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Immunologie de la Reproduction
Semaine 3
Aspects fondamentaux (3)
Modèles Expérimentaux d’Immunologie de la Gestation
K. KERBOUA, PharmD, PA
Clinical Immunologiste
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Congratulations!
Quiz Week 2
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The Best marks
Reproductive Immunology
Date limite Quiz Week 3 : le Mardi 08-04-2015 à 14H: 00
Pour les étudiants de Master I
Une idée du cours precedant !!!!
VERS LA MODELISATION In Silico
MALGRE des avancees incontestables dans les etudes menees directement chez l’Homme,
mais surtout in vitro, si elles sont de plus en plus liees a des applications cliniques ou a
l’exploration d’anomalies genetiques ou aquises, l’immunologie ne saurait, comme toute
discipline biologique, se passer de MODELES ANIMAUX.
Ceci est particulierement vrai pour l’immunologie de la reproduction, tant il est clair que
des problemes ethiques risquent a chaque instant de se poser: ainsi, il existe a l’heure
actuelle un tres large consensus pour penser qu’un role essentiel est devolu aux
EVENEMENTS LOCAUX, placentaires et deciduaux essentiellement, dans la SURVIE de
l’allogreffe foetale
1. Or, il est certain que de nombreuses explorations in situ sont impossibles chez l’Homme.
2. De plus, un certain nombre, parmi les mediateurs etudies, ont une demi-vie systemique
extremement courte, quand elle n’est pas nulle (catabolisme local)
La encore, l’etude animale s’est revelee indispensable.
On concoit que ce soit encore plus une necessite
1. lors d’evenements pathologiques, ou l’extreme complexite des phenomenes en cause
d’une part
2. Les problemes ethiques que nous avons deja mentionnes d’autre part
Font reellement barriere a toute etude humaine directe approfondie
L’existence de modeles animaux d’immunopathologie de la gestation a permis:
1. D’une part, de valider ou d’invalider des theories anciennes, contribuant a faire de
l’Immunologie de la Reproduction un domaine “SERIEUX”
2. D’autre part, les modeles animaux ont permis des avancees notables dans la
comprehension des phenomenes gestationnels eux-memes
3. Enfin, il n’est pas impossible qu’ils aboutissent dans un proche avenir a la comprehension
des liens mysterieux entre gestation et remission, ou exacerbation, de certaines maladies
autoimmunes
Nous etudierons
1. tout d’abord la gestation chez l’animal immunologiquement anormal
2. Puis, plus pres du sujet, nous ne ferons que dire un mot de l’influence du repertoire T
ou B maternel sur celui du nouveau-ne, domaine en pleine expansion, mais qui sort
du cadre de ce cours
3. Par la suite, nous etudierons les grossesses animales pathologiques inter- ou intra-
especes
4. Enfin, nous verrons brievement les modeles animaux d’interaction entre grossesse et
pathologie, ou manipulation therapeutiques, et enfin des modeles de pathologie
infectueuse provoquee lors de la gestation
Conception des modeles experimentaux
FABRICATION DES MODELES ANIMAUX
10–20 cellules.
indifférenciées, ou non spécialisées
Les cellules souches embryonnaires peuvent faire des copies d'elles-mêmes et créer d'autres
types de cellules plus spécialisées
Les cellules souches embryonnaires de la souris
Si une masse cellulaire interne est prélevée à partir d'un blastocyste de souris et les bons
nutriments lui sont donnés, elle peut être cultivée en laboratoire. Le processus de maturation
cellulaire et de spécialisation qui aurait normalement lieu dans l'embryon s'arrête. Au lieu de
cela, les cellules se multiplient pour faire plus de cellules indifférenciées qui ressemblent à des
cellules de la masse cellulaire interne. Ces cellules cultivées en laboratoire sont appelées
cellules souches embryonnaires (ES)
(I)
Gestation chez les animaux
immunologiquement anormaux
1. Il existe une grande variete de souches de souris portant des anomalies immunologiques,
genetiques
ou provoquees,
1. ou de souris elevees dans un environnement immunologique “anormal” par rapport a la
nature
1. Environnement immunologique “anormal”
IL semblerait difficile de maintenir en reproduction des animaux eleves en milieu totalement
axenique au-dela de la 3eme generation: ces animaux ne se reproduiraient plus, et cela
correlerait avec une atrophie progressive du systeme immunitaire, particulierement
ganglionnaire
Les animaux eleves en environnement gnotobiotique n’ont pas de problemes reproductifs
particuliers
Cela pourrait valider certains des aspects de LA THEORIE DE L’IMMUNOTROPHISME et, de
facon generale, aurrait d’importantes applications pour la comprehension du role des stimuli
chroniques pour un bon fonctionnement du compartiment peritoneal, voire du syteme
immunitaire dans son ensemble.
Otto Heinrich Warburg
Nobel Prize in Physiology or Medicine (1931)
2. Souris anormales
Il existe une tres grande serie de mutations conduisant a des deficits immunitaires:
La majorite des cellules spelniques sont des cellules B et des cellules NK, ce qui explique
que l’on serve de la rate de ces souris comme source reguliere de NK
La plus classique est la souris “nude”, qui presente un deficit immunitaire important lie a une
atrophie thymique
La gestation homozygote (nu/nu) est parfaitement possible, et l’on peut pratiquer des
transferts embryonnaires de TOUTES souches de souris de laboratoire, europeennes (Mus
musculus) dans une receveuse nude prealablement preconditionnee hormonalement, sans
difference notable de SURVIE avec les transferts embryonnaires pratqiues chez une souris
normale.
Par contre , a fond genetique equivalent (par exemple transfert chez une souri nude d’un
embryon de souche C57B1/6 ou Balb/c d’un cote, C57B1/6 ou Balb/c normales de l’autre), le
poids de l’unite foeto-placentaire est diminue, avec une diminution predominante du POIDS
PLACENTAIRE, mesure aux jours J2, 14, 16, 18
A. la souris “nude”
Une autre souri, CB17 SCID, presente egalement un deficit immunitaire generalise, par
defaut de rearrangement des genes des recepteurs T et des Ig
Elle ne possede presque pas de reponse T et B et ne rejette pas les allogreffes
Elle a un niveau d’activite NK assez faible
Le transfert embryonnaire y est bien plus facile que chez la souris nude (qui presente souvent
des ovaires atrophiques ou fibreux, et des corps jaunes deficients)
La grossesse est parfaitement normale pour une grossesse intra-espece (Mus musculus)
B. la souris “CB17 SCID”
La souris ne possede pas de cellules NK, sans que cela ait une incidence notable sur le
developpement des tumeurs.
La grossesse ,soit classique, soit semi-allogenique, soit totalement allogenique, y est
parfaitement normale
C. la souris beige
La grossesse est egalement normale chez la souris CBA/N, qui possede un deficit
immunitaire en certaines populations de cellules B.
et chez la souris RIII, possedant aussi un deficit immunitaire selectif
La grossesse est possible, nous y reviendrons, chez les souris modeles de maladies
autoimmunes MRL/L, MRL/Mp, NZB, NZW:
Toutefois, il existe un certain nombre de particularite: le poids placentaire moyen est
notablement plus eleve chez MRL/Mp que MRL/L, et de facon generale que chez les autre
souris d’Haplotype H-2k. (nous y reviendrons plus loin brievement)
3. Anomalies Immunitaires Provoquees
Il est possible d’eliminer selecivement certains composants de la reponse immunitaire
Il est ainsi relativement facile de rendre une souris agammaglobulinemique par injection
d’anticorps anti IgM (anti mu)
La grossesse s’y deroule tres normalement;
On peut aussi immunodeprimer la souris par injection d’anticorps diriges contre des
antigenes d’histocompatibilite (anti-Ia) autologues:
La gestation se deroule normalement, de meme que chez des animaux pretraites par la
ciclosporine
Il est interessant d’eliminer certaines sous-populations de cellules T: ainsi, chez la souris,
peut-on eliminer les cellules CD4+, CD8+
La grossesse est possible, mais le poids placentaire est souvent abaisse (surtout chez
MRL/Mp)
Dans un autre systeme, l’injection reguliere par voie intraveineuse d’anti CD4 n’empeche pas
une gestation normale (voir plus loin)
Il est possible aussi de traiter des souris avec un anticorps monoclonal anti-recepteur a l’IL-2
La gestation est alors normale
(II)
Grossesses Pathologiques
Avortements precoces intra-especes
Modele CBA/J X DBA/2J
Il s’agit du premier modele animal d’avortements d’origine immunologique et, surtout, de
leur traitement immunologique (chaouat 1983)
Les souris CBA/J (H-2k) accouplees a des souris DBA/2 (H-2d) presentent un taux
anormalement eleve de resorptions a J 12-14, equivalent murin des avortements precoces
chez l’Homme.
L’absence de taux eleve de resorptions dans la combinaison C3H X DBA/2 (H-2k X d)
L’absence de taux eleve de resorptions chez CBA/J X Balb/c (accouplement egalement H-2k X d)
Pas de role exclusif des homologies pour les antigenes du CMH dans l’etiologie des
avortements immunologiques
La PREIMMUNISATION des femelles CBA/J avec des cellules de male Balb/c REDUISAIT le
taux de resorption au niveau de celui observe dans la grossesse CBA X Balb/c, lorsque les
femelles immunisees sont accouplees a un male DBA/2 (Grossess CBA X DBA/2 traitee)
Ce phenomene de protection???
Le phenomene de protection est en liason avec plusieurs parametres immunologiques
generaux et locaux
1. L’induction d’une reponse anticorps, de classe IgG et de specificte anti-H-2d chez CBA/J
immunise par Balb/c mais pas par DBA/2, chez les souris CBA/J femelles vierges, reponse
mesuree par radioimmunoassai (RIA) en phase solide ;
Par la suite, on observe une regulation de cette reponse a forte predominance IgG1 chez
les gestantes preimmunisees
2. L’induction de cellules suppressives de la Reaction Lymphocytaire Mixte (MLC)[Mixte
Lymphocyte Culture: mesure les cellules suppressive], et de la generation de cellules tueuses
en Cytotoxicite a Mediation Lymphocytaire (CML)[ Cell Mediated Lympholysis: mesure les
cellules cytotoxique], H-2k anti H-2d chez les gestantes preimmunisees,
Alors que DBA/2 n’induit normalement pas, tant en allogestation chez CBA/J qu’en
alloimmunisation, une telle suppression.
Reaction Lymphocytaire Mixte Cytotoxicite a Mediation Lymphocytaire
Les cellules NK traversent d’abord le placenta, tout en infiltrant et, associees aux donnees
histologiques, elles font penser qu’elles en detruisent certains composants cellulaires;
Ensuite, dans ce systeme, les CTL “parachevent le travail”, l’effondrement du placenta
survenant apres une forte souffrance foetale.
Il y a donc des composants de rejet immunologique; meme s’il faut insister sur ce point, ceci
ne prouve pas que l’avortement soit declenche de facon immunologique
Interet pour la clinique:
La grossesse avec Balb/c induit un effet protecteur, celui est plus difficilement transferable:
il faut attendre le post-partum pour le serum (ce qui est coherent avec un effet adsorbant
du placenta), et la multiparite pour les cellules
Surtout, preuve de la composante immunitaire du phenomene, la protection est transferable
par le serum des animaux preimmunises contre Balb/c.
La protection est aussi transefarble par les cellules T et B d’animaux preimmunises.
L’activite suppressive deciduale a J10, puis l’activite placentaire suppressive des cellules NK
et des cellules cytotoxiques active par les cytokines (cellules LAK) a J14 etaient restaurees de
facon correlative a l’immunisation
Systeme B10 X B10.A
Le taux eleve de resorptions B10 X B10.A compare aux temoins
Dans ce systeme, le vieillssement a un effet spectaculaire, que “l’Immunotherapie” semble
mal compenser,
Mais l’effet protecteur est transeferable
Il s’agit d’un modele d’avortement murin sous dependance du locus majeur
d’Histocompatibilite, et independent des loci mineurs
Il est donc l’exacte miroir du systeme CBA X DBA 2, et interdit toute generalisation abusive,
en particulier genetique, que certains pourraient faire du model precedent
Ce systeme sur fond genetique homogene pourrait offrir en effet importantes potentialites,
surtout si des molecules du CMH
2. Grossesses inter-especes
La souris
Mus musculus X Mus caroli
Ce modele est le premier modele ou une cause immunitaire d’avortement a etre suspectee.
Mus musculus est la souris de laboratoire classique, tandis que Mus caroli est une souris
sauvage originaire d’Asie du Sud-Est. (elle a diverge depuis longtemps des souris
europeennnes et vit a l’etat sauvage)
Il est possible d’obtenir des embryons hybrides musculus X caroli par insemination artificielle
et non par accouplement (le Male caroli pose de probleme) mais l’inverse existe.
Les embryons ainsi obtenus se developpent normalement jusqu’a J10-12, et la tres grande
majorite est alors resorbee (1-1,5% d’hybrides a terme)
Ce systeme a permis de monterer, pour la premiere fois, le role crucial du trophoblaste dans
lasurvie des embryons, l’absence du placenta approprie pouvant conduie a un rejet
immunologique
La realisation des chimeres embryonnaires,
1. soit d’agregation par fusion de blastocystes,
2. Soit des chimeres dites d’injection: la masse cellulaire interne d’un blastocyste est
retiree par micromanipulation (la masse cellulaire externe reste la meme, et donnera
naissance au futur placenta) et remplacee par la masse cellulaire interne de l’autre
espece desiree
On peut donc obtenir 4 combinaisons:
1. Placenta musculus X masse cellulaire interne musculus
2. Placenta caroli X masse cellulaire interne caroli
3. Placenta musculus X masse cellulaire interne caroli
4. Placenta caroli X masse cellulaire internes musculus, chimeres experimentales
Seules survivaient dans un uterus musculus les embryons a placenta musculus, meme si
l’embryon etait croli. (pas d’infilitration de CTL)
La barriere d’espece pouvait etre franchies
A l’inverse, alors que l’on sait que le foetus caroli est immunogenique, le fait qu’il soit protégé
par un placenta musculus confirme que les cellules foetales ne peuvent etre atteintes si la
barriere placentaire est operationnelles
Incidemment, ces etudes montrent que l’antigenicite du SEUL placenta est en cause et
qu’elle peut a elle seule suffire aux elements immunologiques du rejet.
La barriere reproductive entre especes a pu etre levee de la meme facon si l’on associe un
placanta de mouton a un embryon de chevre, soit par injection, soit par agregation:
Ainsi peut-on voir a Babraham, Cambridge, la premiere vraie licorne, qui a d’alleurs fait la
couverture de Nature (Meinecke-Tillmann S nature 1984)
2. Grossesses inter-especes
La souris
Permyscus maniculatus X Permyscus leucopus
La gestation est possible sans manipulation dans les transferts d’embryons manuculatus
chez leucopus, mais la reciproque n’est pas vraie.
Il semble s’agir de deficits d’implantations trops rapides pour faire intervenir les
phenomenes immunologiques classiques,
mais on sait le role crucial d’un immunomodulateur lipidique, la PAF-acether, dans
l’implantation
Signalons en effet, que l’injection d’un antiserum anti-PAF-acether chez le rat empeche
totalement l’implantation.
Chez le rat, des modifications pre- et peri-implantoires des populations CD4 et CD8 de la
deciduale, et montre que l’injection d’anti-PAF-Acether empechait les modification de ces
populations dans la periode peri-implantatoire
2. Grossesses inter-especes
Les systemes equides
La placentation chez les equides est un modele extremement interessant parcequ’elle est
retardee: en effet, du J6 au J45, le conceptus equin reste sous forme flottante, bien que
continuant a croitre dans l’uterus, un peu a la maniere des ovovivipares (le guppy, chez les
poissons, en est un example; la salamandre, sur un rameau particulier d’amphibiens, en est
un autre)
Or, du jour 25 au jour 36, une partie du chorion commence a former des pedicules, ou le
trophoblaste entre en multiplication acceleree, puis se separe de l’allantoide aux jours
36-38 pour commencer a former “les coupes endometriales”.
En 2 a 3 jours, ces cellules se transforment en cellules invasives, geantes et secretent
l’eCG. Le placenta final se forme vers les jours 42-45, en contact stable avec l’uterus.
Toutefois, cette equilibre apparent ressemble au resultat d’une “Paix armee”.
En effet, du jour 60 au jour 100, un puissant infiltrat lymphocytaire apparait a la jonction
endometre-coupes.
Ceci dit, deux points sont aretenir:
1. tout d’abord, la placentation necessite l’expansion de villosites qui vont s’ancrer a l’uterus
pour realiser une jonction stable;
2. ensuite, cette jonction est entouree de lymphocytes.
Ce processus se deroule normalement dans une meme espece (cheval X cheval, ane x ane,
zebre x zebre)
1.La grossesse hybride jument X ane est possible, donnant le mulet, et egalement dans le
sens inverse, anesse X cheval, donnat le bardot. Mais le probleme: l’infiltrat leucocytaire
est beaucoup plus marque, certaines coupes sont rejetees apres un infiltrat total, et la
croissance des villosites, dans leur phase initiale, est en quelque peu insuffisante
2. En revanche, alors que l’hybride correspondant, le mulet, est, nous l’avons dit, facile a
obtenir, le ransfert d’un embryon ane X ane chez une jument se solde quasi constamment
par un ECHEC.
Mecanisme immunologique: Tres fort infiltrat leucocytaire+ un second transfert identique se
traduit par une mort in utero plus precoce.
Il n’est pas possible de maintenir cette grossesse inter-especes, par des injections
hormonales telles que la progesterone
MAIS si l’on immunise la jument durant la grossesse, un peu avant et durant la periode de
rejet, par des lymphocytes d’ane, on observe un tres grand nombre de grossesses reussies
Plus important encore, l’immunisation passive avec du serum de jument enceinte de
cheval (non necessairement d’ane) permet la survie du conceptus ane X ane.
3. Anomalies Provoquees de la Barriere materno-foetale
Il existe des cas , rares, ou un retard de croissance in utero, voire une morte precoce du
nouveau-ne ont ete relies a une reaction du greffon dirigee vers l’hote (Graft Vesrus Host,
GVH)maternelle antipaternelle chez l’homme.
Il existe, a notre connaissance, cinq modeles animaux de cette maladie chez le rat, la
souris et le porc.
Le rat
Le premier modeles historique est le “maternally-aquired runt disease” de Beer et
Billingham
L’immunisation prealable a la grossesse de rates, contre les antigenes du peres, provoquait
une maladie des avortons.
De facon interessante, l’effet de l’immunisation ne semble pas avoir ete du au passage
transplacentaire de cellules sensibilisees, mais au passage de lymphocytes T maternels a
travers la barriere intestinale du nouveau-ne, apres transfert par le lait maternel
4. Avortements provoques
Injections de serums ou d’anticorps
L’injection de serums de rats anti-placenta de souris, ou de lapins anti-placenta de souris,
ou de rats, a des souris ou a des rats s’est constamment revelee abortive et teratogene.
Toutefois, la cible antigenique n’a pas encore ete bien etudiee
(III)
Interaction entre Grossesse et Pathologie
Grossesses et Autoimmunite
Retentissement de l’autoimmunite sur la gestation
Chez la souris MRL-Mp-Ipr, il est connu que le poids placentaire est tres fortement
augmente par rapport a la souris MRL/1, et plus encore par rapport a d’autres souris H-2k
telles que C3H, CBA/J ou B10.Br.
Si on revanche, on traite ces souris par des anticorps anti-LT CD8 et anti LT CD4, on observe
un retour spectaculaire a la normale du poids placentaire.
Quant aux poids foetaux, ils sont peu augmentes ou affectes par le traitement anti-LT CD8
et anti LT CD4
Ceci confirme que les effets trophiques des cellules T s’excercent quasi exclusivement sur
le placenta; en fait, ils touchent meme tres preferentiellement le spongiotrophoblaste
LE PLACENTA de la souris est composé de trois couches cellulaire:
labyrinthe, spongiotrophoblastes, et de cellules géantes
Retentissement de la grossesse sur les maladies autoimmunes
A l’exception du lupus, ou il semble bien que, comme chez l’homme, les anticorps
antinucleaires chez la souris NZB ou la souris NZW “flambent” pendant la gestation est
que souvent les reponses anticorps primaires (IgM) se sont revelees abaissees,
les reponses IgG etant, elles normales, ou meme le plus souvent augmentees.
Il est difficile d’en tirer des conclusions quant au taux des anticorps naturels en general,
car il existe des variations entre les souches.
Par contre, de nombreuses maladies autoimmunes entrent en remission pendant la
grossesse:
1. l’arthrite experimentale a adjuvant du rat ou de la souris B10.A, comme l’arthrite de
la souris MRL/Mp.
Il semble, chez MRL/Mp et chez B10.A, y avoir une certaine correlation entre cette
remission et l’elevation des autoanticorps anti-Ia durant la gestation
2. La thyroidite autoimmune entre, elle aussi, en remission pendant la gestation, et il
semble exister une correlation entre la remission et l’elevation d’une proteine de
grossesse (la pregnancy alpha-2-macroglobuline).
Il semble que cette proteine puisse deprimer l’expression des molecules CMH, de classe II
(Ia) sur les cellules presentant l’antigene in vitro,
et ce pourrait etre un facteur d’extinction de la maladie: l’absence de presentation faisant
que les cellules cytotoxiques anti-thyroide ne sont plus restimulees par l’auto-antigene
(III)
Interaction entre Grossesse et Pathologie
Grossesses et Maladies Infectueuses
Parmi les maladies etudiees en detail chez l’animal, nous citerons
la malaria et
la maladie de chagas
1. A la difference de l’homme, les souris gestantes infectees par Plasmodium bergheii ne
rentrent pas en remission. Au contraire, il y a excerbation de la maladie.
Une forte augmentation des morts intra-uterines, des avortements ou des naissances
premature dues a la perte de l’immunite cellulaire anti-Plasmodium
La perte de l’immunite cellulaire anti-parasite semble en liason avec l’elevation des
cortoicosteroides, et l’on peut prevenir l’augmentation de susceptibilite a la maladie par
adrenalectomie
2. Dans la maladie de Chagas experimentale chez la souris, on n’observe pas de mortalite
accrue de la souris au cours de la grossesse. On ne retrouve pas de parasitemie foetale.
Neanmoins, on observe un retard de croissance foetale in utero. Ceci est en liason avec
une decroissance des IgG2 et IgG3 antiparasitaires, et avec une baisse de 30% de
l’immunite humorale specifique
De facon assez etonnante, les souris males nees de meres infectees sont plus sensibles a
Trypanosomia cruzi et ce de facon specifique, sans modification de sensibilite a
Schistosoma mansoni ou a Plasmodium chabaudi, alors que les souris femelles ne sont
pas affectees
On constatera simplement que pour interessants qu’ils
soient, ces modeles animaux sont loin d’etre des modeles
reels d’etude de la pathologie infectueuse induite par la
gestation
En ce domaine donc, comme en de nombreux points
souleves dans ce cours, il reste encore enormement de
travail pour les futurs chercheurs dans cette discipline en
pleine expansion qu’est l’immunologie de la gestation
Reproductive immunology modèles expérimentaux d’immunologie de la gestation

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  • 1. Immunologie de la Reproduction Semaine 3 Aspects fondamentaux (3) Modèles Expérimentaux d’Immunologie de la Gestation K. KERBOUA, PharmD, PA Clinical Immunologiste K.K.Eddine@gmail.com
  • 2. Congratulations! Quiz Week 2 Zoudji Souad 100% Benmaatallah Abla 90% The Best marks Reproductive Immunology Date limite Quiz Week 3 : le Mardi 08-04-2015 à 14H: 00 Pour les étudiants de Master I
  • 3. Une idée du cours precedant !!!!
  • 5.
  • 6. MALGRE des avancees incontestables dans les etudes menees directement chez l’Homme, mais surtout in vitro, si elles sont de plus en plus liees a des applications cliniques ou a l’exploration d’anomalies genetiques ou aquises, l’immunologie ne saurait, comme toute discipline biologique, se passer de MODELES ANIMAUX. Ceci est particulierement vrai pour l’immunologie de la reproduction, tant il est clair que des problemes ethiques risquent a chaque instant de se poser: ainsi, il existe a l’heure actuelle un tres large consensus pour penser qu’un role essentiel est devolu aux EVENEMENTS LOCAUX, placentaires et deciduaux essentiellement, dans la SURVIE de l’allogreffe foetale 1. Or, il est certain que de nombreuses explorations in situ sont impossibles chez l’Homme. 2. De plus, un certain nombre, parmi les mediateurs etudies, ont une demi-vie systemique extremement courte, quand elle n’est pas nulle (catabolisme local) La encore, l’etude animale s’est revelee indispensable. On concoit que ce soit encore plus une necessite 1. lors d’evenements pathologiques, ou l’extreme complexite des phenomenes en cause d’une part 2. Les problemes ethiques que nous avons deja mentionnes d’autre part Font reellement barriere a toute etude humaine directe approfondie
  • 7. L’existence de modeles animaux d’immunopathologie de la gestation a permis: 1. D’une part, de valider ou d’invalider des theories anciennes, contribuant a faire de l’Immunologie de la Reproduction un domaine “SERIEUX” 2. D’autre part, les modeles animaux ont permis des avancees notables dans la comprehension des phenomenes gestationnels eux-memes 3. Enfin, il n’est pas impossible qu’ils aboutissent dans un proche avenir a la comprehension des liens mysterieux entre gestation et remission, ou exacerbation, de certaines maladies autoimmunes Nous etudierons 1. tout d’abord la gestation chez l’animal immunologiquement anormal 2. Puis, plus pres du sujet, nous ne ferons que dire un mot de l’influence du repertoire T ou B maternel sur celui du nouveau-ne, domaine en pleine expansion, mais qui sort du cadre de ce cours 3. Par la suite, nous etudierons les grossesses animales pathologiques inter- ou intra- especes 4. Enfin, nous verrons brievement les modeles animaux d’interaction entre grossesse et pathologie, ou manipulation therapeutiques, et enfin des modeles de pathologie infectueuse provoquee lors de la gestation
  • 8. Conception des modeles experimentaux
  • 10. 10–20 cellules. indifférenciées, ou non spécialisées Les cellules souches embryonnaires peuvent faire des copies d'elles-mêmes et créer d'autres types de cellules plus spécialisées Les cellules souches embryonnaires de la souris Si une masse cellulaire interne est prélevée à partir d'un blastocyste de souris et les bons nutriments lui sont donnés, elle peut être cultivée en laboratoire. Le processus de maturation cellulaire et de spécialisation qui aurait normalement lieu dans l'embryon s'arrête. Au lieu de cela, les cellules se multiplient pour faire plus de cellules indifférenciées qui ressemblent à des cellules de la masse cellulaire interne. Ces cellules cultivées en laboratoire sont appelées cellules souches embryonnaires (ES)
  • 11. (I) Gestation chez les animaux immunologiquement anormaux 1. Il existe une grande variete de souches de souris portant des anomalies immunologiques, genetiques ou provoquees, 1. ou de souris elevees dans un environnement immunologique “anormal” par rapport a la nature
  • 12. 1. Environnement immunologique “anormal” IL semblerait difficile de maintenir en reproduction des animaux eleves en milieu totalement axenique au-dela de la 3eme generation: ces animaux ne se reproduiraient plus, et cela correlerait avec une atrophie progressive du systeme immunitaire, particulierement ganglionnaire
  • 13. Les animaux eleves en environnement gnotobiotique n’ont pas de problemes reproductifs particuliers Cela pourrait valider certains des aspects de LA THEORIE DE L’IMMUNOTROPHISME et, de facon generale, aurrait d’importantes applications pour la comprehension du role des stimuli chroniques pour un bon fonctionnement du compartiment peritoneal, voire du syteme immunitaire dans son ensemble. Otto Heinrich Warburg Nobel Prize in Physiology or Medicine (1931)
  • 14. 2. Souris anormales Il existe une tres grande serie de mutations conduisant a des deficits immunitaires: La majorite des cellules spelniques sont des cellules B et des cellules NK, ce qui explique que l’on serve de la rate de ces souris comme source reguliere de NK La plus classique est la souris “nude”, qui presente un deficit immunitaire important lie a une atrophie thymique La gestation homozygote (nu/nu) est parfaitement possible, et l’on peut pratiquer des transferts embryonnaires de TOUTES souches de souris de laboratoire, europeennes (Mus musculus) dans une receveuse nude prealablement preconditionnee hormonalement, sans difference notable de SURVIE avec les transferts embryonnaires pratqiues chez une souris normale. Par contre , a fond genetique equivalent (par exemple transfert chez une souri nude d’un embryon de souche C57B1/6 ou Balb/c d’un cote, C57B1/6 ou Balb/c normales de l’autre), le poids de l’unite foeto-placentaire est diminue, avec une diminution predominante du POIDS PLACENTAIRE, mesure aux jours J2, 14, 16, 18 A. la souris “nude”
  • 15. Une autre souri, CB17 SCID, presente egalement un deficit immunitaire generalise, par defaut de rearrangement des genes des recepteurs T et des Ig Elle ne possede presque pas de reponse T et B et ne rejette pas les allogreffes Elle a un niveau d’activite NK assez faible Le transfert embryonnaire y est bien plus facile que chez la souris nude (qui presente souvent des ovaires atrophiques ou fibreux, et des corps jaunes deficients) La grossesse est parfaitement normale pour une grossesse intra-espece (Mus musculus) B. la souris “CB17 SCID” La souris ne possede pas de cellules NK, sans que cela ait une incidence notable sur le developpement des tumeurs. La grossesse ,soit classique, soit semi-allogenique, soit totalement allogenique, y est parfaitement normale C. la souris beige
  • 16. La grossesse est egalement normale chez la souris CBA/N, qui possede un deficit immunitaire en certaines populations de cellules B. et chez la souris RIII, possedant aussi un deficit immunitaire selectif La grossesse est possible, nous y reviendrons, chez les souris modeles de maladies autoimmunes MRL/L, MRL/Mp, NZB, NZW: Toutefois, il existe un certain nombre de particularite: le poids placentaire moyen est notablement plus eleve chez MRL/Mp que MRL/L, et de facon generale que chez les autre souris d’Haplotype H-2k. (nous y reviendrons plus loin brievement)
  • 17. 3. Anomalies Immunitaires Provoquees Il est possible d’eliminer selecivement certains composants de la reponse immunitaire Il est ainsi relativement facile de rendre une souris agammaglobulinemique par injection d’anticorps anti IgM (anti mu) La grossesse s’y deroule tres normalement; On peut aussi immunodeprimer la souris par injection d’anticorps diriges contre des antigenes d’histocompatibilite (anti-Ia) autologues: La gestation se deroule normalement, de meme que chez des animaux pretraites par la ciclosporine Il est interessant d’eliminer certaines sous-populations de cellules T: ainsi, chez la souris, peut-on eliminer les cellules CD4+, CD8+ La grossesse est possible, mais le poids placentaire est souvent abaisse (surtout chez MRL/Mp) Dans un autre systeme, l’injection reguliere par voie intraveineuse d’anti CD4 n’empeche pas une gestation normale (voir plus loin) Il est possible aussi de traiter des souris avec un anticorps monoclonal anti-recepteur a l’IL-2 La gestation est alors normale
  • 19. Avortements precoces intra-especes Modele CBA/J X DBA/2J Il s’agit du premier modele animal d’avortements d’origine immunologique et, surtout, de leur traitement immunologique (chaouat 1983) Les souris CBA/J (H-2k) accouplees a des souris DBA/2 (H-2d) presentent un taux anormalement eleve de resorptions a J 12-14, equivalent murin des avortements precoces chez l’Homme. L’absence de taux eleve de resorptions dans la combinaison C3H X DBA/2 (H-2k X d) L’absence de taux eleve de resorptions chez CBA/J X Balb/c (accouplement egalement H-2k X d) Pas de role exclusif des homologies pour les antigenes du CMH dans l’etiologie des avortements immunologiques La PREIMMUNISATION des femelles CBA/J avec des cellules de male Balb/c REDUISAIT le taux de resorption au niveau de celui observe dans la grossesse CBA X Balb/c, lorsque les femelles immunisees sont accouplees a un male DBA/2 (Grossess CBA X DBA/2 traitee) Ce phenomene de protection???
  • 20. Le phenomene de protection est en liason avec plusieurs parametres immunologiques generaux et locaux 1. L’induction d’une reponse anticorps, de classe IgG et de specificte anti-H-2d chez CBA/J immunise par Balb/c mais pas par DBA/2, chez les souris CBA/J femelles vierges, reponse mesuree par radioimmunoassai (RIA) en phase solide ; Par la suite, on observe une regulation de cette reponse a forte predominance IgG1 chez les gestantes preimmunisees 2. L’induction de cellules suppressives de la Reaction Lymphocytaire Mixte (MLC)[Mixte Lymphocyte Culture: mesure les cellules suppressive], et de la generation de cellules tueuses en Cytotoxicite a Mediation Lymphocytaire (CML)[ Cell Mediated Lympholysis: mesure les cellules cytotoxique], H-2k anti H-2d chez les gestantes preimmunisees, Alors que DBA/2 n’induit normalement pas, tant en allogestation chez CBA/J qu’en alloimmunisation, une telle suppression.
  • 21. Reaction Lymphocytaire Mixte Cytotoxicite a Mediation Lymphocytaire
  • 22. Les cellules NK traversent d’abord le placenta, tout en infiltrant et, associees aux donnees histologiques, elles font penser qu’elles en detruisent certains composants cellulaires; Ensuite, dans ce systeme, les CTL “parachevent le travail”, l’effondrement du placenta survenant apres une forte souffrance foetale. Il y a donc des composants de rejet immunologique; meme s’il faut insister sur ce point, ceci ne prouve pas que l’avortement soit declenche de facon immunologique Interet pour la clinique: La grossesse avec Balb/c induit un effet protecteur, celui est plus difficilement transferable: il faut attendre le post-partum pour le serum (ce qui est coherent avec un effet adsorbant du placenta), et la multiparite pour les cellules Surtout, preuve de la composante immunitaire du phenomene, la protection est transferable par le serum des animaux preimmunises contre Balb/c. La protection est aussi transefarble par les cellules T et B d’animaux preimmunises. L’activite suppressive deciduale a J10, puis l’activite placentaire suppressive des cellules NK et des cellules cytotoxiques active par les cytokines (cellules LAK) a J14 etaient restaurees de facon correlative a l’immunisation
  • 23. Systeme B10 X B10.A Le taux eleve de resorptions B10 X B10.A compare aux temoins Dans ce systeme, le vieillssement a un effet spectaculaire, que “l’Immunotherapie” semble mal compenser, Mais l’effet protecteur est transeferable Il s’agit d’un modele d’avortement murin sous dependance du locus majeur d’Histocompatibilite, et independent des loci mineurs Il est donc l’exacte miroir du systeme CBA X DBA 2, et interdit toute generalisation abusive, en particulier genetique, que certains pourraient faire du model precedent Ce systeme sur fond genetique homogene pourrait offrir en effet importantes potentialites, surtout si des molecules du CMH
  • 24. 2. Grossesses inter-especes La souris Mus musculus X Mus caroli Ce modele est le premier modele ou une cause immunitaire d’avortement a etre suspectee. Mus musculus est la souris de laboratoire classique, tandis que Mus caroli est une souris sauvage originaire d’Asie du Sud-Est. (elle a diverge depuis longtemps des souris europeennnes et vit a l’etat sauvage) Il est possible d’obtenir des embryons hybrides musculus X caroli par insemination artificielle et non par accouplement (le Male caroli pose de probleme) mais l’inverse existe. Les embryons ainsi obtenus se developpent normalement jusqu’a J10-12, et la tres grande majorite est alors resorbee (1-1,5% d’hybrides a terme) Ce systeme a permis de monterer, pour la premiere fois, le role crucial du trophoblaste dans lasurvie des embryons, l’absence du placenta approprie pouvant conduie a un rejet immunologique
  • 25. La realisation des chimeres embryonnaires, 1. soit d’agregation par fusion de blastocystes, 2. Soit des chimeres dites d’injection: la masse cellulaire interne d’un blastocyste est retiree par micromanipulation (la masse cellulaire externe reste la meme, et donnera naissance au futur placenta) et remplacee par la masse cellulaire interne de l’autre espece desiree On peut donc obtenir 4 combinaisons: 1. Placenta musculus X masse cellulaire interne musculus 2. Placenta caroli X masse cellulaire interne caroli 3. Placenta musculus X masse cellulaire interne caroli 4. Placenta caroli X masse cellulaire internes musculus, chimeres experimentales
  • 26. Seules survivaient dans un uterus musculus les embryons a placenta musculus, meme si l’embryon etait croli. (pas d’infilitration de CTL) La barriere d’espece pouvait etre franchies A l’inverse, alors que l’on sait que le foetus caroli est immunogenique, le fait qu’il soit protégé par un placenta musculus confirme que les cellules foetales ne peuvent etre atteintes si la barriere placentaire est operationnelles Incidemment, ces etudes montrent que l’antigenicite du SEUL placenta est en cause et qu’elle peut a elle seule suffire aux elements immunologiques du rejet. La barriere reproductive entre especes a pu etre levee de la meme facon si l’on associe un placanta de mouton a un embryon de chevre, soit par injection, soit par agregation: Ainsi peut-on voir a Babraham, Cambridge, la premiere vraie licorne, qui a d’alleurs fait la couverture de Nature (Meinecke-Tillmann S nature 1984)
  • 27. 2. Grossesses inter-especes La souris Permyscus maniculatus X Permyscus leucopus La gestation est possible sans manipulation dans les transferts d’embryons manuculatus chez leucopus, mais la reciproque n’est pas vraie. Il semble s’agir de deficits d’implantations trops rapides pour faire intervenir les phenomenes immunologiques classiques, mais on sait le role crucial d’un immunomodulateur lipidique, la PAF-acether, dans l’implantation Signalons en effet, que l’injection d’un antiserum anti-PAF-acether chez le rat empeche totalement l’implantation. Chez le rat, des modifications pre- et peri-implantoires des populations CD4 et CD8 de la deciduale, et montre que l’injection d’anti-PAF-Acether empechait les modification de ces populations dans la periode peri-implantatoire
  • 28. 2. Grossesses inter-especes Les systemes equides La placentation chez les equides est un modele extremement interessant parcequ’elle est retardee: en effet, du J6 au J45, le conceptus equin reste sous forme flottante, bien que continuant a croitre dans l’uterus, un peu a la maniere des ovovivipares (le guppy, chez les poissons, en est un example; la salamandre, sur un rameau particulier d’amphibiens, en est un autre) Or, du jour 25 au jour 36, une partie du chorion commence a former des pedicules, ou le trophoblaste entre en multiplication acceleree, puis se separe de l’allantoide aux jours 36-38 pour commencer a former “les coupes endometriales”. En 2 a 3 jours, ces cellules se transforment en cellules invasives, geantes et secretent l’eCG. Le placenta final se forme vers les jours 42-45, en contact stable avec l’uterus. Toutefois, cette equilibre apparent ressemble au resultat d’une “Paix armee”. En effet, du jour 60 au jour 100, un puissant infiltrat lymphocytaire apparait a la jonction endometre-coupes. Ceci dit, deux points sont aretenir: 1. tout d’abord, la placentation necessite l’expansion de villosites qui vont s’ancrer a l’uterus pour realiser une jonction stable; 2. ensuite, cette jonction est entouree de lymphocytes.
  • 29.
  • 30.
  • 31. Ce processus se deroule normalement dans une meme espece (cheval X cheval, ane x ane, zebre x zebre) 1.La grossesse hybride jument X ane est possible, donnant le mulet, et egalement dans le sens inverse, anesse X cheval, donnat le bardot. Mais le probleme: l’infiltrat leucocytaire est beaucoup plus marque, certaines coupes sont rejetees apres un infiltrat total, et la croissance des villosites, dans leur phase initiale, est en quelque peu insuffisante 2. En revanche, alors que l’hybride correspondant, le mulet, est, nous l’avons dit, facile a obtenir, le ransfert d’un embryon ane X ane chez une jument se solde quasi constamment par un ECHEC. Mecanisme immunologique: Tres fort infiltrat leucocytaire+ un second transfert identique se traduit par une mort in utero plus precoce. Il n’est pas possible de maintenir cette grossesse inter-especes, par des injections hormonales telles que la progesterone MAIS si l’on immunise la jument durant la grossesse, un peu avant et durant la periode de rejet, par des lymphocytes d’ane, on observe un tres grand nombre de grossesses reussies Plus important encore, l’immunisation passive avec du serum de jument enceinte de cheval (non necessairement d’ane) permet la survie du conceptus ane X ane.
  • 32. 3. Anomalies Provoquees de la Barriere materno-foetale Il existe des cas , rares, ou un retard de croissance in utero, voire une morte precoce du nouveau-ne ont ete relies a une reaction du greffon dirigee vers l’hote (Graft Vesrus Host, GVH)maternelle antipaternelle chez l’homme. Il existe, a notre connaissance, cinq modeles animaux de cette maladie chez le rat, la souris et le porc. Le rat Le premier modeles historique est le “maternally-aquired runt disease” de Beer et Billingham L’immunisation prealable a la grossesse de rates, contre les antigenes du peres, provoquait une maladie des avortons. De facon interessante, l’effet de l’immunisation ne semble pas avoir ete du au passage transplacentaire de cellules sensibilisees, mais au passage de lymphocytes T maternels a travers la barriere intestinale du nouveau-ne, apres transfert par le lait maternel
  • 33. 4. Avortements provoques Injections de serums ou d’anticorps L’injection de serums de rats anti-placenta de souris, ou de lapins anti-placenta de souris, ou de rats, a des souris ou a des rats s’est constamment revelee abortive et teratogene. Toutefois, la cible antigenique n’a pas encore ete bien etudiee
  • 34. (III) Interaction entre Grossesse et Pathologie Grossesses et Autoimmunite
  • 35. Retentissement de l’autoimmunite sur la gestation Chez la souris MRL-Mp-Ipr, il est connu que le poids placentaire est tres fortement augmente par rapport a la souris MRL/1, et plus encore par rapport a d’autres souris H-2k telles que C3H, CBA/J ou B10.Br. Si on revanche, on traite ces souris par des anticorps anti-LT CD8 et anti LT CD4, on observe un retour spectaculaire a la normale du poids placentaire. Quant aux poids foetaux, ils sont peu augmentes ou affectes par le traitement anti-LT CD8 et anti LT CD4 Ceci confirme que les effets trophiques des cellules T s’excercent quasi exclusivement sur le placenta; en fait, ils touchent meme tres preferentiellement le spongiotrophoblaste
  • 36. LE PLACENTA de la souris est composé de trois couches cellulaire: labyrinthe, spongiotrophoblastes, et de cellules géantes
  • 37. Retentissement de la grossesse sur les maladies autoimmunes A l’exception du lupus, ou il semble bien que, comme chez l’homme, les anticorps antinucleaires chez la souris NZB ou la souris NZW “flambent” pendant la gestation est que souvent les reponses anticorps primaires (IgM) se sont revelees abaissees, les reponses IgG etant, elles normales, ou meme le plus souvent augmentees. Il est difficile d’en tirer des conclusions quant au taux des anticorps naturels en general, car il existe des variations entre les souches. Par contre, de nombreuses maladies autoimmunes entrent en remission pendant la grossesse: 1. l’arthrite experimentale a adjuvant du rat ou de la souris B10.A, comme l’arthrite de la souris MRL/Mp. Il semble, chez MRL/Mp et chez B10.A, y avoir une certaine correlation entre cette remission et l’elevation des autoanticorps anti-Ia durant la gestation
  • 38. 2. La thyroidite autoimmune entre, elle aussi, en remission pendant la gestation, et il semble exister une correlation entre la remission et l’elevation d’une proteine de grossesse (la pregnancy alpha-2-macroglobuline). Il semble que cette proteine puisse deprimer l’expression des molecules CMH, de classe II (Ia) sur les cellules presentant l’antigene in vitro, et ce pourrait etre un facteur d’extinction de la maladie: l’absence de presentation faisant que les cellules cytotoxiques anti-thyroide ne sont plus restimulees par l’auto-antigene
  • 39. (III) Interaction entre Grossesse et Pathologie Grossesses et Maladies Infectueuses
  • 40. Parmi les maladies etudiees en detail chez l’animal, nous citerons la malaria et la maladie de chagas 1. A la difference de l’homme, les souris gestantes infectees par Plasmodium bergheii ne rentrent pas en remission. Au contraire, il y a excerbation de la maladie. Une forte augmentation des morts intra-uterines, des avortements ou des naissances premature dues a la perte de l’immunite cellulaire anti-Plasmodium La perte de l’immunite cellulaire anti-parasite semble en liason avec l’elevation des cortoicosteroides, et l’on peut prevenir l’augmentation de susceptibilite a la maladie par adrenalectomie 2. Dans la maladie de Chagas experimentale chez la souris, on n’observe pas de mortalite accrue de la souris au cours de la grossesse. On ne retrouve pas de parasitemie foetale. Neanmoins, on observe un retard de croissance foetale in utero. Ceci est en liason avec une decroissance des IgG2 et IgG3 antiparasitaires, et avec une baisse de 30% de l’immunite humorale specifique De facon assez etonnante, les souris males nees de meres infectees sont plus sensibles a Trypanosomia cruzi et ce de facon specifique, sans modification de sensibilite a Schistosoma mansoni ou a Plasmodium chabaudi, alors que les souris femelles ne sont pas affectees
  • 41.
  • 42. On constatera simplement que pour interessants qu’ils soient, ces modeles animaux sont loin d’etre des modeles reels d’etude de la pathologie infectueuse induite par la gestation En ce domaine donc, comme en de nombreux points souleves dans ce cours, il reste encore enormement de travail pour les futurs chercheurs dans cette discipline en pleine expansion qu’est l’immunologie de la gestation