Les métastases cérébrales sont les tumeurs malignes les plus courantes affectant le système nerveux central (SNC), survenant plus fréquemment que les tumeurs cérébrales primaires. Le cancer du poumon, le cancer du sein et le mélanome sont les principaux cancers qui métastasent le plus souvent vers lecerveau 1. Parmi celles-ci, les métastases cérébrales atteintes du cancer du sein (BCBM) représentent un défi clinique majeur, touchant 10 % à 30 % des patientes atteintes de maladie métastatique et montrant une incidence croissante grâce à l’amélioration des thérapies systémiques et aux avancées enneuroimagerie 2. Le pronostic pour les patients atteints de BCBM reste mauvais, car les traitements disponibles – y compris la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie – sont en grande partie palliatifs, et les symptômes neurologiques impactent gravement la qualitéde vie 3. Bien que les thérapies ciblées et les immunothérapies soient explorées comme des stratégies complémentaires, le bénéfice clinique de l’immunothérapie dans les métastases cérébrales restelimité 4,5,6.
Des travaux récents ont affiné notre compréhension de l’immunité cérébrale et un intérêt renouvelé pour les voies lymphatiques fonctionnelles associées au SNC, y compris les vaisseaux lymphatiques desméninges 7 et de la muqueusenasale 8. Ces structures forment un réseau lymphatique continu entourant le cerveau et s’étendant à proximité du bulbe olfactif et de la plaque cribriforme, se connectant finalement aux ganglions lymphatiques cervicaux. Ce système joue un rôle clé dans l’homéostasie des fluides, la surveillance immunitaire et le trafic cellulaire immunitaire entre le SNC et les organes lymphoïdespériphériques 9. À mesure que l’intérêt grandit pour les approches immunothérapeutiques pour les tumeurs cérébrales et les métastases, ces interfaces lymphatique-immunitaires émergent comme des voies prometteuses, mais encore peu étudiées, par lesquelles l’immunité systémique peut communiquer avec des lésions intracrâniennes. De plus, les mécanismes régissant le recrutement des cellules immunitaires dans le microenvironnement tumoral cérébrale et la manière dont ces cellules interagissent dans cet environnement unique restent peu compris. Ensemble, ces lacunes soulignent la nécessité de modèles précliniques et de procédures permettant une analyse complète des interactions tumeur-immunité et soutiennent le développement de stratégies pour améliorer l’immunité antitumorale contre les métastases cérébrales.
Ici, nous décrivons un protocole qui combine la génération d’un modèle murin BCBM reproductible et immunocompétent par inoculation intracrânienne stéréotaxique des cellules E0771 avec l’isolement et la dissociation des méninges et du bulbe olfactif pour l’immunophénotypage par cytométrie à flux spectral. Cette approche permet une modélisation contrôlée de la BCBM pour évaluer la sécurité et l’efficacité des interventions thérapeutiques et permet une caractérisation approfondie des populations immunitaires et stromales à l’interface cerveau-lymphatique-immunitaire, fournissant un aperçu des acteurs cellulaires qui façonnent le microenvironnement tumoral cérébral et influencent les réponses thérapeutiques.
Les modèles animaux restent indispensables pour étudier les métastases cérébrales, car de nombreux aspects critiques de la progression métastatique ne peuvent pas être reproduits in vitro. Plusieurs modèles murins in vivo ont été développés pour générer des métastases cérébrales, chacune présentant des avantages et des limitations spécifiques10. Les modèles de métastases spontanées, y compris l’implantation orthotopique ou les modèles murins génétiquement modifiés, imitent plus étroitement la progression clinique de la maladie mais génèrent rarement des lésions intracrâniennes, nécessitent de longues périodes expérimentales et présentent souvent une grande variabilité due à une maladie extracrânienne généralisée. Les approches systémiques, incluant les injections intracardiaques, intracarotides ou dans les veines caudales, introduisent les cellules tumorales dans la circulation et imitent mieux la dissémination hématogène, l’extravasation de la barrière hémato-encéphalique et la colonisation. Cependant, ces modèles ne captent pas les premières étapes de l’invasion tumorale primaire et produisent fréquemment des métastases extracrâniennes étendues et variables, notamment dans les poumons. Parmi les modèles systémiques, l’injection intracarotide présente la plus faible variabilité, mais nécessite une expertise chirurgicale avancée. Alternativement, l’injection intracrânienne offre plusieurs avantages, notamment un contrôle précis de la localisation des tumeurs, un développement tumoral rapide et reproductible, ainsi qu’une variabilité réduite entre les expériences. Cette approche peut également être complétée par une implantation tumorale primaire orthotopique suivie d’une résection chirurgicale afin d’imiter plus précisément le parcours métastatique. Bien que l’injection intracrânienne ne récapitule pas la cascade métastatique complète et ne soit pas adaptée à l’étude de l’invasion et de la dissémination précoces, elle fournit un modèle robuste pour évaluer l’efficacité thérapeutique face aux lésions établies et étudier les interactions au sein du microenvironnement cérébral. Une limitation connue est que l’injection elle-même peut induire une neuroinflammation locale, pouvant influencer les lectures immunitaires, qui peuvent être évaluées en comparant les profils immunitaires chez des souris injectées et non injectées.
La caractérisation immunitaire des méninges et du bulbe olfactif reste un domaine de recherche relativement nouveau et peu exploré. La plupart des études s’appuient sur des échantillons de ganglions lymphatiques du cerveau entier oudu col de l’utérus 11, qui ne parviennent pas à capturer la composition cellulaire distincte ni les fonctions immunitaires spécialisées de ces tissus associés aux lymphatiques. La récupération des deux structures offre une vision plus large et plus informative de l’immunité cérébrale. Combiné à la cytométrie spectrale multiparamétrique à flux, ce flux de travail soutient un profilage à haut débit des populations cellulaires immunitaires abondantes et rares impliquées dans la communication immunitaire CNS-périphérique. Cela inclut la quantification des marqueurs de surface et intracellulaires pour identifier les sous-ensembles cellulaires, évaluer les états d’activation et évaluer les changements induits par le traitement. D’autres méthodologies d’analyse immunitaire du SNC non couvertes par ce protocole incluent l’immunohistochimie (IHC) et l’immunofluorescence (IF), qui préservent la distribution spatiale des cellules immunitaires mais sont limitées par un multiplexage à faible marqueur, la quantification subjective et la sous-représentation des rares typescellulaires 12. Plus récemment, le séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNA-seq) a élargi la capacité à profiler les populations immunitaires du SNC en permettant la découverte d’états cellulaires et de programmes transcriptionnels à haute résolution. Bien qu’il offre une puissante compréhension transcriptomique, le scRNA-seq est limité par le coût, les artefacts de dissociation, la perte de transcript et la perte de résolution au niveauprotéique 13,14. La cytométrie en flux, bien que dépourvue d’analyse spatiale et sensible aux effets liés à la dissociation, offre une résolution phénotypique supérieure grâce à un panel multiparamétrique avancé et un profilage immunitaire quantitatif robuste.
Ensemble, les méthodologies décrites ici fournissent une plateforme flexible et puissante pour modéliser le BCBM et interroger la dynamique immunitaire aux interfaces lymphatiques du SNC, soutenant le développement préclinique de thérapies ciblant à la fois le microenvironnement tumoral cérébral et ses voies de régulation immunitaire associées.