Cytokine

Cytokine
Les cytokines sont des substances solubles de communication synthétisées par les cellules du
système immunitaire ou par d'autres cellules et/ou tissus, agissant à distance sur d'autres
cellules pour en réguler l'activité et la fonction. Le terme cytokine est peu connu du grand
public alors qu'avec les hormones et les neuromédiateurs, ces molécules sont essentielles à la
communication de nos cellules.
Leur action, par l’intermédiaire de récepteurs spécifiques, peut être paracrine (cellules
proches), endocrine (cellules ou tissus distants), juxtacrine (cellules en contact), ou autocrine
(sur la cellule productrice ou une cellule proche du même type). Il s'agit de protéines ou de
glycoprotéines. Il apparaît aujourd’hui que les cytokines représentent un langage universel
dans le dialogue mené entre les différentes cellules de l'organisme.
Les cytokines ont une masse moléculaire moyenne de 8 à 50 kDa
Sommaire
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1 Histoire
2 La grande famille des cytokines
3 Récepteur
4 Ne pas confondre Cytokine et hormone
5 Exemples de cytokines
6 Cytokines et grippe
7 Cytokines et système immunitaire
8 Sources principales
9 Références
Histoire
Certains considèrent que la première cytokine a été identifiée en 1957. Il s'agit de l’interféron,
défini à l'époque par son activité anti-virale (une cellule infectée émet un message pour sa
voisine pour que celle-ci se protège contre l'infection virale). Mais on peut aussi estimer qu'il
s'agit de l'endogène pyrogène, identifié en 1948, comme un facteur émis au cours de
l'infection pour induire la fièvre.
Le terme « cytokine » fut introduit en 1974 par Stanley Cohen.
En quelques décennies, les cytokines ont connu une explosion d'intérêt dans les domaines de
la recherche et de la médecine qui a abouti à une avalanche d'informations. Il a été mis en
avant l’implication des cytokines dans les processus liés à l'embryogenèse, la reproduction
(biologie), la gestation, l'hématopoïèse, la réponse immunitaire, l'inflammation. Mais les
cytokines contribuent aussi à des situations pathologiques comme : auto-immunité, sepsis,
cancer, maladies inflammatoires chroniques (entérocolites, maladie de Crohn, polyarthrite
rhumatoïde, psoriasis, etc.), hépatites virales, l'infection par le VIH... Les cytokines peuvent
être aussi des agents thérapeutiques (ex. G-CSF pour faciliter la reconstitution
hématologique…) ou des cibles (ex. TNF dans maladie de Crohn, polyarthrite rhumatoïde…)
La grande famille des cytokines
 Interleukines
Il s'agit de cytokines regroupées sous cette terminologie sans parenté biochimique ni de
fonction, mais classées par commodité au gré des découvertes. Le terme a été créé en 1979 à
une époque où l'on ne connaissait que deux interleukines (IL-1 et IL-2). Au début 2006 on est
à 31 cytokines sous l'intitulé IL Chimiokines ou Chémokines
Définit l'ensemble des cytokines de faible poids ayant toute en commun un pouvoir
chimiotactique. La nomenclature est basée sur des points précis de leur structure (CCL1 à
CCL28, CXCL1 à CXCL16, XCL1 & 2, CX3CL1)
 La famille du "tumor necrosis factor" (TNF)
Des membres issus d'un gène ancestral commun, pouvant aussi être à la surface des cellules
 Les "Colony stimulating factors" (CSF)
Des cytokines jouant un rôle dans l'hématopoïèse, mais aussi pouvant activer les leucocytes
matures.
 Les "Transforming growth factors" (TGF)
Des facteurs de croissance impliqués dans la cicatrisation et le contrôle négatif de
l'inflammation.
Récepteur
Les récepteurs membranaires semblent pouvoir se classer sous un certain nombre de familles
en fonction des domaines qui les constituent :
 Récepteurs des hématopoïétines
 Récepteurs des IFNs
 Récepteurs apparentés à la superfamille des immunoglobulines
 Récepteurs des chémokines (à 7 domaines transmembranaires)
 Récepteurs de la famille du TNF
 Les récepteurs peuvent être libérés de la surface des cellules et modifier la fonction
des cytokines en tant que récepteurs solubles
Ne pas confondre Cytokine et hormone
Les cytokines se distinguent des hormones par quatre principes fondamentaux
 Les sources :
Les cytokines sont sécrétées par plusieurs types cellulaires. Les hormones quant à elles sont
sécrétées par un seul type de cellule spécialisée et localisée.
 Les cibles :
Les cellules principalement ciblées par les cytokines sont nombreuses et incluent les cellules
hématopoïétiques, alors que dans le cas des hormones, celles-ci sont plus spécifiques de leurs
cellules cibles.
 Les activités :
Les cytokines ont un large spectre d’activité. Il existe même une forte redondance. Quant aux
hormones, elles ont essentiellement une activité unique ou plus restreinte.
 Les modes d’action :
Les hormones ont un mode d’action endocrine (agissent à distance après avoir été véhiculées
par le sang), alors que pour les cytokines il est multiple : paracrine, autocrine juxtacrine et
endocrine.
Exemples de cytokines
 Les lymphokines ou monokines (termes obsolètes).
 Les chémokines.
 Les interleukines.
 Certains facteurs de croissance qui, en se liant à des récepteurs de la surface
membranaire, vont stimuler la division cellulaire partagent de nombreuses propriétés
communes avec les cytokines.
Cytokines et grippe
Le virus H5N1 hautement pathogène de la grippe aviaire, comme le H1N1 responsable de la
grippe espagnole de 1918-1919, déclenchent chez l'homme (non vacciné ni immunisé) comme
chez l'animal (non vacciné ni immunisé) une réaction anormalement vive du système
immunitaire. La sécrétion de cytokines est si brutale et importante qu'au lieu de réguler
l'inflammation elle provoque des défaillances organiques parfois mortelles. Cela arrive
également lors de certaines "grippes malignes" où une production très abondante de cytokines
provoque par exemple un œdème aigu du poumon, lequel perd alors de son élasticité et donc
de sa fonctionnalité. L'expression «tempête de cytokines» décrit ce phénomène.
Début 2003, l’équipe de Robert WEBSTER a montré que le H5N1 déjouait une des fonctions
du système immunitaire qui est la «réponse cytokine».
S.H. Seo et al. ont montré en 2004 que la résistance du virus A(H5N1)HP à l’activité
antivirale des cytokines était liée à la présence du gène NS1 et plus précisément à l’acide
glutamique en position 92 de la séquence d’acides aminés. Des porcs expérimentalement
infectés avec un virus recombinant reconstitué par génétique inverse, porteur du gène de la
protéine non structurale (NS1) du virus A(H5N1) isolé à Hong Kong, ont développé une
grippe cliniquement plus sévère que lors d'une infection par le virus "sauvage".
De plus, les études in vitro sur culture de cellules pulmonaires porcines infectées montrent
que l’adjonction au milieu de culture d’interféron alpha, gamma et de facteur nécrose
tumorale alpha, n’altère pas la réplication du virus A(H5N1).
En 2007, l'autopsie d’un fœtus (atteint par le H5N1) d’une femme chinoise de 24 ans, morte
du H5N1 HP neufs jours après les premiers symptômes, a révélé la présence de virus H5N1
dans le placenta et le foie du fœtus, mais surtout dans ses poumons où il a cependant
provoqué moins de dégâts que dans ceux de la mère. L'étude suggère que ces faibles
dommages puissent être expliqués par l’immaturité du système immunitaire du fœtus, qui n'a
pas produit de tempête de cytokines et chemokines face au virus1.
Il semble exister néanmoins des oiseaux (ex : canards) porteurs asymptomatiques chez
lesquels le virus ne déclenche pas cette «tempête de cytokines». Il serait intéressant de
comprendre comment ils s'en protègent.
Chez l'homme, ce phénomène semble toucher plus particulièrement les jeunes et les adultes
dans la pleine force de l'âge, ce qui expliquerait que les enfants et les personnes âgées aient
été moins touchés par la grippe espagnole et le sont aussi moins par le H5N1 depuis son
apparition en 1997 et son extension en 2003.
On ne connaît que deux virus, caractérisés tous deux par une particularité génétique, capables
de produire de tels dégâts et si rapidement : le H1N1 de 1918 et les variants H5N1 HP
récemment apparus. Les personnes âgées développent souvent des formes pneumoniques avec
surinfections. La femme enceinte peut en mourir ou avorter. Une étude rétrospective a montré
que les fœtus et embryons qui ont survécu à la pandémie de 1918 chez des mères ayant
contracté le virus semblent en avoir gardé des séquelles durables mais la responsabilité des
cytokines n'a pas été étudiée pour l'embryon ou le fœtus.
(Source : Menno de Jong, Nature Medicine, oct 2006)
Cytokines et système immunitaire
Les cytokines sont produites en réponse soit à des microbes, soit à des antigènes. Une fois
qu'elles ont répondu à l'antigène, elles stimulent les cellules chargées du développement des
défenses immunitaires.
Elles stimulent la croissance et la différenciation des lymphocytes.
Exemples de cytokines qui médient et régulent l'immunité innée : TNF (tumor necrosis
factor ; par exemple le TNFα) ou l'interleukine 1 (IL1).
Sources principales
 "LES CYTOKINES", sous la direction de J.-M. Cavaillon aux Éditions Masson,
1996
 "MOLECULAR MEDIATORS : CYTOKINES", J.-M. Cavaillon, dans
"Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine", 2nd Edition, Vol.
8Wiley-VCH Verlag, Weinheim, Germany, 2005, pp 431-460
Références
1. ↑ Rapport publié par le publié par le centre d’étude des maladies infectieuses de Pékin,
journal The Lancet, Septembre 2007
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