines Th1
3. La réponse immunitaire cytotoxique
Reconnaissance de lAg dans les molécules de
classe I Lyse de la cible
CD8
La réponse immunitaire humorale
Reconnaissance de lAg dans les molécules de
classe II Profil de cytokines Th2
Lymphocyte B
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Modèles animaux de MAI 2011
Les lymphocytes régulateurs Lc T Th17, Th23
... Lymphocytes B régulateurs
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Modèles animaux de MAI 2011
Les partenaires de la réponse immunitaire
innée Le système phagocytaire
PNN
Le système du complément
Les Toll récepteurs
TLR1 à TLRn Molécules exprimées à la surface des
cellules du sytème immunitaire et susceptibles
dêtre activées directement par des motifs des
agents pathogènes
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Modèles animaux de MAI 2011
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 dun autre
TCR
anergie
(rare)? Tolérance périphérique
anergie

rare délétion
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Modèles animaux de MAI 2011
Léchappement 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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Modèles animaux de MAI 2011
Maladies autoimmunes pathologie résultant dun
processus autoimmun
Autoimmunité Réponse immunitaire adaptative
dirigée contre Soi
Mécanismes généraux Activation de lymphocytes T
auto-réactifs à lencontre dun
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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Modèles animaux de MAI 2011
Pourquoi des modèles animaux de maladies
autoimmunes ? Variabilité clinique au sein dune
même pathologie Variabilité génétique ethnique et
géographique Difficulté dappréhension des
facteurs environnementaux Difficulté de cerner le
début de la maladie Problème daccès au
 matériel  cellulaire ou dorgane
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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Modèles animaux de MAI 2011
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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Modèles animaux de MAI 2011
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
• Lencéphalite allergique expérimentale
• La kératite herpétique

Les modèles spontanés ou multigéniques Les
modèles congéniques
Les modèles knock-out Pour une molécule de
fonction mal connue Pour une cytokine Pour un
gène du développement lymphocytaire
Les modèles transgéniques/knock-in Pour un gène
(MHC)? Pour un clone lymphocytaire (B ou T)? Pour
surexprimer une molécule (TNF)?
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Modèles animaux de MAI 2011
Illustration de la multigénicité des maladies
autoimmunes Le modèle de la souris
NZB/NZW explication du principe des souris
congéniques
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Modèles animaux de MAI 2011
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 dautoanticorps anti-ADN,
antinucléaires (ANAs) Dépôts pathogènes
dautoanticorps ex rein ? glomérulonéphrite
Concordance chez les jumeaux monozygotes 24
à 57 Maladie multigénique
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Modèles animaux de MAI 2011
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
dANAs sous forme de complexes immuns à la
surface des glomérules Production dautoAC
anti-nucléaires culmine à lage de 9
mois Défauts intrinsèques des LB
hyper-réactivité Rôle pathogène des cellules T,
CD4
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Modèles animaux de MAI 2011
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
16
Congenic dissection of NZM2410 strain

• In NZM2410 strain 3 major loci have been
  associated with disease
• susceptibility sle1, sle2, sle3

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Sle mice
Sle1
Sle2
Sle3
Morel L., J Immunol, 1997, 158, 6019
18
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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Modèles animaux de MAI 2011
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 ...)?
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Modèles animaux de MAI 2011
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 Conco
rdance des jumeaux monozygotes de 36 Influence
migratoire Rôle du virus cocksackie, de la
rubéole congénitale
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Modèles animaudx de MAI 2011
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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Modèles animaux de MAI 2011
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 dune 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 

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Modèles animaux de MAI 2011
24
Modèles animaux de MAI 2011
N.Engl.J.Med. 2009
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Modèles animaux de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD La maladie humaine la
polyarthrite rhumatoide
Infiltration inflammatoire de la synoviale
articulaire et pannus destructeur Existence
dautoAc (FR et anti-peptides citrullinés)? Rôle
du TNF? Influence génétique allèles DRB1 du
groupe dallèles DR4 (QKRAA, QRRAA ou
RRRAA)? Influence environnementale (concordance
des jumeaux monozygotes)?
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Modèles animaux de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD Validation dun 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 dautoanticorps Influence génétique
(molécules de classe II de NOD)?
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Modèles animaux de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD Exploitation dun modèle de PR
Traitement par anti-CD4 les lymphocytes T sont
indispensables à larthrite Croisements avec des
souris ?mt les lymphocytes B sont également
indispensables Transferts de sérums de souris
arthritiques le sérum transfert
larthrite Transferts dIgG 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 larticulation
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Modèles animaudx de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD Exploitation dun modèle de
PR rôle des autoAc
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Modèles animaudx de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD Exploitation dun modèle de
PR rôle des lymphocytes T et B
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Modèles animaux de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD
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Modèles animaux de MAI 2011
Le modèle KRN x NOD
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Modèles animaux de MAI 2009
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Modèles animaux de MAI 2011
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
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Modèles animaux de MAI 2011
Coopération des shémas de limmunité innée et
spécifique Rôle potentiel des TLRs dans
lautoimmunité
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 dêtre 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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Modèles animaux de MAI 2011
Coopération des shémas de limmunité innée et
spécifique Rôle potentiel des TLRs dans
lautoimmunité
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Modèles animaux de MAI 2011
Coopération des shémas de limmunité innée et
spécifique Rôle potentiel des TLRs dans
lautoimmunité
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Modèles animaux de MAI 2011
Coopération des shémas de limmunité innée et
spécifique Rôle potentiel des TLRs dans
lautoimmunité
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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Modèles animaux de MAI 2011
Coopération des shémas de limmunité innée et
spécifique Rôle potentiel des TLRs dans
lautoimmunité
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Modèles animaux de MAI 2011
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