Les Maladies auto- immunes bulleuses

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Éléments de régulation du système immunitaire

Le système immunitaire s’active en présence d’antigènes infectieux grâce aux récepteurs de l’immunité innée et de l’immunité adaptative. Les récepteurs de l’immunité innée reconnaissent des motifs non spécifiques exogènes. La tolérance de l’immunité innée face au soi est le fruit de centaines de millions d’années d’évolution et de sélection de récepteurs reconnaissant des produits microbiens et non des produits du soi. Il s’agit d’une tolérance passive, le système immunitaire inné ne peut s’activer que devant ces signaux de danger.
Dans l’immunité adaptative, les lymphocytes présentent un récepteur à l’antigène qui est spécifique et issu d’une recombinaison aléatoire de gènes. Cette recombinaison aléatoire, tant chez les LB que chez les LT, ne permet pas de garantir une spécificité de ces récepteurs pour des antigènes exogènes. La question de la reconnaissance d’éléments exogènes : le « non soi » par le système immunitaire et la non activation de ces cellules vis-à-vis d’élément endogène a fait largement débat et différents systèmes de régulation du système immunitaire sont encore à découvrir.
Il est d’abord important de souligner que le LB ne peut normalement s’activer, proliférer et se différencier en mémoire et plasmocyte que si il reçoit un signal contact dépendant d’un LTh folliculaire qui lui aussi possède une spécificité sur l’antigène présenté, il s’agit de la réponse thymo-dépendante. En d’autres termes, si un LB reconnait un peptide endogène, il lui faut un LTh spécifique du peptide pour s’activer. Une activation des LB sans la coopération d’un LTh existe, la réponse thymo- indépendante provient généralement de la reconnaissance de motifs osidiques répétés et représente une faible part de la réponse humorale. La reconnaissance de peptide exogène est donc théoriquement centrée sur la capacité des LTh à distinguer les peptides exogènes dangereux. C’est cette capacité à ne pas s’activer vis-à-vis des antigènes du soi ou d’antigènes environnementaux non pathogènes qui définit la tolérance immunitaire. On distingue différents types de régulation du système immunitaire pour une activation dans un bon contexte : la tolérance centrale et la tolérance périphérique.

Tolérance centrale

La tolérance centrale est le mécanisme qui a lieu durant la maturation des LT qui permet la reconnaissance du « non soi » ou plutôt la non reconnaissance du « soi ». La thymopoïèse commence dans la moelle osseuse durant laquelle les précurseurs lymphoïdes subissent les premières étapes de leur maturation. Contrairement aux LB, les thymocytes ne sortent pas de la moelle osseuse matures naïfs (près à être activés mais n’ayant jamais fixé d’antigènes), les thymocytes doivent rejoindre le Thymus pour continuer leur maturation et devenir matures. Les étapes de maturation thymiques permettent l’acquisition des molécules co-réceptrices CD4 ou CD8 qui définiront l’avenir du LT en LTh CD4+ ou LTc CD8+. Les thymocytes sortent de la moelle osseuse à un stade dit double négatif, c’est-à-dire n’exprimant ni le co-récepteurs CD4 ni le CD8. A ce stade, la cellule réarrange les chaînes de son TCR puis il rentre dans le thymus et expriment les 2 molécules co-réceptrices CD4 et CD8, ils sont dits double positifs. 9 thymocytes sur 10 subissent un réarrangement de gènes du TCR improductif, c’est-à-dire que le nouveau gène est inexprimable et la synthèse d’un TCR impossible, les thymocytes ne reçoivent pas de signal de survie et meurent par « négligence ». Pour les autres cellules exprimant un TCR, cette double expression CD4 CD8 permet le test du récepteur sur les cellules corticales et médullaires du thymus qui expriment les CMH de classe I et II. La liaison du TCR à un complexe CMH de classe I sélectionnera le co-récepteur CD8 et régulera positivement le facteur de transcription Runx3 (runt-related transcription factor 3) qui initie le programme génétique de fonction cytotoxique (Park et al. 2010) alors que la fixation du TCR à un complexe CMH de classe II définira le thymocyte comme un futur CD4+ LTh en activant l’expression du facteur de transcription ThPOK (T helper– inducing POZ/Krüppel factor) qui établit le programme génétique de type helper (He, Park, and Kappes 2010). Ce mécanisme permet donc de sélectionner les thymocytes ayant un TCR qui peut se fixer sur un complexe CMH. Les autres thymocytes, ne pouvant fixer un complexe, entreront en apoptose, il s’agit de la sélection positive. Les thymocytes vont perdre l’expression du co-récepteur non stimulé et deviendront simples positifs CD4 ou CD8.
La deuxième étape de sélection thymique permet ensuite d’éliminer les Thymocytes qui ont un TCR qui reconnait avec trop d’affinité les peptides endogènes (du « soi »). La clé de ce mécanisme réside dans une caractéristique très importante des cellules médullaires du thymus. En effet, elles expriment une enzyme Autoimmune regulator (AIRE) qui permet l’expression et l’apprêtement de quasiment tous les peptides endogènes codés par l’ADN dans les CMH de classe I et II. Lorsqu’un LT a passé la sélection positive, il doit tester son affinité sur les complexes CMH/peptide endogène. Si son affinité est trop forte, il est considéré comme auto-réactif et capable de s’activer contre son organisme, il entrera en apoptose. Il s’agit de la sélection négative, étape primordiale à l’élimination des LT auto-réactifs (Figure 1) Seuls les thymocytes n’ayant pas une affinité trop forte pour des complexes CMH/peptide endogène seront conservés et redistribués dans la circulation générale. La tolérance centrale n’est pas efficace à 100% et des lymphocytes auto-réactifs se retrouvent dans le sang périphérique. Ainsi, d’autres mécanismes périphériques existent pour prévenir l’activation lymphocytaire contre des éléments du soi.
Figure 1 : La sélection thymique
Les thymocytes double négatifs entrent dans le thymus, acquièrent l’expression des 2 co-récepteurs CD4 et CD8, sont sélectionnés positivement sur la reconnaissance d’un complexe peptide/CMH puis négativement s’ils reconnaissent trop fortement des peptides endogènes (www.labarchives.com)
Les Lymphocytes B subissent aussi des étapes de sélections durant leur maturation qui permet d’éliminer une partie des lymphocytes auto-réactifs. Le BCR des LB est produit sur le réarrangement aléatoire des gènes qui le compose avec une diversité combinatoire supérieur à 1010. La capacité à former des BCR auto-réactif est grande et le mécanisme de sélection dans la moelle osseuse élimine 90% des LB formé avant d’être libéré dans la circulation sanguine. Différents mécanismes ont été démontrés et explique cette sélection. Il s’agit de la délétion clonale, de l’anergie et enfin de l’immuno-editing.
Des mécanismes de délétion spécifiques d’auto-antigènes ont été mis en évidence dans les travaux de Nemazee (Nemazee and Buerki 1989) indiquant que des LB spécifiques de l’antigène H-2Kk étaient supprimées de la rate et des ganglions des souris qui expriment cet antigèneµ. Ces travaux ont suggérés que cette étape de délétion clonale avait lieu au stade de passage de l’état de pré-B à LB transitionnel.
Le mécanisme d’anergie des LB a été mis en évidence dans les travaux de 1988 (Goodnow et al. 1988) mettant en évidence un blocage de la maturation de LB spécifiques d’un antigène dans la moelle osseuse qui n’est pas une délétion clonale. Ces LB étaient caractérisés par une faible expression de leur IgM de surface contrairement à une forte expression des IgD mettant ainsi en évidence un rôle de cette chaîne lourde dans les mécanismes de tolérance centrale chez les LB Enfin, il a été montré que, même dans un système d’expression de chaînes de BCR auto-réactives, certains LB continuaient leur maturation par un phénomène « d’editing ». C’est-à-dire que le LB auto-réactif modifie son BCR et réorganise la synthèse d’une nouvelle chaîne légère pour modifier la spécificité de son récepteur pour continuer sa maturation (Tiegs, Russell, and Nemazee 1993; Gay et al. 1993; Pelanda et al. 1997).

Tolérance périphérique

Pour introduire le mécanisme de la tolérance périphérique il est important de revenir sur les mécanismes moléculaires d’activation lymphocytaire T CD4+. L’activation de ces cellules est dépendante de l’engagement du TCR sur un complexe peptide/CMH de classe II d’une CPA, il s’agit du signal 1 d’activation. Cet engagement entraine l’activation de Lck (lymphocyte cell-specific tyrosine kinase) qui phosphoryle alors les motifs ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) du complexe CD3, entrainant le recrutement de ZAP70 (TcR-ζ chain-associated 70 kDa tyrosine phosphoprotein), qui mène à une cascade de phosphorylation. La protéine transmembranaire LAT (linker of activation in T cells) est l’une des principales cibles de ZAP70 ; elle permet l’activation de PLC 1 qui hydrolysera le lipide membranaire PIP2 (phosphatidyl inositol diphosphate) en DAG (diacylglycerol) et IP3 (inositol triphosphate), ayant chacun une fonction dans l’activation cellulaire. Le DAG active 2 voies de signalisation majeures que sont i) les MAPK (mitogen-associated protein kinase) qui conduisent à l’activation du complexe AP-1 (adaptor protein complex 1) formé par le couple Fos/Jun, et ii) PKC , qui permet l’activation de facteurs de la famille NF- B. IP3 active de son côté les canaux calciques du réticulum endoplasmique, entrainant un flux intracellulaire de Ca2+ dont il résulte l’activation du facteur de transcription NFAT1 (nuclear factor of activated T cells). L’action conjuguée d’AP-1 et de NFAT1 a pour finalité la transcription du gène de l’Il-2 (Smith-Garvin et al., 2009) et l’activation lymphocytaire T.
Les molécules de co-stimulation (signal 2) permettent une transduction complète du signal 1. La fixation de CD28 avec ses ligands CD80 ou CD86 (complexe appelé B7), exprimés par les CPA, engendre le recrutement de la sous- unité p85 de PI3K. Cette dernière effectue la conversion de PIP2 membranaire en PIP3, qui va cibler Akt. Akt possède un rôle essentiel dans la translocation nucléaire des facteurs de transcription NF- B, qui permettent l’expression de la molécule anti-apoptotique Bcl- xL (Smith-Garvin, Koretzky, and Jordan 2009) et active pleinement AP-1 ainsi que mTOR (Valdor and Macian 2013) (Figure 2).
Figure 2 : La synapse immunologique lors de l’activation lymphocytaire T
Le signal 1 correspond à l’engagement du TCR sur le complexe peptide/CMH, le signal 2 aux recepteurs de co-stimulation (CD28/B7) et le signal 3 à la sécrétion de cytokines de stimulation. Ensuite les acteurs de la cascade d’activation du TCR. (Goldsby et al. 2000)

L’anergie

L’engagement du TCR en absence de co-stimulation par l’axe B7/CD28 active inefficacement les voies de signalisation MAPK et PI3K/Akt. Il en résulte une activité réduite de NF- B et l’absence de promoteur du gène de l’Il-2 transactivation de CD28RE (CD28 response element) sur le via des flux calciques de faibles intensités (Wells 2009). Alors que les faibles concentrations de Ca2+ ne permettent pas d’activer efficacement NF- B et le complexe AP-1, l’activation ainsi que la translocation nucléaire de NFAT1 s’effectuent sans défaut. En l’absence d’AP-1, NFAT1 induit l’expression de gènes répresseurs transcriptionnels, tels que Egr2 et Egr3 (early growth response), ou Ikzf1 codant Ikaros (Borde et al. 2006). Ces trois gènes sont des inhibiteurs de la transcription d’Il-2. L’inactivation conjuguée des gènes Egr2 et Egr3 entraine une auto-immunité, tandis que leur surexpression active fortement l’ubiquitine- ligase E3 Cbl-b. Par ailleurs, Egr-2 et Egr-3 stimulent l’expression des suppresseurs de signaux cytokiniques SOCS1 et SOCS3, qui inhibent notamment STAT1 et STAT3 (Li et al., 2012). Il en résulte un état de non activation de ces lymphocytes qui ne pourront plus s’activer, même après re-stimulation avec les co-récepteurs B7. Les lymphocytes sont dits anergiques.
Il est a noté qu’en l’absence de contexte inflammatoire, les CPA, notamment les cellules dendritiques résidentes des ganglions lymphatiques ou de la rate, induisent un état de tolérance chez les lymphocytes T naïfs fortement avides pour les complexes CMH/peptide du soi après avoir passé les étapes de sélection thymique. Ces CPA tolérogènes, exprimant des complexes CMH/peptide du soi, induisent chez les lymphocytes T l’expression de molécules immuno-régulatrices telles que CTLA-4 et PD-1. CTLA-4 est nécessaire pour stopper le cycle cellulaire, tandis que PD-1 maintient la cellule dans un état de paralysie fonctionnelle, en inhibant notamment la stabilité des interactions avec les CPA (Mueller 2010). CTLA-4 est une molécule membranaire ayant comme ligand le complexe B7 avec une plus grande affinité que le CD28. Lorsque CTLA-4 est exprimé, il entre en compétition avec le CD28 sur la fixation de B7 et empêche ainsi la transduction du signal 2 par cet axe. Classiquement CTLA-4 est exprimé par les LTh après une forte activation pour mettre en place la fin de la réponse immunitaire : il s’agit de la contraction clonale. Mais CTLA-4 peut aussi être exprimé dans d’autres contextes pour empêcher une activation fortuite. PD1 est aussi une molécule membranaire des LT et a comme ligand PDL-1 et PDL-2. Son expression est induite par les signalisations du TCR, et de la chaine commune des récepteurs aux interleukines IL-2, IL-7, IL-15 et IL-21 chez les lymphocytes. Pendant la signalisation induite par le TCR, l’engagement de PD-1 avec l’un de ses ligands permet de bloquer la prolifération cellulaire mais surtout d’inhiber la production de cytokines ainsi que les fonctions cytotoxiques, et réduit la survie cellulaire du lymphocyte en inhibant la voie PI3K/Akt (Keir et al. 2008). PD-1 influe aussi en déstabilisant la synapse immunologique entre lymphocytes et cellules présentatrices d’antigènes et en augmentant le seuil d’activation lymphocytaire (Kahan, Wherry, and Zajac 2015), ce qui inhibe l’activation T. D’autres acteurs sont importants pour le maintien de l’intégrité organique et le contrôle d’une activation aberrante du système immunitaire. Nous ne présenterons dans ces travaux que les lymphocytes T et B régulateurs.

Les Treg

Les lymphocytes T régulateurs (Treg), ont été mises en évidence comme permettant de prévenir l’auto- immunité chez la souris (Sakaguchi et al. 1995). Il s’agit d’une population de lymphocytes T CD4+CD25+ ou CD4+CD45RB- représentant de 1 à 10% des lymphocytes T CD4+ totaux chez l’homme et la souris. Les Treg contrôlent l’activité périphérique des lymphocytes effecteurs en exerçant une activité suppressive sur les réponses excessives ou aberrantes. Ils migrent dans les sites inflammatoires et inhibent les différentes populations lymphocytaires T CD4+ (Th1, Th2, Th9, Th17, Th22 et Thelper folliculaire), LT CD8+ cytotoxiques et LB. La première caractérisation moléculaire de ces cellules est intervenue avec la découverte de l’expression par les Treg du facteur de transcription Foxp3. Les Treg sont dépendants de l’IL-2 pour leur survie, leur prolifération, le maintien de l’expression de Foxp3 et de leur fonction suppressive. Après acquisition du phénotype effecteur, les Treg peuvent exercer une activité suppressive par le biais de nombreux mécanismes. Ils peuvent sécréter in vivo des cytokines immuno-régulatrices telle que l’IL-10, dont l’effet le plus notable est l’inhibition de l’expression du CMH II et des molécules de co-stimulation CD80 et CD86 par les cellules présentatrices d’antigènes (Shalev et al. 2011). Les Treg produisent également l’IL-35 ou le Tumor growth factor beta (TGF- ), et ont la capacité d’activer ce dernier depuis sa forme latente par le biais de leur forte expression de l’intégrine V 8 (Worthington et al. 2015). Étant dépendant d’une source d’IL-2 exogènes, les Treg nécessitent de se localiser dans une zone d’activation immunitaire pour exercer leurs fonctions répressives et ont la capacité de se polariser sur la réponse en cours pour l’inhiber (Figure 3).
Figure 3 : La plasticité des Treg
Le Treg co-exprime Foxp3 avec un des autres facteurs de transcription T en miroir de la réponse à inhiber (Trends in immunologie)
Il existe 2 sources de Treg, La majorité des Treg circulant sont issus directement de la sélection thymique, ils sont dits Treg naturels (nTreg) contrairement aux Treg induits (iTreg) qui sont issus d’un LTh conventionnel CD4+ Th0 naïf Foxp3- qui, suite à des stimulations cytokiniques particulière comme la sécrétion d’IL-6 et de TGF- dans des microenvironnements tolérogèniques, se polarise en iTreg et prend un phénotype régulateur.

Les Breg

C’est en 1974 que les premières études ont démontré un rôle suppresseur ou régulateur de la population B. En effet, la déplétion des LB spléniques provoque le développement d’une hypersensibilité chez le porc de guinée (Katz, Parker, and Turk 1974). En 1996, des modèles de souris déficientes en LB sont dans l’incapacité de réduire l’inflammation d’une encéphalite induite suggérant ainsi ce rôle immuno-régulateur de la population B (Janeway, Goodnow, and Medzhitov 1996). Ce n’est qu’en 2002 qu’un premier mécanisme régulateur a été mis en évidence : les LB suppriment l’inflammation par la sécrétion d’IL-10 (Fillatreau et al. 2002). Depuis, d’autres mécanismes régulateurs ont été mis en évidence comme l’inhibition de l’orientation inflammatoire Th1 et Th17 par les LB régulateurs dits Breg (Carter et al. 2011) et le maintien voire l’induction de Treg (Sun et al. 2008). Les Breg sont aussi capable d’inhiber une réponse inflammatoire en contrôlant les phénotypes des cellules dendritiques qui diminuent de fait la sécrétion d’interleukines pro- inflammatoires et inhibent les orientations Th1 et Th17 (Matsumoto et al. 2014). Plus récemment, il a été montré que les Breg ont la capacité de sécréter les interleukines anti- inflammatoires IL-35 et TGF- . La stimulation de LB par de l’IL-35 in vitro induit une boucle autocrine positive, les LB sécrètent à leur tour de grandes quantités d’IL-35 et ont des fonctions régulatrices en transfert adoptifs (Wang et al. 2014) (Figure 4).
Figure 4 : Propriétés fonctionnelles des Breg
Les Breg sont capables via la sécrétion d’IL-10, d’IL-35 et de TGF , d’inhiber les réponses th1, th17, LTc, les monocytes et les cellules dendritiques, mais aussi d’induire l’activation d’autres populations régulatrices Treg, Tr1 et iNKT.
Plusieurs populations de LB avec des phénotypes proches et des fonctions régulatrices ont été décrites mais ces différences sont-elles le signe de l’existence de plusieurs sous populations distinctes de Breg ou s’agit- il de la même population répondant différemment en fonction de l’environnement immunitaire tissulaire ? Cette question reste à résoudre. Pour le moment, les populations B identifiées comme capables de sécréter des interleukines régulatrices sont les LB précurseurs transitionnels 2 de la zone marginales (T2-MZP) (Evans et al. 2007), les LB CD5+CD1dhi dits B10 (Yanaba et al. 2008; Yoshizaki et al. 2012), les LB de la zone marginale des organes lymphoïdes (Gray et al. 2007), les LB exprimant Tim1 (Ding et al. 2011), les plasmocytes CD138+ (Neves et al. 2010; Shen et al. 2014), et les plasmablastes (Matsumoto et al. 2014). Chez l’humain, différents travaux ont permis de caractériser certains Breg et 2 phénotypes font consensus pour le moment : CD19+CD24hiCD38hiCD1dhi (Blair et al. 2010; Flores-Borja et al. 2013) et CD19+CD24hiCD27+ (Iwata et al. 2011). Ces difficultés à caractériser phénotypiquement les Breg ou seulement sur leur capacité à sécréter de l’IL-10 a fait se poser la question de l’existence d’un facteur de transcription commun aux différentes sous populations B régulatrices, comme Foxp3 pour les Treg. L’identification d’une telle molécule faciliterai leur analyse phénotypique et permettrai de répondre à la question de leur ontogénie. Aujourd’hui, 2 modèles de développement existent : le premier correspond à l’existence d’une population B spécifique, un peu comme les nTreg, qui nécessitent l’expression d’un facteur de transcription pour acquérir un phénotype régulateur. La deuxième hypothèse propose que quel que soit le stade de développement classique d’un LB, s’il reçoit certains stimuli, il peut acquérir ce phénotype régulateur. L’incapacité de certaines études à identifier un facteur de transcription commun ainsi que l’hétérogénéité phénotypique des Breg nous fait pencher vers cette dernière hypothèse (Bouaziz et al. 2010; Lin et al. 2014). En effet, les LB à tous les stades de développement sont capables de sécréter des cytokines anti- inflammatoires en fonction de l’environnement (Figure 5). Figure 5 : Modèle développemental de Breg
Le LB immature, suite à son activation via les TLR, le CD40 ou certaines cytokines devient LB mature ou T2 MZP régulateur, ces cellules peuvent elles aussi se différentier en plas mablaste ou plasmocytes conservant ou non son phénotype régulateur en sécrétant de l’IL-10, IL-35 ou TGF . La question est posée de savoir quels sont les stimuli qui permettent cette transition régulatrices des LB. Plusieurs études ont démontré que l’induction des Breg était très forte en contexte inflammatoire auto-immun (Evans et al. 2007; Colliou et al. 2013) et que l’absence de Breg ne permettait plus de contrôler ces contextes inflammatoires voire de les induire. La voie la plus décrite pour l’induction du phénotype régulateur B met en jeu l’engagement du BCR et la stimulation de TLR9 et/ou CD40 (Mauri and Bosma 2012). Il a été démontré récemment l’induction de Breg suite à la sécrétion des interleukines IL-1 et IL-6 dans un contexte de polyarthrite auto- immune (Rosser et al. 2014). D’autres cytokines peuvent induire des Breg comme l’IL-21 (Yoshizaki et al. 2012) ou le facteur de croissance des granulocytes GM-CSF en association avec l’IL-15 (Rafei et al. 2009). Une étude a démontré que l’absence de cytokine anti- inflammatoire pouvait induire des Breg. En effet, il a été rapporté que l’utilisation d’un anti-IL-35 induisait l’apparition d’une population B sécrétrice d’IL-10 et d’IL-35 (Wang et al. 2014). Ces éléments indiquent que les cytokines anti- inflammatoires sont aussi importantes dans l’induction et le développement des Breg. Les différentes pressions homéostasiques serait à l’origine du développement ou de l’inhibition du compartiment B régulateurs (Chasset et al. 2016; de Masson et al. 2015; Lykken, Candando, and Tedder 2015)

Table des matières

Introduction
I. Du système immunitaire à l’auto- immunité
A. Généralités sur le système immunitaire
1. Description
2. Éléments de régulation du système immunitaire
a. Tolérance centrale
b. Tolérance périphérique
i. L’anergie
ii. Les Treg
iii. Les Breg
3. Introduction à la rupture de tolérance
B. Les Maladies auto- immunes
1. Introduction
2. Acteurs de l’auto- immunité
a. Auto- immunité humorale
b. Auto- immunité cellulaire
3. Maladies auto- immunes spécifiques d’organes
4. Maladies auto- immunes non spécifiques d’organes
5. Diagnostic
6. Traitements actuelles
Thèse de recherche Nicolas Berkani
a. Objectifs des traitements
b. Immunosuppresseurs chimiques
c. Biothérapies
II. Les Maladies auto- immunes bulleuses
A. La peau
1. L’épiderme
2. La jonction dermo-épidermique
3. Le derme et l’hypoderme
B. Les maladies auto-immunes de la peau
C. Les Maladies auto- immunes bulleuses intra-épidermiques : les Pemphigus
1. Clinique
2. Physiopathologie
3. Diagnostic et traitement
D. Les Maladies auto- immunes bulleuses sous épidermiques
1. Clinique
2. Physiopathologie
3. Diagnostic et traitement
III. Objectifs de Thèse
Résultats
I. Introduction aux résultats des travaux sur la Pemphigoïde Bulleuse
II. Article en préparation
Discussion Générale
Références

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