QuantiChimera : plateforme de détection et de quantification du microchimérisme.
Le microchimérisme c’est quoi ?
Le microchimérisme (Mc) est la présence en petites quantités de cellules et/ou de matériel cellulaire génétiquement différent de son hôte [1, 2].
C’est un phénomène naturel issu des échanges cellulaires pendant la grossesse. En effet, le placenta n’est pas une membrane hermétique. Il laisse passer les cellules placentaires fœtales (trophoblastes) et les cellules de l’embryon vers la mère et, inversement, les cellules maternelles migrent vers le fœtus. Ces cellules, avec parmi elles des cellules souches, persistent plusieurs décennies chez leur hôte respectif engendrant un Mc fœtal chez la mère et un Mc maternel chez l'enfant. Les échanges entre jumeaux, qu’ils arrivent tous deux à terme ou dont l’un des deux est évanescent, engendrent un Mc gémellaire. D’autres sources de Mc ont été détectées, telles qu’un Mc grand-maternel dans environ 1/5e des sangs de cordon et enfin un Mc fraternel d’un frère ou d’une sœur ainé/e peut se retrouver, via la circulation maternelle, chez les frères ou sœurs cadets/es.
Lors des transplantations d’organes ou de cellules souches allogéniques ou lors de transfusions sanguines, il est possible d’acquérir des cellules étrangères générant un chimérisme non naturel dit iatrogène du donneur chez le receveur.
Nous nous intéressons plus particulièrement au Mc naturel et à son rôle sur la santé [3]. Ce Mc naturel est plus difficile à détecter que le Mc iatrogène, parce que les cellules semi-étrangères sont très rares, de l’ordre de quelques cellules par million de cellules de l’hôte.
Mais quels sont donc les outils pour le détecter ?
Les outils développés pour le Mc naturel sont très sensibles et aussi utilisables pour le Mc iatrogène. De nombreux laboratoires de recherche ont cherché à détecter et quantifier ces sources microchimériques. Les premières études dans les années 2000, étaient basées, pour des raisons de facilité, sur la détection de séquences du chromosome Y par PCR chez des femmes ayant donné naissance à des garçons. De telles méthodes permettaient seulement de mettre en évidence du Mc fœtal masculin chez des femmes, ce qui limitait les recherches !
Pour pallier à ce problème, notre équipe et celle de nos collaborateurs à Seattle, ont mis au point des techniques de détection, sensibles et spécifiques, basées sur le polymorphisme des gènes HLA (Antigènes Leucocytaires Humains, en anglais Human Leukocyte Antigen) entre donneur (ex : mère) et receveur (ex : enfant).
Ces gènes de la reconnaissance du "soi" et du "non-soi" sont très polymorphiques.
Si on prend l’exemple suivant, la mère porte les gènes HLA-DRB1*01 et DRB1*03. L’enfant a reçu de sa mère le gène HLA-DRB1*03 et de son père le HLA-DRB1*07.
Exemple pour HLA-DRB1 : haplotype 1 haplotype 2
mère 01 03
enfant 03 07
Pour quantifier la présence d’ADN maternel chez l’enfant (Mc maternel), nous réalisons une PCR spécifique d’une séquence du gène DRB1*01 (allèle maternel non hérité et différent de celui de l’enfant) sur l’ADN génomique de l’enfant (DRB1*03/DRB1*07).
Pour quantifier la présence d’ADN fœtal chez la mère (Mc fœtal), nous réalisons une PCR spécifique d’une séquence du gène DRB1*07 (allèle paternel présent chez l’enfant et différent de la mère) sur l’ADN génomique de la mère (DRB1*01/DRB1*03).
Le développement de ces techniques permet d’avoir un panel complet des allèles HLA de classe II les plus fréquemment rencontrés. La grande difficulté est d’amplifier seulement l’allèle d’intérêt (ex : DRB1*07) et non les allèles de l’hôte (DRB1*01, *03). Cette spécificité a été validée par compétitivité contre l’ADN de 47 lignées cellulaires portant toutes un allèle différent. Ces techniques sont sensibles, capables de détecter l’équivalent ADN d’une cellule dans l’équivalent ADN de 20,000 cellules de l’hôte (0,005%). Un panel des allèles HLA de classe I est en cours de développement afin de quantifier n'importe quelle source microchimérique chez un individu.
D’autres techniques de détection sont actuellement commercialisées telles que celles basées sur l’analyse de Short Tandem Repeat (STR) mais ont une sensibilité moindre que nos techniques allant de 5 à 1% seulement contre 0.005% pour QuantiChimera. D’autre part, la stratégie STR nécessite de tester un nombre élevé de polymorphismes entre donneur et receveur, ce qui augmente le coût. Dans notre cas, que ce soit dans un bilan d’auto-immunité, ou dans le cadre des transplantations, les typages HLA sont pour la plupart déjà faits en routine et ne nécessitent donc pas de nouveaux tests.
Peu de groupes de recherche se sont intéressés à développer des PCR basées sur le polymorphisme HLA, pour la simple raison que la similitude de séquences entre les différents allèles HLA est problématique pour trouver des amorces et une sonde qui reconnaitront un allèle HLA et n’auront pas de réactions croisées avec les autres allèles. C’est pourquoi ce « savoir-faire », qu’un logiciel informatique ne peut réaliser, nous a pris plusieurs années et est encore en développement. De plus nous avons privilégié la technique de PCR quantitative avec sondes Taqman® à celle des méthodes basées sur l’incorporation de SYBR Green®, pour en améliorer la spécificité.
C’est étudié dans quels domaines ?
La recherche sur le microchimérisme a récemment suscité un regain d’attention malgré l’existence connue de ces cellules rares depuis des décennies. En effet, ces cellules jouent un rôle sur notre santé selon qu’elles soient trop, ou trop peu nombreuses, qu’elles soient ou non en coopération avec d’autres sources microchimériques génétiquement similaires, etc.
Les domaines de recherche sur le microchimérisme sont nombreux :
- tolérance fœto-maternelle pendant la grossesse,
- complications de grossesse,
- cancer,
- maladies auto-immunes,
- maladies neurodégénératives,
- comportement
- évolution, etc…
Nos tests de PCR quantitative HLA spécifique ont été utilisés dans de nombreux travaux relatifs à la recherche sur le Mc (liste non exhaustive : [4-11])
Pour aller plus loin ...
Un consortium international sur le Mc a récemment identifié, dans un article paru en 2025, les questions clefs de ce domaine, et la question de la détection est essentielle [1]. Notre plateforme permet d’y répondre avec des outils sensibles, spécifiques et évolutifs vers de nouveaux polymorphismes. Nous avons également mis au point des méthodes de détection de Mc chez la souris.
Nous souhaitons pousser plus loin la standardisation de la détection et quantification des sources microchimériques pour être capable de produire une cartographie des différentes sources présentes chez un individu. Nous allons également développer la plateforme vers la détection des cellules microchimériques par cytométrie et microscopie.
Références
1. Chua, K.J., et al., Identifying Key Questions and Challenges in Microchimerism Biology. Adv Sci (Weinh), 2025. 12(48): p. e14969.
2. Lambert, N.C., Nonendocrine mechanisms of sex bias in rheumatic diseases. Nat Rev Rheumatol, 2019. 15(11): p. 673-686.
3. Nelson, J.L. and N.C. Lambert, The when, what, and where of naturally-acquired microchimerism. Semin Immunopathol, 2025. 47(1): p. 20.
4. Yan, Z., et al., Acquisition of the rheumatoid arthritis HLA shared epitope through microchimerism. Arthritis Rheum, 2011. 63(3): p. 640-4.
5. Stevens, A.M., et al., Maternal and sibling microchimerism in twins and triplets discordant for neonatal lupus syndrome-congenital heart block. Rheumatology, 2005. 44(2): p. 187-191.
6. Rak, J.M., et al., Transfer of the shared epitope through microchimerism in women with rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum, 2009. 60(1): p. 73-80.
7. Lambert, N.C., et al., Quantification of maternal microchimerism by HLA-specific real-time polymerase chain reaction - Studies of healthy women and women with scleroderma. Arthritis and Rheumatism, 2004. 50(3): p. 906-914.
8. Karlmark, K.R., et al., Grandmaternal cells in cord blood. EBioMedicine, 2021. 74: p. 103721.
9. Kanaan, S.B., et al., Cord blood maternal microchimerism following unrelated cord blood transplantation. Bone Marrow Transplant, 2021. 56(5): p. 1090-1098.
10. Haddad, M.E., et al., Factors Predicting the Presence of Maternal Cells in Cord Blood and Associated Changes in Immune Cell Composition. Front Immunol, 2021. 12: p. 651399.
11. Nelson, J.L., et al., Maternal microchimerism in peripheral blood in type 1 diabetes and pancreatic islet beta cell microchimerism. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007. 104(5): p. 1637-42.
