INT J TUBERC LUNG DIS 16(11):1424–1432 © 2012 The Union ÉTAT DE LA QUESTION Que savons-nous et qu’ignorons-nous sur l’immunopathogénie de la tuberculose ? T. H. M. Ottenhoff Department of Infectious Diseases, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands RÉSUMÉ Dans cette revue, nous discutons les éléments « connus » autant que les « inconnus » en matière de dépendance de l’hôte contre Mycobacterium tuberculosis. En ce qui concerne les données « connues », on discute à la fois les mécanismes protecteurs et immunopathogènes, y compris de nouvelles voies de défense de l’hôte et d’immunologie inflammatoire récemment découvertes. En ce qui concerne les données « inconnues », on insistera sur les questions-clé encore sans réponse accompagnées d’une perspective sur les nécessités et les priorités de recherches ultérieures. Le rôle de la réponse inflammatoire et sa dérégulation dans le syndrome inflammatoire de reconstitution immunitaire lié à la tuberculose seront également discutés. M O T S - C L É S : Mycobacterium tuberculosis ; mécanismes immunopathogènes ; immunopathologie LA TUBERCULOSE (TB) reste une maladie à proportions dramatiques, qui tue chaque année environ 1,5 million d’individus et inflige une souffrance humaine incroyable à beaucoup d’individus, collectivités et populations dans des contextes défavorisés et à ressources insuffisantes. La TB est responsable de plus de désastres que ceux liés à n’importe quel autre pathogène isolé1 et elle forme une alliance particulièrement mortelle avec le virus de l’immunodéficience humaine (VIH). Le VIH compromet les défenses de l’hôte et entraine une prévalence plus élevée de la TB, des résultats plus mauvais et un traitement plus difficile de la TB. La prévalence croissante de la TB à germes multirésistants (TB-MDR) et à germes ultra-résistants aux médicaments (TB-XDR) tout comme l’apparition de souches de Mycobacterium tuberculosis totalement résistantes aux médicaments (TDR) menace encore davantage la maîtrise de la tuberculose. Si l’on se base sur le test cutané tuberculinique (TCT), plus de deux milliards de personnes sont supposées infectées de manière latente par M. tuberculosis et dès lors encourent un risque de réactivation.1 On sait depuis longtemps que l’immunité à médiation cellulaire joue un rôle clé dans le contrôle des infections mycobactériennes ;2 elle implique l’activité coordonnée d’un grand nombre de cellules et de types cellulaires, particulièrement les phagocytes et les cellules T-helper (Th) CD4+ ; ceci est illustré par le fait que l’infection active par le VIH cible les cellules Th CD4+ et augmente les taux de réactivation TB de 3– 10% pendant toute la vie à 5–10% par année de vie.3 Néanmoins, la plupart des individus infectés par M. tuberculosis sont capables de contenir l’infection à un stade latent ou subclinique : plus de 90% des individus dont le TCT a viré ne développent jamais de signes cliniques de maladie TB pour autant qu’ils ne soient pas porteurs d’autres facteurs de risque qui compromettent l’immunité de l’hôte.2,4 Au cours de cette période de latence persistante, des bacilles M. tuberculosis non réplicants ou à réplication lente restent présents et peuvent être réactivés lorsque l’immunité de l’hôte s’affaiblit, même des décennies plus tard. En plus de la coïnfection VIH, d’autres situations peuvent également atteindre la défense de l’hôte, quoique de façon plus subtile, et augmenter le risque de réactivation de TB notamment d’autres coïnfections (helminthes, mycobactéries non-tuberculeuses, infections virales), des co-morbidités (par exemple le diabète de type-2) ainsi que l’immunosénescence. L’infection latente par M. tuberculosis peut être également réactivée involontairement à la suite d’un traitement par des agents biologiques tels que le facteur alpha de nécrose tumorale (TNF-α), l’interleukine (IL) et les agents anti IL-12/23 qui sont utilisés de plus en plus dans les maladies inflammatoires comme l’arthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn, le psoriasis et d’autres.5 Certains individus, plutôt que de développer une infection latente, sont capables d’obtenir une élimination complète allant jusqu’à la stérilisation des bactéries M. tuberculosis. Il y a des preuves indirectes en faveur de ce fait : 10 à 20% des individus gardent un TCT négatif de manière persistante et ne développent pas la maladie en dépit d’une exposition de forte Auteur pour correspondance : Tom H M Ottenhoff, Department of Infectious Diseases, Leiden University Medical Center, Leiden, The Netherlands. Tel : (+31) 71 526 3809. Fax : (+31) 71 521 6751. e-mail : [email protected] [Traduction de l’article : « The knowns and unknowns of the immunopathogenesis of tuberculosis » Int J Tuberc Lung Dis 2012; 16(11): 1424–1432. http://dx.doi.org/10.5588/ijtld.12.0479] 2 The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease intensité et dès lors de la probabilité d’une infection.6,7 Comme le TCT dépend de l’activité des cellules T, on pense que la réponse immunitaire naturelle de ces sujets dont le TCT ne vire pas pourrait contrôler l’infection à un stade précoce, avant même l’induction de la réponse immunitaire adaptative qui s’en suit (voyez plus bas). Un défi scientifique consiste à élucider le mécanisme protecteur impliqué afin de le traduire en nouvelles stratégies interventionnelles de lutte contre la TB. QUE SAVONS-NOUS DE L’IMMUNITÉ, DE LA PROTECTION IMMUNITAIRE ET DE LA PATHOLOGIE IMMUNITAIRE DANS LA TUBERCULOSE ? Après avoir atteint les espaces alvéolaires, les bacilles M. tuberculosis qui y ont pénétré par voie aérienne sont rapidement absorbés par les cellules phagocytaires, en particulier par les macrophages alvéolaires, les cellules dendritiques locales (DC), les macrophages interstitiels et peut-être aussi par les cellules épithéliales lorsqu’ils traversent les revêtements bronchiolaires. Si l’on compare M. tuberculosis à d’autres pathogènes, on constate qu’il a une capacité unique à retarder la mise en route des réponses immunitaires adaptatives à la fois chez l’homme et chez la souris.8 Les modèles murins récemment élaborés, dans lesquels les récepteurs des cellules T génétiquement manipulés et spécifiques pour les antigènes de M. tuberculosis se sont exprimés, ont permis de démontrer que M. tuberculosis est capable de retarder de 2 à 3 semaines la mise en route des réponses des cellules T spécifiques aux antigènes de M. tuberculosis. Le mécanisme d’action sous-jacent est que les cellules infectées par M. tuberculosis, probablement les DC, n’arrivent pas, pendant une période d’au moins 2 semaines, à migrer du foyer pulmonaire infecté vers les ganglions lymphatiques de drainage dans lesquels se produit l’amorçage des cellules T.9–11 Ce délai pourrait permettre à M. tuberculosis de développer une masse critique de bacilles avant que l’immunité adaptative ne puisse se développer de manière suffisante pour maîtriser l’infection. A partir de la population bactérienne qui en résulte, on peut voir apparaître au moins trois types de population à la suite d’événements aléatoires ou induits par l’environnement : des bacilles persistants véritablement « non réplicants », des bacilles persistants qui entrent dans un stade à métabolisme réduit et à « réplication lente » dans les cellules infectées et en cas de TB aiguë ou de TB de réactivation, des bactéries en réplication et à métabolisme actif. En plus de cette capacité remarquable à retarder la mise en route des réponses immunitaires adaptatives (acquises), M. tuberculosis est également apte à manipuler et à persister dans le milieu hostile des cellules hôtes infectées, particulièrement les phagocytes professionnels. M. tuberculosis exploite une myriade de stratégies d’évasion immunitaire, les plus importantes étant l’inhibition de la maturation des phagosomes bactériens et de leur fusion avec les lysosomes ; l’inhibition de l’autophagie, une voie de séquestration des vacuoles endogènes avec une activité antimicrobienne puissante dans les phagocytes professionnels ; l’inhibition de l’apoptose, une voie de décès cellulaire inductible avec une puissante activité antimicrobienne ; l’inhibition du traitement des antigènes et de leur présentation aux cellules T pour éviter qu’ils ne soient reconnus ; l’inhibition de la signalisation médiée par les récepteurs de l’interféron-gamma (IFN-γ), une voie importante qui régule l’ensemble de ces mécanismes antimicrobiens de la défense de l’hôte ; l’inhibition et l’évacuation des intermédiaires toxiques de l’oxygène et de l’azote ; et la sortie du milieu hostile du phagosome vers le cytoplasme plus favorable. Toutes ces stratégies aident M. tuberculosis à résister et à échapper aux défenses de l’hôte,12–16 et elles ont été exposées plus en détails par ailleurs.17 A la suite de l’infection initiale par M. tuberculosis et de sa phagocytose, de nouveaux macrophages commencent à être recrutés au site de l’infection au cours de la réponse innée précoce ; ils forment des infiltrats cellulaires qui se développent ensuite en granulomes primaires. A l’opposé de ce que l’on croyait antérieurement, ces granulomes sont des structures dynamiques dont les cellules-hôtes peuvent rapidement entrer et sortir,18 tout au moins dans le modèle du poisson zèbre dans lequel ce phénomène a été étudié. Lorsque la réponse immune adaptative a finalement été mise en route, les cellules T spécifiques infiltrent également les granulomes, ce qui mène typiquement à la formation de granulomes plus importants et bien organisés dans les quels M. tuberculosis et les macrophages se situent surtout au centre alors que les cellules T sont en périphérie. On pense généralement que cette réponse de l’hôte est protectrice puisqu’elle localise et séquestre l’infection in situ, quoique, comme mentionné, les bactéries puissent se disséminer également à partir des granulomes tout au moins dans le modèle du poisson zèbre.18 Quand un équilibre correct entre le contrôle local de l’infection et l’inflammation n’existe pas, une nécrose caséeuse centrale se développe,19 ce qui facilite fortement le développement extracellulaire d’un grand nombre de bactéries M. tuberculosis. Quand ces granulomes nécrosants se liquéfient et commencent à altérer les revêtements des voies aériennes, de grands nombres de bactéries M. tuberculosis peuvent être libérées dans les voies aériennes d’où une contagiosité par aérosols. La réponse immunitaire à l’égard de M. tuberculosis contribue donc à contenir l’infection mais est également impliquée dans une transmission plus facile de la TB. Ceci a évidemment un impact sur la conception d’un ou l’autre vaccin TB, car des vaccins meilleurs que le BCG doivent non seulement induire une meilleure immunité à l’égard de M. tuberculosis, mais ils doivent aussi induire une réponse bien équilibrée L’immunopathogénie de la TB qui favorise les mécanismes de protection et évite les mécanismes pathogènes. Défense cellulaire de l’hôte contre M. tuberculosis La réponse immunitaire spécifique contre M. tuberculosis implique différents types cellulaires, allant des cellules T classiques et non-classiques aux neutrophiles, aux cellules B et aux cellules NK (natural killer). C’est le rôle des cellules Th1 CD4+ dans la TB qui est le mieux connu. Les cellules Th1 sécrètent de l’IFN-γ et des cytokines TNF qui sont cruciales pour l’immunité protectrice contre les mycobactéries. L’induction de l’IFN-γ est réglée par l’IL-12 qui est sécrété par les phagocytes activés.4 Les mutations génétiques, tant celles qui affectent les protéines essentielles pour l’induction (la sous-unité IL-12p40, IL-12Rβ1) ou pour la fonction des cellules Th1 (IFN-γR1, IFN-γR2, Stat1) que celles qui interviennent dans la déplétion discutée des cellules Th1 CD4+ au cours de l’infection VIH renforcent toutes la sensibilité à des infections graves dues aux mycobactéries.4,20 L’importance de l’immunité cellulaire dans la TB est soulignée davantage par l’augmentation des taux d’incidence de la TB au cours du traitement par les agents biologiques ciblant les TNF.5 Les cellules Th1 CD4+ reconnaissent les antigènes de M. tuberculosis qui lui sont présentés via les molécules de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) à la surface cellulaire de phagocytes comme les DC et les macrophages.21–23 Une observation récente et importante est le fait que la restriction de la présentation des antigènes par les MHC de classe II aux cellules CD4+ T dans les granulomes TB n’est pas optimale tout au moins dans un modèle murin de formation de granulomes TB. Ceci se traduit dans une limitation majeure de l’activation des cellules CD4+ Th1, ce qui limite l’induction d’une réponse protectrice des cytokines in situ. Les facteurs impliqués dans cette présentation sub-optimale peuvent être multiples et comportent une disponibilité limitée des antigènes/MHC de classe II ou l’inhibition des cytokines renforçatrices et d’autres molécules accessoires nécessaires pour soutenir une activation complète des cellules T.24 A côté des cellules Th1 CD4+, il y a également une activation proéminente d’un autre sous-groupe Th CD4+, notablement les cellules Th17. Il s’agit d’un sous-groupe de cellules T récemment découvert qui produit l’IL-17A, l’IL-17F, le TNF et souvent aussi l’IL-22 et dans certains cas également l’IFN-γ. Les cellules Th17 sont des cellules pro-inflammatoires qui interviennent principalement dans l’immunité contre les bactéries extracellulaires et les champignons, particulièrement sur les surfaces muqueuses. Les cellules Th17 pourraient avoir un rôle dans les phases précoces de l’infection, tout au moins dans les modèles murins de TB :25,26 elles apparaissent dans la phase précoce de l’immunité adaptative et contribuent à la défense de l’hôte contre M. tuberculosis.25 L’IL-17A 3 est essentiel pour la formation de granulomes pulmonaires murs dans les modèles d’infection par le BCG et par M. tuberculosis.27 Toutefois, le rôle des cellules Th17 dans les processus ultérieurs de l’infection reste moins clair :28 l’hyperactivité des cellules Th17 a été néfaste et a conduit à un accroissement de la pathologie d’origine immunitaire, accompagné d’un afflux de neutrophiles et de l’induction de destructions cellulaires plutôt que de la maitrise de l’infection.28,29 Les TNF peuvent constituer un facteur contributif significatif ici aussi (voir plus bas). L’IL-17 peut aussi être produit par des cellules autres que les cellules Th17 ; par exemple, une source importante aux stades précoces de l’infection est constituée par les cellules T réceptrices gamma-delta (γδ), une population de cellules qui comporte des propriétés à la fois innées et adaptatives qui interviennent dans la phase précoce de la TB.27,29 Quoique le rôle des cellules T CD8+ dans la TB soit moins clair que celui des cellules T CD4+, elles sont généralement considérées comme contribuant à une immunité et à une protection optimale.23,30 Les cellules T CD8+ reconnaissent les antigènes dans le contexte des molécules MHC de classe I qui sont classiquement chargées de peptides antigéniques qui proviennent des antigènes cytosoliques des cellules infectées. Comme M. tuberculosis se situe principalement dans les compartiments vacuolaires, les immunologistes ont initialement considéré qu’il était difficile d’expliquer comment les cellules T CD8+ pourraient reconnaître les antigènes de M. tuberculosis. Aujourd’hui toutefois, il est clair que les DC possèdent en particulier de multiples voies pour charger les molécules MHC de classe I avec des peptides provenant des bactéries des phagosomes : ceci peut être médié par la voie de traitement cytosolique classique mentionnée plus haut, puisqu’un transport actif ou une diffusion passive au travers des membranes peu endommagées de M. tuberculosis contenant des vésicules peuvent fournir des antigènes à la voie classique de présentation cytosolique protéasome/MHC de classe I. Deuxièmement, le fait que M. tuberculosis puisse activement s’échapper du phagosome dans le cytoplasme et de la sorte, accéder directement au traitement/présentation de MHC de classe I représente un autre mécanisme.16 Troisièmement, M. tuberculosis induit une apoptose dans les cellules infectées qui entraîne la formation de vésicules apoptotiques qui sont ultérieurement prélevées par les DC qui à leur tour présentent de façon croisée leur contenu antigénique grâce aux molécules MHC de classe I et de classe II.31,32 Une quatrième voie, l’autophagie, a quelques similarités avec la voie apoptotique, et contribue également à l’amorçage croisé des cellules T contre les pathogènes intracellulaires, notamment M. tuberculosis.33,34 Cinquièmement, des voies alternatives de traitement des pathogènes situés dans les phagosomes et des antigènes situés dans les endosomes existent, grâce auxquelles ces derniers peuvent 4 The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease être chargés dans les MHC de classe I.30 Il existe donc de multiples voies d’activation des cellules T CD8+ par les antigènes des phagosomes. Un développement intéressant et relativement nouveau est la découverte de sous-groupes intitulés cellules T CD8+ alternatives qui comportent principalement les cellules T CD8+ avec restriction au MHC de classe Ib. Ces nouveaux sous-groupes comportent les cellules T CD8+ restreintes à l’antigène E du complexe d’histocompatibilité (HLA-E),35,36 qui reconnaissent les antigènes de M. tuberculosis présentés par des molécules HLA-E virtuellement non polymorphes ; les cellules T invariantes associées aux muqueuses pulmonaires (MAIT) qui reconnaissent les antigènes de M. tuberculosis dans le contextes des molécules non classiques et fortement conservées MR1 ;37 et les cellules T restreintes au CD1 qui reconnaissent principalement les antigènes lipidiques dérivés de M. tuberculosis.38 Les molécules CD1b sont chargées d’antigène par la voie de présentation établie des MHC classe II, mais on ne sait que peu de choses au sujet des ligands précis et des mécanismes de chargement pour les molécules de présentation MR1 et HLA-E. HLA-E est enrichi dans le phagosome de M. tuberculosis et est dès lors probablement physiquement susceptible d’être chargé par les peptides de M. tuberculosis.39 Une importante différence avec les cellules Th CD4+ est que les cellules T CD8+ sont capables de reconnaître des antigènes sur des cellules non phagocytaires comme les cellules épithéliales qui peuvent elles aussi être infectées par M. tuberculosis :40 toutes les cellules nucléées expriment des molécules MHC de classe I, mais seuls les phagocytes professionnels— ou les cellules activées par l’IFN-γ—expriment les molécules MHC de classe II et peuvent dès lors être reconnus par les cellules T CD4+. Ceci implique que les cellules T CD8+ sont capables de surveiller une beaucoup plus grande variété de types cellulaires potentiellement infectés que ne le sont les cellules T CD4+. De plus, comme mentionné plus haut, les cellules T CD8+ sont capables de surveiller la présence d’antigènes dans le « milieu intracellulaire » du cytoplasme des cellules infectées grâce à une variété de voies de traitement et de présentation des antigènes, alors que les cellules Th CD4+ surveillent principalement le compartiment vacuolaire qui est en continuité avec l’espace « extracellulaire ». Pour l’immunité, les cellules T CD8+ sont dès lors largement complémentaires aux cellules T CD4+ pour l’immunité. Les cellules T CD8+ possèdent également un certain nombre de mécanismes effecteurs antimicrobiens qui sont moins proéminents ou même absents dans les cellules CD4+ Th1 et Th17. Les cellules T CD8+ sécrètent des granules comportant des molécules cytotoxiques, dont les plus importantes sont la perforine, les granzymes et la granulysine. Ces molécules peuvent tuer les cellules infectées de l’hôte et la granulysine est capable de tuer de façon directe M. tu- berculosis ainsi que d’autres bactéries. Les cellules T CD8+ peuvent également tuer les cellules infectées en induisant l’apoptose (dont on a parlé plus haut) comme mécanisme effecteur antimicrobien au cours des réponses immunes innées.17 Toutefois, les cellules T CD8+ ont également des caractéristiques similaires aux cellules Th1 CD4+ dans le sens qu’un soustype (cellules T CD8 de type1) est apte à produire de l’IFN-γ, du TNF et aussi assez souvent de l’IL-2. Alors que ces différentes voies effectrices ont été bien documentées chez l’homme pour les cellules T CD8+ restreintes à la classe classique MHC Ia et restreintes au CD1 (type 1),41–47 elles sont probablement partagées par les cellules T CD8+ restreintes au MHC de classe Ib, en sorte que à la fois les cellules T CD8+ classiques et non classiques sont susceptibles de contribuer à une immunité optimale contre la TB. Quoiqu’il soit clair que les cellules T et les phagocytes sont dominants dans les lésions infectées, d’autres types cellulaires participent aussi à la réponse immunitaire contre M. tuberculosis. De nouvelles preuves insistent sur un rôle accessoire des cellules NK et des cellules B dans l’immunité contre la TB.17,48 Différentes séries de preuves récentes suggèrent également nettement que les granulocytes neutrophiles sont associés à l’activité de la maladie TB et peuvent jouer un rôle important dans la pathogénie de la TB.49–51 Des études sur l’expression des gènes de l’ensemble du génome humain ont trouvé une signature d’expression puissante signalant un IFN de type 1 associé aux neutrophiles.49,51 chez les patients TB, qui se normalise à la suite d’un traitement curatif. Dès lors, d’autres cellules contribuent également à la défense de l’hôte et peuvent produire de nouvelles signatures de biomarqueurs de la pathogénie, de l’activité de la maladie et de l’immunité protectrice dans la TB. En plus des sous-groupes de cellules CD4+ effectrices et de mémoire et de cellules T CD8+ décrites cidessus, M. tuberculosis entraine également l’activation et l’expansion des cellules T régulatrices (Treg). Ces cellules ont des fonctions inhibitrices et antiinflammatoires. Plusieurs populations de Treg ont été identifiées, notamment les Treg largement réactifs CD4+CD25+FoxP3+ qui existent naturellement et les Treg CD4+ induits spécifiquement par M. tuberculosis.52,53 ainsi que les Treg CD8, ces derniers ayant été le plus souvent identifiés en cas d’infection mycobactérienne chez l’homme.35,54,55 Les Treg sont capables de supprimer l’activité des cellules Th CD4+ grâce à la sécrétion de cytokines inhibitrices comme l’IL-10, le facteur beta transformant de croissance (TGF-β) ou le ligand 4 (CCL4) de la chemokine (C-Cmotif), ou grâce à des mécanismes dépendant des contacts de membrane de cellule à cellule ; ils peuvent désactiver les phagocytes et dès lors, inhiber la stimulation des réponses des cellules T CD4+, ils peuvent inhiber l’arrivée de cellules T CD4+ dans les ganglions lymphatiques de drainage, inhiber la prolifération et l’expansion des cellules T,52 et dès lors, retarder et L’immunopathogénie de la TB inhiber la mise en route de l’immunité contre M. tuberculosis. Quoique les cellules Treg puissent évidemment être—et évidemment sont—exploitées par M. tuberculosis en sa propre faveur, elles jouent un rôle important dans le maintien d’une homéostase immunologique en prévenant un excès d’inflammation ainsi que l’auto-immunité.55 Comme on le discutera ci-dessous, le réglage fin de l’équilibre inflammatoire dans la TB est d’importance majeure pour un contrôle optimal de l’infection et il est probable que les Treg se sont développées pour aider à créer et à maintenir cet équilibre. Une multitude de cellules et de mécanismes entremêlés sont dès lors impliqués dans la réponse immune à l’égard de l’infection par M. tuberculosis, sa régulation, son réglage fin, notamment les fonctions d’activation/effecteur et d’inhibition/régulation. L’équilibre entre la réponse et la capacité à fournir des impacts effectifs aux cellules-cible infectées par M. tuberculosis va déterminer dans quelle mesure la réponse de l’hôte conduira à un contrôle de l’infection et peutêtre même à l’éradication bactérienne ou par contre dans quelle mesure l’infection va progresser et comporter des nombres croissants de bactéries, des lésions tissulaires pulmonaires et la transmission d’organismes du type M. tuberculosis à de nouveaux hôtes sensibles.19 Vaccins actuels et nouveaux contre la tuberculose : quel type d’immunité devraient-ils induire ? Les vaccins BCG actuels, qui sont tous dérivés des lots de BCG originaux obtenus par Calmette et Guérin, sont parmi les vaccins les plus largement distribués au niveau mondial et ont été administrés probablement plus de 4 milliards de fois. En dépit des rapports impressionnants sur la sécurité globale du BCG, il est apparu récemment que les nouveau-nés atteints d’une infection active par le VIH sont susceptibles de développer une BCgite disséminée. Ceci représente un risque significatif dans les populations atteintes par le VIH,56 et a poussé le Global Advisatory Committee on Vaccine Safety de l’OMS à recommander de ne plus utiliser le BCG chez les enfants séropositifs pour le VIH. Alors que le BCG est efficient pour la prévention des TB graves chez les jeunes enfants, sa limitation principale est constituée par son incapacité à protéger les adultes de manière significative et régulière contre la TB pulmonaire. On ignore pourquoi le BCG ne réussit pas à cet égard.57 Il est possible que le BCG ne réussisse pas à activer de façon adéquate les cellules immunitaires ou les mécanismes essentiels pour l’immunité protectrice à l’égard de la TB. Dans l’état présent des choses, ceci est difficile à démontrer car nous ne comprenons pas complètement quels sont les mécanisme-clé de la protection contre la TB. La plupart des spécialistes de la vaccination contre la TB argumentent le fait, qu’au minimum, les nouveaux vaccins TB doivent induire un large répertoire de cellules 5 T CD4+ et CD8+, de préférence douées de caractéristiques multifonctionnelles.58 La multi- ou polyfontionnalité concerne la production simultanée de multiple cytokines (IFN-γ, IL-2, TNF, IL-17) et/ou l’expression de multiples fonctions effectrices (perforine, granulysine, cytolyse, etc.) par les cellules T individuelles. A côté de l’exécution de diverses fonctions effectrices et de la production simultanée de multiples cytokines, ces cellules produisent également typiquement des niveaux plus élevés de cytokines. Toutefois, à l’inverse des attentes initiales, ces cellules ne semblent pas être en corrélation avec la protection induite par le BCG chez les nourrissons59 et les adultes.60–62 De plus, elles sont également présentes dans la TB active, quoiqu’elles puissent néanmoins participer à la réponse protectrice de l’hôte visant à limiter l’infection61 plutôt qu’à contribuer à une maladie active. Finalement, on n’en sait que peu concernant la capacité du BCG à activer des cellules immunitaires supplémentaires qui participent à la réponse immunitaire à l’égard de M. tuberculosis tels que MAIT, d’autres cellules T restreintes à Ib/CD1 de la classe HLA, les cellules NK, les cellules γδ T réceptrices (TCR) ainsi que les cellules « innées » supplémentaires qui peuvent également développer certaines formes de mémoire immunologique.63 A côté de la possibilité que le BCG échoue à activer de manière adéquate les cellules immunitaires ou les mécanismes essentiels pour la protection, une possibilité alternative est que d’autres facteurs inhibent ces actions tels que le rôle immunomodulateur des mycobactéries non-tuberculeuses,57 les co-infections (à côté du VIH, les helminthes et les virus), les Treg induits par le BCG,54 ou l’affaiblissement éventuel de la mémoire immunitaire au cours de l’adolescence qui est la période la plus critique pour la (ré)-infection TB et sa progression vers une maladie active. Une étude récente a démontré que chez les souris infectées par les helminthes, les réponses immunitaires pulmonaires innées à l’égard de M. tuberculosis, sont freinées, phénomène médié par l’activité IL-4.64 Il est vraiment nécessaire d’élaborer des vaccins qui puissent soit stimuler les effets protecteurs précoces du BCG, soit les remplacer par des meilleurs vaccins (domaine revu dans Ottenhoff et Kaufmann2). Ces vaccins devraient non seulement induire une meilleure immunité, mais ils devraient aussi circonvenir les parcours inhibiteurs activés par le BCG. Différents efforts internationaux sont en cours selon trois stratégies conceptuelles différentes.65 La première stratégie vise à améliorer le BCG, soit en le complétant de manière génétique avec l’expression d’antigènes supplémentaires (par exemple la cible antigénique à sécrétion précoce 6 [ESAT-6], la protéine 10 du filtrat de culture [CFP-10], les régions 1 de différence [RD1] ou d’autres), ou encore en modifiant le vaccin de manière génétique afin d’améliorer son efficience dans l’induction de l’immunité (comme par l’autophagie ou des stimulations croisées via l’apoptose). La deuxième 6 The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease stratégie vise à produire un M. tuberculosis génétiquement atténué avec des caractéristiques de haute sécurité et une efficacité supérieure à celles du BCG, en supposant que ces souches de M. tuberculosis expriment des ensembles plus larges d’antigènes que le BCG a perdus. Ces deux approches visent à remplacer le BCG actuel ; en effet les préoccupations croissantes au sujet des infections disséminées par le BCG chez les petits enfants en état d’immunodépression pourraient rendre urgentes des stratégies visant à remplacer le BCG par des alternatives plus sures.56 La troisième approche consiste à élaborer des vaccins « subunit » sans réplication. On considère que ces vaccins seraient le plus utiles comme vaccins de relance après un amorçage par le BCG. Toutefois, ils peuvent également être utilisés pour l’amorce contre les antigènes à l’égard desquels le BCG ne réussit pas à induire l’immunité, comme les antigènes RD1 (ESAT-6, CPF-10 et RD1) qui sont génétiquement absents du BCG ainsi que des antigènes de M. tuberculosis encodés regulon DosR, qui sont exprimés par M. tuberculosis dans diverses formes de stress intracellulaire, mais qui ne sont pas reconnus après vaccination par le BCG.66,67 QU’IGNORONS-NOUS OU NE COMPRENONS-NOUS PAS CONCERNANT L’IMMUNOLOGIE ET L’IMMUNOPATHOGÉNIE DE LA TUBERCULOSE ? Immunologie et inflammation Quoique nous ayons acquis de nombreux aperçus nouveaux concernant la nature de la réponse immunitaire humaine à l’égard de M. tuberculosis ainsi que concernant les cellules et les molécules qui y participent, une compréhension plus large et intégrée de la façon dont ces divers éléments coopèrent pour arriver à la protection reste insaisissable. Nous ne comprenons toujours pas complètement de manière exacte ce qui constitue la protection. Un défi majeur consiste pour cette raison à arriver à cette compréhension complète qui sera la clé de l’élaboration de meilleurs vaccins et de l’identification des biomarqueurs de la protection contre la TB.68 Il est clair qu’aucune cellule ou fonction unique ne peut être en corrélation linéaire avec la protection. Nos connaissances les plus larges concernent le rôle crucial des cellules Th1 CD4+ ; leur rôle protecteur contre les mycobactéries est solidement établi. Mais même les « connaissances établies » comme le concept que les cellules Th1 CD4+ sont les médiateurs de la protection par la sécrétion d’IFN-γ ne sont pas à l’abri du doute : des études récentes chez les souris ont suggéré que les cellules Th1 CD4+ pourraient contrôler la réplication de M. tuberculosis grâce à des mécanismes indépendants de l’IFN-γ. Diverses explications ont été fournies, qui dépassent le cadre de cette discussion mais qui ont été décrites ailleurs.17 Le rôle des cellules T CD8+ dans la TB reste incomplètement élucidé, y compris les rôles des sous-groupes alternatifs de cellules T CD8+, comme déjà discuté plus haut. Actuellement, on pense que les cellules T CD8+ pourraient être particulièrement importantes pour la protection dans les phases plus tardives de la réponse immunitaire et/ou pour la reconnaissance des cellules-hôtes fortement infectées qui sont reconnues de façon moins solide par les cellules T CD4+.30 Ce problème reste important pour les études à venir vu la possibilité d’une activation des cellules T CD8, par des vaccins élaborés spécifiquement dans ce but. De plus, jusqu’ici le rôle des cellules Th 17 reste peu clair dans la TB. Ces cellules peuvent être détectées dans la réponse immunitaire à l’infection par M. tuberculosis et à la vaccination par le BCG chez l’homme69,70 et chez la souris, mais des données récentes suggèrent que leur contribution favorable ou défavorable dépend de l’état immunitaire antérieur de l’hôte : comme discuté plus haut, dans la phase précoce de l’immunité adaptative les cellules Th 17 chez les souris contribuent à la défense de l’hôte25,27 mais dans un contexte d’hyperimmunité, elles deviennent pathogènes et induisent une pathologie pulmonaire au lieu d’une immunité contrôlée.28 Ceci souligne la nécessité d’induction d’une immunité équilibrée au cours de l’infection et à la suite de la vaccination. Dans cette optique, on ne connait pas clairement les raisons pour lesquelles des déficiences génétiques dans l’axe IL-12/IL-23/IFN-γ augmentent de manière plutôt sélective la sensibilité à l’égard des maladies mycobactériennes,4,20 alors que des déficiences dans l’axe IL-23/IL-17 prédisposent principalement aux infections par d’autres bactéries ou par les Candida.71 En rapport avec IL-17, le rôle des neutrophiles n’est compris que de manière incomplète en matière de TB. Les granulocytes neutrophiles sont rapidement attirés au site de l’infection, entre autres en réponse à IL-17. Ils phagocytent M. tuberculosis,72 libèrent des défensines antimicrobiennes et facilitent la mise en route des cellules Th1 CD4+.73 A côté de ces rôles liés à la protection dans la défense précoce contre M. tuberculosis, les neutrophiles sont également impliqués dans le transport et la dissémination des bactéries et, comme déjà mentionné, sont considérés comme jouant un rôle dans la pathogénie de la TB plus tard dans le processus d’infection, de manière analogue au double rôle de IL-17. On a signalé dans la TB active une biosignature prédominante provenant des neutrophiles du sang périphérique.49 Il est clair que le rôle des neutrophiles dans la TB a des facettes multiples et doit être étudié davantage.72 Un autre problème d’égale importance est d’arriver à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire locale à l’infection dans l’organe cible principal, le poumon. La plupart des études immunologiques chez l’homme reposent pour des raisons évidentes sur l’analyse d’échantillons spécifiques provenant du sang périphérique ou parfois du liquide pleural. L’étude de la réponse immunitaire des L’immunopathogénie de la TB muqueuses est très difficile dans le poumon et les cellules de lavage broncho-alvéolaire peuvent ne pas être représentatives des tissus pulmonaires plus profonds. Ces problèmes sont difficiles à résoudre et ne peuvent être abordés dans les études animales que de manière préliminaire. On développe actuellement des techniques de scanning par tomographie à haute résolution avec émission de positrons et par tomographie computérisée (CT) qui peuvent aider à étudier les aspects de l’inflammation et de l’immunité dans le poumon humain par des approches non invasives. Conformément à l’impact de l’immunité des muqueuses dans les modèles de TB chez les animaux, l’administration de vaccins TB par voie muqueuse peut induire des réponses des cellules T pulmonaires qui contrôlent l’infection par M. tuberculosis à un stade précoce ;74–76 une immunisation simultanée au niveau nasal et parentéral par les vaccins TB augmente de manière significative le niveau de protection par comparaison avec les voies classiques d’administration.77 Quoique les mécanismes précis qui sont stimulés par la vaccination par voie muqueuse doivent être démêlés davantage, ces résultats soulignent les potentialités immunitaires de la vaccination par voie muqueuse dans la TB. Comme déjà signalé, ils peuvent impliquer les nouveaux sous-groupes de cellules T découverts dans la muqueuse pulmonaire tel que MAIT, ainsi que des cellules T plus conventionnelles exprimant des récepteurs spécifiques à site pulmonaire tels que les cellules T exprimant les récepteurs des chemokines C-X-C de type 6 chez la souris.78 Inflammation et pathologie inflammatoire dans la tuberculose : deux extrêmes, la méningite tuberculeuse et le syndrome inflammatoire de reconstitution immunitaire On sait très bien qu’il existe une composante inflammatoire puissante dans la maladie TB active, mais on sait de façon moins claire ce qui régule l’équilibre inflammatoire au cours de l’infection. On a signalé que le M. tuberculosis virulent mais non le non-virulent inhibe l’apoptose afin d’éviter l’élimination intracellulaire des bacilles.79 En inhibant l’apoptose, M. tuberculosis va promouvoir une mort cellulaire alternative par la nécrose, ce qui propage l’infection. L’inhibition de l’apoptose permet aussi à M. tuberculosis d’échapper à l’élimination intracellulaire et prévient ou retarde la mise en route de l’immunité par les cellules T (voyez plus haut). Des travaux récents chez la souris et des modèles de tuberculose chez le poisson zèbre suggèrent à présent que l’induction de la nécrose et des effets pathologiques est attribuable au moins partiellement à des médiateurs lipidiques de l’hôte qui sont induits par l’infection mycobactérienne et dont l’équilibre est déterminé par des facteurs génétiques de l’hôte.80,81 L’événement-clé en aval est la régulation du TNF-α, une cytokine pro-inflammatoire majeure impliquée à la fois dans l’immunité protectrice et pathogène dans la TB. Dans un modèle chez le la- 7 pin, il y a près de 15 ans, Kaplan et coll. ont démontré que le TNF-α, quoiqu’essentiel pour la protection, est aussi un agent déterminant principal de la pathogénie et de la progression de la maladie.82 En effet, un traitement anti-inflammatoire incomplet, assurant la régulation des TNF a amélioré les résultats en matière de TB.83 Ces résultats ont été confirmés aujourd’hui et étendus dans le modèle d’infection du poisson zèbre par M. marinum. Les nouveaux résultats montrent que l’équilibre entre les médiateurs lipidiques anti-inflammatoires de l’hôte (la lipoxine A4 (LXA4), qui inhibe l’apoptose et les réponses des cellules T à amorçage croisé dépendant du DC chez la souris),80 et le leukotriène pro-inflammatoire B4 (LTB4) déterminent si l’inflammation qui va survenir sera équilibrée ou déréglée. Un excès de LXA4 entraine des faibles TNF-α, une inflammation initiale médiocre et un fardeau bactérien élevé avec par conséquence, l’induction de la mort des cellules nécrotiques A l’inverse, un excès de LTBA4 entraine des taux élevés de TNF-α, une inflammation excessive et une nécrose directe des macrophages.84 Dans les deux cas, l’excès de nécrose est le résultat final qui entraine une progression de l’infection et des anomalies pathologiques dans le modèle du poisson zèbre. Il est intéressant de noter que des polymorphismes génétiques humains ont été observés dans le même enzyme que celui qui contrôle cet équilibre chez le poisson zèbre, enzyme appelé LTA4H. Ces polymorphismes sont en corrélation avec le résultat soit pathologique, soit favorable chez l’homme et rendent possible la démonstration qu’un traitement à la dexaméthasone ne donne un bénéfice en matière de survie que chez les patients atteints de méningite TB dont le génotype pro-inflammatoire est LTA4H et non chez ceux ayant le génotype inverse. Ce travail élégant a donc montré que tant l’insuffisance que l’excès d’inflammation pourraient être impliqués dans la pathogénie de la TB alors qu’une inflammation équilibrée est nécessaire à un contrôle optimal.81 Syndrome inflammatoire de reconstitution immunitaire Le syndrome inflammatoire de reconstitution immunitaire (IRIS) est une complication importante au cours du traitement VIH chez les patients co-infectés par la TB.85 Quoique l’IRIS soit très hétérogène dans ses manifestations cliniques et pose plusieurs défis de diagnostic différentiel, on a élaboré récemment une définition utile des cas de TB-IRIS.86 A côté des manifestations pulmonaires, le TB-IRIS a une composante systémique significative ; il peut atteindre de multiples organes, peut se poursuivre pendant plusieurs mois et comporte un taux de mortalité considérable. L’IRIS est caractérisé par des réponses inflammatoires excessives et déséquilibrées, mais on ne comprend toujours que médiocrement ses facteurs déclenchants, ainsi que son étiologie et sa pathogénie précise. L’IRIS survient chez 10 à 40% des patients infectés par le 8 The International Journal of Tuberculosis and Lung Disease VIH et mis sous le traitement antirétroviral (TAR) avec des décomptes bas de cellules T CD4+ ; il est en corrélation avec la charge bactérienne. On pense que la récupération des cellules T CD4+ au cours du traitement entraine une activation des cellules T proinflammatoires spécifiques pour M. tuberculosis et leur expansion sans régulation adéquate. Une activité dynamique des Th1 a été associée avec l’IRIS-TB dans plusieurs études,87 quoiqu’il ait été difficile d’établir une relation de causalité, également du fait que ce phénotype n’existait pas dans tous les cas d’IRIS-TB. Dans une étude récente, on a associé l’IRIS à des réponses de cellules T CD4+ effectrices préexistantes, polyfonctionelles et hautement différenciées à l’égard du pathogène co-infectant,88 ce qui confirme que la dérégulation des cellules T est orientée spécifiquement vers le pathogène microbien co-infectant. Dans la TB-IRIS, on n’a pas trouvé de défauts phénotypiques dans les Tregs CD4+ FoxP3+, quoique leur dégradation fonctionnelle n’aie pas été évaluée de manière rigoureuse.89 Toutefois il est possible également que des réponses innées soient le facteur initiateur primaire de la TBIRIS. Dans ce contexte, il est pertinent de noter que les organismes de M. tuberculosis présents au sein des cellules hôtes exercent une activité inhibitrice sur ces cellules, particulièrement en l’absence d’une pression immunitaire puissante et de l’IFN-γ. Lorsque des niveaux de plus en plus élevés d’IFN-γ commencent à être produits par les cellules T restaurées à la suite du TAR et particulièrement lorsque M. tuberculosis est tué de manière concomitante par le chimiothérapie, les effets inhibiteurs de M. tuberculosis sur les celluleshôtes s’arrêtent, ce qui permet l’apparition de réponses innées puissantes de cytokines pro-inflammatoires. Celles-ci à leur tour peuvent également accélérer des réponses exubérantes des cellules T grâce à un renforcement de la présentation des antigènes comme effet secondaire. Dans une étude récente chez les patients TB-IRIS, des niveaux accrus de cytokines proinflammatoires et de chémokines ont été observés in vitro ainsi que dans le sérum, dans les deux cas à la suite d’une stimulation par M. tuberculosis. Ce sont les niveaux d’IL-6 et de TNF qui sont élevés de la manière la plus régulière et diminuent dans le sérum au cours du traitement par corticostéroïdes.90 Ce n’est pas seulement les cellules T, mais aussi les cellules myéloïdes et les DC qui augmentent dans la circulation au cours du TAR.91 Ces données suggèrent que tant l’activité des cellules T que la libération de cytokines peuvent contribuer à la pathologie inflammatoire de l’IRIS-TB. Une meilleure connaissance des mécanismes immunologiques sous-jacents à l’IRIS s’impose, notamment la contribution précise des sous-groupes de cellules T, des réponses immunitaires innées et d’autres facteurs de risque si l’on veut trouver de meilleures cibles pour la prévention et le traitement de l’IRIS-TB. CONCLUSION Pour arriver à un résultat favorable en réponse à l’infection par M. tuberculosis ainsi qu’à un contrôle bactérien, tant l’induction et le renforcement des réponses immunitaires protectrices (comme la vaccination qui vise le bras adaptatif du système immunitaire) que d’autre part l’équilibre des réponses inflammatoires (une fonction prééminente du système immunitaire inné) sont importants. Le défi majeur pour les chercheurs en matière TB est de mieux débrouiller ces processus et d’identifier les meilleures cibles afin d’optimiser les défenses de l’hôte et de minimiser les dégâts d’origine inflammatoire. Remerciements L’auteur reconnait avec reconnaissance le soutien des organisations suivantes : la Bill & Melinda Gates Foundation Grand Challenges in Global Heath (Bourses GC6#74 et GC12#82), l’European and Developing Countries Clinical Trials Partnership (AE-TBC Project), la Netherlands Leprosy Relief Foundation, la Turing Foundation et la QM Gastmann Wichers Foundation. La recherche a également bénéficié d’un financement du European Union’s Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) pour les projets NEWTBVAC IDEA et ADITEC (Accelerating the Development of Novel and Powerful Immunisation Technologies ; N° 280873). L’auteur remercie tous les membres du laboratoire pour leur soutien important et les discussions très utiles. Références 1 World Health Organization. Global tuberculosis control: epidemiology, strategy, financing: WHO report 2009. WHO/HTM/ TB/2009.411. Geneva, Switzerland: WHO, 2009. 2 Ottenhoff T H, Kaufmann S H. Vaccines against tuberculosis: where are we and where do we need to go? PLoS Pathog 2012; 8: e1002607. 3 Corbett E L, Watt C J, Walker N, et al. The growing burden of tuberculosis: global trends and interactions with the HIV epidemic. Arch Intern Med 2003; 163: 1009–1021. 4 Ottenhoff T H, Verreck F A, Lichtenauer-Kaligis E G, Hoeve M A, Sanal O, van Dissel J T. 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