Olivier MEYER/Jean Paul FERMAND Pathologie auto-immune ASPECTS EPIDEMIOLOGIQUES & ORIENTATIONS THERAPEUTIQUES Olivier MEYER/Jean Paul FERMAND

Auto-immunité/auto-réactivité Immunité innée non spécifique Immunité acquise spécifique Humorale Cellulaire BCR TCR Immunoglobuline (Igg) de surface du lymphocyte B reconnaissant peptides + * HLA classe I = CD8 * HLA classe II = CD4 Diversité des répertoires T et B

Rupture de la tolérance au soi Auto-immunité/auto-réactivité Diversité des répertoires T et B Antigènes du soi Auto-immunité « physiologique » Maladies Auto-immunes Rupture de la tolérance au soi

Maladies auto-immunes: Définition Maladies au cours desquelles les lésions observées sont dues à la mise en jeu d’une réaction immunitaire acquise (ou adaptative) (B et/ou T) vis à vis des constituants du soi

Maladies auto-immunes humaines: classification Spécifiques d’organe Endocrinopathies * Thyroïdites: Hashimoto, Basedow * Diabète insulino-dépendant (DID) * Maladie d’Addison Tube digestif/foie * Maladie de Biermer * Maladie coeliaque * Cirrhose biliaire primitive (CBP) * Hépatites auto-immunes Rein * Syndrome de Goodpasture Peau * Dermatoses bulleuses, Pelade, Vitiligo Systéme nerveux et muscle * Myasthénie * Sclérose en plaques (SEP) * Guillain Barré Œil (uvéite, ophtalmie sympathique)….. Maladies auto-immunes humaines: classification Non spécifiques d’organe Lupus érythémateux disséminé (LED) Sclérodermie Polymyosite Polyarthrite rhumatoïde (PR) Syndrome sec (Sjögren) Angéites avec auto-anticorps

Maladies auto-immunes modéles animaux

Critères de Witebsky (1957) Présence d’auto-Ac ou de cellules T auto-réactives Identification de l’antigène cible Reproduction expérimentale animale par transfert Auto-Ac Cellules T auto-réactives Reproduction expérimentale par injection d’auto-Ag Suppression de la maladie par traitement immunosuppresseur

immunisation contre le soi Auto-immunité: immunisation contre le soi Glande THYROIDE + adjuvant myéline rétine surrénales myocarde estomac collagène rein testicule ovaire ... lymphocytes auto-réactifs induits rôle * du fond génétique * de l’antigène Activation du système immunitaire indépendante de l’organe cible THYROÏDITE AUTOANTICORPS ANTI-THYROGLUBULINE Rose and Witebski, 1956

Tolérance au soi = mécanismes empêchant maturation ou activation des lymphocytes auto-réactifs processus actif, antigène dépendant centrale (lors de la maturation lymphocytaire) ou périphérique (au niveau des lymphocytes matures) T ou B 3 mécanismes principaux: * élimination = délétion * inactivation = anergie * inhibition = suppression

Acteurs cellulaires de la réponse immunitaire acquise TR Cytotoxicité + - TC + HLA classe II APC TH = + Peptide Antigène TCR B + + Anticorps

T cell recognition of a peptide-MHC complex In « cellular and molecular Immunology » AK Abbas AH Lichtman ed. Saunders 5th ed.2003 p.66

Accessory molecules of T lymphocytes In « cellular and molecular Immunology » AK Abbas AH Lichtman ed. Saunders 5th ed.2003 p.114

- + Peptide auto-antigène Lympho T Lympho T APC APC Anergie activation Second signal Peptide auto-antigène activation APC Lympho T Pas de second signal Anergie mort cellulaire post activation (Fas-FasL) Suppression APC Lympho T + Second signal Treg - Lympho T Second signal Anergie APC

Tolérance T-dépendante Cellules présentatrices Ignorance + Délétion Délétion Anergie Suppression Maladies auto-immunes Lymphocytes T auto-réactif + Thymus Périphérie Lymphocytes B auto-réactif

Mécanismes de l’autoimmunisation (1) Rupture de tolérance T centrale mutation du gène AIRE Polyendocrinopathie auto-immune (syndrome APECED) AIRE (auto-immune regulator element): facteur de transcription régulant l’expression par les cellules médullaires de l’épithélium thymique de nombreux auto-antigènes (insuline ….)

Mécanismes de l’autoimmunisation (2) Rupture de tolérance T périphérique Défaut de délétion - mutation des gènes Fas (souris lpr/lpr) ou FasL (gld/gld) = modèle murin de LED Défaut d’anergie - expression « inappropriée » des CMH classe II (ex: cellules thyroïdiennes et thyroïdites auto-immunes) - sur-expression de molécules co-stimulatrices par les cellules présentatrices rôle de cytokines (IL2, IFN ..)

Mécanismes de l’autoimmunisation (2bis) Rupture de tolérance T périphérique Défaut (effectif ou fonctionnel) de cellules T régulatrices Lymphocytes T de souris normale maladie auto-immune spontanée Modèle animal atténuée, retardée ou absente

Mécanismes de l’autoimmunisation (3) liés à l’antigène - libération d’auto-antigènes «cachés» (syndrome de Dressler post infarctus du myocarde, protéines intra-oculaires et uvéïte, du sperme et orchite post traumatiques) - auto-antigène modifié Par toxique/médicament: hématie/Aldomet, plaquette/héparine Par agent infectieux : hématie/mycoplasme Lors de processus physiologiques: apoptose et corps apoptotiques - réaction croisée (mimétisme moléculaire) - RAA: AC anti-streptocoque et épitopes de cellules myocardiques - Arthrite à adjuvant et HSP 65 kD

Apoptotic Cell Clustering d’autoantigénes à la surface des structures apoptotiques APOPTOTIC BODIES : Nucleosomes Ro (60 kDa) La Sm U1-70 kDa Ku/DNA-PK M i-2 PARP NUMA Apoptotic Cell SM ALL BLEBS : Ro (52 kDa) Ribosomal P Calreticulin Fodrin Jo-1 ENTIRE SURFACE MEMBRANE: C1q PS-protein complexes

L’apoptose modifie certains autoantigènes

Boitard Ch. Med Thérapeut 1997; 3: 735-746

Mécanismes d’autoimmunisation (4): rôle du lymphocyte B Signaux de mort (FasL, 4-1BBL) MORT Souris transgénique BCL-2 SURVIE Signaux de survie NFKB (BAFF, CD40L, CD70) Virus d’Epstein Barr, super-antigènes

Mécanismes des lésions Maladies auto-immunes « TH1 » Réponse TH1= orientée vers T cytotoxique (IL2) et macrophage (INF) Ex: encephalite aiguë expérimentale (EAE) Immunisation par MBP (myélin basic protein) + adjuvant = encéphalomyélite avec infiltrats péri vasculaires de lymphocytes et de macrophages + démyélinisation évolution parfois chronique et à rechute # idem SEP Transfert par TH1 CD4+ spécifiques de la MBP peptides dérivés ± encéphalitogènes selon leurs capacités de liaison avec HLA/TCR traitement spécifique par peptides mutés permettant de récupérer une anergie des TH1 vis à vis de la MBP native

Mécanismes des lésions Maladies auto-immunes « TH2 » Réponse TH2 = orientée vers le lymphocyte B (Interleukine 4, 5 et 6) Rôle des auto-anticorps par: Activation du complément Opsonisation ADCC (Cytotoxicité dépendante d’anticorps (NK, monocytes) Action sur un récepteur cellulaire: - activatrice (anti-récepteur de la TSH et Basedow) - inhibitrice (anti-récepteur de l’acétyl-choline et myasthénie) Formation de complexes immuns dans la circulation Fixés in situ : antigènes membranaires (Goodpasture, Pemphigus) antigènes « plantés »  Maladie avec autoanticorps  Maladie par autoanticorps

Les 4 types d’hypersensibilité Immunologie aide mémoire illustré. De Boeck Université edit. 1995, p.91

B H Hahn. New Engl J Med 1998; 338: 1359-1368 Rein et lupus : rôle des complexes immuns circulants et des anti-DNA polyspécifiques B H Hahn. New Engl J Med 1998; 338: 1359-1368

Maladies auto-immunes EPIDEMIOLOGiE facteurs prédisposants

Epidémiologie (1) Incidence / Prévalence Prévalence/105h LED 15-50 Sclérodermie 1,5 PR F. 500-2000 H. 300-1000 Sjögren 100-1000 PM 0,5 DID 200-300 Maladie coeliaque 100-200 Thyroïdites/Basedow F. 1000 H. 100-200 Prévalence globale : 5 à 10% population générale

Epidémiologie (2) Sexe – ratio (F/H) LED 9/1 Sjögren Sclérodermie 7/3 PR 6/4 Thyroïdites 8/2 CBP  Prédominance féminine

Epidémiologie (3): Facteurs génétiques Etudes familiales Fréquence formes familiales LED 8-10% risque x 20 qd enfant de parent lupique % population générale Taux de concordance chez jumeaux monozygotes : PR 25-40% LED 20-30% (dizygotes 2%)

EPIDEMIOLOGIE du DIABETE de type I (DID) incidence 4-50/105/an distribution géographique gradient nord-sud Incidence croissante 3-4%/an sex ratio 1:1 < 15 ans 3:2 biais male 15-40 ans Incidence dans la fratrie 5-6% enfant d’une mére diabétique 2-3% d’un pére diabétique 6% ls 15 concordance jumeau dizygote 0-13% jumeau monozygote 21-70%

MUTATIONS et AUTOIMMUNITé AIRE (chr. 21) APECED (polyendocrinopathie) FoxP3 (chr.11) diabète/entéropathie FasL (chr.1) lupus-related syndrome C1q, C1r, C1s lupus C2 C3 C4A

Epidémiologie (4): Facteurs génétiques 2. Etude génétique intra-familiale Association de génes candidats Clonage positionnel Clonage positionnel à partir de gènes candidats 3. Modèles murins Très nombreux gènes de susceptibilité (et de résistance) augmentant (diminuant) la probabilité d’exprimer une maladie donnée sans être, à eux seuls, déterminants

Maladies auto-immunes: maladies polygéniques complexes Epidémiologie (5): Facteurs génétiques Maladies auto-immunes: maladies polygéniques complexes gènes du CMH Multiples gènes non-CMH certains « immunologiques », d’autres liés à l’organe cible Gènes de susceptibilité/gènes de résistance Regroupés en loci partagés entre différentes maladies Très nombreux allèles à variants « normaux », chacun à l’origine d’un phénotype donné

Epidémiologie (6): Facteurs génétiques CMH et maladies auto-immunes HLA (risque relatif) HLA-DQ PR DR4 (6) DQA1*0301DQB1*0301* Pemphigus Vulgaire DQA1*0101/DQB1*0201* Diabète type I DR3 (5) DQA1*0301/DQB1*0302* (suscep.) DR4 (5-6) DQA1*0102/DQB1*0502* (suscep.) DR3/DR4 (20) DQA1*0102/DQB1*0602* (résist.) (40 à 50% des malades vs 5% pop. nle) (DQ3.2 ds pop. nle=27% ) Maladie Coeliaque DR3 (10) DQA1*0501/DQB1*0201* SEP DQA1*0102/DQB1*0602* Sjögren DR3 (10) Spondylarthrite ankylosante B27 (90-100)

HLA-DQ et DIABETE de TYPE 1 Asp57 Arg78 chain chain Ser, Ala ou Val Chaîne  sans ac. aspartique en 57 + peptide du soi = lésion Chaîne  avec ac. aspartique en 57 + peptide du soi = protection

Epidémiologie (7): Facteurs génétiques Gènes CMH Candidats Gene Class II and I TAP C4, C2, B TNF Fonction Ag presentation Peptide transporter Immune Complex Solubilisation Inflammation Maladie Diverses Diabète, LED ? LED LED, Diabète

Régions Chromosomiques en liaison au Lupus érythémateux (LED) Chromosome Localisation Nom du locus Gènes candidats 1 1q23 FCGR2A FCGR2B FCGR3A 1 1q25-31 1 1q41-42 SLEB1 PARP 2 2q35-37 SLEB2 PDCD1 4 4q16-15.2 SLEB3 PDCD1 6 6p11-21 MHC 16 16q12 MHC

Epidémiologie (7): Facteurs génétiques gènes candidats Ag presentation Ag recognition AutoAg Ag elimination Immunoregulation MHC class II Gm, Km, VH, Va, Vb Ro, pro-insuline …. MBP, CR1, C4, C2 Cytokines, activation (CD40L, CTLA-4, BAFF…) survie (Fas, FasL, BcL2)

LED: les différents groupes de gènes impliqués

Epidémiologie (8) Facteurs d’environnement Terrain génétique Cellule lymphocyte Facteurs d’environnement Terrain génétique TOLERANCE Cellule cible Autoantigène Lymphocytes T activés

Epidémiologie (9) Facteurs environnementaux Endocriniens Hormones sexuelles : Oestrogènes Période d’activité génitale Rôle aggravant de la grossesse et des oestrogènes exogènes (contraception, THS) Androgènes Klinefelter Modèles animaux Prolactine

Epidémiologie (10) Facteurs environnementaux Infections Pro Bactériennes (RAA et streptocoque, Arthrites et mycobacterium tuberculosis) Virales (EBV – PR /SEP / Sjögren; HTLV-1; VIH-1; rétrovirus endogènes ?) Parasites (Trypanosomia Cruzi et myocardite (Chagas)) Par: activation polyclonale, inflammation et hyper-expression de co-stimulateurs, modification d’antigènes du soi Anti : gradient nord/sud

+ Scérose en plaques: HYPOTHESE MULTIFACTORIELLE < SYSTÈME NERVEUX CENTRAL Cellules TH1 SANG PÉRIPHÉRIQUE lymphocyte activé < virus + Terrain génétique

Relation inverse entre l’incidence des maladies infectieuses et celle des maladies auto-immunes Bach JF New Engl J Med 2002; 347: 911-920

Gradient Nord-Sud de prévalence de la SEP et du DID Bach JF New Engl J Med 2002; 347: 911-920

Epidémiologie (11) Facteurs environnementaux Exposition solaire (UV) Médicaments Lupus induit et anti-TNFalpha Sclérodermie et coupe-faim Myosites (L. Tryptophane, vaccins aluminés) PR et Interféron Vascularites à ANCA Toxiques Sclérodermies et solvants (Trichloréthylène) Sclérodermies : silice, chlorure de vinyle Vascularites et silice

Maladies auto-immunes PRINCIPES du TRAITEMENT

Principes du traitement des maladies autoimmunes (1) Traiter l’inflammation Corticoïdes anti-TNF IL1Ra, IL10, IL6R Mab

Le TNF : un « effecteur » final de l’inflammation Infection Inflammation Auto-immunité Th1/Th2 Macrophage Cellules résidentes TNF Anti-TNF

Cellules cibles du TNF Cellule productrice de TNF Ac monoclonaux anti-TNF (Infliximab, Adalimumab …) Stimulus TNF membranaire Récepteur TNF soluble TNF R gènes APOPTOSE Gènes TNF LT- ACTIVATION Figure 2 : Différentes étapes de synthèse de libération et d'action du TNF : les 5 cites d'immuno-intervention anti-TNF Régulation transcriptionnelle de la production de TNF par la fixation sur le promoteur de différents facteurs de transcription : les 2 voies principalement utilisées sont la voies de NF-KB et la voie des MAP kinases (AP-1). Les voies de signalisation utilisées dépendent du type de stimulus et du type de cellules productrices de TNF. Immuno-intervention : inhibiteurs de la signalisation  Régulation post-transcriptionnelle de la production de TNF qui peut se faire : - par la régulation de la polyadénylation de l'ARN messager - par la régulation de la translation et de la dégradation de l'ARN messager qui semble dépendant des séquences AURE et des protéines appelées AURE binding protein (TTP, TIA-1, TIAR…) Immuno-intervention : inhibition des protéines régulatrices des séquences AURE  Régulation de la libération protéolytique du TNF par la métalloprotéinase TACE (TNF convertase enzyme) Immuno-intervention : inhibiteurs des TACE  Régulation de l'action cellulaire des TNF membranaires et solubles Immuno-intervention : les Ac monoclonaux anti- TNF et récepteur solubles TNF R  Régulation de la signalisation induite par le TNF via ses récepteurs TNF R Immuno-intervention : les inhibiteurs de la signalisation LT Cellules cibles du TNF Cellule productrice de TNF Récepteurs solubles du TNF (Etanercept …)

Etanercept (ENBREL) récepteur soluble du TNF Domaine extracellulaire du récepteur HUMAIN du TNF (p75) Région Fc de l’IgG1 HUMAINE

Les anti-TNF Les récepteurs solubles Etanercept (Enbrel°)* Wyeth – Immunex TNF R2 (p75) – IgG1* Lenercept Roche TNF R1 (p55) – IgG1 Récepteur soluble + PEG Amgen TNF R1 (p55) / PEG Les anticorps monoclonaux Infliximab (Remicade°)* Centocor – Schering-Plough IgG1 chimérique homme (75%)– souris (25%) IgG1 humaine Adalimumab ou D2E7 (Humira°) Abbott CDP 571 Bayer-Celltech-Pharmacia IgG4 chimérique homme (95%) – souris (5%) CDP 870 Bayer-Celh-Pharmacia Fragment Fab + PEG

Maladies autoimmunes (2) Principes du traitement Traiter les agents de la réaction autoimmune Auto-anticorps, lymphocytes B Plasmaphérèses Immunoglobulines intra-veineuses (IgIV) Cyclophosphamide Rituximab (anti-CD20) Lymphocytes T Ciclosporine A, FK506 tacrolimus, Mycophenolate Azathioprine Methotrexate Leflunomide Reprogrammation du système immunitaire Chimiothérapie / radiothérapie aplasiante + G-CSF Autogreffe de moelle (cellules souches CD34+)

Rituximab: Un Ac monoclonal anti-CD20 “humanisé” i.e. chimérique Antigène CD20 Phosphoprotéine de # 35kD Spécifique du lymphocyte B Non exprimée sur cellules souches, cellules dendritiques, pré-B et plasmocytes Non modulée après fixation d’un Ac Rituximab = monoclonal anti-CD20 Régions variables VH et VL d’un Ac anti-CD20 murin Régions constantes = IgG1k humaine

Rituximab: mécanismes d’action ADCC: Recrutement de cellules NK, macrophages et monocytes par fixation du Rituximab à leurs récepteurs Fc CDC: Fixation au complexe rituximab-CD20 du C1q entraînant l’activation de la cascade du complément jusqu’au complexe d’attaque membranaire Apoptose: mort programmée du lymphocyte B reconnu par le Rituximab

Maladies autoimmunes (3) Principes du traitement Egalement: * Thymectomie (myasthénie) * Éviction des facteurs de poussée - oestrogènes - UV - infections, vaccins (?) - médicaments

Cibles de l’immunomodulation CD54 (ICAM1) APC B7.1/B7.2 CD80 CD86 CD40 CD58 (LFA3) HLAII CD18 CD11a TNF Ag IL1 CD4 V V LFA1 CD2 CD5 S-TNF.R CD28 CD152 = CTLA4 TCR CD40L CD3 IL1R IL1Ra IL2 Th TNF.R IL2-R (CD25)

Drogues ciblées et maladies autoimmunes (1) Complexe trimoléculaire TCR  vaccination (?) CD3  non CD4  anti-CD4 Antigène  analogues bloquant HLA  non Co-signaux d’activation CD40  anti-CD40L CD28  CTLA4-Ig LFA1  anti-CD11a

Drogues ciblées et maladies autoimmunes (2) Cytokines et récepteurs Excès TNF  TNFs RI et II, anti-TNF IL1  IL1Ra IL6  anti-IL6R Mab IL10  anti-IL10 Insuffisance IL4 IL10 IL13 Adhésines ICAM1  anti-ICAM-1 (CD54) IFN TGF (?)

SEP: les traitements de « demain » Bloquer l ’entrée dans le système nerveux :NATALIZUMAB Limiter la réponse inflammatoire spécifique < Protéger le neurone Favoriser la réparation myélinique

NATALIZUMAB : antegren Anticorps monoclonal humanisé Dirigé contre une intégrine, VLA-4, du lymphocyte Empêche l’interaction avec VCAM, molécule d’adhérence des cellules endothéliales Et donc limite l’entrée du lymphocyte dans le SNC

SEP et NATALIZUMAB (antegren) Résultats à 2 ans Réduction de 68% de la fréquence des poussées Effet IRM+++ 3 cas de Leuco-encephalopathie multifocale progressive (LEMP) ….arrêt du développement

Surveillance d’une maladie autoimmune Examen clinique régulier Surveillance biologique Auto-Ac : Anti-ADN natif ANCA Anti-AChR Inflammation : VS, CRP Dépister complications du traitement Évaluer l’observance Mesures économiques et sociales Soutien psychologique (associations malades)