Évaluer le potentiel de RANK ligand pour rétablir des fonctions thymiques efficaces après greffe de moelle osseuse et vieillissement – RANKLthym

Ce projet a fait appel à la génération d’un modèle murin unique présentant une ablation sélective du récepteur RANK à la surface des cellules endothéliales du thymus, ainsi qu’à l’utilisation de nombreux modèles murins jeunes et âgés.

Le rôle de la protéine RANKL a été analysé in vivo chez la souris à l’aide d’un anticorps neutralisant anti-RANKL ainsi que par l’administration de la protéine soluble RANKL.

Nous avons utilisé de nombreuses techniques pour analyser la fonction thymique au cours du vieillissement et après traitement par RANKL, telles que la cytométrie en flux multiparamétrique, l’imagerie confocale et le séquençage en cellules uniques.

Le bénéfice de la régénération thymique chez les individus âgés a été évalué en contexte tumoral à l’aide d’un modèle de mélanome, ainsi que dans un modèle de vaccination.

Nous avons également étudié les effets de notre traitement sur l’os par des approches d’histomorphométrie.

Enfin, nous avons apporté la preuve de concept que le traitement par RANKL stimule les cellules épithéliales et endothéliales thymiques à l’aide d’organocultures de thymus humain.

Les WP 2,3 et 4 ont été publiés récemment: RANKL treatment restores thymic function and improves T cell-mediated immune responses in aged mice, science translational medicine 2024, Santamaria, Chevallier, Dutour, Picart, Kergaravat, Cieslak, Amrane, Vincentelli, Puthier, Clave, Sergé, Cohen-Solal, Toubert, Irla. doi: 10.1126/scitranslmed.adp3171.

Notre étude a fait l’objet d’un commentaire : « Rejuvenating the immune system, Molecular oncology 2025, Evangelou et Gorgoulis doi: 10.1002/1878-0261.13802 ».

Il a été divulgué dans l’article : « Donner une seconde jeunesse au thymus pour une immunité revitalisée ! » dans La gazette du laboratoire Nov. 2025 issue n° 324.

L’article a été mis en avant par l’INSERM sur son compte Instagram ainsi que dans le magazine n° 64 (« Cure de jouvence pour le système immunitaire ») en mars 2025.

L’article a été mis en avant sur le siteFierce Biotech et sur X (ex-twitter).

L’involution thymique liée à l’âge, entraînant une diminution de la production des lymphocytes T, constitue l’une des principales causes de l’immunosénescence. Elle se traduit par une susceptibilité accrue aux cancers, aux infections et aux maladies auto-immunes, ainsi que par une diminution de l’efficacité vaccinale.

Nous avons identifié que l’axe RANK/RANKL est altéré dans le thymus au cours du vieillissement. À l’aide d’un modèle murin transgénique conditionnel, nous avons démontré que les cellules endothéliales dépendent du signal RANK pour leur maintien et leur maturation fonctionnelle. La diminution de la disponibilité de RANKL avec l’âge entraîne une réduction de la cellularité et de la fonction des cellules endothéliales et des cellules épithéliales thymiques, contribuant ainsi à l’involution thymique.

Nous avons ensuite montré que, tandis que la neutralisation de RANKL chez des souris jeunes mime l’involution thymique, le traitement par RANKL exogène chez des souris âgées restaure l’architecture thymique ainsi que l’abondance et les propriétés fonctionnelles des cellules endothéliales et épithéliales. En conséquence, RANKL améliore le recrutement des progéniteurs des lymphocytes T vers le thymus et stimule la production de lymphocytes T.

Cette cascade d’événements conduit à un renouvellement des lymphocytes T périphériques et à des réponses antitumorales et vaccinales efficaces chez des souris âgées.

Enfin, nous avons mené une étude de preuve de concept montrant que RANKL stimule les cellules endothéliales et épithéliales dans des organocultures de thymus humain.

Ainsi, nos résultats suggèrent que le ciblage de l’axe RANK–RANKL par l’administration exogène de RANKL pourrait représenter une stratégie thérapeutique visant à rajeunir la fonction thymique et à améliorer l’immunité T au cours du vieillissement.

Le WP1, visant à évaluer la réponse immunitaire, notamment suite à une infection influenza, après régénération du thymus induite par RANKL en contexte de transplantation de moelle osseuse, est toujours en cours d'étude.

De nombreuses études parues récemment (Givony et al., Nature, 2023; Michelson et al., Cell, 2022; Huisman et al., Immunity, 2025) démontrent que les cellules épithéliales thymiques sont très hétérogènes et contiennent des sous types mimant de nombreux tissus périphériques.

Cependant, au cours du vieillissement, le stroma thymiques subit des modifications profondes des sous populations cellulaires qui restent peu décrites. Afin d'étudier le vieillissement et le renouvellement du stroma thymique après traitement RANKL, ainsi que les interactions précises avec les lymphocytes T en développement, nous avons eu recours à des approches de transcriptomique en cellules unique et de transcriptomiques spatiales. Ces résultats font l'objet d'un manuscrit en cours de rédaction.

L’involution du thymus liée à l’âge résulte en une accumulation de cellules T dysfonctionnelles. Ce déclin conduit à un défaut de surveillance des cellules sénescentes. Cette surveillance défaillante favorise l’inflammation liée au vieillissement et la perte progressive de l’intégrité et la fonction des organes, à l’origine de pathologies systémiques tels que des syndromes neurodégénératifs, cardiovasculaires, métaboliques et musculosquelettiques. La régénération du thymus représente une approche prometteuse pour restaurer des lymphocytes T fonctionnels capable de rétablir la surveillance de la sénescence au sein des organes. Nos résultats préliminaires révèlent que ces lymphocytes T nouvellement produits semblent préserver les organes de la dégénérescence liée à l’âge. Cette étude en cours de développement ouvre des perspectives prometteuses afin de promouvoir le vieillissement en bonne santé.

CONTEXTE : Les lymphocytes T sont des acteurs cellulaires critiques dans la réponse de l'hôte à divers pathogènes comme les virus, les bactéries et les champignons et envers l’apparition de cellules malignes. Le thymus, organe lymphoïde primaire, assure une production continue de lymphocytes T naïfs présentant un répertoire TCR diversifié. Cependant, cet organe subit au cours du vieillissement physiologique des changements progressifs dans sa masse et son architecture, processus appelé « involution thymique ». En outre, il est très sensible aux traitements myéloablatifs utilisés pour soigner des pathologies hématologiques par transplantation de cellules souches hématopoïétiques (CSH). Le vieillissement et les traitements myéloablatifs ont des effets délétères sur les cellules épithéliales thymiques, conduisant à une production fortement réduite de lymphocytes T et par conséquent à une susceptibilité accrue aux infections opportunistes, à l'auto-immunité et au cancer. Néanmoins, le thymus présente une grande plasticité et répond favorablement aux thérapies régénératives. Bien que chez la souris, certains facteurs de croissance ou cytokines protègent ou régénèrent les cellules épithéliales thymiques et améliorent la thymopoïèse, leurs essais précliniques chez l’homme ont échoué ou leur efficacité reste à déterminer. L'identification de molécules thérapeutiques capables de régénérer efficacement les fonctions thymiques constitue donc toujours un réel besoin clinique. Dans ce contexte, nous avons récemment montré chez la souris que l'administration de RANK ligand (RANKL), une cytokine impliquée dans la croissance et la différenciation épithéliale, améliore la régénération du thymus et la reconstitution des lymphocytes T après traitements myéloablatifs et transplantation de CSH (Lopes et al. EMBO Mol Med 2017 et brevet WO/2018/154122).

OBJECTIFS : Les objectifs de ce projet sont de déterminer:
(1) si la production de lymphocytes T améliorée par RANKL renforce la protection contre les infections opportunistes mortelles à l’aide de modèles murins pré-cliniques de transplantation de CSH,
(2) si la cytokine RANKL est bénéfique pour inverser l'involution thymique liée au vieillissement,
(3) l’impact de RANKL sur la prévention de la perte osseuse par les bisphosphonates en contexte de transplantation de CSH et d'involution thymique,
(4) le potentiel translationnel de l'utilisation de RANKL pour régénérer les fonctions thymiques chez l’homme.
En résumé, l'ambition de ce projet est d'apporter la preuve de concept qu’un traitement RANKL pourrait être cliniquement pertinent pour améliorer la production de lymphocytes T sans effet délétère osseux en conditions physiopathologiques dans lesquelles le thymus a été sévèrement endommagé.

CONSORTIUM : Ce projet est une collaboration étroite entre trois équipes de recherche françaises. Il rassemble une expertise pleinement complémentaire sur la biologie de la fonction thymique chez la souris (Equipe #1) et l’homme (Equipe #2) ainsi que sur la physiologie osseuse (Equipe #3).

PERTINENCE BIOMEDICALE : Ce projet pourrait à terme améliorer le système immunitaire en agissant sur la production des lymphocytes T par régénération de la fonction thymique. Nous sommes convaincus que les résultats escomptés pourraient avoir un impact significatif en santé publique, compte tenu de l'incidence de 20 à 30% de mortalité liée aux infections après transplantation de CSH et de l'augmentation démographique des personnes âgées dans nos sociétés, phénomène également associé à un taux élevé d’infections. Ce projet est ainsi susceptible d’améliorer la santé de nombreux patients qui souffrent de morbidité et de mortalité à cause d'un déficit en lymphocytes T et de réduire les frais médicaux associés.