Développement du système immunitaire associé aux tissus cutanés chez le minipig juvénile

par Linda Allais

Projet de thèse en Toxicologie

Sous la direction de Marc Pallardy.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Cytokines, chimiokines et immunopathology (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 07-12-2015 .


  • Résumé

    Le développement de nouveaux médicaments bénéficie d'une avancée continue en recherche biomédicale pour à la fois l'adulte et l'enfant. Certaines maladies sont spécifiques à l'enfance et d'autres durent toute la vie mais nécessitent un traitement tôt dès l'enfance. L'évaluation de la sécurité de nouveaux médicaments pédiatriques est suivie par la réalisation d'études de toxicité chez l'animal juvénile. Le minipig est maintenant considéré comme l'une des espèces « non-rongeur » pertinentes pour tester l'innocuité des médicaments. L'association avec l'homme au niveau anatomique, physiologique et biochimique rend le minipig un bon modèle pour l'homme. Ceci est particulièrement vrai pour le système cardiovasculaire, le tractus digestif, le système urogénital, le métabolisme et la peau. Dans les études de toxicité juvénile, le développement d'organes et de systèmes (y compris système immunitaire) chez le minipig demande encore beaucoup d'investigation. Bien que le système immunitaire du porc adulte ait été étudié, en particulier dans le domaine de maladies infectieuses et de xénotransplantations, le développement du système immunitaire chez le minipig juvénile est encore peu connu. De plus, le système immunitaire acquiert des propriétés spécifiques au cours du développement de l'animal et évolue vers des régions anatomiques particulières, en particulier au niveau des barrières tissulaires épithéliales. Il y a un besoin réel de mieux comprendre l'organisation du système et de la réponse immunitaire chez le minipig et de mieux évaluer la toxicité de nouveaux médicaments pédiatriques. L'objectif de cette thèse est de traiter spécifiquement le système immunitaire cutané et d'évaluer son interaction avec le système immunitaire systémique chez le minipig. La première étape sera de caractériser les populations cellulaires dans la peau du minipig à différents âges (immédiatement après la naissance, avant et après sevrage) : développement des kératinocytes, cellules dendritiques, y compris les cellules de Langherans, les lympocytes intra-épithéliaux, les macrophages, les mast cells et les lymphocytes T. Le travail expérimental impliquera aussi de l'histopathologie au niveau de la peau (biopsies), des nœuds lymphatiques mésentériques et des nœuds lymphatiques drainants, plaques de Peyer, thymus, rate et moelle osseuse. Les phénotypages cellulaires et l'expression de biomarqueurs associés seront également investigués en parallèle. L'étude sera conduite au cours du développement du système immunitaire associé aux tissus cutanés, en association avec le microbiome et avec l'immunité systémique chez le minipig de la naissance à 4 mois d'âge. Dans une deuxième étape, la fonctionnalité du système immunitaire sera évaluée en utilisant un antigène bien connu (exemple : KLH) administré chez le minipig par trois voies (intramusculaire, intradermique et sous-cutanée). D'autres tests fonctionnels incluront entre autre la prolifération lymphocytaire ex-vivo, phagotest/burstest et l'activité des cellules NK. Ces paramètres fonctionnels seront analysés chez le porcelet sain mais aussi chez le porcelet traité avec un produit immunosuppressif pendant la phase postnatale.

  • Titre traduit

    Development of the immune system associated with cutaneous tissues in the juvenile minipig


  • Résumé

    The development of new pharmaceuticals benefits from continuous advances in biomedical research for both adults and children. Some diseases are specific to childhood and others last lifelong but need to be treated early in childhood. Safety evaluation of new paediatric medicines is performed by the conduct of toxicology studies using juvenile animals. The minipig is now considered as a useful alternative non-rodent species for safety testing of pharmaceuticals. Human parallels in many features of its anatomy, physiology and biochemistry make the minipig a good model for man. This is particularly true for the cardiovascular system, the digestive tract, the urogenital system, drug metabolism and the skin. For use in juvenile toxicology studies, the development of main organs or systems (including immune system) of the minipig still requires further characterization. Although the immune system of the adult pig has been studied, particularly in relation to different infectious diseases in pigs and xenotransplantations, the development of the immune system in juvenile pigs is still unknown or was evaluated with very limited immune developmental endpoints. In addition, the immune system could evolve specialized properties during the animal development at a particular anatomic location, especially in epithelial barrier tissues. There is a real need to better understand the immune system organization and response in minipig to better evaluate the toxicological effect of new pharmaceuticals in development in this species. The objective of the thesis will be to address specifically the cutaneous immune system and to evaluate its interaction with the general immune system development in the minipig. The first step will be to characterize extensively the cell populations in the minipig skin at different ages (i.e. just after birth, before and after weaning): development of keratinocytes, dendritic cells including langherans cells and dermal dendritic cells, intra-epithelial lymphocytes in the epidermis, macrophages, mast cells and T lymphocytes located in the dermis. The experimental work will involve histopathology evaluation of the skin (including biopsies from the same individual) but also of lymphoid organs/tissues such as mesenteric and draining lymph nodes, Peyer's patches, thymus, spleen and bone-marrow. Cell phenotyping and biomarkers expression will also be investigated, using flow cytometry, genomic tools and immunohistochemistry. The evaluation will be performed during the development of the immune system associated with cutaneous tissues, in relationship with the skin microbiome and systemic immunology in the growing minipig from birth to 4 months of age. In a second step, the functionality of the immune system will be evaluated using a well-known antigen (e.g. KLH) administered in juvenile minipigs by three different routes of administration (intramuscular, intradermal and subcutaneous). Other functional tests will also be investigated and will include at least ex-vivo lymphocyte proliferation, phagotest/burstest and NK cell activity. The above-mentioned functional endpoints will be analysed in healthy piglets but will also be compared with those in piglets treated with an immunosuppressive compound in the early postnatal phase.