DC Tolérogènes 2011 final
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DIU Biothérapie Paris 8 Janvier 2011 Cellules Dendritiques Tolérogènes F. Bérard Immunologie Clinique et Allergologie CHU Lyon-Sud [email protected] Tolerance • Tolérer nécessite de reconnaître car on ne doit pas détruire ses propres tissus ni tolérer l’agresseur • Pattern de cellules tolérogènes au sein desquelles les Treg • Education des cellules T = les DC Tolérance induite par les DC • Centrale – DC Thymiques inductrices de tolérance Brocker et col. J. Exp. Med 1997 • Périphérique (organes lymphoides secondaires) – Plasticité des DC ? – Sous classes de DC ? • Nature des signaux polarisant les DC vers l’induction de tolérance ? Cellules dendritiques : le dogme TISSUS PERIPHERIQUES / ORGANES LYMPHOIDES IMMATURES (internalisation) / MATURES (induisent effecteurs) Par exemple dans les épithéliums : cellules de Langerhans Ecad+ CCR7CMHI et II + CD80 et CD86 + CD40 + EcadCCR7+ CMH I et II +++ CD80 et CD86 +++ CD40+++ C. Reis e sousa, Nat Rev Immunol 2006, 6 (6), 476-483. Les DC immatures ou semi matures (im DC) • Phénotypes : – Déficientes pour signal 1 (CMH) – Déficientes pour signal 2 (CD80, CD86,…) • Production d’IL10 +++ – Prolongent la survie de greffons, y compris en l’absence de thérapies immunosupressives Lu L. et col Transplantation 1995 Levings MK. et col. Blood 2005 – Induisent tolérance in vivo chez l’homme Dhodapkar MV. E col. J. Exp. Med. 2001 Les DC matures • Ont migré dans les organes lymphoides secondaires • Présentent l’antigène en grandes quantités (signal 1) : expression des molécules du CMH de classe I et II +++ • Induisent la différenciation de T naifs en T effecteurs, car expriment signal 2 +++ – les ligands de CD28 : B7.1/CD80 et B7.2/CD86) – CD40,… • Produisent de l’IL12p70 En fait… 1- Dans les organes lymphoides secondaires, la majorité des DC ont un phénotype semi mature ou immatures 2- A ce stade de différenciation, ces DC ne peuvent donc jouer qu’un rôle tolérogène In vivo • Les DC internalisant (donc immatures) les corps apoptotiques induisent des Tregs Steinman R.M. et col. J. Exp. Med 2002 Dans les organes lymphoïdes secondaires • Production de corps apoptotiques (ApoB) en permanence (+ exosomes de im DC) • Internalisation des ApoB via CD36 et αvβ5 • Présentation des Ag sur CMH, mais état semi mature = induction / maintien de tolérance au soi – Bonne expression des molécules du CMH de classe II et molécules de costimulation – Mais pas de production d’IL-12 – Production IL-10 + TGF-β déterminante Existe-t-il in vivo des sous populations de DC « spécialisées » dans le maintient de la tolérance ? DC effectrices ----------------------------------------------- DC tolérogènes --------------------------------------------------- C. Reis e sousa, sousa, Nat Rev Immunol 2006 6 (6), 476476-483. DC spléniques chez la souris 1. Zone T – CD11c+ CD8α+ DEC205+ : production IL12p70 – Injection / targeting in vivo des DC : Réponse Th1 2. Zone marginale – CD11c+ CD8α- DEC205- : production IL10 – Injection / targeting in vivo des DC : Réponse Th2 Les cellules de Langerhans sont preferentiellement tolérogènes in vivo • Immunisation par application d’un haptène fort (pro-inflammatoire) sur la peau à J0 • Eczéma de contact lors du challenge à J5 • Nécessité de recrutement de précurseurs de DC dans la peau inflammatoire pour induire une réponse effectrice : les DC épidermiques résidentes (CL) = plutôt impliquées dans le maintien de la tolérance Dubois B. et col. Immunity. 2006 Feb;24(2):191-201. Klechevsky E. et col. Immunity 2008 Les pDC sont spontanément inductrices de tolérance • pDC matures surexpriment ICOS-L (induction de Tregs) Ito T. et al. J. Exp Med. 2007 • N’induisent pas de Th1 mais Th2 +++ Rissoan MC. et col. Science 1999 • Induisent la différenciation de cellules T régulatrices, y compris après maturation – par le CD40L Gilliet M. et col. J. Exp. Med 2002 – par motifs CpG Moseman EA. et col. J. Immunol. 2004 • Moins de GvH lors de transplantations de moelle mobilisée par le G-CSF (augmente le ratio pDC/mDC sans diminuer le nombre ni les fonctions des mDC) : profil Th2 > Th1 (idem tolérance) Arpinati M. et al. Blood 2000 • Les pDC induisent et maintiennent in vivo la tolérance en transplantation dans un modèle de souris (cœur) Ochando JC. Et col. Nat Immunol. 2006 Mais… • pDC = production IFN alpha +++ – En réponse à stimulation de TLR7 et TLR9 par des pathogènes • pDC = rôle crucial dans le démarrage des réponses immunitaires (Th2) • Pourquoi ? – Différents niveaux de maturation ? – Différentes sous classes de pDC ? DC muqueuses (tube digestif+++) • DC exprimant CD103+ induisent Tregs FoxP3+ (mécanisme dépendant de l’acide retinoique) Coombes J.L. et col. J. Exp. Med 2007 Sun C.M. et col. J. Exp. Med 2007 • Macrophages de la lamina propria sécrètent IL10 +++ y compris dans l’inflammation chronique intestinale Murai et col. Nat Immunol 2009 Les ligands et les molécules impliquées IL10 • Les DC traitées par l’IL10 sont inductrices de tolérance (plus de production d’IL12) Steinbrink K. et col. J. Immunol 1997 • Les DC productrices d’IL10 induisent des Tregs (eux-mêmes producteurs d’IL10) Dhodapkar MV. E col. J. Exp. Med. 2001 Gilliet M. et col. J. Exp. Med 2002 Moseman EA. et col. J. Immunol. 2004 Ochando JC. Et col. Nat Immunol. 2006 Le TGF béta induit de la tolérance Transduction signaux depuis récept. membranaire jusqu’au noyau avec arrêt du cycle cellulaire (répression f. transcription) CD8+ ne deviennent pas CTL CD4+ ne deviennent pas • Th1 (répression T-Bet, avec blocage expression chaine β2 du récepteur à l’IL-12) • Ni Th2 (répression GATA3) La DC interprète les signaux • Signal de danger = nécessaire pour qu’une DC devienne immunogène (P. Matzinger) – Signaux exogènes = PAMPs / TLRs, ligands de lectines,… – Signaux endogènes = CD40-L, Interféron alpha, IL-1, TNF-alpha , HSP, fractions du complément,…) • Signal tolérogène action SUR LES DC de nombreuses molécules naturelles (VEGF, IL-10, TGF-β, PGE2, acide retinoique, vitamine D, dexamethasone,…) : certains de ces signaux sont produits par les T regs mais aussi par cellules cancéreuse et la flore saprophyte Ce que l’on sait déjà : Ecad+ CCR7CMHI et II + CD80 et CD86 + CD40 + EcadCCR7+ CMH I et II +++ CD80 et CD86 +++ CD40+++ La disruption E-cadherine induit la maturation des DC, à un niveau équivalent de celui du LPS qui est un puissant activateur des DC Les deux stimulus induisent des DC qui migrent aux ganglions (CCR7+) Mais les DC « post rupture E-cadherine » ne fabriquent pas de cytokines inflammatoires « proeffectrices » Les DC post rupture E-cadherine induisent la différenciation de Tregs Protection de souris contre encéphalite auto immune (modèle in vivo) Conclusion • Le simple fait de quitter la peau induit la maturation des CL • En l’absence de co-signal de danger, cette maturation est associée à une fonction tolérogène des DC avec au final induction de T regs dans le ganglion Ligands microbiens tolérogènes Dysruption spontanée du tissu Subversion par agents infectieux : 1- BK • Réponse contre BK = Th1 induite par les DC – Présentation de l’Ag aux TCD4+ : différenciation Th1 a priori protectrice (IFN gamma stimule macrophages) = Principe du vaccin. Mais • Quand BK infecte la DC in vivo : interaction CD209 (DC SIGN = moléc adhésion avec LT) et lipoarabinomannanes • La DC sécrète alors IL-10 • Induction de tolérance malgré réponse Th1 : BK persiste Autres exemples d’évasion infectieuse • Bordetella Pertussis sécrète FHA (hémaglutinine filamenteuse) qui induit production d’IL10 par les DC d’où induction deTr1 Mc Guirk et col. J Exp Med 2002 • Yersinia Pestis induit Tregs en stimulant le dimère TLR2/TLR6 exprimé par DC De Paolo et col. Cell Host Microbe 2008 • Différents morphotypes de Candida Albicans programment les DC pour induire Tregs (Hyphae / Colonisation) ou Th17 (Conidia / Pathogène) Bonifazi et col. Mucosal Immunol 2009 Modification séquentielle : exemple d’IDO IDO (Indole amine 2-3 dioxygenase) • Enzyme clef du catabolisme du tryptophane (acide aminé essentiel le plus rare - 1%) • Stimulation biosynthèse IDO par toutes les cellules de l’organisme sous l’effet de l’IFN-γ IDO et CPA • Pour les CPA : IDO en réponse à IL-1, IL-10, TNF, LPS en plus d’ IFN-γ (boucle de retrocontrôle négatif) • Effet de IDO : déplétion du milieu en tryptophane = arrêt de la prolifération des cellules (T entre autres) et augmentation de leur sensibilité à l’apoptose Nature Immunology 2002, 3, 10561056-1057 Expression d’IDO par les sous classes de DC • pDC = constitutive • mDC = inductible par – IL-10, – IFN-γ, – CTLA-4 • Rq : l’effet tolérogène de CTLA-4 sur greffes d’ilots de langerhans disparaît si administration de 1-méthyl tryptophane à l’animal (inhibiteur pharmacologique d’IDO) Grohmann et col. 2002 Rôle protecteur d’IDO dans l’induction de tolérance • Secrétion IDO par cellules trophoblastiques = tolérance fœtale = perception de l’appauvrissement en acides aminés essentiels par la voie m-Tor kinase des lymphocytes T (cible de la rapamycine prograf®) • avortement des souris si ajout de 1-méthyl tryptophane dans l’eau de boisson Rôle délétère d’IDO dans situation tumorale • Production d’IDO par cellules de cancer prostate, colo rectaux, utérus,… T. Boon et col. 2003 La DC Tolérogène Manipuler les mDC pour en faire des DC tolérogènes (1) • imDC traitées par Dexamethasone – Deviennent résistance à la maturation / LPS et CD40L – Ne produisent pas IL12 ni TNF alpha – Induisent la différenciation de Tregs • Rapamycine (souris et homme) – Phénotype des DC comparable à DXM-DC – Augmentent la survie du greffon in vivo (souris) Monti P. et al. Transplantation 2003 Turnquist H. et al. J. Immunol. Manipuler les mDC pour en faire des DC tolérogènes (2) • Autres médicaments qui induisent la différenciation d’imDC en DC tolérogènes – Vitamine D3 (utilisé en patho inflammatoire depuis 20 ans, déficience dans DRESS chez l’homme) • Penna G. et al. J. Immunol. 2000 • Griffin M. et al. Biochem Biophys Res Commun 2000 – – – – – Aspirine Mycophenolate mophetyl Ciclosporine Deoxyspergualine (DSG) Acide retinoique (utilisé en patho inflammatoire depuis 30 ans…) – …. Manipuler les mDC pour en faire des DC tolérogènes (3) • Stimuler ILT4 (ligand de HLA-G) • Liang S. et al. Hum. Immunol. 2003 • Oligonucléotides anti-sens – Anti IL12, anti CD40, anti CD80-CD86 La DC tolérogène doit • Savoir migrer dans les ganglions et de présenter l’Ag • Diminuer : – le signal 2 (molécules de co-stimulation) – la production IL12p70 – les capacités de maturation après stimulation « énergique » (ligands deTLR, CD40-L,…) • Augmenter : – les signaux inhibiteurs (PDL1/B7-H1 = anergie T) – Produire IDO, IL10,… • Interagir avec les cellules T: – Si T effectrices : • Mort des cellules T (Fas-L) • Anergie des cellules T ou transfo en Tregs (PDL1, ICOS-L,…) • Résistance des DC à la mort par apoptose – Si T régulatrices • Augmentation de la prodution d’IL-10 et/ou d’IDO, TGF béta… Les DC et autres cellules dérivées des monocytes ne sont pas les seules CPA tolérogènes Exemple du mastocyte Physiologie du mastocyte ACTIVATION NON SPECIFIQUE D’Ag Infections ACTIVATION SPECIFIQUE D’Ag IgE Fc R C5a Neuropeptides (stress, effort) IgG TLR Stat6 CD88 ? CIC lymphocyte T Ca++ Ca++ TCR Morphine, Codeine CMH de Classe I et II B7.1 B7.2 MASTOCYTE Pharmaco : aliments, médicaments ... EXOCYTOSE CYTOKINES CHIMIOKINES PHASE IMMEDIATE (Minutes) Oedeme Prurit PROSTAGLANDINES LEUCOTRIENES PHASE TARDIVE INFILTRAT CELLULAIRE Physiologie du mastocyte ACTIVATION NON SPECIFIQUE D’Ag Infections ACTIVATION SPECIFIQUE D’Ag IgE Fc R C5a Neuropeptides (stress, effort) IgG TLR Stat6 CD88 ? CIC lymphocyte T Ca++ Ca++ FcεRI (+) FcγRII (-) TCR Morphine, Codeine CMH de Classe I et II B7.1 B7.2 MASTOCYTE Pharmaco : aliments, médicaments ... EXOCYTOSE CYTOKINES CHIMIOKINES PHASE IMMEDIATE (Minutes) Oedeme Prurit PROSTAGLANDINES LEUCOTRIENES PHASE TARDIVE INFILTRAT CELLULAIRE • Ce que l’on savait déjà : – Les sources d’IL-10 dans la peau sont les DC, les kératinocytes, les mastocytes, et les lymphocytes qui l’infiltrent (LT reg +++) – Dans certains modèles de souris dépourvues de mastocytes la réaction d’HSR peut être exagérée Le modèle • Expériences de transfert adoptif : diminution de la réaction d’HSR quand injection d’IgG1 spé de l’allergène utilisé (DNFB), sauf chez les souris FcγγRIII -/• Cette « protection » passe par la synthèse d’IL-10 par le mastocyte et dépend de la stimulation de FcγγRIII (pas de protection si anticorps contrôle IgG1, ou IgE spé) Exemple des MDSC (Myeloid derived suppressor cells) • Induites dans situations d’inflammation, de cancer, et d’infection • Capables de supprimer les réponse T effectrices • Potentialisent les DC tolérogènes Gabrilovitch et col. Nat Rev Immunol 2009 Au final Tout n’est qu’interactions… Exemple avec les DC muqueuses (Bronchiques) • En réponse aux aeroallergènes et ligands de TLR : – DC exprimant CD103+ produisent ac. retinoique et induisent Tregs FoxP3+ – DC CD103 (-) produisent cytokines pro inflammatoires • Mais dans la peau, les DC dermiques avec les mêmes phénotypes induisent l’inverse ! ROLE DU MICROENVIRONNEMENT +++ Guilliams et col. Blood 2010 En conclusion • Le contexte de la présentation est fondamental, et dépend aussi du contexte dans lequel la DC a internalisé puis apprêté l’antigène (signal de danger associé) : SIGNAL DE DANGER ET SIGNAL DE MATURATION SONT DIFFERENTS • Une même DC peut faire évoluer sa fonction de manière séquentielle (Tolérogène semi mature – effectrice – tolérogène mature), soit « spontanément », soit après interaction avec d’autres cellules (pe Tregs) • Certaines sous populations de DC sont néanmoins constitutivement plutôt enclines à déclencher une réponse tolérogène vs effectrice En conclusion • Le contexte de la présentation est fondamental, et dépend aussi du contexte dans lequel la DC a internalisé puis apprêté l’antigène (signal de danger associé) : SIGNAL DE DANGER ET SIGNAL DE MATURATION SONT DIFFERENTS • Une même DC peut faire évoluer sa fonction de manière séquentielle (Tolérogène semi mature – effectrice – tolérogène mature), soit « spontanément », soit après interaction avec d’autres cellules (pe Tregs) • Certaines sous populations de DC sont néanmoins constitutivement plutôt enclines à déclencher une réponse tolérogène vs effectrice En conclusion • Le contexte de la présentation est fondamental, et dépend aussi du contexte dans lequel la DC a internalisé puis apprêté l’antigène (signal de danger associé) : SIGNAL DE DANGER ET SIGNAL DE MATURATION SONT DIFFERENTS • Une même DC peut faire évoluer sa fonction de manière séquentielle (Tolérogène semi mature – effectrice – tolérogène mature), soit « spontanément », soit après interaction avec d’autres cellules (pe Tregs) • Certaines sous populations de DC sont néanmoins constitutivement plutôt enclines à déclencher une réponse tolérogène vs effectrice In vivo, aucune cellule n’agit seule : les interactions des DC avec le microenvironnement sont fondamentales et expliquent en grande partie – par exemple - les échecs actuels de l’immunothérapie anticancéreuse par les DC
