Modélisation de la sclérose en plaques chez les deux sexes : encéphalomyélite auto-immune expérimentale induite par MOG35-55
Summary
L’encéphalomyélite auto-immune expérimentale est l’un des modèles murins les plus utilisés de la sclérose en plaques. Dans le protocole actuel, les souris C57BL/6J des deux sexes sont immunisées avec le peptide glycoprotéique oligodendrocytaire de myéline, ce qui entraîne principalement une parésie ascendante de la queue et des membres. Nous discutons ici du protocole d’induction et d’évaluation de l’EAE.
Abstract
La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire auto-immune chronique qui affecte le système nerveux central (SNC). Elle se caractérise par une prévalence différente chez les sexes, touchant plus de femmes que d’hommes, et des résultats différents, montrant des formes plus agressives chez les hommes que chez les femmes. De plus, la SEP est très hétérogène en termes d’aspects cliniques, de caractéristiques radiologiques et pathologiques. Ainsi, il est nécessaire de tirer parti de modèles animaux expérimentaux qui permettent d’étudier autant d’aspects de la pathologie que possible. L’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) représente l’un des modèles les plus utilisés de la SEP chez la souris, modélisant différentes caractéristiques de la maladie, de l’activation du système immunitaire aux lésions du SNC. Nous décrivons ici un protocole pour l’induction de l’EAE chez les souris mâles et femelles C57BL/6J en utilisant l’immunisation par le peptide glycoprotéique de l’oligodendrocyte de myéline 35-55 (MOG35-55), ce qui conduit au développement d’une forme chronique de la maladie. Nous rapportons également l’évaluation du score clinique quotidien et des performances motrices de ces souris pendant 28 jours après l’immunisation (28 dpi). Enfin, nous illustrons quelques analyses histologiques de base au niveau du SNC, en nous concentrant sur la moelle épinière en tant que site principal des lésions induites par la maladie.
Introduction
La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire auto-immune chronique qui affecte le système nerveux central (SNC). Il montre la présence d’une infiltration périvasculaire de cellules inflammatoires, d’une démyélinisation, d’une perte axonale et d’une gliose1. Son étiologie reste inconnue, et ses aspects cliniques, radiographiques et pathologiques suggèrent une remarquable hétérogénéité de la maladie2.
En raison de son étiologie et de sa complexité inconnues, aucun modèle animal ne récapitule actuellement toutes les caractéristiques cliniques et radiologiques présentées dans la SEPhumaine 3,4. Cependant, divers modèles animaux sont utilisés pour étudier différents aspects de MS 3,4. Dans ces modèles, l’initiation de la maladie est généralement extrêmement artificielle et le délai d’apparition des signes cliniques est différent entre les humains et les souris. Par exemple, chez l’homme, les processus physiopathologiques sous-jacents à la maladie ne sont pas détectés pendant des années avant l’apparition des manifestations cliniques. À l’inverse, les expérimentateurs peuvent détecter des symptômes dans des modèles animaux dans les semaines, voire les jours qui suivent l’induction de la SEP4.
Trois modèles animaux de base produisent les caractéristiques de la démyélinisation caractéristiques de la SEP : ceux qui sont induits par le virus (par exemple, le virus de l’encéphalomyélite murine de Theiler), ceux qui sont induits par des agents toxiques (par exemple, la cuprizone, la lysolécithine) et les différentes variantes de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE)5. Chaque modèle permet d’étudier certaines facettes spécifiques de la maladie, mais aucun ne reproduit toutes les caractéristiques de la SEP6. Il est donc essentiel de choisir le bon modèle en tenant compte des besoins expérimentaux spécifiques et des questions scientifiques à aborder.
Grâce aux procédures d’immunisation contre les antigènes dérivés de la myéline, l’EAE est induite par le déclenchement d’une réponse auto-immune aux composants du SNC chez les souris sensibles. L’interaction entre un large éventail de mécanismes immunopathologiques et neuropathologiques provoque le développement des principaux traits pathologiques de la SEP (c’est-à-dire l’inflammation, la démyélinisation, la perte axonale et la gliose) chez les souris immunisées 7,8. Les souris commencent à présenter des symptômes cliniques vers la deuxième semaine après l’immunisation et présentent généralement une paralysie ascendante de la queue au membre et au membre antérieur. Le score clinique (c’est-à-dire la quantification de l’accumulation des déficits liés à la maladie) est généralement évalué à l’aide d’une échelle de 5 points7.
L’immunisation active avec une protéine ou un peptide ou le transfert passif de lymphocytes T encéphalitogènes peuvent être utilisés pour induire l’EAE chez des souris ayant des antécédents génétiques différents (par exemple, SJL/J, C57BL/6 et souris non obèses-diabétiques (NOD)). La protéine protéolipide de myéline (PLP), la protéine basique de myéline (MBP) et la glycoprotéine oligodendrocytaire de myéline (MOG) sont des exemples de protéines auto-SNC à partir desquelles des immunogènes sont généralement produits. En particulier, les souris SJL/J immunisées avec l’épitope immunodominant de PLP (PLP139−151) développent une évolution de la maladie cyclique (RR), tandis que les souris C57BL/6J immunisées avec le peptide immunodominant MOG35-55 présentent une EAE de nature chronique1. Malgré certaines limites, telles que le peu d’informations sur l’évolution de la SEP, le rôle des lymphocytes B dans la maladie, les mécanismes de l’intérieur vers l’extérieur ou les difficultés à étudier la remyélinisation, les modèles EAE ont énormément contribué à la compréhension des processus auto-immuns et neuro-inflammatoires, augmentant les connaissances dans le domaine de la SEP et permettant ainsi le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour cette maladie4, 6. Le
Dans le présent travail, nous nous sommes concentrés sur une forme particulière d’EAE active, la forme 9,10,11,12 induite par le peptide glycoprotéique 35-55 de l’oligodendrocyte de myéline (MOG35-55). L’EAE induite par MOG35-55 modélise une forme chronique de SEP. Après l’immunisation, les souris subissent une phase asymptomatique au cours de la première semaine suivant l’immunisation, puis la maladie survient généralement au cours de la deuxième semaine après l’immunisation, tandis qu’entre la troisième et la quatrième semaine après l’immunisation, la maladie devient chronique, sans possibilité de guérison complète des déficits accumulés 7,8,13. Il est intéressant de noter qu’aucune différence entre les hommes et les femmes en termes d’incidence, d’apparition, d’évolution ou de progression de la maladie n’est observée dans la plupart des études présentes dans la littérature14, même si moins d’études comparent la maladie chez les hommes et les femmes.
En revanche, chez l’homme, ces paramètres sont connus pour être fortement dimorphiques sexuellement2. La SP touche plus de femmes que d’hommes ; Cependant, les hommes développent généralement une forme plus agressive de la maladie2. Ces preuves ont suggéré un rôle essentiel, ainsi que complexe, des hormones gonadiques15 ; Néanmoins, le rôle et le mécanisme d’action des hormones sexuelles dans la pathologie restent flous. De plus, les données provenant de modèles animaux soutiennent l’idée que les œstrogènes et les androgènes exercent des effets positifs sur différentes parties de la pathologie d’une manière spécifique au sexe16,17.
Certaines études suggèrent également des effets neuroprotecteurs, promyélinisants et anti-inflammatoires de la progestérone18 et, bien que les preuves chez les patients atteints de SEP soient rares18, les stéroïdes neuroactifs (c’est-à-dire les stéroïdes synthétisés de novo par le système nerveux, tels que la prégnénolone, la tétrahydroprogestérone et la dihydroprogestérone) pourraient également affecter l’évolution pathologique19. Collectivement, ces données soutiennent l’idée que les hormones sexuelles produites à la fois en périphérie et à l’intérieur du SNC jouent un rôle important et spécifique au sexe dans l’apparition et la progression de la maladie. Par conséquent, dans le présent travail, nous préconisons la collecte de données distinctes sur les animaux mâles et femelles.
Du point de vue histopathologique, la substance blanche de la moelle épinière est le principal site de lésion du SNC dans ce modèle, qui est caractérisé par des régions multifocales et confluentes d’infiltration inflammatoire mononucléaire et de démyélinisation8. Ainsi, en décrivant ce protocole pour l’induction de l’EAE induite par MOG35-55 chez les souris C57BL/6J, nous prendrons en compte l’évolution de la maladie chez les deux sexes et fournirons quelques informations histopathologiques concernant la moelle épinière.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole EAE induit par MOG35-55 que nous avons décrit a conduit au développement d’une forme chronique de SEP chez les souris C57BL/6J 7,8,13. Dans ces résultats représentatifs, nous avons rapporté que les animaux des deux sexes qui ont subi la procédure d’immunisation ont développé une forme chronique de la maladie (c’est-à-dire qu’ils ne se rétablissent pas complètement après l’apparition …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca – MIUR projet Dipartimenti di Eccellenza 2018-2022 et 2023-2027 au Département de neurosciences Rita Levi Montalcini ; Fondation Cavalieri-Ottolenghi, Orbassano, Italie. BB a été fellow de l’INFRA-P, Région du Piémont (n.378-35) (2022-2023) et du PRIN 2020 – 20203AMKTW. Nous remercions la Fondazione per la Ricerca Biomedica Onlus (FORB) pour son soutien. Les frais de publication ont été financés par le don de Distretto Rotaract 2031, et en particulier du Rotaract Club Torino Nord-Est. Nous remercions Elaine Miller pour la relecture de notre manuscrit.
Materials
| 18 G x 1 ½“ 1.2 x 40 mm needle for the glass syringe | Terumo | TER-HYP-18G-112-PIN | |
| Digital camera connected to the optical microscope | NIKON DS-U1 digital camera | ||
| Electronic precision balance | Merck | Mod. Kern-440-47N, resolution 0.1 g | |
| Eosin Y | Sigma-Aldrich | HT110216 | |
| Glass syringe pipet “ultra asept” 10 ml | Sacco System | L003465 | |
| Glassware (i.e., becker to prepare the emulsion) | VWR | 213-1170, 213-1172 | |
| Hematoxylin (Mayer’s) | Sigma-Aldrich | MHS32 | Filter before using it. |
| Image analysis Software | Fiji | ||
| Incomplete Freund’s adjuvant (IFA) | Sigma-Aldrich | F5506 | Store at +4 °C. |
| Isoflurane | Wellona Pharma | This drug is used as inhalational anaesthetic. | |
| Male and female C57BL/6J mice | Jackson Laboratory, Envigo | Age 8-10 weeks, optimal body weight of ~20 g. | |
| Microtome | Leica HistoCore BIOCUT R | ||
| Mounting Medium | Merck | 107961 | |
| Mouse Rotarod | Ugo Basile | #47600 | |
| Mycobacterium tuberculosis (MT), strain H37Ra | Difco Laboratories Inc. | 231141 | Store at +4 °C. |
| Myelin oligodendrocyte glycoprotein peptide 35-55 (MOG35-55) | Espikem | EPK1 | Store at -80 °C diluted (2 mg/mL) in physiological solution; prepare it on the day of the immunization to avoid, as much as possible, alterations or contaminations. |
| Optical microscope | NIKON eclipse 90i | ||
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | Store at +4 °C once diluted (4%) in phosphate buffer. |
| Pertussis toxin (PT) | Duotech | PT.181 | Store at -80°C diluted (concentration 5 µg/mL) in physiological solution |
| Physiological solution (sodium chloride 0.9% solution) | B. Eurospital | A 032182038 | Store at +4 °C once opened. |
| Saline phosphate buffer (PBS) | Thermo Scientific | J61196.AP | |
| Software for image acquisition | NIS-Element AR 2.10 | ||
| Syringes U-100 0.5 mL with 30 G x 5/16” (0.30 x 8 mm) in fixed needle | Nipro | SYMS-0.5U100-3008B-EC | |
| Syringes U-100 1 mL with 26G x ½” (0.45 x 12.7 mm) in needle | PIC | 20,71,26,03,00,354 | |
| Vet ointment for eyes | Lacrilube, Lacrigel Europhta | ||
| Xylazine | Rompun | This mixture of drug is used as injectable anaesthetic and sedative. | |
| Zolazepam and Tiletamine | Zoletil 100 | This drug is used as injectable anaesthetic, sedative, muscle relaxer, and analgesic |
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