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Le Courrier de la Transplantation - Volume VI - n
o 4 - octobre-novembre-décembre 2006
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Utilisation de
l’érythropoïétine
recombinante en
transplantation
d’organe
Le traitement de l’anémie après transplantation hépatique
Y. Calmus
L’anémie chez le patient transplanté rénal
G. Choukroun, M. Jauréguy
L’érythropoïétine, ses dérivés érythropoïétiques
et non érythropoïétiques : vers une cytoprotection ubiquitaire ?
F. Martinez, J. Zuber, E. Thervet
●
●
●
L’érythropoïétine,
ses dérivés érythropoïétiques
et non érythropoïétiques :
vers une cytoprotection ubiquitaire ?
F. Martinez*, J. Zuber*, E. Thervet*●
L’
érythropoïétine (EPO) est
utilisée depuis près de vingt
ans dans le traitement de
l’anémie de l’insufsance rénale chro-
nique. Son introduction en thérapeutique
a été considérée comme la plus grande
avancée dans la prise en charge de l’in-
sufsance rénale chronique terminale
depuis la diffusion des traitements par
dialyse. Rapidement, des indications de
correction d’autres types d’anémie ont
vu le jour (cancer, chimiothérapie, sida,
prématurité). Mais, il y a une vingtaine
d’années, personne ne pouvait imaginer
que l’EPO connaîtrait un si large déve-
loppement (expérimental et bientôt
clinique), tourné vers l’amélioration
fonctionnelle de plusieurs organes ou
tissus autres que la moelle érythropoïé-
tique. En vingt ans, les connaissances
sur la biologie de l’EPO se sont consi-
dérablement enrichies : description des
sites de production ; caractérisation,
distribution, fonctionnalité des récep-
teurs (R-EPO) ; effets de l’EPO (et de
ses dérivés érythropoïétiques et non
érythropoïétiques) ; signaux cellulaires
et mécanismes d’action (1).
L’objet de cette revue est de faire le
point sur l’utilisation de l’EPO (et de
ses dérivés) comme agent de cytopro-
tection, en dehors de l’érythropoïèse. Le
pléiotropisme de l’EPO sera illustré par
les études expérimentales utilisant cette
molécule comme agent cytoprotecteur
et, d’une façon plus large, par les études
qui montrent comment le couple EPO/
R-EPO peut agir bien au-delà du seul
tissu hématopoïétique (1, 2).
DISTRIBUTION ET NATURE
DES RÉCEPTEURS
DE L’ÉRYTHROPOÏÉTINE (3)
La distribution des récepteurs de
l’érythropoïétine n’est pas restreinte
aux seules cellules érythropoïétiques. Ils
sont présents sur de très nombreux types
cellulaires, dans les tissus embryonnaires
et adultes (3).
* Service de transplantation rénale et de soins intensifs,
hôpital Necker, Paris.
Coordinateurs :
G. Choukroun, CHU Amiens
et F. Martinez, hôpital Necker,
Paris

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La présence d’ARNm codant pour les
R-EPO a été identiée dans le cerveau
(neurones, astrocytes et cellules micro-
gliales), le tissu nerveux périphérique,
la rétine, le cœur, le muscle strié, le
rein, le foie, les cellules myéloïdes, les
lymphocytes, les mégacaryocytes et un
grand nombre de cellules endothéliales
et musculaires lisses vasculaires. Des
études de liaison utilisant des R-EPO
radiomarqués ont révélé que chaque
cellule endothéliale pouvait exprimer
environ 27 000 R-EPO dont l’afnité était
d’environ 10-9 M. Le rôle de l’EPO dans
le développement embryonnaire est très
important. Les souris invalidées pour le
gène codant pour le R-EPO permettent
d’afrmer le rôle majeur de l’EPO dans le
développement du cerveau, du cœur et du
tissu vasculaire, à côté du développement
de la masse érythropoïétique. L’invalida-
tion du gène des R-EPO autorise la vascu-
logenèse, mais s’associe à une profonde
altération de l’angiogenèse (3-5).
L’identication de différents isoformes
des R-EPO est assez récente. À côté du
classique récepteur homo-dimérique dont
l’activation gouverne les mécanismes
érythropoïétiques a été identifié un
récepteur hétéro-dimérique regroupant
le récepteur classique et la sous-unité
bêta (CD 131), qui reconnaît les molé-
cules appartenant à la super-famille des
cytokines de type 1 (GM-CSF, interleu-
kine 3, interleukine 5, EPO). La distri-
bution des deux types de récepteurs au
sein des différents tissus est encore très
mal connue. La preuve du rôle essentiel
de la sous-unité bêta dans la cytoprotec-
tion est apportée par l’étude des effets
des analogues carbamylés de l’EPO
(CEPO) se xant sur le complexe bêta
mais incapables d’activer le récepteur
homo-dimérique (5).
SITES DE PRODUCTION DE L’EPO,
RÔLE PARACRINE DE L’EPO (1, 7)
Le tissu rénal est historiquement et clas-
siquement reconnu comme la source
essentielle de l’EPO circulante après la
vie fœtale. Après la naissance et à l’âge
adulte, ce sont les cellules interstitielles
péritubulaires qui représentent la plus
grande source d’EPO alors que, durant
la vie fœtale, c’est le foie qui en produit
la plus grande quantité. L’érythropoïé-
tine est normalement libérée dans la
circulation systémique en réponse à une
diminution de la pression en oxygène
(ischémie, hypoxie, anémie) perçue par
les cellules sécrétrices du tissu rénal. Le
facteur faisant le lien entre la privation en
oxygène et la synthèse/libération d’EPO
est le HIF (hypoxia inducible factor).
En bloquant l’apoptose des progéniteurs
érythrocytaires et en favorisant leur
différenciation et leur multiplication,
l’EPO augmente la masse des globules
rouges. Dans ce cadre, sa synthèse et
sa sécrétion s’apparentent à celles d’un
système hormonal classique, incluant
un rétrocontrôle négatif.
Mais d’autres cellules et tissus sont aussi
susceptibles de synthétiser de l’EPO.
Peuvent être cités : le foie, l’utérus,
les entérocytes, les tissus musculaires
(lisses, squelettiques et cardiaques),
certaines cellules endothéliales, les
cellules productrices d’insuline. Au
sein du système nerveux, de nombreuses
structures sont identifiées comme
productrices d’EPO : l’hippocampe, la
capsule interne, les cellules endothéliales
et les astrocytes.
La large synthèse extrarénale d’EPO et
la diffusion de ses récepteurs en dehors
du tissu hématopoïétique suggèrent
des mécanismes de synthèse pouvant
dépendre de stimuli autres que le seul
stimulus hypoxique. L’EPO pourrait se
comporter comme une substance de stress
“local”. Sa mise en jeu pourrait survenir
en cas d’agressions toxique, physique,
ischémique, métabolique, inflamma-
toire… L’afnité des récepteurs à l’EPO
présents sur les cellules non hématopoïé-
tiques (cellules tubulaires rénales, par
exemple) se situe bien en dessous des
concentrations plasmatiques habituelles.
La synthèse et les effets de l’EPO “endo-
gène” dans certains tissus s’opèrent sur
un mode paracrine. Si des études de cyto-
protection utilisant une EPO de synthèse
visent les tissus où l’EPO “endogène” agit
sur un mode paracrine (et où les R-EPO
ont une faible afnité pour le ligand), le
recours à de fortes (voire très fortes) doses
d’EPO – ou de son analogue – sera alors
nécessaire.
ÉRYTHROPOÏÉTINE, ANALOGUES
ÉRYTHROPOÏÉTIQUES
ET NON ÉRYTHROPOÏÉTIQUES (3, 6)
En utilisation expérimentale, et surtout
chez l’homme, le recours aux fortes
doses d’EPO ou à ses dérivés érythro-
poïétiques fait courir un risque, celui
d’observer des effets indésirables de
l’EPO : augmentation trop rapidement
importante de l’hématocrite, effet hémo-
dynamique (vasoconstriction et hyperten-
sion artérielle), activation des fonctions
endothéliales et majoration du risque de
thrombose. Des analogues carbamylés
(CEPO) ou désialylés (asialoEPO)
de l’EPO ont été développés. Ils sont
susceptibles de se xer aux récepteurs
de l’EPO en activant leurs sous-types
bêta (communs à d’autres cytokines)
sans se lier au récepteur érythropoïé-
tique ou l’activer. Expérimentalement,
ces molécules ont un effet cytoprotecteur
sans affecter la production de globules
rouges. L’absence d’effet érythropoïé-
tique pourrait être particulièrement
intéressante dans toutes les situations
où il n’existe pas d’anémie et où une
augmentation de l’hémoglobine pourrait
être plus délétère que bénéque.
ÉRYTHROPOÏÉTINE
ET RÉPARATION TISSULAIRE
Neuroprotection (5, 7, 9, 10)
Dès 1998, il a été montré que l’adminis-
tration intraventriculaire d’EPO proté-
geait les neurones cérébraux d’un stress
ischémique. Depuis, de multiples publi-
cations ont montré le rôle protecteur de
l’EPO, administrée à forte dose intra-
veineuse, dans de nombreux modèles
expérimentaux de souffrance aiguë ou
subaiguë du système nerveux central ou
périphérique. L’effet protecteur a été mis

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en évidence sur le cerveau, la moelle
et le nerf périphérique dans une variété
de situations : traumatisme cérébral ou
médullaire, ischémie ou ischémie-reper-
fusion, hypoxie, privation en glucose,
toxique (cisplatine, acide kaïnique)
infection (neuropaludisme animal),
métabolique (diabète) ou immunologique
(encéphalite auto-immune). Ces résul-
tats ont été obtenus sur divers animaux
(porc, lapin, rat, souris, gerbille). Chez
l’homme, un essai suggère que l’admi-
nistration précoce de fortes doses d’EPO
pourrait limiter la cicatrice cérébrale d’un
accident vasculaire ischémique ainsi que
ses conséquences fonctionnelles. Un
des modes propres de neuroprotection
serait le recrutement de BDNF (brain
derived neurotrophic factor) (J Neuro-
chem 2005).
Cardioprotection (6-8)
Comme pour le cerveau, de multiples
données expérimentales montrent que
l’EPO et ses dérivés protègent le tissu
cardiaque d’une agression ischémique
aiguë ou subaiguë ou d’une séquence
ischémie-reperfusion myocardique. Dans
la plupart, si ce n’est pour la totalité, des
études, il existe de forts arguments pour
penser que les effets favorables de l’EPO
sont directs, et non la conséquence de
l’effet érythropoïétique de la molécule
testée.
Il existe aussi des arguments expéri-
mentaux et cliniques suggérant l’intérêt
de l’EPO dans l’insufsance cardiaque
chronique d’origine ischémique. Chez
l’homme, des études rétrospectives
avaient suggéré son intérêt dans la
correction de l’anémie des patients
insufsants cardiaques sévères (non
dialysés), ayant pour conséquences une
amélioration de la tolérance à l’effort
et une diminution de la morbi-morta-
lité de ces patients (11). Il faut toute-
fois rappeler que, en 1998, il avait été
montré, chez des patients hémodialysés
et atteints de cardiopathie ischémique,
que la normalisation de l’hémoglo-
bine par l’EPO (au-delà de la simple
correction partielle de l’anémie) pouvait
entraîner une augmentation de la morbi-
mortalité dans cette sous-population.
Dans l’insuffisance cardiaque chro-
nique – affection dans laquelle l’EPO
et ses analogues sont en phase d’essais
cliniques –, il ne sera probablement pas
aisé de distinguer les éventuels effets
cardioprotecteurs directs des agents
érythropoïétiques des conséquences
fonctionnelles cardiaques de la correc-
tion de l’anémie.
Néphroprotection (1, 2, 12, 13)
L’administration de fortes doses
d’EPO, de darbépoétine ou de CEPO
protège le tissu rénal d’agressions
ischémiques (clampage) ou toxi-
ques (platine, ciclosporine, produits
de contraste iodés). Dans certaines
études, cet effet cytoprotecteur n’est
pas uniquement préventif vis-à-vis de
la survenue de l’insufsance rénale
aiguë (IRA) [ou de sa gravité], mais
s’observe aussi quand l’EPO est admi-
nistrée après l’agression ischémique
rénale. Dans les études de protection
rénale (comme pour les études de
cardioprotection), les doses d’EPO
utilisées sont très supérieures aux doses
suffisantes pour stimuler l’érythro-
poïèse. Toutefois, là encore, l’effet
néphroprotecteur est indépendant de
l’éventuel effet érythropoïétique. Il
n’existe aujourd’hui aucun essai ayant
établi l’intérêt néphroprotecteur de
l’EPO dans la prévention ou le trai-
tement de l’insufsance rénale aiguë
humaine. De nombreuses situations
à risque élevé d’insufsance rénale
aiguë pourraient se prêter à l’étude de
l’intérêt de l’EPO dans cette patho-
logie (administration de médicaments
néphrotoxiques, chirurgie cardiovascu-
laire avec CEC ou clampage aortique,
états de choc, transplantation rénale,
etc.).
Autres tissus cibles (7, 13)
Expérimentalement, l’intérêt cytopro-
tecteur de l’EPO a été montré dans
d’autres organes ou tissus, incluant le
foie, l’intestin, la rétine et la peau. Des
essais cliniques sont en cours, en parti-
culier en ophtalmologie et en pathologie
rétinienne.
Mécanismes de la protection cellulaire
et tissulaire (2, 3, 5, 7)
Ils ne seront pas envisagés “organe par
organe”, mais abordés d’une façon plus
générale. Tel ou tel mécanisme peut
prendre plus ou moins d’importance
selon le tissu ou l’organe considérés. En
général, chaque étude nous renseigne sur
l’implication d’un ou deux mécanismes
protecteurs. Certains mécanismes, comme
la mise en jeu du BDNF pour le tissu céré-
bral, peuvent être spéciques d’organe.
Effet antiapoptotique (3, 5). L’in-
hibition de l’apoptose des progéniteurs
érythropoïétiques est un mécanisme
essentiel dans l’effet érythropoïétique de
l’EPO ; elle semble aussi être un méca-
nisme majeur de cytoprotection générale
(figures 1 et 2). Les effets antiapoptoti-
ques de l’EPO ont été mis en évidence
sur de nombreux types cellulaires, aussi
bien in vitro qu’in vivo. Les voies de
signalisation du message antiapoptotique
incluent l’activation des systèmes PI-
3K-AKT et JAK2-STAT5, alors que les
signaux de prolifération sont médiés par
MAPK p42/44 et JAK2-STAT5. La phos-
phorylation de JAK2 active la protéine
STAT5 et sa translocation nucléaire. La
xation de STAT5 à l’ADN induit une
réponse cellulaire comportant une surex-
pression des gènes antiapoptotiques bcl-
2 et bcl-XL. La protéine AKT inactive les
molécules pro-apoptotiques : caspase 9,
Bad, glycogène synthase kinase-3 bêta.
La phosphorylation de Ikappa B s’as-
socie à une rétention cytoplasmique des
protéines FOXO, qui sont connues pour
activer les molécules apoptotiques Fas
ligand et Bim.
Dans le tissu rénal, il a été montré que
l’EPO pouvait induire la protéine Hsp70
(heat shock protein 70). Les effets anti-
apoptotiques de Hsp70 sont en partie sous
la dépendance de l’inhibition de Ap-af-1
(apoptosis protease-activating factor-1)
et de A-if (apoptosis-inducing factor).
Effets prolifératifs. En dehors des
effets antiapoptotiques, qui laissent une
place à la différenciation et à la multi-
plication des cellules non apoptotiques,
●
●

Calcium
intracellulaire MAP kinase
JAK2
EPO
P13K
STAT5
Transcription
AKT1
Caspase-9
Bad
FOXO3a
Bc1-XL
Eet antiapoptotique
PKC ERK
Noyau
Figure 1. Effets moléculaires de l’EPO. (D’après Fliser D et al. Mechanisms of disease:
erythropoietin – an old hormone with a new mission? Nat Clin Pract Cardiovasc Med
2006;563-72.)
EPO EPO EPO
Site de liaison
diérente Récepteurs diérents
Eet antiapoptotique
Diérenciation des cellules souches
Hétérodimérisation
du récepteur
EPO-D EPO-D EPO-D
Figure 2. L’effet protecteur tissulaire de l’EPO repose sur trois mécanismes différents.
(D’après Fliser D et al. Mechanisms of disease: erythropoietin – an old hormone with
a new mission? Nat Clin Pract Cardiovasc Med 2006;563-72.)
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l’EPO semble exercer des effets directs de
prolifération de certains types cellulaires
(rôle de MAPK p42/44).
Effets angiogéniques (4, 14). Embryo-
logiquement, le rôle positif de l’EPO dans
l’angiogenèse et la genèse des cardiomyo-
●
cytes est suggéré par le décit massif d’an-
giogenèse et l’hypoplasie ventriculaire des
souris invalidées pour les gènes du R-EPO
et de l’EPO (souris KO de type EPO
-/- et EPO-R -/-). In vitro, la culture des
cellules endothéliales en présence d’EPO
entraîne une prolifération de ces cellules
et une différenciation vers l’organisation
vasculaire. Le potentiel angiogénique de
l’EPO sur les cellules endothéliales recou-
vrant le myocarde serait proche de celui du
VEGF. Toutefois, l’EPO serait dépourvue
de l’effet d’augmentation de la perméa-
bilité vasculaire qui accompagne l’effet
angiogénique du VEGF.
Recrutement de progéniteurs des
cellules endothéliales (15). Des progé-
niteurs des cellules endothéliales, d’ori-
gine médullaire, peuvent être identiés
dans le sang périphérique. Des argu-
ments expérimentaux suggèrent que
l’EPO pourrait recruter ces progéniteurs.
La colonisation secondaire des organes
lésés par les progéniteurs des cellules
endothéliales pourrait contribuer à la
réparation (vasculaire en particulier)
des tissus ou organes lésés.
Effet anti-inammatoire. Les effets
anti-inammatoires de l’EPO peuvent
être secondaires à la cytoprotection (dimi-
nution de l’inammation par diminution
de la taille de la zone ischémique ou de
la pénombre ischémique et diminution
secondaire de la production des cytokines
inammatoires IL-1, IL-6 et TNF). Dans
un modèle d’inammation articulaire,
l’effet anti-inammatoire serait un effet
direct de l’administration d’EPO.
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Expérimentalement, il est clairement
établi que l’EPO et certains de ses
nombreux analogues ont une action
cytoprotectrice qui dépasse largement
l’effet érythropoïétique. Dans les
modèles expérimentaux, les effets de
“réparation tissulaire” observés avec
l’EPO sont précoces et ne peuvent
être mis sur le compte de la correc-
tion d’une éventuelle anémie. Les
effets de cytoprotection obtenus avec
les dérivés non érythropoïétiques de
l’EPO font aussi la démonstration que
l’effet protecteur n’est pas dépendant
de l’augmentation de l’hémoglobine et
qu’il existe plusieurs types de récep-
teurs de l’EPO.
●
●

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Les nombreux et impressionnants
résultats expérimentaux invitent à
considérer l’intérêt de l’EPO comme
agent cytoprotecteur dans certaines
situations pathologiques humaines
caractérisées par une agression aiguë
(stress ischémique en particulier). Les
investigateurs devront se montrer vigi-
lants an que les fortes ou très fortes
doses d’EPO qui seront alors utilisées
ne s’associent pas à d’éventuels effets
adverses de la molécule. La phase
initiale des greffes d’organes, où les
lésions d’ischémie-reperfusion peuvent
avoir un rôle majeur sur la fonction de
l’organe transplanté, pourrait repré-
senter une des applications importantes
à tester. ■
RéféRences
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