FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX AU COURS DES MICI

Cours05
La réponse inflammatoire muqueuse au cours des MICI
Introduction
La maladie de Crohn (MC) et la rectocolite hémorragique (RCH) sont des maladies inflammatoires
chroniques de l’intestin (MICI), évoluant par poussées entrecoupées de périodes de rémission. Cette
évolution particulière est à l’origine de lésions d'âge différent que l'on peut distinguer
macroscopiquement et histologiquement en lésions aiguës et chroniques.
L’origine des MICI est encore inconnue et la susceptibilité génétique ne suffit pas à expliquer leur
développement. L’hétérogénéité spatiale et temporelle des MICI, l’étude des jumeaux homozygotes et
des populations migrantes plaident en faveur de facteurs environnementaux. Le tabagisme et
l’appendicectomie sont à ce jour les deux seuls facteurs environnementaux clairement impliqués dans
le développement et l’évolution des MICI. La consommation active de tabac a des effets opposés au
cours des MICI : elle protège contre la RCH et améliore son évolution mais favorise le développement
de la MC et l’aggrave. De nombreux facteurs environnementaux ont été impliqués dans la
physiopathologie des MICI tels que l’allaitement maternel, certains aliments, les contraceptifs oraux, les
vaccinations, le stress et certains microorganismes. Ces facteurs en cours d’investigation restent
discutés. Les modifications de notre mode de vie depuis quarante ans pourraient participer à
l’augmentation de la fréquence des MICI : l’hygiène, la modification de l’alimentation et la pollution
industrielle sont trois changements majeurs qui pourraient directement ou par la modification de la flore
intestinale participer à l’apparition des MICI.
Les avancées récentes dans la physiopathologie des MICI ont permis de mettre en évidence le rôle
important de la flore intestinale, l’implication de microorganismes spécifiques et une perturbation des
interactions hôte/bactéries. Les MICI sont caractérisées par une dysrégulation de la réponse
immunitaire muqueuse, dirigée contre des éléments de la flore intestinale, survenant chez des patients
génétiquement déterminés. L’activation de cette réponse immunitaire se traduit par la mise en jeu d’une
cascade de mécanismes.
Le premier est la stimulation anormale des cellules résidentes dans la muqueuse intestinale, à
l’origine de l’activation de voies de transduction (voies de NFκB et des kinases de stress). Cette
activation permettra la production de médiateurs inflammatoires (cytokines et chimiokines) qui
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seront également impliqués dans le recrutement de nouvelles cellules inflammatoires sanguines dans la
paroi intestinale via la surexpression de molécules d’adhésion (Figure 1). Ces deux premiers
mécanismes vont aboutir à la formation, dans la paroi intestinale, d’un infiltrat de cellules proinflammatoire activées. Un dernier mécanisme pathologique, caractérisé par une inhibition des
mécanismes de mort naturelle des cellules (apoptose), entraînera une augmentation de la survie de
ces cellules pro-inflammatoires dans la muqueuse intestinale et donc la chronicité de l’inflammation.
Cette activation anormale du système immunitaire intestinal est associée à une rupture de la
tolérance vis-à-vis de sa propre flore intestinale faisant intervenir une augmentation de la perméabilité
de la barrière intestinale, des anomalies fonctionnelles des cellules épithéliales/cellules de Paneth, et
des anomalies de lymphocytes T particuliers appelés lymphocytes T régulateurs.
Activation des voies de transduction
Les deux principales voies de transduction du signal impliquées dans les phénomènes
inflammatoires sont les voies de NFκB/IκB et des kinases de stress ou protéines kinases activées par
des mitogènes (MAPK)(Figure 2). L’hétérodimère NFκB/IκB est présent dans le cytoplasme de toutes
nos cellules. Après activation de la cellule, une cascade de phosphorylation entraîne une dégradation
de la protéine inhibitrice IκB permettant la translocation de NFκB du cytoplasme vers le noyau de la
cellule. Lors de sa translocation nucléaire, NF-κB se fixe sur l’ADN est induit l’expression de nombreux
gènes impliqués dans la production de cytokines inflammatoires, de facteurs de croissance, de
chimiokines, de molécules d’adhésion, d’enzymes … (1). Classiquement, ce facteur est considéré
comme un élément clef dans l’initiation d’une réaction inflammatoire systémique mais pourrait avoir
également un rôle protecteur en fonction des stades évolutifs de la maladie (2).
La voie des MAPK est constituée d’une cinquantaine de facteurs de transcription cytoplasmiques
organisés en 3 modules : les MAP kinases kinases kinases (MAPKKK), les
MAP kinases kinases
(MAPKK) et les MAP kinases (MAPK). L’activation de ces 3 modules par des facteurs de stress sera
essentiellement à l’origine de 3 facteurs (p35, JUNK et ERK) qui vont pouvoir passer dans le noyau de
la cellule et activer des gènes impliqués dans la réaction inflammatoire (Figure 2).
Dans les MICI, plusieurs travaux ont mis en évidence une augmentation dans la muqueuse
intestinale de l’activation des voies de NFκB/IκB et des MAPK. Le rôle pathologique de cette activation
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locale a surtout été apprécié dans les modèles de colite expérimentale où des inhibiteurs de la voie de
NFκB (oligonucléotide antisens codant pour la p65 de NFκB ou inhibiteur enzymatique (OXIS)) ou des
MAPK (anti p38) ont été utilisés avec succès pour le traitement de ces animaux. Plusieurs essais
thérapeutiques ont été réalisés chez des patients atteints de MC ou de RCH. Les résultats actuels pour
cette classe de médicaments sont très décevants avec notamment, pour le seul essai de phase III
réalisé, une absence d’efficacité d’un inhbiteur de MAPK (BIRB 796) chez les patients atteints de MC
active (3). Cette absence d’efficacité peut s’expliquer par la dualité fonctionnelle de l’activation de la
voie NF-κB par les cellules épithéliales intestinales, capable d’induire une inflammation systémique
mais également de protéger localement l’intestin de phénomènes apoptotiques provoqués par des
facteurs physiques, chimiques ou infectieux (Figure 3)(2). Ces résultats sont importants à considérer
pour le développement d’inhibiteur de NF-κB capable en théorie de diminuer l’inflammation systémique
mais inversement de l’augmenter localement.
Production de cytokines et de chimiokines
Classification des cytokines et chimiokines
Les cytokines sont des protéines solubles de faible poids moléculaire impliquées dans la
communication entre les cellules. Elles peuvent être synthétisées par plusieurs types cellulaires. Elles
sont produites localement en faible quantité et ont une demi-vie courte, ce qui rend difficile leur
détection et explique l’intérêt des techniques d’identification par amplification génique (PCR). Les
cytokines sont exprimées à l’état physiologique dans la muqueuse intestinale et des techniques
quantitatives d’analyse sont nécessaires pour leur attribuer un éventuel rôle physiopathologique. Depuis
la mise en évidence de la première cytokine en 1957, plusieurs classifications basées sur la structure et
les principales fonctions de ces médiateurs ont été proposées. Malgré l’existence de nombreuses
boucles de régulation et l’étonnant pléiotropisme fonctionnel des cytokines, 3 grands groupes ont été
caractérisés : les cytokines inflammatoires/anti-inflammatoires, les cytokines immunorégulatrices et les
chimiokines (Figure 4). La balance entre les cytokines inflammatoires (IL-1, IL-6, IL-8, TNFα) et antiinflammatoires (antagoniste du récepteur de l’IL-1 (IL-1RA), IL-10, TGFβ) gère localement l’intensité et
la durée de la réaction inflammatoire. Elle peut-être également à l’origine d'effets systémiques tels que
la diminution de la synthèse de l'albumine et l'augmentation de la synthèse de protéines inflammatoires.
Les cytokines immunorégulatrices interviennent dans i) la susceptibilité/résistance aux agents
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infectieux, ii) les mécanismes allergiques et iii) la régulation des cytokines inflammatoires. Elles sont
classées en 2 types appelés chez l’homme type 1 ou type 2 par analogie avec la classification proposée
par Mossman et collaborateurs chez la souris pour les clones lymphocytaires T CD4+ (profils Th1 et
Th2)(Figure 4). Les cytokines immunorégulatrices de type 1 sont représentées par l’IL-2 et l’IFNγ. Elles
sont impliquées dans l'activation du système immunitaire cellulaire et la résistance aux infections
bactériennes, les réactions d'hypersensibilité retardée et la synthèse d'IgG2a. Les cytokines de type 2
(IL-4, IL-5 et IL-13) interviennent préférentiellement dans la synthèse d’IgE, l'activation et le recrutement
des éosinophiles, la résistance aux infections parasitaires, les mécanismes allergiques et la
susceptibilité aux infections bactériennes.
Récemment, une nouvelle famille de lymphocytes T exprimant le récepteur nucléaire RORγ appelée
Th17 (4), induits par l’IL-6-TGFβ, stabilisés par l’IL-23, et caractérisés par leur capacité à produire de
l’IL-6 et IL-17 a été mise en évidence au sein du système immunitaire muqueux intestinal (Figure 5).
Ces lymphocytes Th17 et cette production d’IL-23 jouent un rôle important dans l’immunité muqueuse
spécifique et innée, la défense contre les pathogènes extracellulaires et les infections fungiques,
l’initiation de mécanismes inflammatoires chroniques intestinaux (4), dépendants ou non de la présence
de lymphocytes T ou B (Figure 5).
Les chimiokines définissent un sous groupe d’une cinquantaine de médiateurs caractérisés par leurs
propriétés chimioattractantes (5). En fonction de leur structure, on distingue essentiellement 2 sousfamilles : les CXC chimiokines représentées notamment par l’IL-8, GROα, β, γ impliquées dans le
recrutement et l’activation des polynucléaires neutrophiles et les CC chimiokines dont MCP-4 et 5,
RANTES et l’éotaxine impliquées avec l’IL-5 dans l’activation et le recrutement des éosinophiles dans
les tissus.
Les cytokines agissent sur les cellules cibles en se fixant sur des récepteurs spécifiques qui vont
activer une cascade d’événements intracellulaires et notamment les voies de NFκB/IκB et des MAPK. Il
y aura donc des boucles autocrines et/ou paracrines entre ces signaux de transduction et la production
de cytokines inflammatoires dont les éléments régulateurs restent actuellement mal connus. La
découverte de ces signaux intracellulaires a permis de mieux comprendre les mécanismes d’action des
cytokines et de développer des molécules capables de bloquer à leur base la transcription de gènes
induite par plusieurs cytokines (Figure 2).
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Cytokines et modèles animaux de colite
Trois groupes d’une cinquantaine modèles animaux développant des colites inflammatoires ont
été décrits (Tableau 1)(6). Le premier groupe est représenté par les modèles de colite spontanée
survenant chez des animaux manipulés génétiquement. Ces animaux peuvent être invalidés pour un
gène (animaux knockout), ou exprimer anormalement un gène (animaux transgéniques ou transfert de
gène dans un tissu). Les deux autres groupes développent des colites induites soit par le transfert de
cellules activées (transfert de lymphocytes T chez la souris immunodéficiente SCID), soit par des
agents chimiques (indomethacine, acide trinitrobenzène sulfonique (TNBS), sulfate de dextran sodique
(DSS), acide acétique), soit par des produits bactériens (peptidoglycane-polysaccharide (PGPS)). La
majorité des lésions chroniques dans ces modèles animaux est située dans le côlon (Figure 6).
Les lésions intestinales dans tous ces modèles sont associées à une augmentation de la
synthèse des cytokines inflammatoires. Si l’on considère les cytokines immunorégulatrices, les lésions
de colite chronique sont associées à une augmentation de la synthèse de cytokines de type 1 (IL-2 ou
IFNγ)(7). Ainsi, l’IFNγ joue un rôle important dans l’induction et la chronicité des lésions dans les
modèles de souris invalidées pour le gène codant pour l’IL-10 ou pour la protéine inhibitrice de
transduction Gαi2 ainsi que lors du transfert de cellules T activées (CD45RBhigh) chez la souris SCID
(Figure 7). Plus récemment, il a été également montré que les lymphocytes Th17 via l’IL-23 ont une
plus grande capacité d’induction d’une colite que les lymphocytes Th1 dans le modèle de transfert chez
des souris SCID. Plusieurs travaux ont mis en évidence l’importance des cytokines de type 2 dans
l’induction des lésions coliques (Figure 8). Dans les modèles de colite spontanée (souris invalidée pour
la chaîne α du récepteur T) ou induite par des agents chimiques (TNBS), les profils de cytokines
évoluent en fonction de l’ancienneté des lésions intestinales: les lésions aiguës sont associées à une
augmentation de la synthèse d’IL-4 et à la production locale d’IgE, l’évolution des lésions vers la
chronicité est précédée par une modification des profils de cytokines immunorégulatrices d’un type 2
vers un type 1. Enfin, des lésions inflammatoires iléales et coliques mimant des MICI ont été décrites
chez les souris transgéniques pour l’IL-5 et l’IL-4, deux cytokines de type 2.
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Cytokines/chimiokines et MICI
La détection de cytokines dans le sang périphérique n’est pas le reflet des modifications
immunologiques intestinales. Nous ne résumerons dans cette revue que les études réalisées
localement dans la muqueuse intestinale de patients atteints de MICI.
Les cytokines inflammatoires TNF-α, IL-6 et IL-1β sont impliquées dans les lésions inflammatoires
intestinales chroniques de patients atteints de MC ou de RCH. Dans la MC, l’expression de TNF-α est
présente dans les lésions au niveau de la muqueuse, de la sous muqueuse et de la séreuse. La
principale source cellulaire dans la lamina propria est le macrophage. Un marquage en
immunohistochimie est également trouvé dans d’autres structures telles que les granulomes, les
centres germinatifs des follicules lymphoïdes et la graisse mésentérique de patients atteints de MC (8).
Le rôle de cette synthèse anormale de TNFα par les adipocytes et les macrophages du mésentère est
inconnu mais elle pourrait expliquer en partie la localisation préférentielle des lésions muqueuses
intestinales de la MC le long du bord mésentérique et la fréquence des adhérences des anses
intestinales (Figure 9). Quantitativement, il semble que la synthèse de TNFα en général soit plus
importante dans la muqueuse lésée de patients avec MC que dans la RCH. Des résultats similaires ont
été obtenus pour l’IL-6 et l’IL-1β. Bien que des résultats contradictoires aient été publiés, il ne semble
pas exister d’anomalie primitive de la synthèse des cytokines inflammatoires ou du TGFβ dans la
muqueuse saine de patients avec MC ou RCH. En conclusion, les lésions intestinales de MC et de RCH
sont associées à une augmentation de la synthèse des cytokines inflammatoires et probablement à un
déficit relatif en cytokines anti-inflammatoires. Cette anomalie de la balance des cytokines
inflammatoires / anti-inflammatoires paraît secondaire à l’inflammation et n’existe pas dans la
muqueuse saine de patients avec MICI.
Comme dans les modèles animaux, les profils de synthèse de cytokines immunorégulatrices
varient au cours de l’évolution de la MC (9). Les lésions iléales aiguës survenant 3 mois après chirurgie
sont associées à un profil de synthèse de cytokines de type 2 et notamment d’IL-4 ainsi qu’à une
augmentation de l’expression d’ARNm productif codant pour l’IgE. Ces cytokines sont synthétisées
essentiellement par les lymphocytes T, les mastocytes et les éosinophiles. Chez ces mêmes patients,
un profil de cytokines de type 1/Th17 est associé aux lésions chroniques. Concernant la présence de
lymphocytes Th17, ils seraient notamment en nombre plus important dans la muqueuse intestinale de
malades atteints de MC et associés à une augmentation de la production d’IL-17. Ces résultats
suggèrent que des mécanismes immunologiques différents sont à l’origine de l’induction et de la
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chronicité des lésions. Des protocoles thérapeutiques différents pourraient ainsi être nécessaires pour
éviter la récidive de la maladie après chirurgie ou pour traiter des lésions chroniques.
L’IL-8 est la chimiokine la mieux étudiée dans les MICI. Plusieurs travaux ont mis en évidence une
augmentation de l’IL-8 dans la muqueuse colique inflammatoire de patients avec MC ou RCH. Les
principales sources cellulaires sont les macrophages et les polynucléaires neutrophiles. Cette
augmentation de synthèse est secondaire à l’inflammation puisque les quantités d’IL-8 sont comparables
dans les muqueuses saines de patients avec MICI ou de témoins. La synthèse des autres chimiokines
impliquées dans le recrutement et l’activation des PNN mais aussi des macrophages dans la muqueuse
intestinale telles que GRO, MCP-1, MIP-1 α et β est également augmentée dans les MICI.
Augmentation de l’expression des molécules d’adhésion
Au cours de la MC et de la RCH, les lésions intestinales sont caractérisées par une infiltration
de la muqueuse par des leucocytes périphériques. Ces leucocytes circulants, essentiellement des
polynucléaires neutrophiles et des lymphocytes, vont adhérer aux cellules endothéliales intestinales via
différents récepteurs de surface cellulaires appelés molécules d’adhésions. L’expression de ces
molécules d’adhésions est régulée en partie par les cytokines. On distingue 2 grandes familles de
molécules d’adhésions : les molécules apparentées aux immunoglobulines et les sélectines. La liaison
entre les molécules lymphocyte function antigen (LFA)-1 / intercellular adhesion molecule (ICAM)-1 ou
ICAM-2 va permettre le recrutement des leucocytes périphériques dans les tissus intestinaux. D’autres
interactions entre les molécules very late antigen (VLA)-4 / vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1
ou α4β7/VCAM-1 vont avoir un rôle plus sélectif attirant des lymphocytes dans la paroi intestinale alors
que l’interaction Mac-1/ICAM-1sera responsable d’un infiltrat plus riche en polynucléaires neutrophiles
(Figure 10). La découverte de ces molécules d’adhésions et de leurs ligands a permis de mieux
comprendre les mécanismes impliqués dans le recrutement des cellules dans la paroi intestinale et de
développer des molécules capables de bloquer la constitution de l’infiltrat cellulaire. L’essai
thérapeutique réalisé chez des patients atteints de MC n’a pas permis de mettre en évidence d’efficacité
des inhibiteurs d’ICAM-1. En revanche, un anticorps dirigé contre la molécule α4β7 a montré son
efficacité et des essais de phase 3 sont en cours.
Ces molécules d’adhésion permettent non seulement le recrutement de cellules inflammatoires
dans les tissus, mais également dans certains cas la fixation d’agents pathogènes infectieux. Un
nouveau type E. coli a été décrit dans l’intestin de patients atteints de MC. Ces bactéries ont des
propriétés toxiques particulières pour les cellules épithéliales qui tapissent la lumière intestinale. En se
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collant et en pénétrant à l’intérieur des cellules, la bactérie est capable d’infecter les cellules
épithéliales, de survivre et de se diviser dans ces cellules mais également d’induire une inflammation.
Cet E. coli d’un type nouveau est retrouvé chez près de 40 % des patients atteints de MC de l’iléon
terminal, et chez seulement 5 à 7 % des cas témoins. Sa pathogénicité est liée en partie à la
surexpression d’une molécule d’adhésion appelée CEACAM6, présent à la surface des cellules
épithéliales de patients atteints de MC, et permettant à la bactérie de rentrer dans la cellule (Figure 11).
L’identification de ce récepteur est donc une étape importante pour une nouvelle stratégie thérapeutique
car elle va permettre de développer des agents anti-CEACAM6 qui bloqueront la phase initiale du
développement de la bactérie dans la paroi intestinale (10).
Inhibition des mécanismes d’apoptose
L’apoptose est la mort cellulaire programmée. A
la différence de la nécrose cellulaire,
l’apoptose est un processus actif qui requiert de l’énergie. Elle se traduit morphologiquement par une
réduction du volume cellulaire et une condensation nucléaire avec fragmentation de l’ADN.
L’apoptose est un mécanisme physiologique qui permet d’éliminer rapidement des cellules en cours
de destruction et de protéger les tissus environnants, notamment de l’inflammation produite par les
enzymes protéolytiques cytoplasmiques.
Au cours de la MC, il existe une diminution de l’apoptose de certains lymphocytes T (LT)
présents dans la lamina propria et responsables de mécanismes inflammatoires (11). Cette
diminution de l’apoptose est probablement multifactorielle mettant en jeu l’IL-6 produite
essentiellement par les macrophages et les LT. Récemment, de nouvelles études mettent en
évidence une nouvelle fonction de l’azathioprine / 6-mercaptopurine. La 6-mercaptopurine (6-MP) ou
l’azazathioprine (AZA) induisent les mécanismes d’apoptose par une voie mitochondriale en activant
notamment la caspase 9 (11). Ce nouveau mécanisme pourrait expliquer en partie l’efficacité de ce
traitement dans les MICI.
Rupture de tolérance
Des mécanismes faisant intervenir l’immunité spécifique ou naturelle peuvent participer à une
rupture de la tolérance vis-à-vis d’antigènes luminaux notamment alimentaires ou de microorganismes (bactéries, virus, levures). Très peu de choses sont connues sur la quantité, qualité et
fonctions biologiques des virus et des levures dans la lumière intestinale. Aucun antigène alimentaire
n’a pour le moment été impliqué dans la physiopathologie des MICI. L’hypothèse actuelle dans les
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MICI est en faveur d’une rupture de tolérance du système immunitaire intestinal vis-à-vis de
bactéries luminales. Nous hébergeons dans notre tube digestif plus de 1014 microorganismes,
répartis en plusieurs centaines de bactéries différentes. Les bactéries ont un poids d’environ 1Kg
pour un adulte, sont dix fois plus nombreuses que le nombre de cellules humaines et représentent
plus de 95% des gènes présents dans notre organisme (plusieurs millions vs 20.000 gènes). Cette
flore intestinale est propre à chaque individu, régulée par les gènes humains, l’alimentation, l’âge,
les modes de vie et le lieu géographique. On peut donc considérer l’homme comme un
superorganisme capable d’héberger des bactéries qui lui permettent d’augmenter la diversité de son
génome de plus de 100 fois.
Augmentation de la perméabilité de la barrière intestinale
Les malades atteints de MC ont une diminution de la résistance épithéliale et une augmentation
de la perméabilité muqueuse intestinale. Cette augmentation de la perméabilité est un événement
précoce au cours de la MC, survenant aussi bien en zone saine qu’inflammatoire, mais également
rapportée chez les parents du premier degré de sujets atteints de MC. Les mécanismes à l’origine de
cette anomalie restent mal connus.
Anomalies fonctionnelles des cellules épithéliales et des cellules de Paneth
L’épithélium est la première ligne cellulaire en contact avec les antigènes contenus dans la
lumière intestinale et le système immunitaire muqueux. Ces cellules épithéliales vont avoir un rôle clé
dans la défense de la barrière intestinale mais également dans l’information et l’éducation des cellules
immunitaires localisées dans la lamina propria. L’épithélium est recouvert de mucus, barrière
glycoprotéique non spécifique synthétisée par les cellules épithéliales protégeant la paroi intestinale des
bactéries, virus et levures.
- Des anomalies de la synthèse de production de mucines, protéines contenues dans le mucus, ont été
rapportées au cours des MICI, pouvant faciliter l’activation des cellules immunitaires muqueuses par les
antigènes luminaux.
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- Les cellules de Paneth, présentes au sein de l’épithélium intestinal, jouent également un rôle important
dans les défenses immunes innées via la production de peptides antimicrobiens. Parmi eux, les
défensines α et β ont une activité contre les bactéries à gram positif et négatif. Les α-défensines ou
cryptidines ne sont présentes qu’au niveau de l’intestin grêle, à l’opposé des β-défensines exprimées de
manière ubiquitaire sur toutes les muqueuses du tube digestif. Plusieurs études ont mis en évidence
des anomalies quantitatives ou fonctionnelles des cellules de Paneth au cours de la MC, pouvant être
en rapport avec des mutations du gène NOD2, et favorisant la multiplication des bactéries dans les
cryptes de l’intestin grêle.
- Les cellules épithéliales et cellules de Paneth expriment des récepteurs appelés pattern recognition
receptors (PPR) capables de reconnaitre des composants microbiens spécifiques, les pathogenassociated molecular pattern (PAMP). Les toll-like receptors (TLR) sont une des principales familles de
PPR. Après reconnaissance spécifique d’un PAMP, les TLR exprimés à la membrane des cellules
déclenchent des réponses immunes conduisant à l’activation de NF-κB et à l’induction d’une cascade
de cytokines pro-inflammatoires. En plus de ces récepteurs membranaires capables d’alerter
rapidement la cellule de la présence d’agents microbiens dans son environnement, les cellules
épithéliales et cellules de Paneth expriment des récepteurs intra-cytoplasmiques (les NODs) qui
fournissent un second message d’alerte cellulaire. L’expression des TLR à la surface des cellules
épithéliales intestinales est perturbée au cours de la MC. Chez les sujets sains, les TLR3 et 5 sont
fortement exprimés à la surface des cellules épithéliales à l’inverse des TLR2 et 4. Dans la MC, TLR3
est diminué alors que le TLR4 est fortement exprimé. De plus, les cellules épithéliales des sujets
atteints de MC expriment le TLR9, capable de répondre directement aux antigènes bactériens en
sécrétant l’IL-8.
- Un défaut d’expression du récepteur nucléaire PPARγ exprimé par les cellules épithéliales coliques a
été mis en évidence au cours de la RCH. PPARγ intervient dans la transcription de nombreux gènes
cibles après fixation sur un élément de réponse spécifique de l’ADN appelé PPRE. Ce récepteur est
fortement exprimé dans l’intestin par les cellules épithéliales coliques et a un effet anti-inflammatoire
dans les modèles de colite expérimentale chez la souris (12). L’expression prédominante de PPARγ
dans le colon par rapport à l’intestin grêle s’explique par la présence de bactéries luminales, seul
facteur connu aujourd’hui capable d’induire l’expression de ce récepteur. Chez les patients atteints de
RCH, un déficit d’expression de PPARγ a été mis en évidence suggérant l’implication de ce récepteur
dans l’induction d’une inflammation colique superficielle induite par les bactéries qui caractérise la RCH.
L’ensemble de ces travaux indique que PPARγ est un élément clef dans la régulation de l’inflammation
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intestinale induite par les bactéries. Récemment, le rôle anti-inflammatoire de ce récepteur a encore été
renforcé par la mise en évidence que PPARγ était le principal récepteur pour le 5-ASA dans le côlon, à
l’origine de l’effet anti-inflammatoire de ces traitements (Figure 12)(12) et que l’administration orale d’un
activateur de PPARγ (rosiglitazone) était efficace dans le traitement de la poussée chez des patients
atteints de RCH.
- La rupture de la tolérance induit un stress du réticulum endoplasmique de la cellule épithéliale à
l’origine d’une inflammation intestinale chronique (13). Le réticulum endoplasmique est un lieu essentiel
de synthèse et de maturation des protéines de la membrane plasmique, des organites cellulaires, et des
protéines sécrétées telles que les mucines qui participent à la constitution de la barrière intestinale. En
cas de stress du réticulum endoplasmique, les protéines ont une conformation incorrecte et constitue
une menace particulièrement pour les cellules à forte capacité sécrétoire telles que les cellules
épithéliales intestinales. Ce stress est à l’origine d’une apoptose, de la production de médiateurs
inflammatoires, d’une activation de la voie NFκB, d’une augmentation de la perméabilité intestinale et
d’une inflammation intestinale chronique chez la souris. Chez les patients atteints de MICI, l’implication
du stress du réticulum endosplasmique dans la physiopathologie de la maladie est suggérée par la mise
en évidence en microscopie électronique d’un stress du réticulum dans les cellules épithéliales
intestinales et au niveau génétique par l’existence du gène candidat pour la MC et la RCH appelé XBP1
(X-box-binding protein 1) et impliqué dans le bon fonctionnement du réticulum endosplasmique.
Implication des lymphocytes T régulateurs
Des anomalies de l’immunité spécifique faisant intervenir des lymphocytes T sont décrits au cours
des MICI et notamment une sensibilisation anormale de certains lymphocytes T de la muqueuse, à
l’origine d’une réponse immunitaire active dirigée contre des antigènes de sa propre flore
bactérienne (14). L’implication des lymphocytes T dans la physiopathologie des MICI est évoquée
depuis de nombreuses années et repose sur une littérature scientifique développée notamment dans
des modèles de colite inflammatoire chez l’animal. Les dernières années ont cependant étaient
décevantes dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant le lymphocyte T.
Cinq essais cliniques de phase II ou III ciblant le lymphocyte T directement (anti CD3, visilizumab,
Nuvion, PDL Biopharma)(anti-CD25, Daclizumab-PDL BioPharma et Basiliximab-simulect-Beth
Israel Deaconess Medical Center)(CTLA4-Ig, Abatacept-Orencia, Bristol Myers Squibb) ou
indirectement (anti CCR9, Traficet-ENTM, Chemocentryx Inc) se sont révélés négatifs ne montrant
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pas de supériorité des traitements anti-lymphocytes T par rapport au placebo dans la réponse ou la
rémission notamment des malades avec RCH active. Une aggravation des symptômes est même
retrouvée au cours de l’essai utilisant l’Abatacept (CTLA4-Ig, Orencia, Bristol Myers Squibb) avec
une diminution du taux de réponse et de rémission dans le groupe traité vs placebo (respectivement
13% vs 29% et 2% vs 11%). Ces résultats ont 2 conséquences essentielles. Premièrement, ils
mettent en évidence la limite des modèles animaux et soulignent la nécessité d’élaborer de
nouvelles stratégies thérapeutiques en s’appuyant sur des constations cliniques observées chez les
patients atteints de MICI, en les enrichissant secondairement d’expériences réalisées in vitro et in
vivo chez l’animal. Deuxièmement, ils montrent qu’une stratégie globale anti lymphocytes T n’est pas
active voire nocive et que la notion d’un effet thérapeutique médié par des lymphocytes régulateurs
ne doit pas être négligé.
Ces lymphocytes T régulateurs, qui jouent un rôle crucial dans les modèles de colite expérimentale
chez l’animal, peuvent avoir un phénotype CD4+ ou CD8+ ou CD4-CD8- (Tableau 2). Parmi les
lymphocytes T régulateurs CD4+, on distingue essentiellement les cellules Tr1, caractérisées par
leur capacité à produire de fortes quantités d’IL10. Ces cellules sont présentes chez l’homme et la
souris. Elles ont une activité anti-inflammatoire et plus généralement immuno-régulatrice en
proliférant et en migrant d’un tissu à un autre en fonction des besoins et notamment de l’existence
d’une inflammation. Deux autres populations de lymphocytes T CD4+ régulateurs sont également
importantes : les lymphocytes TH3 caractérisés par une forte production de TGFβ et les
lymphocytes T CD4+ CD25+ exprimant un facteur appelé FoxP3. Parmi les lymphocytes T CD8+, on
distingue essentiellement chez l’homme les LT CD28-. Une dernière population de lymphocytes T
régulateurs n’exprimant ni CD4 ni CD8 appelée NKT a été récemment décrite et impliquée dans la
physiopathologie de la MC (15). Ainsi, une rupture de la tolérance à l’origine d’une réponse
immunitaire spécifique anormale, secondaire à un défaut d’activation ou d’expansion de lymphocytes
T régulateurs pourrait jouer un rôle important dans l’inflammation non contrôlée observée au cours
des MICI. Inversement, la mise en évidence de ces anomalies est actuellement à l’origine du
développement de nouveaux traitements appelés « thérapie cellulaire », où l’injection de ces
lymphocytes T régulateurs pourrait permettre d’avoir un effet thérapeutique chez les patients atteints
de MICI.
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Auteur : Pierre DESREUMAUX
Cours05
Synthèse
Les nouvelles techniques de détection des médiateurs impliqués dans la réaction immunitaire et
le développement des modèles de colite expérimentale chez la souris ont permis de mieux analyser
les différentes réactions mises en jeu au cours de l’inflammation intestinale. La mise en évidence de
mécanismes différents à l’origine de l’induction ou de la perpétuation de l’inflammation devrait
aboutir dans les MICI à des traitements différents destinés soit à éviter la récidive de la maladie, soit
à limiter la durée et l’intensité des poussées. Les résultats encourageants obtenus avec les
nouveaux agents immunorégulateurs ciblés sont la preuve de l’intérêt d’une meilleure connaissance
de la physiopathologie des MICI, à l’origine du développement de nouvelles cibles thérapeutiques
plus ciblées. Ainsi, en 20 années, l’arsenal thérapeutique dans le domaine des MICI est passé de 5
classes de médicaments comprenant les aminosalicylés, les corticoïdes, l’azathioprine, le
methotrexate et la ciclosporine à plus de 60 molécules en développement en 2011. Cette
progression spectaculaire est le fruit d’une meilleure connaissance des facteurs clefs de la réaction
inflammatoire intestinale représentant de nouvelles cibles thérapeutiques, mais également du
développement de nouvelles formulations et de l’ingénierie des médicaments ainsi que des
techniques virtuelles de screening de molécules. Enfin, les découvertes des mécanismes associées
à la rupture de la tolérance sont à l’origine de nouveaux concepts thérapeutiques dans les MICI
renforçant la barrière intestinale, la synthèse de mucus, utilisant la thérapie cellulaire ou de
nouvelles molécules capables de réguler l’expression et l’activation du récepteur PPARγ exprimé par
les cellules épithéliales.
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Auteur : Pierre DESREUMAUX
Cours05
Références
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Auteur : Pierre DESREUMAUX
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Cours05
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Auteur : Pierre DESREUMAUX
Cours05
Tableau 1 : Principaux modèles animaux développant des lésions inflammatoires intestinales
Animal
Type
Localisation de
l’inflammation
IL-2KO
souris
côlon
IL-2 Rα KO
souris
côlon
IL-10 KO
souris
côlon
TGF-β1 KO
souris
inflammation
diffuse
TCR α,β KO
souris
côlon
MHC class II KO
souris
colon
Gαi2 KO
souris
côlon
souris
iléon
IL-5 Tg
souris
côlon
IL-7 Tg
souris
côlon
N-cadherin Tg
souris
côlon
HLA-B27 Tg
rat
estomac et côlon
CD3ε26 Tg
souris
côlon
CD45RB SCID
souris
côlon
PG/PS
rat
caecum, iléon
TNBS
Souris, rat
côlon
Acide acétique
rat, lapin, hamster
côlon
DSS
hamster, souris
côlon
Indocid
souris
jejunum
IL-4 gèneTft
KO : knockout ; Tg : transgénique ; Tft : transfert ; SCID : immunodéficience congénitale sévère.
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Tableau 2 : Phénotype des lymphocytes T régulateurs capables de réduire l’inflammation colique chez
la souris
Figure 1: Cellules T régulatrices ayant la capacité de prévenir le développement de
l’inflammation intestinale dans le modèle de transfert des souris SCID
CD4+ CD45RBhi
SCID
Wasting disease
Colitis
No colitis
CD4+ CD45RBhi
et
CD4+ CD45RBlo
CD4+CD25+
CD4+ Tr1
CD4+ CD103+
CD4+ CD8αα+ IELs
Powrie et al, JEM 90 and JEM 94
Asseman et al; Mottet et al, JI 2003
Groux et al, Nature 97; Cong et al, JI 2002
Lehmann J et al, PNAS 2002
Das et al, PNAS 2003
TCRαβ+ CD8αα+ IELs
Poussier et al, JEM 2002
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