Mécanismes cellulaires de la réponse immune anti

Mécanismes cellulaires
de la réponse immune anti-FVIII
chez les patients hémophiles A
Cells mechanisms of factor VIII specific immune response
in hemophilia A patients
Christopher Cayzac
1*
Isabelle Diaz
2*
Priscilla Lapalud
1
Jean-Pierre Vendrell
1
Christine Biron Andreani
3
Jean-François Schved
3
Géraldine Lavigne-Lissalde
1,3
1
UMR 3145 SysDiag CNRS/Bio-Rad,
Cap Delta/Parc Euromédecine,
Montpellier
2
Institut pour la recherche
en biothérapie,
Saint-Eloi, Montpellier
3
Centre régional de traitement
de l’hémophilie,
Hôpital Universitaire Saint-Eloi,
Montpellier
<[email protected]>
* Ces auteurs ont contribué de façon
égale à ce travail.
Re
´sume ´.Le développement d’allo-anticorps (Acs) anti-facteur VIII (FVIII) est actuelle-
ment la complication majeure du traitement des patients atteints d’hémophilie
A (HA). Elle survient chez 25 à 30 % des patients traités par FVIII substitutif. Amé-
liorer la prévention et tenter d’éradiquer ou de neutraliser ces anticorps anti-FVIII
sont des préoccupations constantes pour les cliniciens et les scientifiques. L’étude
de la réponse cellulaire et humorale qui détermine l’apparition d’inhibiteurs est un
outil indispensable à l’amélioration de la prédiction et du traitement des inhibi-
teurs. Différentes cellules sont impliquées dans la réponse spécifique anti-FVIII telles
que les macrophages, les cellules dendritiques, les lymphocytes B (LB) ou les lym-
phocytes T (LT). Cette revue a pour but de synthétiser les connaissances actuelles
des mécanismes cellulaires impliqués dans la réponse immune anti-FVIII chez les
patients HA traités.
Mots cle
´s:hémophilie A, lymphocytes B, facteur VIII, ELISpot
Abstract. Nowadays, the development of anti-factor VIII (FVIII) antibodies (Abs) is
the main complication of the treatment of haemophilia A (HA) patients It concerns
25 to 30 % of patients treated by substituted FVIII. Improve the prevention and try to
eradicate or to neutralize these antibodies remain a challenge for both clinicians
and scientists. Many studies give a lot of information on the anti-FVIII immune
response. Different cells are implied in the anti-FVIII specific response such as
macrophages, dendritic cells, lymphocytes B (LB) or lymphocytes T(LT). This review
aims to summarize the current knowledge on the cellular mechanisms involved in
the anti-FVIII immune response of treated HA patients.
Key words: hemophilia A, B-cells, factor VIII, ELISpot
1
L’hémophilie A (HA) est
une affection hémor-
ragique héréditaire
transmise selon un
mode récessif lié au
chromosome X, due à un déficit en fac-
teur VIII (FVIII) de la coagulation. La sévé-
rité clinique dépend de l’importance
du déficit en FVIII. On distingue
classiquement :
–les hémophilies sévères où le taux rési-
duel de l’activité coagulante du FVIII est
inférieur à 1 % ;
–les hémophilies modérées avec des
taux compris entre 1 et 5 % ;
–les formes mineures avec des taux
compris entre 5 et 40 %.
Le traitement repose sur les injections de
concentrés de facteur VIII plasmatique
ou recombinant. Les modalités thérapeu-
doi: 10.1684/hma.2010.0503
Revue
Hématologie 2010 ; 16 (5) : 372-81
Tirés à part :
G. Lavigne-Lissalde
Hématologie, vol. 16, n° 5, septembre-octobre 2010
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tiques sont le traitement curatif à la demande lors de la sur-
venue d’un épisode hémorragique ou le traitement prophy-
lactique, traitement substitutif préventif par injections répé-
tées de FVIII.
La complication iatrogène majeure la plus redoutée est actuel-
lement l’apparition d’allo-anticorps (allo-Acs) anti-FVIII, appe-
lés inhibiteurs, neutralisant l’activité procoagulante du FVIII et
rendant inefficaces les traitements substitutifs conventionnels.
Ces Acs inhibiteurs apparaissent chez 15 à 30 % des hémo-
philes A sévères [1], le plus souvent dans les 50 premiers jours
d’exposition aux concentrés de FVIII substitutifs (jours cumulés
en présence de l’antigène [JCPA]). Ces inhibiteurs sont des
Acs polyclonaux, majoritairement des immunoglobulines de
type G (IgG) [2, 3]. Les raisons pour lesquelles ce type de
réponse immune apparaît chez certains patients sont mal défi-
nies. Cependant, des facteurs de risque influençant le dévelop-
pement d’inhibiteurs ont été bien mis en évidence. Il s’agit de
facteurs intrinsèques propres au patient, ou extrinsèques
et donc dépendants des modalités de traitement choisies.
Le traitement des accidents hémorragiques survenant chez un
patient avec inhibiteurs pose de gros problèmes thérapeu-
tiques et nécessite l’utilisation de produits court-circuitant
l’action du FVIII. Le traitement de fond est l’instauration d’une
induction de tolérance immune (ITI). L’ITI consiste en l’adminis-
tration régulière de très fortes doses de FVIII pour neutraliser
l’inhibiteur et en obtenir la disparition attestée par la non-
détection de l’inhibiteur et un taux de récupération normal du
FVIII lors des études cinétiques associée à une demi-vie
normale. Différents protocoles existent en fonction des doses
et du rythme d’injection [4-7]. Cependant, l’ITI est un traite-
ment extrêmement contraignant (surtout chez le jeune enfant
avec un abord veineux plus difficile), très coûteux [8, 9] et
dont l’issue est associée à 30 % d’échecs [10, 11].
Les mécanismes immunologiques impliqués dans le développe-
ment d’inhibiteurs ou dans la modulation de cette réponse
immune par les protocoles d’ITI chez les HA traités sont, malgré
de nombreuses études, mal connus. L’identification des circons-
tances et des causes de développement d’un inhibiteur sont des
thèmes de travail importants dans le domaine de l’hémophilie.
La recherche des cellules impliquées dans la réponse immune
anti-FVIII a fait l’objet de nombreuses études qu’il s’agisse des
lymphocytes T (LT), des lymphocytes T régulateurs (LTreg), des
cellules dendritiques (CD), des macrophages et des lympho-
cytes B (LB) [12-18]. Des modèles murins d’hémophilie A sévère
(souris KO pour le gène du FVIII) ont permis d’étudier plus
facilement les mécanismes cellulaires impliqués dans la
réponse immune anti-FVIII [19, 20], les LB, et plus particulière-
ment les LB mémoires impliqués à différents niveaux dans la
physiopathologie.
Dans cette revue, nous étudierons successivement :
–les mécanismes généraux de la réponse immune dirigée
contre le FVIII ;
–les données expérimentales récentes issues de la littéra-
ture ;
–les moyens d’étude des cellules spécifiques de la réponse
immune anti-FVIII.
Mécanismes cellulaires généraux
de la réponse immune anti-FVIII
Le développement d’allo-Acs dirigés contre le FVIII théra-
peutique répondrait au mécanisme classique d’une réponse
humorale T dépendante dans le cas d’un antigène soluble.
Schématiquement, durant la réponse immune primaire, l’anti-
gène est capté de façon non spécifique par une cellule
présentatrice d’antigène (CPA), qui présente celui-ci sous
forme de peptides exposés sur le complexe majeur d’histo-
compatibilité de type II (CMH II). Puis, après migration dans
un organe lymphoïde secondaire, le complexe CMHII-peptide
est présenté aux LT CD4+. La reconnaissance spécifique entre
le complexe CMHII-peptide et le récepteur TCR du LT CD4+
entraîne l’activation du LT CD4+ spécifique de l’antigène,
sa prolifération et sa différenciation en LT mémoire et en LT
helper (LTh) (figure 1). Le LTh est capable d’apporter les
signaux nécessaires à l’activation de LB spécifiques de l’anti-
gène. L’activation du LB induit sa prolifération et sa différen-
ciation d’une part en cellules sécrétrices d’Ig spécifiques de
l’antigène (plasmocytes) et, d’autre part, en LB mémoires
spécifiques. La réponse immune anti-FVIII suivrait ce schéma
simplifié [21] (figure 2).
Liste des abréviations
Acs anticorps
Afssaps agence française de sécurité sanitaire des
produits de santé
BCR B cell receptor
CD cellule dendritique
CPA cellule présentatrice de l’antigène
CTLA4 cytotoxic T lymphocyte associated protein 4
CMHII complexe majeur d’histocompatibilité de type II
ELISA enzym-linked immunosorbent assay
ELISpot enzym link immunosorbent spot
FVIII facteur VIII
HA hémophile A
Ig immunoglobuline
IL interleukine
ITI induction de tolérance immune
JCPA jours cumulés en présence de l’antigène
LB lymphocyte B
LT lymphocyte T
LTh lymphocyte T helper
LTreg lymphocyte T régulateur
TCR T cell receptor
TGF transforming growth factor
TNF tumor necrosis factor
UKHCDO UK Haemophilia Centre Doctors’Organization
Hématologie, vol. 16, n° 5, septembre-octobre 2010
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Réponse immunitaire primaire anti-FVIII
Localisation et circonstance de la première rencontre
CPA/FVIII
Les raisons de la forte immunogénicité du FVIII thérapeutique
comparé à d’autres protéines thérapeutiques sont encore
indéterminées. Le lieu et la circonstance de la première ren-
contre entre le FVIII et la CPA sont mal connus. Cette rencontre
pourrait s’effectuer sur le site de saignements répétés, comme
les articulations, zone d’inflammation chronique, favorisant le
recrutement et l’activation de CPA [22, 23]. Les CPA ayant
capté le FVIII pourraient alors initier la réponse immunitaire
spécifique dans les organes lymphoïdes secondaires. La rate
aurait un rôle potentiel dans cette première rencontre.
En effet, une accumulation majoritaire de FVIII au niveau de
la zone marginale de la rate apparaît après administration
de FVIII radio-marqué chez des modèles murins d’hémophilie
[19]. Les antigènes présents dans le sang circulant rencon-
trent au niveau de la rate les macrophages, CD et LB jouant
potentiellement un rôle de CPA. L’accumulation du FVIII au
niveau de la zone marginale de la rate pourrait favoriser sa
prise en charge par les CPA. De plus, il a été montré qu’une
TCR
Peptides
FVIII
Plasmocytes LB mémoires
CMHII
LB
LT
helper
Figure 2.Activation d’un LB par une cellule T effectrice. Interaction spécifique entre le CMHII-peptide d’un LB ayant capté un antigène
et le TCR d’un LT CD4+ conduisant à l’activation du lymphocyte B.
Peptides
FVIII
+ Signaux de
danger
LT helper LT mémoires
CMHII TCR
CPA
LT
Figure 1.Activation d’un LT CD4+ par une CPA. Interaction spécifique entre le CMHII-peptide d’une CPA ayant capté un antigène
et le TCR d’un LT CD4+ conduisant à l’activation du lymphocyte T.
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splénectomie entraînait une réduction significative mais non
nulle de la réponse anti-FVIII. Ainsi, la rate jouerait un rôle
important dans l’élaboration de la réponse immune primaire
anti-FVIII [19].
Les CPA du FVIII
Les CD sont capables de capter et présenter le FVIII aux LT
[12]. L’équipe de Pfistershammer a montré que l’activation
primaire d’un LT CD4+ spécifique du FVIII nécessitait son
interaction avec une CD mature [13]. La maturation d’une
CD nécessite des signaux de danger tels que des produits
dérivés de pathogènes ou des cytokines inflammatoires.
Le FVIII ne pourrait pas induire à lui seul une réponse immuni-
taire adaptative primaire par l’intermédiaire des cellules
dendritiques.
Les LB ont un rôle potentiel de CPA : ils sont capables de pré-
senter un antigène et de délivrer le signal de costimulation au
LT naïf [14, 15].
Les macrophages, capables de capturer les antigènes, sont
également potentiellement impliqués dans la présentation du
FVIII [13].
Une fois internalisé par une CPA, le FVIII est protéolysé en
peptides de 9 à 14 résidus et apprêté sur les molécules de
CMHII exprimées à la surface des membranes [24]. Ces CPA
matures sont alors capables de migrer dans les organes
lymphoïdes secondaires.
Mise en place de l’immunité adaptative : rôle des LT
L’implication des LT a été démontrée dans la réponse immune
anti-FVIII [17, 18, 25]. Les LT CD4+ régulent la production
d’Acs de haute affinité pour l’antigène et la commutation de
classe au travers de la sécrétion de cytokines dans l’environ-
nement des LB situés dans les centres de germination des
organes lymphoïdes secondaires [26]. La génération d’Acs
inhibiteurs de la classe IgG nécessite l’aide de LTh CD4+ anti-
gène spécifique [27]. De plus, la disparition des inhibiteurs
est corrélée à l’effondrement des LT CD4+ chez les patients
hémophiles infectés par le VIH déclarant le statut du sida [7].
Les LT CD4+ sondent, par l’intermédiaire de leur TCR, les
complexes CMHII-peptides présentés par les CPA. Cette inter-
action spécifique conduit à la formation d’une synapse immuno-
logique, caractérisant le relais entre l’immunité acquise et
l’immunité adaptative spécifique d’un antigène. Dans cette
synapse immunologique, l’interaction entre le CMHII-peptide
de la CPA et le TCR du LT CD4+ est appelée signal 1 (figure 3).
Il s’ensuit le signal 2 ou signal de costimulation entre le CD40
(CD) et le CD40L (LT), puis le CD80/CD86 (CD) et le CD28
(LT). Les deux signaux induisent la sécrétion de cytokines par
les deux cellules (signal 3). Ces cytokines jouent un rôle de
médiateurs dans la réponse immunitaire. Il existe des cytokines
anti-inflammatoires et pro-inflammatoires qui orientent le type
de LTh impliqué dans une réponse immunitaire. Le polymor-
phisme génétique, notamment des régions promotrices des
gènes codant pour la cytokine pro-inflammatoire TNFαet
anti-inflammatoire IL10, influence le risque de développer
des inhibiteurs [28]. Un polymorphisme génétique dans le pro-
moteur du gène de l’IL10 (allèle 134) a été démontré comme
facteur de risque génétique de développer un inhibiteur.
Les inhibiteurs sont rapportés chez 72,7 % des patients por-
Signal 2
CD80/86
CD28
LT CD4+
CMHII TCR
CD40L
Signal 1
Signaux 1, 2 et 3 Activation du LT CD4+
CD40
Signal de costimulation
Cytokines : signal 3 Cytokines : signal 3
CPA
Figure 3.Synapse immunologique. Interaction entre une CPA ayant capté un antigène et un LT CD4+ spécifique de l’antigène.
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teurs de l’allèle 134 dans le promoteur du gène IL10 et chez
seulement 37,5 % des patients non porteurs. Concernant le
polymorphisme du gène TNFα, la présence d’inhibiteurs est
retrouvée chez 72,7 % des patients avec le génotype SNIP
TNFA-308 A/A contre 39,7 % des patients TNFA-308 G/G
et 46,9 % des patients TNFA-308 G/A (étude sur 78 familles
d’hémophiles A). Le génotype SNIP TNFA-308 A/A du gène
TNFαsemble donc être un facteur de risque de développer
des inhibiteurs anti-FVIII [29].
L’activation du LT CD4+ induit une prolifération clonale et leur
différenciation en LTh et LT mémoires (figure 3).
La catégorie des LTh générés est notamment définie par le
type de cytokines qu’ellessontcapablesdesécréter[30,31].
Les Th1 sécrètent de l’IFNγet de l’IL2, cette catégorie de
cellules T effectrices étant associée à une immunité de type
cellulaire. Les Th2 sécrètent de l’IL4 et de l’IL10, et ils sont
associés à une immunité de type humorale et aux réactions
allergiques. Chez l’homme, une réponse de type Th1 induit
majoritairement le développement d’IgG1 et IgG3, sous-
types d’Ig qui lient le complément. Une réponse de type Th2,
conduit au développement d’IgG4, sous-classe d’IgG qui ne
lie pas le complément. Ainsi, en analysant le profil des IgG,
il est possible de déterminer le type de LTh impliqué dans la
réponse immune anti-FVIII [32]. Les Th17 impliqués dans
certaines maladies auto-immunes et inflammatoires produisent
l’IL17, cytokine aux propriétés pro-inflammatoires [33, 34].
La régulation et les fonctions de ces Th17 ne sont pas encore
claires. Les Treg peuvent être classés en deux groupes : adap-
tatifs et naturels [35, 36]. Les Treg naturels sont originaires
du thymus. Les Treg adaptatifs sont induit en périphérie
après exposition à l’antigène dans des circonstances favori-
sant la tolérance (costimulation limitée par l’IL10 ou molécules
immuno-suppressives, par exemple). Ces cellules régulatrices
induites semblent jouer leur rôle suppresseur par production
d’IL10 et de TGFβ[37]. Les Treg naturels sont des cellules qui
expriment constitutivement le cytotoxic T lymphocyte associa-
ted protein 4 (CTLA4) leur permettant d’inhiber les cellules
effectrices [37]. Le polymorphisme C/T-318 du gène codant
pour la région promotrice du CTLA-4 a été associé à une
surexpression du CTLA-4 rapporté comme ayant un effet
protecteur significatif face à la formation d’inhibiteurs anti-
FVIII [38]. Les LTreg semblent jouer un rôle important dans
l’immunité impliquant le FVIII.
Induction de LB mémoires
Les LTh sont capables d’activer spécifiquement un LB ayant
internalisé son antigène spécifique. Le LB reconnaît le FVIII
par l’intermédiaire de son BCR (IgD ou IgM membranaire) et
après protéolyse du FVIII, les peptides sont exposés à la surface
cellulaire sur le CMHII. Le LTh sonde le complexe CMHII-
peptide des LB avec son TCR. Une interaction spécifique
conduit à l’activation du LB. Cette activation induit alors la
formation d’un centre de germination dans l’organe lymphoïde
secondaire avec prolifération clonale du LB éventuellement des
commutations de classes, et différenciation en LB mémoires et
plasmocytes sécréteurs d’anticorps spécifiques du FVIII.
Réponse immunitaire secondaire anti-FVIII
Les LB et LT mémoires générés lors de la réponse immunitaire
primaire jouent un rôle prépondérant chez les patients atteints
d’HA. En effet, lors d’une nouvelle exposition au FVIII, ces
cellules s’activent et sont capables d’une prolifération et
d’une différenciation rapide rendant la réponse plus efficace
[39]. Les LB mémoires activés prolifèrent, générant de
nouveaux LB mémoires et des plasmocytes sécrétant des Ig
plus affines pour leur antigène et donc plus efficaces pour
neutraliser le FVIII thérapeutique (figure 4).
Données expérimentales issues
de la littérature
L’étude des mécanismes immunologiques à l’origine du
développement d’un inhibiteur chez certains patients et de
la modulation de cette réponse par les protocoles d’ITI a fait
l’objet de nombreux travaux. Cependant, beaucoup d’incon-
nues persistent. La faible incidence de la maladie et du
développement d’inhibiteurs, ainsi que la complexité d’une
étude des mécanismes cellulaires, rendent les études cliniques
difficiles.
Les perturbations des mécanismes immunologiques normaux
de tolérance semblent jouer un rôle important dans le
développement d’Acs dirigés contre le FVIII. En effet, le
risque de développer un inhibiteur est plus important si l’ano-
malie génétique ne permet pas la synthèse du FVIII, et donc
l’incapacité de développer une tolérance centrale [39].
Par ailleurs, l’ARNm du FVIII est présent dans le thymus de souris
non HA indiquant potentiellement un rôle dans une tolérance
centrale pour le FVIII. Il a également été montré qu’une injec-
tion de FVIII intrathymique chez une souris knock-out pour le
FVIII induisait une tolérance vis-à-vis de celui-ci [40, 41].
Ces données suggèrent qu’en situation « normale », c’est-
à-dire chez un individu non hémophile ou chez un hémophile
A sans inhibiteur, les cellules B et T autoréactives vis-à-vis du
FVIII sont éliminées par le mécanisme de tolérance centrale.
L’implication des LTreg dans la réponse immunitaire anti-FVIII
fait l’objet de nombreux travaux. Reipert et al. ont émis l’hypo-
thèse qu’une exposition chronique au FVIII dans des condi-
tions de « non-danger » (sans stimulus additionnel tel que
des agonistes pour certains TLR nécessaires au développe-
ment d’une réponse immunitaire effective) chez des patients
HA pourrait induire la création de cellules Treg spécifiques du
FVIII capables de supprimer l’activité de LT effecteurs dirigés
contre le FVIII et ainsi la réponse humorale anti-FVIII médiée
par les LB [42] (figure 5). Par ailleurs, cette équipe suggère un
rôle potentiellement important de stimuli pro-inflammatoires
encore indéterminés qui permettraient le développement de
la réponse immunitaire contre le FVIII.
Les IgG4 sont principalement retrouvés chez les patients
présentant un fort titre d’inhibiteurs probablement résultant
des expositions répétés au FVIII substitutif [32]. La présence
d’IgG4 témoigne de l’implication des Th2 dans la réponse
Hématologie, vol. 16, n° 5, septembre-octobre 2010
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