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Les maladies auto-immunes font référence à des conditions dans lesquelles le système immunitaire d’un patient attaque ses propres cellules et organes, entraînant une inflammation chronique et des lésions tissulaires. Près de 100 types différents de maladies auto-immunes ont été décrits à ce jour, affectant 3 à 5 % de la population humaine1. De nombreuses maladies auto-immunes, y compris le lupus érythémateux disséminé et les MII, manquent de traitements efficaces et présentent d’importants besoins médicaux non satisfaits. Touchant actuellement environ 1,5 million de personnes rien qu’aux États-Unis, la MICI est une maladie dévastatrice caractérisée par une inflammation intestinale progressive, persistante et récurrente sans remède disponible. Il est nécessaire de démêler la pathogenèse et la physiopathologie sous-jacentes pour mettre en œuvre les nouvelles stratégies de traitement et de prévention dont les patients atteints de MICI ont besoin 2,3.
Plus de 230 loci différents de MII ont été identifiés par des analyses d’association pangénomique (GWAS)4. Bien que ces associations aient permis d’élucider de nouveaux gènes qui sont potentiellement des acteurs importants dans les mécanismes et les voies clés des MICI, seuls quelques gènes de ces loci ont été étudiés. Certains gènes ont été impliqués dans des voies spécifiques. Par exemple, la voie de détection des microbes a été liée à la protéine 2 contenant le domaine d’oligomérisation de liaison aux nucléotides (NOD2) ; la voie de l’autophagie a été liée à 16 like 1 (ATG16L1), à la famille M de la GTPase liée à l’immunité (IRGM) et au membre de la famille 9 du domaine de recrutement des caspases (CARD9) ; et la voie pro-inflammatoire a été liée aux réponses des lymphocytes T induites par l’interleukine (IL)-234. Divers modèles de souris in vivo ont été utilisés pour caractériser fonctionnellement les gènes identifiés par GWAS 5,6.
L’un des principaux modèles utilisés pour étudier la pathogenèse des MII 7,8 est le modèle CD40 de la colite, qui induit une inflammation intestinale immunitaire innée à la suite de l’injection d’un anticorps agoniste CD40 chez des souris immunodéficientes (cellules T et B). Principalement utilisé pour examiner la contribution de l’immunité innée au développement des MICI, principalement des macrophages et des cellules dendritiques9, il n’est pas clair si la maladie peut être induite chez les souris de type sauvage (WT) entièrement immunocompétentes. En plus des modèles animaux, des outils spécifiques aux gènes sont également nécessaires pour la caractérisation fonctionnelle d’un gène, y compris des composés chimiques et des produits biologiques. Plus important encore, les animaux génétiquement modifiés sont essentiels pour révéler la fonction d’un gène spécifique. Cependant, les stratégies généralement utilisées pour faire des souris génétiquement modifiées - injection d’embryons et reproduction - prennent souvent plus d’un an et entraînent un coût financier important. Ce processus de limitation du taux présente un défi important dans la quête visant à élucider les fonctions des gènes liés aux MII identifiés par GWAS.
Le protocole présenté ici offre une alternative viable à l’élevage de souris génétiquement modifiées. Tout d’abord, comme le montre le schéma de la figure 1 , des cellules de tyrosine kinase positives pour la lignée 1, des cellules tyrosine kinase positives pour la tyrosine kinase (Sca1+c-Kit+ ou LSK) sont isolées de la moelle osseuse de souris Cas9 knockin (KI) portant un allèle spécifique (CD45.2) pour permettre le suivi des cellules immunitaires du donneur. Ensuite, ces cellules sont exposées à des lentivirus portant différents ARN guides (ARNg) et un marqueur fluorescent, la protéine fluorescente verte excitée par le violet (VexGFP), pour permettre le suivi des cellules transduites. Deux jours plus tard, les cellules VexGFP+ sont triées et injectées dans des souris Ly5.1 Pep Boy receveuses irradiées létalement, qui sont des souris C57Bl/6 portant l’allèle CD45.1 pour permettre le suivi des cellules immunitaires du receveur. Douze semaines plus tard, le système immunitaire est entièrement reconstitué et les souris peuvent être inscrites dans des modèles in vivo.
En plus de l’avantage de réaliser des économies et d’accélérer le délai de génération par rapport à la génération et à la reproduction d’animaux génétiquement modifiés, cette méthodologie est idéale pour les cibles à létalité embryonnaire, car elle cible spécifiquement le compartiment hématopoïétique. De plus, pour les cibles où il n’y a pas d’outils disponibles, comme un anticorps, ce système offre une approche réalisable. En résumé, pour relever les défis décrits jusqu’à présent, une plateforme d’édition du génome in vivo basée sur CRISPR/Cas9 a été développée pour générer rapidement des modèles animaux génétiquement modifiés 10,11,12,13,14. Cette étude démontre que l’inflammation intestinale chez les souris WT C57Bl/6 peut être induite par un anticorps agoniste CD40. CD40 est un régulateur clé de la maladie dans ce modèle et a donc été utilisé comme cible modèle pour valider l’inactivation et la perte de fonction génique basées sur CRISPR/Cas9.