Dans un document de recherche préimprimé* récemment téléchargé sur le bioRxiv serveur, des chercheurs de l’Université de Washington ont étudié comment l’exposome peut jouer un rôle de médiateur dans la fonction immunitaire chez la souris domestique, l’un des systèmes modèles les plus largement utilisés pour l’expérimentation immunologique in vivo. Des souris ont été inoculées séquentiellement avec six agents pathogènes viraux différents dès les premiers stades de la vie (néonatales), après quoi leur réponse immunitaire au coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a été mesurée. Leurs résultats suggèrent que l’exposition virale au cours des premiers stades de la vie peut réduire considérablement les réponses anticorps à la vaccination, ce qui rend l’exposition antérieure à des agents pathogènes une considération essentielle dans les études sur les vaccins modèles murins.
Étude : Les infections virales séquentielles au début de la vie modulent le microbiote et les réponses immunitaires adaptatives à la vaccination systémique et muqueuse. Crédit d’image : Christoph Burgstedt/Shutterstock
*Avis important: bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
Sommaire
L’exposome
Modèles murins, notamment ceux utilisant des souris domestiques (Mus musculus), font partie des systèmes in vivo les plus couramment utilisés pour la recherche immunologique et biomédicale. Les souris ont un temps de génération court, sont faciles à élever et à expérimenter dans des environnements de laboratoire contrôlés, bien caractérisées sur le plan phénotypique et physiologique, elles représentent les réponses immunologiques humaines. Cela rend ces animaux des systèmes modèles polyvalents et fiables pour tester des vaccins, des médicaments pharmaceutiques et des modalités immunologiques.
Des recherches récentes ont identifié un oubli potentiel dans l’utilisation conventionnelle de modèles murins : les souris de laboratoire sont élevées dans des installations animales étroitement contrôlées et spécifiques exemptes d’agents pathogènes (SPF), empêchant ainsi leur exposition aux microbes naturels que les humains et les souris sauvages rencontrent dans des conditions normales. Malgré les points communs entre la structure et la fonction du génotype et du système immunitaire entre les souris de laboratoire et leurs homologues sauvages, un nombre croissant de preuves démontrent que l’exposition à des agents pathogènes chez les premières provoque des réponses immunologiques différentes de celles observées chez les secondes.
L’exposome est un concept relativement nouveau, défini par Miller et Jones en 2014 comme la « mesure cumulative des influences environnementales et des réponses biologiques associées tout au long de la vie, y compris les expositions exogènes et les processus endogènes ». L’exposome est donc la somme de tous les facteurs chimiques, physiques, biologiques et sociaux externes et internes influençant la santé. Étant donné que les souris sauvages sont exposées à une pléthore d’influences microbiennes naturelles que leurs homologues élevées en laboratoire ne rencontrent jamais, le concept d’exposome émet l’hypothèse que ces cohortes représenteraient des différences observables dans leur réponse immunitaire à une inoculation virale ou pathogène.
Jusqu’à présent, peu de recherches sur cette association n’ont pas permis de vérifier expérimentalement cette attente, les études étant incapables d’établir des tendances immunologiques différentielles entre les animaux sauvages et les animaux élevés en laboratoire. Ces études se sont concentrées sur des souris adultes, qui pourraient ne pas tenir compte des changements au début de la vie que l’exposition microbienne pourrait moduler. Il existe un besoin d’études pour tester comment l’exposition développementale pourrait « amorcer » le système immunitaire des souris, ce qui pourrait différer des observations d’une exposition adulte où l’amorçage pathogène peut ne pas altérer la fonction immunitaire.
« Dans un effort pour développer un modèle d’infection séquentielle traitable pour une large utilisation en laboratoire, ainsi que pour décrire plus en détail les changements microbiens et immunitaires qui résultent d’expositions microbiennes séquentielles, nous avons conçu un modèle d’infection séquentielle uniquement virale commençant au début de la vie et terminé. à l’âge de 6 semaines, ce qui permet aux souris d’être utilisées pour d’autres expériences de manière rapide et bien contrôlée.
À propos de l’étude
La présente étude vise à concevoir un modèle d’amorçage du système immunitaire murin qui est initié au stade néonatal et persiste tout au long de la vie. L’inoculation virale séquentielle devrait provoquer des changements observables dans la composition de la population de cellules immunitaires et dans les niveaux d’expression des anticorps et des cytokines. En cas de succès, cela constituerait la base d’un modèle « humanisé » traçable de réponse immunitaire qui reflète mieux les résultats réels de la vaccination.
Les chercheurs ont utilisé un modèle d’étude cas-témoins dans lequel des souris C57BL/6J de type sauvage (WT) ont été autorisées à s’accoupler. Leur progéniture a été divisée en cohortes de cas infectés séquentiellement et en témoins élevés selon la méthodologie SPF conventionnelle. Les souris cas ont été inoculées à l’âge de sept jours à l’aide de six agents pathogènes viraux : souche de rotavirus murin (MRV), gamma-herpèsvirus murin 68 (MHV68), souche de norovirus murin CR6 (MNV), souche du virus de la grippe PR8 (IAV), virus coxsackie B3 (CVB3). , et l’astrovirus murin (MAstV). L’inoculation a été réalisée séquentiellement à intervalles d’une semaine.
Des échantillons de matières fécales et sanguines ont été périodiquement prélevés pour des mesures immunologiques. Après l’exposition finale à l’inoculum, les souris ont eu quatre semaines de récupération, après quoi des particules virales ChAd-SARS-CoV-2-S ont été introduites par injection intramusculaire dans les deux cohortes pour simuler une vaccination pathogène.
Pour étudier la formule sanguine complète (CBC) et la composition différentielle des globules blancs (WBC) entre les cohortes de souris test et témoins, une analyse hématologique a été utilisée. Des expériences de test immuno-enzymatique (ELISA) ont été utilisées pour identifier la spécificité des anticorps après la vaccination. La cytométrie en flux a été utilisée pour identifier et caractériser les splénocytes, les cellules tissulaires et les leucocytes du sang périphérique. Des tests immunologiques multiplex et un panel d’isotypage d’anticorps de souris (AIP) ont été utilisés pour mesurer les chimiokines sériques, les anticorps et les cytokines. Une coloration des cytokines intercellulaires et un test de restimulation peptidique ont été réalisés pour vérifier ces résultats.
Le séquençage du gène Illumina de l’ARNr 16S a été effectué pour identifier et quantifier l’ADN viral présent dans les échantillons fécaux de souris. Enfin, des tests de signification statistique ont été utilisés pour caractériser et discuter des différences dans les résultats observés entre les souris cas et témoins.
Résultats de l’étude
« Nous avons cherché à développer un modèle murin « immunologiquement mature » dans un contexte génétiquement défini en utilisant une série bien contrôlée d’expositions microbiennes, axées exclusivement sur les virus, qui pourraient être rapidement administrées pour permettre une intervention expérimentale ultérieure avant l’âge de 10 semaines. .»
Il a été constaté que l’exposition virale séquentielle créait un environnement hôte pro-inflammatoire persistant chez les souris par rapport à leurs homologues témoins. Des changements immunologiques globaux ont été observés chez les souris avec analyse hématologique, révélant qu’à la semaine 10, les leucocytes étaient significativement dérégulés par rapport aux témoins élevés dans des conditions aseptiques. Alors que les proportions de WBC sont restées inchangées, leur nombre absolu a considérablement augmenté chez les souris. L’analyse des cytokines sériques a révélé des augmentations drastiques des cytokines pro-inflammatoires interleukine (IL)-6, interféron (IFN)-g et facteur de nécrose tumorale à neuf semaines d’exposition, qui démontrent ensemble une réponse immunitaire améliorée chez les souris exposées au virus.
Il a été constaté que l’infection virale séquentielle contrôlait les composants circulants et résidant dans les tissus de l’immunité adaptative chez les souris. Il a en outre été observé que l’exposition virale module la composition du microbiome intestinal. En revanche, les souris SPF présentaient une variation minime dans la composition du microbiome intestinal. Il a été constaté que l’inoculation du vaccin contre le SRAS-CoV-2 limite la réponse en anticorps et dérégule l’expression des lymphocytes T dans la cohorte de cas, réduisant ainsi la présentation symptomatique et réduisant potentiellement l’efficacité du vaccin.
Conclusions
Cette prépublication présente la première preuve des effets de l’exposition virale à travers les étapes de la vie, en particulier pendant les périodes néonatales et précoces. Les chercheurs ont exposé séquentiellement des souris âgées d’une semaine à six agents pathogènes viraux, après quoi l’administration intramusculaire d’un vaccin contre le SRAS-CoV-2 a été entreprise. Contrairement aux travaux antérieurs, des différences substantielles entre les cytokines, les leucocytes et d’autres composants immunomodulateurs ont été observées entre les souris inoculées séquentiellement et leurs homologues SPF.
« Il a été démontré que les modèles de rongeurs présentant une exposition microbienne accrue, soit via une cohabitation avec des souris « sales », soit via une infection séquentielle, présentent des réponses humorales diminuées à la vaccination. »
Les résultats de l’étude reflètent ces résultats et suggèrent que, même si l’immunité innée et adaptative est plus forte chez les souris exposées à une exposition virale au début de leur vie, leur réponse à la vaccination est émoussée, soulignant que les tests de vaccins in vivo dans des modèles murins SPF surestiment l’efficacité du vaccin, une tendance qui est probable. s’étend aux humains.
« Dans l’ensemble, les résultats de cette étude indiquent que les infections virales séquentielles modulent le microbiote et entraînent des changements dans le système immunitaire qui atténuent les réponses adaptatives spécifiques à la vaccination systémique et muqueuse. Cette étude met en évidence l’importance de l’exposition microbienne en début de vie et son impact sur le système immunitaire et le microbiote intestinal. L’infection séquentielle fournit un modèle puissant pour un système immunitaire mature qui peut être facilement exploité pour les études d’immunologie, de virologie et de vaccins.
*Avis important: bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
