Les corticoïdes : mécanismes d action
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M I S E A U P O I N T Les corticoïdes : mécanismes d’action Steroids : mechanisms of action " J. Sibilia* P o i n t s f o r t s # Les corticoïdes endogènes ont de multiples actions physiologiques permettant la régulation de la réponse immunitaire et de nombreux métabolismes, notamment glucidique, protéique, ionique et phosphocalcique. # Les corticoïdes utilisés à dose thérapeutique ont des effets anti-inflammatoires immunomodulateurs et régulent les phénomènes de prolifération et de survie cellulaire. # Les corticoïdes agissent par des mécanismes d’action originaux, essentiellement génomiques. Ces effets génomiques sont une régulation transcriptionnelle permettant soit l’activation (transactivation), soit l’inhibition (transrépression) de nombreux gènes cibles. Ces effets génomiques peuvent également être post-transcriptionnels, caractérisés par une dégradation des ARN messagers, et en particulier de certaines cytokines. # Les effets anti-inflammatoires et immunomo- dulateurs des corticoïdes sont essentiellement liés à leur activité transrépressionnelle, alors que les effets métaboliques et proviraux dépendent essentiellement de leur activité transactivatrice. # La réponse aux corticoïdes semble dépendre de phénomènes de régulation faisant intervenir essentiellement les récepteurs cytosoliques aux glucocorticoïdes. Cette régulation dépend principalement de la concentration cytosolique et de l’affinité de ces récepteurs pour les corticoïdes. # Une meilleure connaissance des mécanismes d’action et des phénomènes de régulation des corticoïdes pourrait permettre de développer des molécules sélectivement transrépressives, conservant une action anti-inflammatoire mais dépourvues d’effets métaboliques. Mots-clés : Corticoïdes - Récepteurs - Transactivation Transrépression - Mécanisme d’action. * Service de rhumatologie, CHU, Strasbourg. La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 L es corticoïdes endogènes régulent les mécanismes physiologiques immunitaires et métaboliques, en particulier glucido-protidiques et phosphocalciques. Ces propriétés ont été mises à profit pour développer des molécules à visée thérapeutique. Les corticoïdes sont ainsi couramment utilisés pour leurs fantastiques propriétés anti-inflammatoires, mais aussi pour leurs effets cytostatiques, qui expliquent leur efficacité dans les affections inflammatoires, immunoallergiques et hématologiques malignes. Les corticoïdes ont des mécanismes d’action particulièrement originaux, agissant essentiellement sur la transcription des gènes (effets génomiques). Ces effets génomiques, qui s’exercent dans de nombreuses cellules, ont de multiples points d’impact expliquant leurs actions “tous azimuts”. Depuis le prix Nobel de Hench, qui a découvert l’efficacité anti-inflammatoire de l’acétate de cortisone (composé E) dans la polyarthrite rhumatoïde, d’immenses progrès ont été réalisés dans différents domaines (1) : ! Des avancées majeures ont été faites dans la compréhension des “mécanismes d’action”, sujet principal de cette revue. Ces progrès permettent maintenant d’espérer de nouveaux corticoïdes aussi efficaces, mais mieux tolérés. ! Une meilleure connaissance de la régulation de la réponse aux corticoïdes a permis d’expliquer un certain nombre des mécanismes de corticorésistance que l’on observe parfois dans les affections inflammatoires chroniques, comme la polyarthrite rhumatoïde. Ces avancées devraient aussi déboucher, à terme, sur de nouvelles stratégies thérapeutiques. LES MÉCANISMES D’ACTION DES CORTICOÏDES Les corticoïdes ont l’originalité d’exercer leurs actions par des effets essentiellement génomiques en agissant sur la transcription de l’ADN en ARN et sur la régulation post-transcriptionnelle des ARN messagers. Plus accessoirement, car ils sont moins bien connus, les corticoïdes peuvent également avoir des effets non génomiques, surtout quand ils sont utilisés à forte dose (figure 1) (2-5). 23 M I S E A U P O I N T Figure 1. Mécanismes d’action des corticoïdes. % ! Les corticoïdes interagissent avec la membrane cellulaire (1) ou pénètrent dans le cytoplasme (2). ! Dans le cytoplasme, ils se fixent sur des récepteurs cytosoliques spécifiques (GRα), ce qui provoque la libération des “chaperonines” (HSP 90, 70, 56 et 26) de ces récepteurs. L’autre isoforme, GRß, reste “libre”, mais peut exercer une action inhibitrice sur la fixation GRα-corticoïdes. ! Le couple GRα-corticoïdes ainsi libéré pénètre dans le noyau, où il va agir sur la transcription des gènes. Pour cela, il va : – soit se fixer sous forme de dimère sur des séquences spécifiques de l’ADN présentes dans le promoteur de différents gènes (séquence GRE) $ cette fixation se traduit par une transactivation ou une transrépression des gènes ; – soit interférer de différentes façons avec les facteurs de transcription (FT) ou le complexe de transcription $ cette fixation se traduit par une transrépression des gènes. ! Le couple GRα-corticoïdes peut induire la transcription de gènes codant pour des ribonucléases ou d’autres protéines qui vont dégrader ou stabiliser l’ARN (action post-transcriptionnelle). 2) Actions transcriptionnelles activatrices (transactivation) et inhibitrices (transrépression), et actions post-transcriptionnelles 1) Actions cellulaires (membranaires) non génomiques Corticoïde Corticoïde Membrane cellulaire HSP 56 HSP 70 HSP 90 GRß HSP 26 GRα GRα HSP 90 HSP 90 GRα GRα ADN GRα GRα GRE GRE % GRIP-1 Noyau déacétylation acétylation HDAC PCAF HAT SRC-1 CBP/P300 TFIIB GRα GRα GRE GRE Histones TATA FT NF-κB, AP1, STAT... ARN pol. II Transcription en ARNm ADN Coactivateurs : GRIP-1 (GR interacting proteins), PCAF (P300/CBP-associated factor), SRC-1 (steroid receptor co-activator) ; CBP : cyclic AMP response elements binding protein, ou CREB protein ; GR : glucocorticoid receptor ; GRE : glucocorticoid response elements (séquence d’ADN spécifique de la fixation des GRα) ; HAT : histone acétyltransférase ; HDAC : histone déacétylase ; TATA : TATA Box ; ARN pol. II : ARN polymérase II ; FT : facteur de transcription ; NF-κB : nuclear factor-κB ; AP-1 : activator protein 1 ; STAT : signal transducers and activators of transcription : NF-AT : nuclear factor of activated T cells ; C/EBPß ; TFIIB : transcriptor factor II B. 24 Noyau Les récepteurs aux glucocorticoïdes Ces récepteurs GR sont comparables aux récepteurs de la famille des stéroïdes (progestérone, estrogène, vitamine D, hormones thyroïdiennes) (6). Leur structure est originale et est composée de 5 domaines, qui leur permettent de se fixer, d’une part, aux corticoïdes, d’autre part, à l’ADN. Ces GR, appelés aussi GR de type 2α, ou GRα, sont présents dans la quasi-totalité des cellules. À l’état basal, ils existent sous une forme cytosolique inactive comprenant deux sous-unités de HSP 90 (heat shock protein 90) et différentes unités d’autres HSP (HSP 70, 56 et 26) (figure 2). GRα GRα Transcription en ARNm Promoteur du gène Corticoïdes Cytoplasme HSPs HSPs HSPs Les corticoïdes circulent, liés à des protéines de transport, mais une petite fraction existe sous forme libre. Cette fraction libre va traverser la membrane cellulaire et aller se fixer, avec une forte affinité, sur des récepteurs cytosoliques spécifiques appelés récepteurs aux glucocorticoïdes (GR). Ces complexes formés par les récepteurs et les corticoïdes peuvent alors pénétrer (translocation) le noyau pour interférer avec la transcription de différents gènes cibles. HSP 70 HSP 90 HSPs Les effets génomiques Cytoplasme HSP 56 HSP 26 Figure 2. Différents mécanismes de transactivation génomique des corticoïdes. ! La fixation de dimères GRα-corticoïdes sur les séquences spécifiques appelées GRE s’accompagne de différents phénomènes permettant la transcription des gènes qui comportent cette séquence GRE dans leur région promotrice : – les dimères GRα-corticoïde entraînent l’activation d’un complexe transcriptionnel qui comprend différentes molécules (CBP/P300, HDAC, HAT, et différents coactivateurs). Différents facteurs de transcription (NF-κB, AP-1, STAT...) vont se fixer sur ce complexe ; – l’effet de ce complexe sur la chromatine permet son “débobinage” sous l’action d’une acétylase des histones (acétylation des lysines d’histone). Ce “débobinage” rend les gènes accessibles aux facteurs de transcription. La déacétylation des histones entraîne le phénomène inverse ; – l’action de ce complexe transcriptionnel va permettre l’action des facteurs de transcription, qui vont activer l’ARN polymérase II, aboutissant à la transcription du gène en ARN messager. ! Un mécanisme de transactivation différent existe (non symbolisé sur ce schéma). Il s’agit de la formation d’un complexe entre GRα-corticoïde et STAT 5 (facteur de transcription spécifique) capable d’induire la transcription des gènes en se fixant sur leur promoteur indépendamment d’une séquence GRE. Ce système est particulièrement utilisé pour l’activation des voies de signalisation Jak-STAT, qui régulent le signal induit par les cytokines sur leur récepteur membranaire. La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 M En se fixant sur les GR, les corticoïdes libèrent les HSP, ce qui va permettre aux complexes corticoïdes-récepteurs de migrer vers le noyau. Après cette translocation nucléaire, les complexes vont se fixer sur l’ADN pour y exercer une activité transcriptionnelle. La fixation génomique des complexes corticoïdes-récepteurs La fixation des complexes GR-corticoïdes sur l’ADN se fait sur des sites spécifiques appelés glucocorticoid-response elements (GRE) (7). La fixation entraîne un changement de conformation du complexe, qui devient alors capable d’interagir avec deux structures “doigt de zinc” de l’ADN. Ces séquences GRE existent dans la région promotrice des gènes, dont le nombre est estimé de 10 à 100. La régulation transcriptionnelle Les complexes GR-corticoïdes, fixés sur les séquences GRE, sont capables d’interagir avec différentes protéines intervenant dans les phénomènes de transcription (8). Les principaux cofacteurs sont la protéine CBP (cyclic AMP response element binding protein, ou CREB protein) et la protéine P300. Ce complexe transcriptionnel comprend aussi d’autres protéines, comme la GRIP-1 (GR interacting protein 1), le SRC-1 (steroid receptor coactivator 1), le PCAF (P300/CBPassociated factor) et la HDAC (histone déacétylase) (9-12). Les principales actions exercées par ces protéines sont une acétylation/déacétylation des résidus lysines des histones de la chromatine (13). L’acétylation, qui s’exerce essentiellement par le biais des protéines CBP, P300, PCAF et SRC-1, permet le déroulement de l’ADN chromosomique (14-16). La chromatine ainsi “débobinée” va être capable de fixer différents facteurs de transcription (AP-1, NF-κB, STAT, CREB) nécessaires à l’activation de l’ARN-polymérase 2, enzyme clé de la transcription. Inversement, les éléments qui permettent la déacétylation (HDAC) entraînent une condensation de la chromatine qui va inhiber les phénomènes de transcription (17). L’activation transcriptionnelle ou transactivation La fixation des complexes GR-corticoïdes sur les séquences GRE de différents gènes cibles entraîne leur transactivation, c’est-à-dire l’activation directe de leur transcription. Cette transactivation explique une partie des effets anti-inflammatoires, mais aussi la plupart des effets métaboliques. Ce phénomène s’exerce pour différents types de gènes (tableau I). ! Gènes de NF-κB et IκBα : les corticoïdes sont capables d’induire la transcription du gène de NF-κB, qui est un des facteurs de transcription essentiels, responsable notamment de la synthèse des molécules comme le TNFα. Cependant, les corticoïdes induisent également la transactivation du gène d’IκBα lymphocytaire, qui code pour la protéine inhibitrice naturelle de NF-κB (18-20). C’est grâce à ce mécanisme de régulation que les corticoïdes ont globalement une action antiinflammatoire (3, 4). La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 I S E A U P O I N T ! Gènes de la lipocortine et des autres protéines anti-inflammatoires naturelles : les corticoïdes peuvent aussi transactiver directement des gènes qui codent pour des protéines antiinflammatoires. Il s’agit notamment de la lipocortine ou annexine 1, qui est un inhibiteur de la phospholipase A2, d’autres gènes, comme le SLIP (secretory leucocyte protease inhibitor), ou des inhibiteurs naturels de l’interleukine 1, comme l’IL-1ra (antagoniste naturel du récepteur de l’IL-1) et le récepteur de type 2 de l’IL-1ß. ! Gènes impliqués dans différentes voies métaboliques : les corticoïdes entraînent aussi la transactivation de gènes impliqués dans différents phénomènes métaboliques, notamment dans la néoglucogenèse, les métabolismes protidiques et phosphocalciques et la régulation du système rénine-angiotensine. ! Gènes viraux : les corticoïdes ont aussi un effet de transactivation de gènes viraux du VIH, du CMV ou de l’EBV, expliquant qu’ils facilitent la réplication virale (21, 22). Tableau I. Effets génomiques des corticoïdes dans la régulation des principaux gènes des protéines de l’inflammation. ! Effets transcriptionnels (1) Inhibition de la transcription $ transrépression * Cytokines : IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-9, IL-11, IL12, IL-13, IL-16, IL-17, IL-18, TNFα, IFNγ, GM-CSF, SCF * Chémokines : IL-8, RANTES, MIP-1α, MCP 1-2-3-4, éotaxine * Enzymes : iNOS, COX-2, phospholipases A2 et C, protéases, lysozyme, C3 convertase, endonucléase, phosphodiestérase * Molécules d’adhésion : ICAM-1, VCAM-1, L-sélectine, E-sélectine, LFA-1, CD2 * Récepteurs : IL-2R, IL-4R, NK1 et 2 receptor * Endothéline * Fractions du complément : C3, facteur B * Proto-oncogènes : C-myc, C-fos * Facteurs de cytotoxicité : granzyme, perforine (2) Activation de la transcription $ transactivation * NF-κB (p50) * IκBα (protéine inhibitrice de NF-κB) * MIF, ou macrophage migration inhibitory factor * Lipocortine ou annexine 1 (protéine inhibitrice de la PA2) * SLIP ou secretory leukocyte protease inhibitor (inhibiteur des protéases) * CC-10 ou clara cell protein * IL-1ra, IL-1r2 (decoy receptor ou récepteur antagoniste, inhibiteurs de l’IL-1ß) * Peptidases (enzymes de dégradation des neurokinines comme la substance P et la neurokinine A) * Récepteurs adrénergiques (ß2R) * Gènes viraux (EBV, CMV…) ! Effets post-transcriptionnels $ réduction de la T1/2 des ARN messagers * Cytokines : IL-1ß, IL-3, IL-6, GM-CSF, IFNγ * Enzymes : COX-2 * Chémokines : MCP-1, IL-8 25 M I S E A U P O I N T Ces mécanismes d’activation ont été considérés comme étant liés spécifiquement à la fixation sur les séquences GRE, mais un autre mécanisme d’activation de la transcription a récemment été identifié. Il s’agit de la fixation directe des complexes GR-corticoïdes sur un facteur de transcription appelé STAT. Cette interaction entraîne l’activation de gènes dépendant de STAT, sans fixation sur les séquences GRE (7, 23). Ce mécanisme est particulièrement utilisé dans la régulation de l’activation cellulaire induite par les cytokines. L’inhibition transcriptionnelle ou transrépression L’inhibition transcriptionnelle ou transrépression se traduit par le blocage de l’expression de gènes qui sont pour la plupart pro-inflammatoires (3). Les mécanismes de cette transrépression sont multiples et complexes, comme l’illustre la figure 3. Schématiquement, il existe, dans l’état actuel des connaissances, trois types de possibilités. * & L’inhibition transcriptionnelle peut s’expliquer par la fixation des complexes GR-corticoïdes sur les séquences GRE selon deux modalités différentes : ' les séquences GRE peuvent être des séquences régulatrices inhibitrices appelées séquences GRE négatives, comme cela a été décrit concernant le gène de l’ostéocalcine et de la propiomélanocortine (figure 3A). Cette situation est rare, car très peu de gènes possèdent ce type de séquences GRE négatives ; ' les complexes peuvent aussi se fixer sur des séquences GRE en empêchant la fixation d’un facteur de transcription sur l’ADN (figure 3B) ou en inhibant son fonctionnement (figure 3C). Ces mécanismes ont été décrits pour les gènes de la prolactine et de la proliférine. * ( L’inhibition transcriptionnelle peut aussi être liée à une interaction directe (avant fixation sur l’ADN) entre les complexes et des facteurs de transcription comme AP-1 ou NF-κB. Ce mécanisme est probablement l’un des plus importants pour expliquer le rôle anti-inflammatoire et immunomodulateur des corticoïdes (figures 3D et 3E) (24, 25). * ) L’inhibition transcriptionnelle peut aussi être la conséquence d’une interaction des complexes avec d’autres constituants du complexe transcriptionnel. Cette interaction peut se traduire par l’inhibition des fonctions d’acétylation/déacétylation des protéines CBP et P300 ou par une interaction avec des phosphodiestérases. L’inhibition de ces phosphodiestérases augmente la concentration intracellulaire d’AMP cyclique et, de ce fait, empêche la phosphorylation du complexe CBP/P300 (figures 3F et 3G). La régulation post-transcriptionnelle La régulation post-transcriptionnelle s’exerce sur les ARN messagers, dont la demi-vie est réduite par différents mécanismes. Les corticoïdes sont capables d’induire la transcription de ribonucléases spécifiques qui vont détruire ces ARN messagers. Ils peuvent également agir par d’autres méca26 nismes, en particulier en modifiant la stabilité d’ARNm de cytokines (IL-1, IL-3, IL-6, TNFα, interféron γ) et de chémokines qui ont des ARN riches en uracile (séquence AURE). C’est probablement en agissant sur les protéines stabilisatrices (TIA-1, TIAR, TTP) de ces séquences AURE que les corticoïdes pourront exercer cet effet post-transcriptionnel (26). Les effets non génomiques Les effets non génomiques des corticoïdes sont moins bien connus. Ils se caractérisent par leur rapidité d’apparition (en quelques secondes ou quelques minutes). En fait, les corticoïdes, qui sont des dérivés du cholestérol, sont capables d’interagir directement avec la membrane cellulaire. Ces effets non génomiques, qui s’observent essentiellement avec de fortes doses, vont se traduire par un effet de stabilisation de membrane. Ainsi, ils peuvent réduire la libération d’enzymes lysosomiales et de granules préformés contenant en particulier des médiateurs de l’inflammation (histamine, sérotonine). Ces effets non génomiques ont aussi une action sur la régulation des échanges membranaires de calcium et de sodium et des flux d’AMP cyclique. Ces effets expliquent en partie l’inhibition de l’activité cellulaire observée avec les corticoïdes, en particulier pour les cellules de l’immunité comme les lymphocytes. LES CORTICOÏDES : DES IMMUNOMODULATEURS AUX ACTIONS MULTIPLES Les corticoïdes régulent la réponse immunitaire innée et adaptative, mais également de nombreux métabolismes glucidoprotidiques phosphocalciques et ioniques. L’ensemble des mécanismes moléculaires que nous avons décrits permettent d’expliquer la multitude des effets physiologiques et pharmacologiques de ces molécules (27). Néanmoins, différents éléments permettent d’expliquer certaines observations parfois paradoxales. L’action des corticoïdes se fait sur de nombreuses cibles cellulaires agissant “en cascade”, avec des boucles de régulation parfois complexes. À titre d’exemple, les corticoïdes sont de puissants anti-inflammatoires capables d’induire la synthèse de molécules pro-inflammatoires tout en assurant leur inhibition par des mécanismes de régulation. Le meilleur exemple en est probablement celui de NF-κB (16, 20, 28). L’effet des corticoïdes dépend du type de composé et de sa concentration. Schématiquement, les effets génomiques peuvent être liés à de faibles (10-7 à 10-9 M) et à de fortes (10-5 à 10-7 M) doses, alors que les effets non génomiques n’apparaissent probablement qu’avec de fortes doses. Ces effets dose-dépendants permettent de mieux comprendre l’efficacité respective des molécules endogènes et des molécules utilisées en thérapeutique, souvent à plus fortes doses. Ainsi, dans certaines études, il n’est pas évident de savoir si les effets décrits sont uniquement liés à un effet physiologique (faible dose endogène) ou à un effet pharmacologique (forte dose thérapeutique). La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 M I S E C. FT A. B. Corticoïdes GRα GRα GRα Corticoïdes Interaction d'un monomère GRα-corticoïde avec un facteur de transcription après qu'il se soit fixé sur l'ADN (séquence GRE) $ la fixation des GRα modifie le pouvoir transcriptionnel des FT (AP-1) en altérant leur conformation ou en modifiant leur capacité à se fixer sur le complexe transcriptionnel, notamment leur interaction avec la CBP/P300. Exemple : gène de la proliférine. E. FT CBP/P300 Corticoïdes GRα ADN CBP/P300 HAT - + acétylation HDAC déacétylation Interaction d'un monomère GRα-corticoïde non fixé sur l'ADN avec un facteur de transcription déjà fixé sur l'ADN $ la fixation des GRα inhibe le pouvoir transcriptionnel des FT (AP-1, NF-κB). Exemple : gène de l'IL-6 et de la collagénase. FT ADN GRE Fixation d'un dimère GRα-corticoïde sur l'ADN (séquences GRE) $ la fixation des GRα sur ces GRE va bloquer l'accès à un facteur de transcription. Exemple : gènes de la prolactine. GRα GRα FT GRα GRE GRE négatives F. Corticoïdes CBP/P300 Corticoïdes GRα ADN Fixation d'un dimère GRα-corticoïde sur une séquence non activatrice de l'ADN (séquences GRE négatives) $ la fixation des GRα sur ces GRE négatives va bloquer directement la transcription. Exemple : gènes de la pro-opiomélanocortine et de l'ostéocalcine. P O I N T Corticoïdes ADN D. A U Histones ADN GRα FT ADN Interaction d'un dimère ou d'un monomère GRα-corticoïde non fixé sur l'ADN avec un facteur de transcription avant qu'il se fixe sur l'ADN $ le ou les GRα modifient par compétition la fixation d'un FT (NF-κB, AP-1, NF-AT...) sur l'ADN et/ou le complexe transcriptionnel, en particulier CBP/P300. Exemple : gènes d'ICAM-1. G. Corticoïdes GRα CAMP FT Fixation d'un monomère de GRα-corticoïde sur le complexe CBP/P300-HDAC empêchant son interaction avec les facteurs de transcription et/ou modifiant sa fonction d'acétylation/ déacétylation des histones $ la fixation des GRα réduit les capacités d'acétylation ou amplifie la déacétylation des histones. L'acétylation des histones entraîne une ouverture des boucles d'ADN facilitant la transcription des gènes. La déacétylation se traduit par le phénomène inverse. Inhiber l'acétylation et faciliter la déacétylation réduisent donc la transcription. P CBP/P300 ADN Phosphorylation-inactivation d'éléments du complexe transcriptionnel (CBP/P300) par les GRα-corticoïdes $ les GRα peuvent réduire l'activation des phosphodiestérases, ce qui augmente la concentration d'AMPc, aboutissant à la phosphorylation de CBP/P300. Le complexe CBP/P300 phosphorylé n'interagit plus avec les FT. Figure 3. Différents mécanismes de transrépression génomique des corticoïdes (1). 1. Interactions inhibitrices des GRα-corticoïdes avec l’ADN (séquence GRE) : A, B et C. 2. Interactions inhibitrices directes des GRα-corticoïdes avec les facteurs de transcription : D et E. 3. Interactions inhibitrices des GRα-corticoïdes avec d’autres constituants du complexe transcriptionnel : F et G. 27 M I S E A U P O I N T Les molécules cibles Les corticoïdes vont agir sur de nombreuses cibles, en particulier les cytokines et les chémokines, les molécules d’adhésion, les enzymes, les protéines anti-inflammatoires, les molécules de la prolifération cellulaire et de l’apoptose et certains récepteurs cellulaires et médiateurs cytotoxiques (tableau I). Les corticoïdes ont donc de multiples points d’impact originaux particulièrement importants dans le contrôle de la réaction inflammatoire. Quelques exemples méritent d’être détaillés. Les cytokines et chémokines Les corticoïdes sont capables de réduire la synthèse de nombreuses cytokines et chémokines pro-inflammatoires (TNFα, IL-1ß, IL-2, IL-6, IL-8, IL-4, IL-5, IL-12, IL-17, IL-18, GMCSF…) par des mécanismes essentiellement transrépressionnels via l’inhibition des principaux facteurs de transcription (NF-κB, AP-1). En fait, cette inhibition a de nombreux effets en cascade, comme l’illustre l’inhibition du TNFα. Le TNFα a de nombreux points d’impact ; en particulier, il régule la synthèse d’autres cytokines, comme l’IL-1, mais également des chémokines et des molécules d’adhésion qui gèrent le trafic des cellules de l’inflammation. En conséquence, l’effet antiTNF des corticoïdes peut avoir de multiples conséquences antiinflammatoires directes et indirectes. Inversement, les corticoïdes sont aussi capables d’induire la synthèse de cytokines anti-inflammatoires lymphocytaires, comme l’IL-10 et le TGFß (29). Dans certaines conditions expérimentales, il a été également observé une synthèse d’autres cytokines Th2 (IL-4, IL-5). Ce phénomène, paradoxal pour des molécules efficaces dans des maladies allergiques comme l’asthme, s’explique par leur capacité d’inhiber la synthèse de l’IL-12 macrophagique et de moduler la coopération cellulaire. En fait, in vivo, cet effet “Th2” est probablement compensé par d’autres actions anti-inflammatoires des corticoïdes (30, 31). Les enzymes Les corticoïdes inhibent directement la synthèse de multiples enzymes de l’inflammation, comme la No synthétase inductible (iNOS), les phospholipases A2 et C, mais également la cyclo-oxygénase 2 (32, 33). De nombreuses enzymes intervenant dans les phénomènes de destruction cellulaire (protéases, collagénases) ou dans les phénomènes inflammatoires (C3 convertase) sont aussi bloquées. Les protéines anti-inflammatoires Les corticoïdes ont la particularité d’induire la synthèse de protéines anti-inflammatoires comme la lipocortine ou annexine 1, qui est un inhibiteur de la phospholipase A2 (32, 34). Ils favorisent également la synthèse des inhibiteurs naturels de l’IL-1, comme l’IL-1ra (récepteur antagoniste de l’IL1) et le récepteur de type 2 de l’IL-1ß, qui n’est pas actif, mais capable de fixer l’IL-1, le détournant ainsi de son récepteur actif de type 1. 28 Les molécules de l’apoptose et de la prolifération cellulaire Les corticoïdes sont des molécules inductrices de l’apoptose des lymphocytes T activés, des lymphocytes B matures ou d’autres cellules de l’inflammation, comme les éosinophiles (35-38). Cette apoptose peut être liée à l’interférence directe avec des protéines régulatrices, ou indirectement, en inhibant la synthèse de facteurs de croissance essentiels, notamment des éosinophiles et des mastocytes (39). Paradoxalement, les corticoïdes sont également capables de protéger certaines cellules de l’apoptose, en particulier les polynucléaires neutrophiles (40). Ils peuvent bloquer la prolifération cellulaire par différents mécanismes, en particulier en agissant sur la synthèse des proto-oncogènes (c-fos, c-myc) et en limitant les phénomènes d’activation cellulaire via la modulation de récepteurs spécifiques (récepteurs à l’antigène des lymphocytes T) ou via l’inhibition de la synthèse de facteurs de croissance (41, 42). Par ailleurs, ils contrôlent le taux d’AMP cyclique intracellulaire en inhibant les phosphodiestérases, ce qui aura aussi pour effet de limiter l’activation cellulaire. L’ensemble de ces mécanismes cytostatiques et apoptotiques expliquent qu’ils soient efficaces dans certaines affections hématologiques malignes, comme les lymphomes et le myélome. Les cellules cibles Les corticoïdes sont capables d’agir sur de nombreuses cellules cibles impliquées dans l’immunité innée ou adaptative (43). Ils agissent sur les macrophages et les cellules dendritiques, sur les polynucléaires et les mastocytes, sur les lymphocytes T et B, sur les fibroblastes et les cellules épithéliales, et sur d’autres cellules, comme les cellules mésangiales, endothéliales et musculaires lisses (figure 4) (44, 45). Lymphocytes T Lymphocytes B Polynucléaires – éosinophiles – neutrophiles – basophiles Macrophages Cellules dendritiques Corticoïdes Cellules endothéliales Mastocytes Cellules épithéliales Fibroblastes Cellules mésangiales Synoviocytes Cellules musculaires lisses Figure 4. Les cellules cibles des corticoïdes. La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 M Ils agissent en contrôlant leur maturation, en régulant leur activation, en modulant leur capacité de synthèse (cytokines, chémokines, enzymes…), en gérant leur survie et leur migration et en modifiant leur “apprentissage”, en particulier pour les lymphocytes intrathymiques (46-53). L’ensemble de ces points d’impact explique l’extraordinaire efficacité thérapeutique de ces molécules, qui, malheureusement, ne sont pas dénuées d’effets métaboliques. I S E A U P O I N T de corticorésistance (58, 59). Chez les sujets asthmatiques corticorésistants, il a été observé que leur concentration intracellulaire semble plus importante que chez les sujets sains (60). ! La disponibilité des GR cytosoliques peut également être liée à l’expression de certains facteurs de transcription (AP-1) dans les sites inflammatoires. Il a été suggéré que l’hyperexpression d’AP-1 pourrait “bloquer” les GR, qui n’auraient plus la disponibilité d’interagir avec les corticoïdes (61). Autres mécanismes de corticorésistance LES MÉCANISMES DE RÉPONSE AUX CORTICOÏDES Il existe d’importantes différences individuelles dans la réponse aux corticoïdes, avec, parfois, de véritables corticorésistances observées dans certaines maladies inflammatoires, comme la polyarthrite rhumatoïde. Rôle des récepteurs aux glucocorticoïdes (GR) L’efficacité des corticoïdes est directement liée à la concentration cytosolique de GR disponibles. Une meilleure connaissance de la régulation de cette concentration a permis de mieux comprendre les phénomènes de corticorésistance. Ainsi, différents mécanismes ont été observés. ! L’affinité et la concentration cytosolique des GR sont régulées de façon génétique. Pour l’instant, il n’a pas été observé de polymorphisme permettant véritablement d’expliquer la corticorésistance. En revanche, un polymorphisme particulier des GR pourrait expliquer une sensibilité accrue aux corticoïdes (35, 54). ! La concentration cytosolique des GR est aussi régulée par le taux de corticoïdes endogènes et/ou thérapeutiques qui exerce un rétrocontrôle négatif. Différentes autres hormones, comme les estrogènes, peuvent agir inversement en augmentant leur synthèse (55). Des modifications de ces facteurs endogènes pourraient avoir une importance, mais cela n’est pas démontré en pratique. ! Certaines cytokines, comme l’IL-2, l’IL-4, l’IL-10, l’IL-13 et l’IFNγ, pourraient accroître la synthèse macrophagique et lymphocytaire des GR (56). Certaines de ces cytokines (IL-2, IL-4, IL-13) peuvent aussi réduire l’affinité des GR pour les corticoïdes, suggérant ainsi qu’elles pourraient induire des phénomènes de résistance. Ce phénomène a essentiellement été observé in vitro. ! La régulation des GR semble également être liée à une forme appelée GRß, qui est le produit d’un épissage alternatif des ARN messagers des GR. Ces GRß peuvent se fixer sur les séquences GRE de l’ADN, mais ils n’exercent pas d’effet transcriptionnel (57). Ainsi, ils pourraient avoir un effet inhibiteur de l’activité des corticoïdes et expliquer certaines formes La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 Une interaction anormale entre les complexes GR-corticoïdes et les autres protéines du complexe transcriptionnel peut expliquer le défaut d’efficacité des corticoïdes, comme cela a été observé chez des patients asthmatiques résistant aux corticoïdes. Dans la polyarthrite rhumatoïde, il a été décrit des autoanticorps dirigés contre la lipocortine, protéine anti-inflammatoire dont la synthèse est induite par les corticoïdes (62). Ce mécanisme pourrait avoir une importance en pratique, mais cela reste à démontrer. LES “NOUVEAUX” CORTICOÏDES Les corticoïdes “dissociés” L’analyse des mécanismes d’action a permis d’observer que les effets anti-inflammatoires et immunomodulateurs des corticoïdes sont essentiellement liés à leur activité transrépressionnelle (63). En revanche, les effets métaboliques et proviraux semblent plutôt être liés à l’activité transactivatrice. En conséquence, la recherche s’est orientée vers l’identification de corticoïdes “dissociés” ayant essentiellement des activités de transrépression. Les premières molécules possédant un effet transrépresseur 20 à 100 fois supérieur à l’effet transactivateur ont été développées dans l’asthme (budésonide, mométasone, fluticasone). Cependant, récemment, des molécules plus sélectivement transrépressives comme le RU 24 858 et le RU 466 ont été évaluées. In vitro, ces molécules sont de puissants inhibiteurs des cytokines et d’excellents inducteurs d’apoptose. Cependant, cette sélectivité, bien démontrée in vitro, est remise en cause, car le RU 24 858 a le même effet ostéopéniant expérimental qu’un corticoïde classique (64). Les autres voies thérapeutiques Potentiellement, il existe d’autres voies thérapeutiques, en particulier celles des molécules capables d’augmenter la sensibilité aux corticoïdes en agissant sur la concentration cytosolique en GR. À titre d’exemple, l’IL-10, le TGFß et la somatostatine peuvent augmenter la concentration en GR, sans modifier leur affinité pour les corticoïdes (4, 65). 29 M I S E A U P O I N T CONCLUSION 20. Scheinman RI, Cogswell PC, Lofquist AK, Bladwin AS Jr. Role of transcriptional activation of IκBα in mediation of immunosuppression by glucocorticoids. Science 1995 ; 270 : 283-6. Les corticoïdes sont de fantastiques anti-inflammatoires, aux points d’impact multiples et aux mécanismes d’action originaux. Une meilleure connaissance des mécanismes d’action va permettre non seulement de mieux comprendre la variabilité de la réponse aux corticoïdes, mais aussi de développer de nouvelles molécules dépourvues d’effets métaboliques. # 21. 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Les effets anti-inflammatoires des corticoïdes s’expliquent essentiellement par (1 réponse correcte) : a. une transactivation génomique b. une transrépression génomique c. une inhibition directe des cytokines pro-inflammatoires d. une inhibition spécifique des cyclo-oxygénases e. un effet sur le système nerveux central 3. La régulation de l’activité biologique des corticoïdes fait intervenir différents éléments, mais il existe un facteur clé (1 réponse correcte) : a. la concentration intracellulaire de corticoïdes b. la concentration et l’affinité des récepteurs cytosoliques aux corticoïdes c. le promoteur des gènes des corticoïdes d. l’ARN polymérase e. la structure des nucléohistones 31 1. a, b ; 2. b ; 3. b. 1. Les corticoïdes exercent leur action par des mécanismes essentiellement géniques. Ces mécanismes sont (2 réponses correctes) : a. une action activatrice (transactivation) b. une action inhibitrice (transrépression) c. une activation des nucléases d. une dénaturation de l’ADN e. une inhibition des enzymes de réparation de l’ADN La Lettre du Rhumatologue - n° 289 - février 2003 60. Bamberger CM, Bamberger AM, De Castro M, Chrousos GP. Glucocorticoid RÉPONSES FMC AUTOQUESTIONNAIRE 59. De Castro M, Elliot S, Kino T et al. The non-ligand binding ß-isoform of the human glucocorticoid receptor (HGRß) : tissue levels, mechanism of action, and potential physiologic role. Mol Med 1996 ; 2 : 597-607.
