rôle des agents infectieux dans les maladies inflammatoires

Rôle des agents infectieux dans les
maladies inflammatoires et auto-immunes
Jean Sibilia
Rhumatologie, CHU de Strasbourg
Centre national de référence "Maladies auto-immunes systémiques rares"
Paris – 07 octobre 2011
La vie sur terre … une vieille histoire !!
Des roches vieilles de 3.5 milliards d'années
(Pilbara, Australie)
… une concentration en isotope du souffre
(32S, 33S, 34S) déséquilibrée … la preuve d'une vie bactérienne
capable de se "nourrir de souffre"
… les ancêtres de nos "extrémophiles"
Philippot et al. Science 2007;317:1534-7.
La survie des "êtres unicellulaires"
Prolifération
"no limit"
Adaptabilité
symbiotique
Agression
Coopération
Microbes
Terrain immunogénétique de l'individu
Le métagénome intestinal
Notre tube digestif contient :
- 1014 bactéries = microbiote intestinal
- = 10x le nb de nos propres cellules
- = 1,2 kg…
Fonctions multiples :
- Digestion
- Apports énergétiques
- Apports en acides aminés essentiels, uricase ?...
- Éducation du système immunitaire…
Le poids de la flore bactérienne digestive !
Selles de 124 sujet européen séquençage métagénomique
• 3.3 millions de gènes bactériens non redondants 100
trillions bactériens chez un homme
150X plus que le génome humain
• 1000 à 1150 espèces bactériennes au total
Notion de "minimum gut metagenome"
≥ 160 espèces différentes / personnes
57 espèces bactériens présents chez > 50% des individus
90% des espèces ne se cultivent pas (anaérobie)
Qin et al. Nature 2010; 464 : 59-65.
La variation des métagénomes bactériens intestinaux
dans les MICI
Qin et al. Nature 2010; 464 : 59-65.
Rôle de la flore digestive dans l’orientation du système immunitaire
Souris gnotobiotique = flore contrôlée = souris axéniques (germ free) chez lesquelles on
introduit des souches bactériennes connues
Bacteroides
fragilis
↑ FoxP3
↑ Treg
↑ TCD4+
↑ Th17
Bactéries
filamentaires
• Fragilité vis-à-vis des
entéropathogènes
• Résistance à l’arthrite
expérimentale et à l’EAE
• Protection contre les
entéropathogènes
• Susceptibilité accrue à
l’arthrite expérimentale et
à l’EAE
Yun Kyung Lee, et al. Science 2010 330, 1768
Le système immunitaire inné
1012 bactéries/g
de selle
Système
immunitaire
innée
Flore
commensale
Co-évolution
"symbiotique"
Effet antiinflammatoire
Flore
pathogène
Co-évolution
"guerrière"
Effet proinflammatoire
"Si vis pacem, para bellum"
Survivre … en collaborant !
La fable d'un petit calamar de Calvi
Les "PAMPs" : un partenaire d'une symbiose bénéfique ou
MAMPs "microbe associated molecular patterns"
Tracheal cytotoxine
(TCT)
(monomère de
peptidoglycane)
Euprymna scolopes
H2O mer
Vibrio fischeri (BGN)
Colonise les
"chromatophores" des
E. scolopes nouveau-nés
(macrophage-like
hémocyte)
Koropatnick et al. Science 2004; 306 : 1186-9.
Les micro-organismes nous protègent de l’asthme
et de l’allergie
Etude de 2 populations d’enfants
1. PARSIFAL: 6843 enfants (6-13 ans) de Bavière recrutés de
2000 à 2002
• 52 % vivant dans une ferme
• 8% Asthme
Etude de 489 prélèvements
poussière de matelas collectée par vacutainer analyse par
SSCP (ARN16s) des Bactéries
séquençage
MJ EGE et al N Engl Med 2011
Les micro-organismes nous protègent de l’asthme
et de l’allergie
2. GABRIELA: 9668 enfants (6-12 ans) d’allergique du Sud,
Autriche et Suisse recrutés de 2006 à 2007
• 16 % vivant dans une ferme
• 11% Asthme
Etude de 444 prélèvements
poussière « d’intérieur » collectée par collecteurs
electrostatiques
Analyse bactérienne et
fungique par examen direct et culture
MJ EGE et al N Engl Med 2011
Les micro-organismes nous protègent de l’asthme
et de l’allergie
MJ EGE et al N Engl Med 2011
Les micro-organismes nous protègent de l’asthme
et de l’allergie
MJ EGE et al N Engl Med 2011
Le rôle des agents infectieux dans le déclenchement et/ou
la persistance des maladies inflammatoires et auto-immunes
Deux grandes hypothèses
Auto-immune
Environnementale
Metchnikov : le
macrophage : 1ère pierre
du système immunitaire
Pasteur : ouvre la traque
des maladies
infectieuses
Koch : identification du BK.
Postulat pour l’identification d’un
agent infectieux causal
Burnet : sélection thymique :
discrimination du soi - non soi
Taylor-Robinson : mise en
évidence de l’ADN de Chlamydia
dans la synoviale au cours de
l’arthrite réactionnelle
John Zabriskie :
homologie de structure entre
streptocoques et endocarde : le
mimétisme moléculaire
Terrain génétique
Génétique
Génétique
Environnement
Affections
auto-immunes
monogéniques
IPEX (Fox p3)
ALPS (Fas)
APECED (AIRE)
Affections multigéniques
Auto-immunes
Lupus
PR
Sjögren
Sclérodermie
DID
Thyroïdite
Maladie coeliaque
Hyperinflammatoires
Spondylarthropathie
Arthrites post-infectieuses
Ostéite aseptique
SAPHO
Behçet
Uvéite
Vascularites
Crohn
Maladie de Still
Syndrome de Schnitzler
Goutte/CCA
Affections
auto-inflammatoires
monogéniques
FMF
TRAPS
HIDS
CAPS
PAPA
Blau
Inflammation
Auto-immunité
Le rôle des agents infectieux
dans la polyarthrite rhumatoïde
Présence de bactéries et de débris bactériens (PAMPs)
dans la synoviale de PR
Bacterial species unique to RA patients
and found in more than one patient
Bacterial species
common to other joint
diseases
Bacterial species unique to RA patients
and found in one patient
Kempsell et al. Infect Immun 2000
Etude microbiologique
dans les rhumatismes inflammatoires
Etude du liquide synovial et du sang (PR n=16, Rh pso n=14,
arthroses n=9) - Recherche de bactéries orales par hybridation DNADNA
• Porphyromonas gingivalis, Tannarella forsythensis et Prevotella
intermedia uniquement détectées dans le liquide synovial de PR
et Rh pso
Concentration d'ADN bactérien plus élevée dans le liquide
synovial que le sang de PR et Rh pso
Nombre d'espèces bactériennes dans le liquide synovial
- 14.0 (6.8%) dans PR
- 19.4 (7.1%) dans Rh pso
- 4 (1.7%) dans arthroses
Moen et al. Clin Exp Rheumatol 2006; 24 : 656-65.
Etude du microbiome oral/intestinal et périodontal
Orale/intestinale : 8 PR, 3 Rh pso, 9 sains
Etude
Périodontale : 30 PR, 4 Rh pso, 8 sains
Etude et séquençage (NIH ARRA grant)
• Surreprésentation de la famille de prevotellaceae dans les selles
des PR ACPA+ (mean 38%) versus ACPA- (mean 4.3%)
• Surreprésentation des familles spirochetaceae / prevotellaceae /
porphyromonaceae dans le microbiome gingival des PR récentes
non traitées (mean 53%) versus des témoins sains (mean 18%)
Parodontite chez 66% des PR versus 25% des Rh pso et 12% des
sujets sains
Scher et al. Arthritis Rheum 2010; Suppl : Abst 1390.
Parodontite
P. gingivalis
LPS/TLR
PAD bactérien
PAD
Citrullination
Enolase bactérien, PAD4, fibrine, fribrinectine, vimentine …
La PAD-4 est détectée dans le tissu parodontal
• L’expression de PAD4 est étudiée par immunohistochimie
sur tissu gingival de patients avec parodontite
Expression de PAD4 nucléaire et cytoplasmique est mise
en évidence dans le parodonte (poche et sillon gingival) à un
taux un peu moindre que dans la synoviale PR
Livia Casciola-Rosen, PhD;
Etude de la corrélation des anti-CCP
et des Ac anti-P. gingivalis
76 sérums de PR anti-CCP+ et anti-CCP• Corrélation entre la présence d'IgM et d'IgG2 anti-CCP
(pas des IgA et IgG totales) et d'Ac anti-P. gingivalis
Réaction croisée ou induction ?
Mikuls et al. Int Immunopharmacol 2009; 9 : 38-42.
Objectif : étudier la relation entre la colonisation par Porphyromonas
gingivalis, le développement d’ACPA et une PR
1. Étude transversale comparant la flore bactérienne orale et
intestinale
-
22 PR (14 récentes) et 10 sujets sains
Technique de séquençage ARN 16s à partir de prélèvements
réalisés dans les selles et la cavité buccale
2. Étude prospective d’une décolonisation bactérienne par
antibiotique sur la citrullination en dosant le titre des ACPA
chez des PR naïves :
-
MTX + corticoïdes
Doxycycline seule (8 semaines)
Vancomycine orale seule (2 semaines)
ACR 2010 Scher (1390)
Étude transversale comparant les flores bactériennes orales et
intestinales chez les sujets sains et les PR (récente ou établie)
Buccale
Intestin
p = 0,06
p = 0,05
100
10
p = 0,01
8
6
Abondance (%)
Abondance (%)
p = 0,05
p = 0,07
4
2
80
60
40
20
0
0
Sains
PR récente PR établie
Porphyromonas gingivalis
PR
Sains
PR récente
PR établie
PR
Bactérie de la famille des Prevotellaceae
Scher et al Arthritis Rheum 2010 (suppl) Abst 1390
Les Bactéries digestives sont « citrullinantes »
• Le titre des ACPA diminue uniquement pour les PR
traitées par vancomycine
Variation du titre des ACPA (%)
200
MTX + corticoïdes
Doxycyline
Vancomycine
160
Avant traitement
Après traitement
120
80
40
0
PR 1
PR 2
PR 3
PR 4
PR 5
PR 6
PR 7
PR 8
PR 9
PR 10
Les bactéries de la famille des Prevotellaceae ont des PAD qui
pourraient favoriser la citrullination et le développement des PR
ACPA+
Scher et al Arthritis Rheum 2010 (suppl) Abst 1390
Impact du traitement parodontal sur l’activité de la PR
• 40 patients PR active + périodontite sévère
- 20 : traitement périodontal non chirurgical
- 20 : pas de traitement périodontal
- Tous les patients /DMARDs, 20 anti-TNF
- Évaluation activité à baseline et S6
• Résultat :
- Groupe traitement périodontal :
* Diminution DAS28 et VS (p<0,001)
* Diminution tx sérique TNF
* Amélioration score périodontite
- Groupe pas de traitement : pas de modification
Ortiz P. J Periodontol2009; 80 (4): 535-540
Une mauvaise hygiène buccale limite
l’effet des anti TNF
Étude sur 20 PR, ayant une durée moyenne d’évolution de 11 ans
• Mise sous anti-TNF pour PR active : IFX 17, ADA 2, ETN 1
• Surveillance à l’inclusion et à 6 mois et bilan dentaire : clinique,
évaluation complète du périodonte, flux salivaire
Réponse thérapeutique selon l’état dentaire
Hygiène buccale
Mauvaise
Bonne
p
DAS28 à 6 mois
5,5
3,8
0,01
VS
25
12
0,05
Rôle des bactéries buccales favorisant la citrullination?
ACR 2010 Savioli (2204)
Les immunocomplexes contenant du fibrinogène citrulliné
costimulent via FcyR et TLR4 les macrophages humains et murins
Fibrinogène citrulliné
IC avec fibrinogène
citrulliné
TLR4
MyD88
Macrophage
FcyR
Le fibrinogène citrulliné induit plus de TNF que le fibrinogène natif
! Rôle de TLR4 étudié avec1 des cellules TLR4 -/- et un inhibiteur de
TLR4 (CLI 095 (TLR4β µg/ml))
Sokolove et al Arthritis Rheum 2011; 63: 53-62
Les PAMPs intra-articulaires : activateurs ou inhibiteurs de
synoviocytes rhumatoïdes ?
IFNγγ, TNFα
α
BAFF R
FLS
BAFF
LB
Prolifération
PAMPs ?
Activateur
ou inhibiteur ?
Prot I/II α5β
β1
LPS, CPG TLR
+
-
Alsaleh G, Messer L, Semaan N, Boulanger N, Gottenberg JE, Sibilia J, Wachsmann D. BAFF synthesis by
rheumatoid synoviocytes is positively controlled by alpha5beta1 integrin stimulation and is negatively regulated by
tumor necrosis factor alpha and Toll-like receptor ligands. Arthritis Rheum 2007;56:3202-14.
Triangle de l'inflammation
PR
HLA
Tabac
citrulline
Inflammation
P. Gingivalis
Parodontopathie
Tabac
Maladies
cardiovasculaires
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
Ac
Héparine
PF4
Pla
Complexe antigénique
multimoléculaire
Fcγ
R
es
ett
qu
Ac
FcγγR
Plaquettes
• PF4 est relargué par des plaquettes activées et fixent des polyanions.
• Les IC (héparine / PF4 / Ig) activent les plaquettes et génèrent de la
thrombine thrombopénie et thrombose.
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
Des patients n'ayant jamais eu d'héparine peuvent faire
une thrombopénie induite par l'héparine dans les 4
premiers jours de traitement
Quelle pré-immunisation ?
Rôle d'une infection préalable ?
3 à 8% des sujets sains ont des Ac anti-PF4 "naturels"
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
• PF4 peut se fixer des polyanions de la surface bactérienne
(germes périodontaux)
Porphyromonas gingivalis
Aggregatibacter actinomycetemcomitans
15-20% des sujets sains ont une périodontite
• La présence d'Ac anti-PF4 "naturels" est liée à la
présence d'une périodontite indépendamment de
l'inflammation mais corrélée à sa sévérité
étude cas témoins et cohorte SHIP
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Le rôle de la parodontite dans la thrombopénie induite
par l'héparine
Parondontite
Complexe
antigénique
Plaquettes
Germes
(P. gingivalis)
PF4
Immunisation
"anti-héparine"
(anti-PF4/germe)
par mimétisme
PF4
Les Ac anti-PF4/héparine fisent les complexes germes périodontaux/PF4
Greinacher et al. Blood 2011; 118 : 1395-1401.
Prévalences respectives du lupus et de la malaria
malaria
LUPUS
MALARIA
MALARIA
lupus
lupus
• Tant que FcgR2A, 3A et 3B sont « occupés » par les anticorps anti-malaria : pas de lupus
(les Ac anti-plasmodium ont un effet équivalent aux IVIG)
• S’il n’y a plus la pression « malaria » : excès de réponse FcgR -> augmentation de
l’incidence du lupus
Rôle ambivalent du polymorphisme de FcγγRIIB…
protecteur contre le paludisme mais associé au risque de lupus !
Fc
FcγγRIIB
Macrophage
ITIM
CD
LB
• Seul FcγγR inhibiteur (ITIM)
• Seul FcγγR porté par le LB
• Rôle dans la défense anti-infectieuse et la susceptibilité aux
maladies auto-immunes (lupus)
Willcoks et al. Proc Natl Acad Sci 2010; 107 : 7881.
Smith et al. Nat Rev Immunol 2010; 10 : 328-43.
Déficit FcγR2b : facteur de résistance à la malaria
Souris déficientes en FcγRIIb :
• naturellement résistantes aux manifestations sévères aux
infections à Plasmodium chabaudi chabaudi, l’équivalent murin
de Plasmodium falciparum
Chez l’homme :
• L’activation de FcγRIIb diminue la phagocytose de P.
falciparum par les macrophages
• Étude des conséquences de l’homozygotie FcγRIIbT232
(homozygotes « déficients ») :
- chez les africains de l’est : risque atténué de forme sévère de
malaria : OR = 0,56 [IC95% (0,42 – 0,74), p = 7,1.10−5]
- Méta-analyse des études génétique Asie du sud-est et caucasiens :
risque accru de lupus : OR = 1,73 [IC95% (1,36 – 2,20), p = 8,0.
10-6]
Willcocks LC.Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Apr 27;107(17):7881-5
Un polymorphisme du FcyRIIB…protecteur du Paludisme…
à risque pour le lupus!
Rôle du Polymorphisme de FCGR2B (rs 1050501)
avec Threonine en 232 (Domaine transmembranaire)
réduction de l’effet inhibiteur de FcyRIIB
Activation LB et
cellules myéloïdes
Cette allèle (FcyRIIB T232 est plus fréquent en Afrique et Asie du sud est
qu’en Europe/Amérique
Explications: Allèle protecteur contre le paludisme sévère
684 enfants (Kenya) avec Paludisme (P.Falciparum) sévère versus
998 enfants sains
Homozygotie FcyRII T232 OR:0.50 (0,33 – 0,76)
! non observé dans Paludisme non sévère
WILLCOCKS et al 2010 PNAS 107:7881-85
Un polymorphisme du FcyRIIB…protecteur du
Paludisme…à risque pour le lupus!
• Conséquences: susceptibilité accrue au Lupus?
819 Lupus (Hong Kong) versus 1026 contrôle ajusté
Homozygotie FcyRII T232 OR: 1.34 (0,91 – 1,99)
Méta analyse du Risque: OR: 1.73 (1,35 – 2,2)
Les sujets Homozygotes FcyRIIB T232 phagocytent mieux
Streplucoccus pneumoniae in vitro
WILLCOCKS et al 2010 PNAS 107:7881-85