Les chimiokines et leurs récepteurs spécifiques dans les poumons 1 Les chimiokines et leurs récepteurs spécifiques dans les poumons - Asthme - Cancer

facteurs chémo-attractants 2 RECRUTEMENT DES LEUCOCYTES DANS LES TISSUS membrane basale roulement Adhérence ferme diapédèse Leucocyte endothélium Activé matrice extracellulaire facteurs chémo-attractants TAN f-Met-Leu-Phe, PAF facteur C5 …... Chimiokines inflammation infection tumeur

une nouvelle famille de cytokines chimiotactiques 3 LES CHIMIOKINES une nouvelle famille de cytokines chimiotactiques Protéines sécrétées de faible poids moléculaire (7 à 14 kDa). Plus de 50 molécules identifiées. Fonction principale initialement décrite: attraction des leucocytes. Structure tridimensionnelle: -trois feuillets plissés b -partie C terminale en hélice a Présence dans la séquence de 4 Cystéines dans des positions très conservées permettant la formation de ponts disulfures.

LES SOUS FAMILLES DE CHIMIOKINES 4 LES SOUS FAMILLES DE CHIMIOKINES Famille Structure Chromosome CXC CXC chimiokine C C 1 4 q 1 2 - 2 1 b1 b2 b3 Hélice a feuillet CC chimiokine CC C C 1 7 q 1 1 . 2 - 1 2 b1 b2 b3 Hélice a C C chimiokine C 1 q 2 3 b1 b2 b3 Hélice a CX3C chimiokine CXXXC C C 1 6 b1 b2 b3 Hélice a

LES CHIMIOKINES * * * * * extrémité N terminale CC chimiokine 5 LES CHIMIOKINES C * C X * CC chimiokine CXC chimiokine C * C * X X X C C C C chimiokine CX3C chimiokine (domaine chimiokine) C Cystéine X Acide aminé quelconque * extrémité N terminale

Les CXC chimiokines et leurs cibles cellulaires 6 Les CXC chimiokines et leurs cibles cellulaires Famille Chimiokines IL-8 (CXCL8) GRO- (CXCL1) GRO- (CXCL2) GRO- (CXCL3) ENA-78 (CXCL5) GCP-2 (CXCL6) NAP-2 (CXCL7) PF4 (CXCL4) IP-10 (CXCL10) MIG (CXCL9) SDF-1 (CXCL12) BCA-1(CXCL13) ITAC (CXCL11) Cellules cibles N, T, Ba, CE, NK, K, Me N, Me, Ba, CE, T N, Ba, CE, T N, CE N, Ba, F, CE F, CE T, NK, M, CE T, EC L, CD34+, N, M T, souches B, T ERL+ C X C Motif ERL = glutamate-leucine-arginine ERL- M = Monocyte CE = Cellule Endothéliale N = Neutrophile F = Fibroblaste L = Lymphocyte Ba = Basophile T = Lymphocyte T K = Kératinocyte B = Lymphocyte B Me = Mélanocyte NK = Natural killer

CXC ELR + : chimiokines angiogéniques 7 LES CXC CHIMIOKINES CXC ELR + : chimiokines angiogéniques CXCL8: IL-8 (Interleukin-8) CXCL5: ENA-78 (Epithelial cell-derived neutrophil-activating factor-78) CXCL1: GRO- (Growth Related Oncogene-a) CXCL2: GRO- (Growth Related Oncogene-b) CXCL3: GRO- (Growth Related Oncogene-g) CXCL6: GCP-2 (Granulocyte chemotactic protein-2) CXCL3: PBP (Platelet basic protein) CXCL3: CTAP-III (Connective tissue activating protein-III)  CXCL13: -TG (b-thromboglobulin) CXCL7: NAP-2 (Neutrophil-activating peptide-2) CXC ELR - : chimiokines angiostatiques CXCL4: PF4 (Platelet factor 4) CXCL10: IP-10 (Interferon-g-inducible protein) CXCL9: MIG (Monokine induced by interferon-g) CXCL12: SDF-1 (Stromal cell-derived factor-1)

Les CC chimiokines et leurs cibles cellulaires 8 Les CC chimiokines et leurs cibles cellulaires Chimiokines MCP-1 (CCL2) MCP-2 (CCL7) MCP-3 (CCL8) MCP-4 (CCL13) MCP-5 (CCL2) MIP-1 (CCL3) MIP-1 (CCL4) RANTES (CCL5) Eotaxin (CCL11) I-309 (CCL1) HCC-1 (CCL14) MIP-3 (CCL20) MIP-3 (CCL19) TARC (CCL17) TECK (CCL25) 6CKine/SLC (CCL21) MDC (CCL22) DC-CK1/PARC (CCL18) Cellules cibles M, Ba, Tm, NK, CD, CMS M, Ba, E, Tm-n, NK, CD M, Ba, E, Tm, NK, CD M, E, T, Ba M, E, T M, Ba, N, T, souches, NK, CD, B M, T, souches, NK, CD M, Tm, E, Ba, CD, NK E T, M M, souches L L,M M, T Ma, CD, thymocytes T, souches CD, NK, T CD M = Monocyte B = Lymphocyte B CD = Cellule dendritique MA=Macrophage Ba = Basophile NK = Natural killer Tm = T mémoire CMS = Cellule de Muscle Squelettique L = Lymphocytes Tn = T naïf E = Eosinophile

Les familles C et CX3C chimiokines 9 Les familles C et CX3C chimiokines Famille C CX3C Chimiokine Lymphotactine  XCL1, XCL2 Fractalkine CXC3CL1 Cellules cibles Thymocyte, Lymphocyte T, NK, Cellules dendritiques Lymphocyte T,Cellules NK, Monocyte

CX3C chimiokine: la fractalkine 10 CX3C chimiokine: la fractalkine domaine transmembranaire domaine mucine C X X X C C domaine intracellulaire C zone de clivage la forme membranaire 95 kDa la forme soluble 90 kDa le domaine chimiokine 14 kDa

Les sources de production des chimiokines 11 Les sources de production des chimiokines Les différentes chimiokines peuvent être produites par des cellules adhérentes et par des cellules circulantes. Les chimiokines sont très souvent produites par les cellules qu ’elles attirent. Les chimiokines peuvent être produites soit de manière constitutive soit de manière inductible H C - 1 T E K A R B S D F 6 k i n e M I P 3 a b N 2 7 8 4 G L O s Contexte Inflammatoire immunité o t x 5 , y m p h c r l Néoplasie Circulation Normale des leucocytes Expression constitutive Expression inductible

Les récepteurs des chimiokines 12 Les récepteurs des chimiokines Récepteurs à 7 domaines transmembranaires couplés aux protéines G trimériques Récepteurs formés d ’une chaîne polypeptidique de 350 à 360 acides aminés Extrémité N terminale extracellulaire et extrémité C terminale intracellulaire NH2 Ext membrane Int interaction G trimériques COOH

Les chimiokines et leurs récepteurs 13 Les chimiokines et leurs récepteurs Chimiokines: 4 sous familles C X X X C X C C CCL(1 à 28) CXCL(1 à 16) XCL1,2 CX3CL a b g a b g a b g a b g CXCR (1 à 6) CCR(1 à 10) XCR(1,2) CX3CR Récepteurs: 4 sous familles 20 molécules clonées et identifiées

Signalisation intracellulaire des chimiokines 14 Signalisation intracellulaire des chimiokines Lymphocytes T Neutrophiles Monocytes RANTES IL-8 MCP1 CCR5 CXCR1/2 CCR2          Activation des protéines Go/Gi sensibles à la toxine pertussique Augmentation du calcium intracellulaire Activation de certaines MAPKs Activation de certaines tyrosines kinases

Les chimiokines et leurs récepteurs spécifiques dans la maladie asthmatique

mémoire immunologique 15 Rappels sur la réponse immunitaire Le système immunitaire répond selon deux phases 1: Réponse innée Cellules Présentatrice d’Antigène (CPA) : cellules dendritiques Macrophages Cellules Natural Killer Granulocytes : (éosinophiles, neutrophiles, basophiles) - Elimination du pathogène -Développement mémoire immunologique 2: Réponse adaptative Lymphocytes T (CD4 et CD8) Lymphocytes B

radicaux libres oxygénés 16 L’asthme et les chimiokines L’asthme est accompagnée d’allergies : asthme allergique - Augmentation du taux IgE circulant - Obstruction des voies respiratoires - Augmentation de la réactivité bronchique - Infiltration importante de leucocytes (éosinophiles, T CD4 th2….) radicaux libres oxygénés protéases ,histamine cytokines IL4, IL5, IL13… leukotriènes prostaglandines…... Altération de l’épithélium bronchique Les chimiokines sont les molécules responsables du recrutement massif de leucocytes dans le tissu bronchique du sujet asthmatique

LES CHIMIOKINES IMPLIQUEES DANS L’ASTHME 17 LES CHIMIOKINES IMPLIQUEES DANS L’ASTHME Chimiokines majeures: RANTES (CCL5) LES MCPs MCP4. (CCL13) MCP3 (CCL7) LES EOTAXINES éotaxine 1 (CCL11) éotaxine 2 (CCL24) éotaxine 3 (CCL26) MDC (CCL22) MIP-1a (CCL3) Nouvelle chimiokine : la fractalkine (CX3CL1) Chimiokines mineures:

18 RANTES (CCL5) Chimiokine la plus abondante dans les fluides des lavages broncho- alvéolaires chez les patients asthmatiques Niveaux comparables de RANTES après challenge allergique chez les sujets asthmatiques et non asthmatiques Parfaite corrélation entre la concentration de RANTES et le nombre d ’éosinophiles dans les fluides des lavages broncho-alvéolaires Niveau de RANTES maximal dans les lavages broncho-alvéolaires 4 à 6 heures après le challenge puis retour à un niveau basal après 24 heures

LES MCPs: MCP-3 et MCP-4 (CCL8, CCL13) 19 LES MCPs: MCP-3 et MCP-4 (CCL8, CCL13) Aussi efficaces que RANTES pour l ’attraction des éosinophiles Propriété d’induction de la sécrétion d’histamine par les basophiles activés La production est beaucoup plus importante chez les sujets asthmatiques par rapport aux sujets non asthmatiques Niveau maximal dans les lavages broncho-alvéolaires 4 à 6 heures après le challenge allergène puis retour à un niveau basal après 24 heures

LES EOTAXINES (CCL11, CCL21, CCL24) 20 LES EOTAXINES (CCL11, CCL21, CCL24) Eotaxine 1, 2 aussi efficaces que Rantes en terme de recrutement des éosinophiles, Eotaxine 3 moins efficace Niveau des 3 éotaxines maximal dans les lavages broncho-alvéolaires 4 à 6 heures après le challenge puis retour à un niveau basal après 24 heures Eotaxine 1 (CCL11) induit le recrutement des basophiles et des lymphocytes T CD4 stimule la production de radicaux libres oxygénés par les éosinophiles - Agit en synergie avec l’IL5 pour le recrutement des éosinophiles de la moelle osseuse Eotaxine 2 (CCL21) - Induit la sécrétion d ’histamine et de leukotriènes par les basophiles activés

21 La fractalkine (CX3CL1): une nouvelle chimiokine impliquée dans la maladie asthmatique Chez les patients présentant une dermite atopique, le niveau de fractalkine exprimée par les cellules endothéliales est augmenté et la concentration en fractalkine soluble dans le sérum est importante Présence de fractalkine dans le sérum associée à la sévérité de la maladie Après challenge allergène le niveau de fractalkine dans les lavages broncho-alvéolaires est plus important chez les sujets asthmatiques par rapport aux sujets non asthmatiques Récepteurs de la fractalkine absents sur les éosinophiles et présents sur les lymphocytes T CD4

LES RECEPTEURS DES CHIMIOKINES IMPLIQUES DANS L ’ASTHME 22 LES RECEPTEURS DES CHIMIOKINES IMPLIQUES DANS L ’ASTHME Pour les éosinophiles (CCL5) (CCL11) (CCL5) (CCL3) (CCL8) (CCL21, CCL24) (CCL8) (CCL13) Pour les basophiles: implication de CCR3 Pour les lymphocytes T CD4: implication de CCR4 (ligand CCL22) CX3CR (ligand CX3CL1)

Origine de la production des chimiokines impliquées dans l’asthme 23 Origine de la production des chimiokines impliquées dans l’asthme Fibroblastes pulmonaires Cellules épithéliales pulmonaires Macrophages alvéolaires Cellules endothéliales Plaquettes sanguines Leucocytes recrutés

23 Implication des chimiokines et de leurs récepteurs spécifiques dans les métastases pulmonaires

Chimiokines constitutives 24 Les chimiokines et leurs récepteurs sont impliqués dans la domiciliation des métastases Les chimiokines exercent leur propriété chémo attractante vis-à-vis de toutes les cellules qui expriment des récepteurs de chimiokines certaines cellules tumorales surexpriment certains récepteurs de chimiokines Chimiokines constitutives domiciliation dans les organes

Implication des couples chimiokines/récepteurs de chimiokines dans la domiciliation des métastases 25 cellules tumorales surexprimant des récepteurs de chimiokines chimiokines sécrétées constitutivement par les tissus Adénocarcinomes mammaires Mélanomes Ostéosarcomes Adénocarcinomes prostatiques Rhabdomyosarcomes Adénocarcinomes coliques CXCR4 CXCR3, CXCR7 CXCR3,CXCR7 poumons moelle osseuse ganglions lymphatiques foie CXCL12 CXCL9 à 11 CXCL19 à 11 CXCL19 à11

Conclusions - Bloqueurs pharmacologiques des récepteurs 26 Conclusions Les chimiokines et leurs récepteurs spécifiques représentent de nouvelles cibles thérapeutiques: - Bloqueurs pharmacologiques des récepteurs - Anticorps bloquant anti-chimiokines et anti-récepteurs - Récepteurs solubles