Journées DES Amiens octobre 2012 BARRIERE INTESTINALE ET SYSTEME IMMUNITAIRE : APPLICATION A LA MALADIE COELIAQUE Journées DES Amiens octobre 2012

PLAN Physiologie Physiopathologie Implications thérapeutiques Barrière intestinale et perméabilité Système immunitaire muqueux Lymphocytes intra-épithéliaux IgA sécrétoires Tolérance immunitaire Physiopathologie Schéma général de la maladie cœliaque Rôle du gluten et autres facteurs environnementaux Réponse immunitaire muqueuse Prédisposition génétique Implications thérapeutiques

PHYSIOLOGIE

Physiologie : barrière intestinale 2.Mucus 3.Flore bactérienne LIE LB LT 4.Système immunitaire muqueux CPA Diapo animée La barrière intestinale se compose de différents acteurs : 1.La plus important : barrière épithéliale avec son épithélium monocouche composé en majorités d’entérocytes : les cellules sont liées entre elles grâce aux jonctions serrées. A dire +++ car non répété après : renouvellement perpétuel de la muqueuse digestive ++ (100 à 125 différentiation par heure) Et dire qu’on ne va pas parler de ses fonctions d’absorption, seulement son role dans l’immunité 2.le mucus : assure la capture de certains pathogènes et leur élimination grâce au péristaltisme 3. Flore bactérienne à la surface de la muqueuse : barrière contre micro-organisme pathogène 4. Système immunitaire muqueux intra-épithélial avec les LIE et dans le chorion avec les différentes cellules immunitaires. A dire SVP : On ne détaillera que plus loin l’épithélium avec sa perméabilité et le système immunitaire muqueux (le mucus et la flore bactérienne ne sont que cités car pas de rôle dans la physiopath de la MC) Jonctions serrées 1.Epithélium monocouche Renouvellement perpétuel

Physiologie : perméabilité intestinale Jonctions serrées Epithélium digestif régule la perméabilité intestinale Car épithélium = facteur limitant la diffusion de molécules antigéniques ou toxiques de la lumière intestinale vers le chorion Il existe 2 voies impliquées dans la perméabilité intestinale : Voie paracellulaire : limitée par les jonctions serrées  donc diffusion en condition physiologique que des petites molécules. Voie transcellulaire dans les entérocytes ou cellules M : impliquant mécanisme actif de transcytose. (En fait seulement une faible quantité des Ag présents ds la lumière franchit la barrière muqueuse) Une fois dans le chorion, l’Ag va etre présenté par les CPA au LT puis activation de la réponse immunitaire Heyman M et al, Ped Gastroenterol Nutr, 1992 Iliev I.D. et al, Gut 2009

Activation du système immunitaire (1)  Immunité innée : réponse non spécifique par l’intermédiaire des macrophages et des cellules dendritiques (voie du complément).  Immunité acquise : réponse spécifique à l’Ag. Dotée d’une mémoire. R. Inflammatoire systémique et locale (cytokines++) IFN γ M CPA + Th 1 2 types d’immunité : _ l’immunité innée non spécifique qui a lieu ds différentes cellules (macrophages, cellules dendritiques…) avec activation de la voie du complément. Ne sera pas développer car pas vraiment de rôle dans la MC. _ l’immunité acquise (correspond au schéma) : CPA présente l’antigène au LT qui se différencie selon le type d’Ag présenté en CD8 cytotoxique ou CD4 (majoritaire ds le chorion). CD4 se transforme en Th1 qui active le macrophage par la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires (IFNgamma) ou en Th 2 qui va activer le Lympho B (qui présente l’Ag) pour transformation en plasmocyte pour production d’anticorps spécifiques de l’Ag (majoritairement IgA +++) Le type de réaction immunitaire dépendra du type de CPA captant les Ag. LT CD8 = cytotoxique LT CD4 + IgA LB Th 2  Synthèse IgA locales Majoritaires dans le chorion

Immunoglobulines A sécrétoires Neutralise les Ag mucus Transcytose Une fois que le lympho B s’est différencié en plasmocyte  production d’IgA ++. Certaines se dimérise pour se déplacer vers la lumière intestinale : ce sont les IgA sécrétoires. Pour aller jusqu’à la lumière intestinale : Transcytose du pole basale de la cellule épithéliale vers son pole apical grace au récépteur d’Ig polymérique. A la surface épithéliale, ces IgA permettent de neutraliser les Ag et bloquent donc leur adhésion à la surface épithéliale. IgA LB Différenciation

Lymphocytes intra-épithéliaux Expriment CD103 + (adhésion aux C epithéliales par le ligand E-Cadhérine)  rétention des LIE au sein de l’épithélium. LIE conventionnels CD8+ Immunité adaptative spécifique LIE non conventionnels Pas d’immunité adaptative Peptides microbicides CD8 TCR αβ TCR γδ LIE Diapo animée LIE : rôle important dans la défense immunitaire : situés entre les cellules épithéliales (au pôle basal de l’épithélium), rôle dans l’immunité muqueuse. 2 sous types: _ LT conventionnel CD 8 + (majoritaires++): expriment TCR alpha béta , participe à l’immunité adaptative  sécrète cytokines pro-inflammatoires + fonction de cytotoxicité directe granzyme-perforine dépendant (enzymes destructices) qui vont detruire le pathogène. IL 15 sécrétée par les C mononuclées du chorion ou les C épithéliales contrôle l’activation de ces lymphocytes (CK pro inflammatoire sécrétés grace à l’activation de la voie TH1) _ LT non conventionnel ( passer très vite dessus) : role peu important, production de peptides microbicides, pas de role ds MC LIE IFN gamma TNF alpha IL 15 + LTh 1 M Malamut et al, Hepatogastro 2012

Régulation / Tolérance Tolérance vis-à-vis des bactéries commensales ou des Ag alimentaires (reconnues par CPA comme molécules non immunogènes) Bactéries commensales Ag alimentaires Contexte non inflammatoire Nature de la réponse immunitaire est fonction des signaux recus par les CPA, selon que l’on est face à des pathogène ou à des bactéries commensales/ Ag alimentaires. Reconnues comme non immunogène activation de la voie LT régulateurs avec la production de cytokines immunorégulatrices ou anti-inflammatoires. TOLERANCE systémique + locale IL-10 IFN-gamma TGF-beta LT CD4 LT reg

PHYSIOPATHOLOGIE Maladie cœliaque

Maladie cœliaque Facteurs environnementaux Stimulation immunitaire Prédisposition génétique Maladie cœliaque Sains Latente Silencieuse Clinique Anomalie muqueuse Lésions > Renouvellement cellulaire Renouvellement cellulaire > Lésions Muqueuse normale Pathologie multifactorielle aboutissant à des lésions histologiques (les citer en montrant sur le schéma dixit GS, je vous ferez voir si vous savez pas trop) : atrophie villositaire, hyperplasie des cryptes, augmentation du nombre de LIE. Ce qui aboutit +/- à des signes clinico-bio de malabsorption. Clinique de la MC =Modèle de l’Iceberg : forme classique (prévalence :1/1000) avec syndrome de malabsorption clinico-bio. La destruction villositaire est trop importante pour pouvoir etre palier par le renouvellement cellulaire. _ forme silencieuses (Ac+, muqueuse anormale) et latentes (Ac +, muqueuse normale) représentent 15 % des MC (1/100): Forme latente et silencieuse dépistées chez les apparentés au 1er degré de malades coeliaques, ou chez malades atteints d’autres patho auto-immune (DID, CBP, thyroïdite..). Dans ces formes : renouvellement cellulaire plus important que les lésions muqueuses.

1) Facteur environnemental indispensable: le GLUTEN Céréales (Blé ++, orge, seigle) Amidon Gluten Gluténine Certains peptides sont résistants à la dégradation par les protéases digestives restent ds la lumière après digestion Prolamine = Gliadine Gluten = résidu protéique de l’extraction de l’amidon du blé. C’est la fraction OH-soluble du Gluten qui est toxique : la prolamine (appelée Gliadine pour le blé). Cette molécule n’est pas entièrement digérées par les enzymes digestives  stagne ds la lumière intestinale après la digestion et passent la barrière intestinale pour interagir avec les cellules immunitaires. composant toxique (OH-soluble) Riche en 2 AA : glutamine et proline Interaction avec système immunitaire Green P et al, Lancet 2003

Rôle favorisant des autres facteurs environnementaux Processus inflammatoire intercurrent infections intestinales (Rotavirus), stress Augmentation de la perméabilité intestinale D’autres facteurs favorisent la mise en jeu de la réponse immunitaire: des processus inflammatoires intercurrentes qui augmente la perméabilité intestinale en diminuant l’énergie qui arrivent aux cellules (et donc diminue « la force » des jonctions serrées) Précipitation de la réponse immune Peter H.R. et al, New England 2007

2) La réponse immune T, B et les LIE Atrophie villositaire Hyperplasie des cryptes (TNFα) Augmentation LIE (IL- 15) LIE gliadine M IFNγ, TNF α, IL-15 métalloprotéases TCR TG Th 1 Th 2 Attention diapo animée : réponse immunitaire trop importante +++ mécanisme majeur de la MC Gliadine est reconnue comme pathogène  mise en jeu de la réponse immunitaire (système de tolérance inhibé) Gliadine reconnue par les cellules dendritiques (CPA) qd associée à transglutaminase (cf diapo suivante) qui va mettre en jeu la voie LT4 ++ de manière trop importante , et parralèllement la voie régulatrice ne va pas être activée. Mise en jeu ensuite des lymphocytes T grâce aux molécules du système HLA de classe II de type DQ2.  L’activation des LcT CD4+ provoque une réponse mixte, TH1 et TH2. Macrophages activés par LTh1 produit des cytokines et des métaloprotéases responsables de la destruction des villosités, hyperplasie des cryptes ( surtout par le TNFalpha) et augmentation des LIE (par IL-15) Les LTh2 activent les lymphocytes B qui se différencient en plasmocytes pour sécréter des Ac spécifiques. (juste pour info, Le TNFα induit la production par les cellules stromale du KGF (keratinocyte growth factor), responsable de la prolifération des entérocytes au niveau des cryptes de Lieberkühn) CD LT LT CD4 HLA-DQ2 LT reg LB Ac anti gliadine Ac anti-TG Ac anti endomysium Peter H.R. et al, New England, 2007

La réponse immune : Rôle de la transglutaminase gliadine - Atrophie villositaire TGF beta 3. Différentiation épithéliale + TG Ac anti-TG 1. déamidation Diapo animée TG a plusieurs rôles : 1. déamidation des peptides de gliadine et 2. sa liaison avec eux pour être mieux reconnus par les CPA (cellules dendritiques) Mise en jeu immunité spécifique  production d’Ac anti-transglutaminase, Ac anti-gliadine 3. Activation du TGF béta latent qui permet la différentiation épithéliale. Mais vu qu’il y a une production d’Ac antiTG, il y a destruction de cette TG et donc pas d’activation du TGF donc pas de croissance épithéliale  atrophie villositaire. 2. Complexe TG-gliadine LB Ac anti-gliadine CD LT LT CD8 Armin Alaedini et al, Ann Intern Med 2005

LIE : rôle majeur dans la destruction épithéliale x Destruction éphithéliale CD8 TCR αβ Granzyme, perforine LIE IFN gamma TNF alpha LIE anormaux (phénotype abbérant: CD8-) = sprue réfractaire Effet anti-apoptotique Lymphome T Réarrangement clonal NK Diapo animée LIE : rôle majeur dans la destruction épithéliale ++ On a vu que les IL 15 sécrétés par les macrophages activés permettaient d’activer les LIE CD8 + en sécrétant cytokines inflammatoires et des enzymes destructrices ( granzymes, perforines) detruire l’entérocyte + favorise expression du récepteur NK qui va tuer directement l’entérocyte en reconaisssant des ligand de l’entérocyte Favorise aussi l’augmentation de leur nombre dans l’épithélium. Autre effet de l’IL-15 : effet anti-apoptotique  favorise la survie des LIE  empeche l’élimination des LIE anormaux (accumulation de LIE anormaux = sprue réfractaire) et donc favorise la survenue de lymphomes T du grêle quand il y a réarrangement clonal de ces LIE anormaux. Dixit GS :Puis pour annoncer diapos d’après, dire qu’il y a encore 2 autres points importants ds le développement de la MC : génétique et enfin rétrotranscytose des IgA + IL 15 macrophages Malamut et al, Hepatogastro 2012 Malamut et al, J Clin Invest 2010

3) Prédisposition génétique HLA-DQ2 Nécessaire mais non suffisante TG 3ème facteur : la prédisposition génétique, nécessaire mais pas suffisante au développement de la maladie. Plus de 90 % des patients atteints de MC expriment une molécule du système HLA de classe II de type DQ2 (plus rarement DQ8) qui permet la présentation de l’Ag aux lymphocytes par la CPA. Alors que cette molécule n’est présente que chez une minorité de personnes saines de MC. CD Th 1 LT LT CD4 HLA-DQ2 Th 2 Peter H.R. et al, New England, 2007

4) Rétrotranscytose des IgA Surexpression du récépteur de la transferrine CD 71dans la MC  Transport facilité de l’immun complexe IgA-gluten reconnu par CD71  rétrotransport délétère. IgA CD 71 CPA Cascade immunitaire Rétrotranscytose Rétrotranscytose Attention diapo animée ! On a vu plus haut que les IgA étaient sécrétées à la surface épithéliales pour neutraliser les Ag dans la lumière digestive. Mais ds maladie coeliaque, le immun-complexe formé par l’IgA et le gluten va subir un rétrotransport car surexpression du récépteur de la transferrine CD71 (normalement sur la face baso latérale chez les sujets sains) qui peut lier les IgA. Surexpression de ce récépteur probablement lié à la carence en fer des patients malades. Donc stimulation délétère de la réponse immunitaire. Matysiak-Budnik T et al, J Exp Med 2008

IMPLICATIONS THERAPEUTIQUES

Régime sans gluten LT 12 mois Atrophie villositaire gliadine Hyperplasie des cryptes (TNF) Augmentation LIE (IL- 15) gliadine LIE IFN, TNF α, IL-15 Th 1 Th 2 M Diapo animée Régime sans gluten : seul TTT acceptable pour le moment de la MC. Si pas de gluten  pas de stimulation du système immunitaire muqueux. Si bonne observance, SC disparaissent en 1 à 3 mois, lésions histo et Ac au bout de 12 mois. CD LT LT CD4 LB Ac anti gliadine Ac anti-TG Ac anti endomysium Signes cliniques

Autre traitement ? CD 71 :Nouvelle cible thérapeutique ? IgA CPA Cascade immunitaire Rétrotranscytose Rétrotranscytose CD71 pourrait etre une nouvelle piste de ttt pour bloquer l’entrée de la gliadine dans la muqueuse. Inhibition du CD71  pas de rétrotranscytose  moins de stimulation du système immunitaire. Matysiak-Budnik T et al, J Exp Med 2008

CONCLUSION La maladie cœliaque est maladie pluri-factorielle  entéropathie acquise auto-immune chez des sujets génétiquement prédisposés, induite par le gluten contenu dans les céréales. Importance du régime sans gluten à vie. Se méfier des résistances au régime (sprue réfractaire, lymphomes) Perspectives de recherche : Y’a-t-il d’autres facteurs environnementaux ou génétiques responsable du développement de la maladie ?  Autres cibles thérapeutiques ?

Et a quand le blé OGM docteur? « A moins que la solution soit dans le blé transgénique ……. » Certains avaient émis cette possibilité !