La greffe de thymus humain lors de l'humanisation des souris NOD/SCID/IL2Rγcnull: optimisation du modèle pour l’étude de la fonction des lymphocytes T humains in vivo

Abstract

Aujourd'hui, l'un des modèles de souris humanisées le plus robuste est obtenu en injectant des cellules souches hématopoïétiques humaines (HSC) issues de foie fœtal humain et en implantant du thymus fœtal autologue. Ce modèle, appelé BLT (Bone marrow/Liver/Thymus), s'est révélé capable de supporter une reconstitution, une maturation et une sélection optimales des cellules T. Les souris BLT sont utilisées pour de nombreuses études telles que la compréhension de la biologie du VIH ou plus récemment en médecine régénérative. Grâce à ce modèle, nous avons pu d’une part étudier le rôle des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) lors de l’infection par le VIH mais aussi mieux comprendre la formation in vivo de tératomes lors de l’utilisation d’iPSC. Cependant, l'une des principales limites de cette technique réside dans l'obtention du tissu fœtal. Ici, nous avons décrit un nouveau protocole de souris humanisées greffées avec du thymus humain en utilisant des matériaux plus accessibles: du thymus humain retiré lors d’une chirurgie cardiaque chez des nouveaux-nés ou des enfants, et des HSC de sang de cordon. Des morceaux de ces thymus ont été implantés dans les quadriceps de souris immunodéficientes, après avoir été mis en culture. Ces souris CCST (Cord blood and Cardiac Surgery Thymus) ont permis une prise de greffe importante et un meilleur développement des lymphocytes T humains que les souris humanisées sans thymus. Les lymphocytes T des souris CCST et BLT ont montré une fonction similaire, évaluée par des tests de prolifération ex vivo et par rejet de lignées de cellules leucémiques allogéniques in vivo. Nous avons testé l’intérêt de cette nouvelle stratégie dans le modèle de l’infection au VIH-1, qui représente le modèle type de l’utilité des BLT. Nous avons montré que les souris CCST sont sensibles à l'infection par le VIH-1 par voie muqueuse ou intrapéritonéale, comme l'indique la détection de l'ADN du VIH et des cellules p24 +, similairement aux souris BLT. Les souris CCST ont présenté des réponses de lymphocytes T spécifiques du VIH-1 ex vivo plus efficaces que les BLT. Lors du traitement antirétroviral, les souris CCST, comme les BLT, ont vu leur charge virale diminuer. Ces résultats démontrent que les souris CCST représentent une alternative au modèle de souris BLT classique. Ces thymus, éthiquement plus facile à obtenir, peuvent être utilisés pour générer un grand nombre de souris par rapport aux thymus fœtaux.

Immunodeficient mice engrafted with human immune system provide an exciting in vivo model for a better understanding of its functioning and for development of new therapies. Today, one of the most robust humanized mouse model is achieved by injecting human hematopoietic stem cells (HSC) from fetal liver along with an implantation of autologous fetal thymic tissue. This model, called BLT, was shown to be able to support an optimal T cell reconstitution, maturation and selection. BLT mice are extensively used for many studies such as understanding HIV biology or in regenerative medicine. Indeed, our work used BLT mice on one hand to study the role of plasmacytoid dendritic cells (pDC) during the HIV infection and on the other hand to better understand the formation of teratomes from iPSCs in vivo. However, one of the biggest limitations of this technique is the procurement of the fetal tissue. Here we describe a new protocol to do humanized mice engrafted with human thymus pieces by using more accessible materials: human thymus obtained during cardiac surgery and cord blood HSC. Indeed, thymus is spontaneously removed during cardiac surgery in neonates and young children, thus it is an easy and ethical way to obtain this tissue. Those thymuses pieces were implanted in the quadriceps of a immunodeficient mice, after being put in culture. CCST mice (Cord blood and Cardiac Surgery Thymus) exhibited a significant engraftment of T-cells, compared to humanized mice without thymus. T-cells from both CCST and BLT mice showed a similar function as evaluated by proliferation assays upon PHA stimulation ex vivo and rejection of allogeneic leukemic cells lines in vivo. CCST mice were susceptible to HIV-1 infection via mucosal or intraperitoneal route, as shown by detectable viral load, HIV DNA and p24+ cells, at similar levels to those of BLT mice. Importantly, CCST mice displayed more effective ex vivo HIV-1-specific T-cell responses compared to BLT. Upon antiretroviral treatment, CCST mice, like BLT, were able to diminish the viral load. Our data suggest that CCST mice represent an alternative to the regular BLT mouse model. Those easy-to-access thymuses can be used to generate a large number of mice compared to fetal thymuses.