Ma vision de la physiopathologie de la PR Xavier MARIETTE Hôpital Bicêtre, Université Paris-Sud, INSERM U802

Ce qu’on apprend aux étudiants Maladie auto-immune En rapport avec des anomalies de l’immunité adaptative liée principalement aux lymphocytes Th1 Une prédisposition génétique Médiée essentiellement par une cytokine d’aval pivot: le TNFa

Ce qu’on apprend aux étudiants Maladie auto-immune En rapport avec des anomalies de l’immunité adaptative liée principalement aux lymphocytes Th1 Une prédisposition génétique Médiée essentiellement par une cytokine d’aval pivot: le TNFa

PR = maladie auto-immune ? Auto-immunité = perte de la tolérance Auto-immunité  Lymphocytes T et B auto-réactifs responsables de la maladie  Transmission de la maladie par les lympho T ou par les Ac

PR = maladie auto-immune ? Chez la souris Transmission de la maladie par les LT dans: Arthrite au collagène Souris SKG (mutation Zap70) Transmission de la maladie par les auto-Ac anti-G6PI dans: Souris KRN/NOD ou K/BxN Chez l’homme A-t-on montré la spécificité pour le soi des LT synoviaux ? Facteur rhumatoïdes = Ac anti-IgG directement pathogènes ? Ac anti-CCP directement pathogènes ?

Mais si ce n’était pas une maladie auto-immune, ce serait quoi ? Une maladie pseudo-cancéreuse Prolifération de synoviocytes fibroblastiques Le synovialosarcome est exceptionnel Mutations de p53 comme dans le cancer Une maladie inflammatoire ou auto-inflammatoire ? Une maladie infectieuse ? Aucun microbe retrouvé de façon reproductible Une arthrite réactionnelle ? Erbringer: arthrite réactionnelle à E Coli

Ce qu’on apprend aux étudiants Maladie auto-immune En rapport avec des anomalies de l’immunité adaptative liée principalement aux lymphocytes Th1 Une prédisposition génétique Médiée essentiellement par une cytokine d’aval pivot: le TNFa

PR: Rôle des lymphocytes T APC=antigen presenting cell (dendritic cells, B cells, Macrophages) APC MHC Antigen TCR CD80/86 CD28 T cell TNF-α RANK-L Activated macrophage Activated B cell IFN-γ IL-2 IL-6 TNF-α IL-1 Autoantibodies, e.g. RF IL-6 RANK This slide provides an overview of how activated T cells lead to the inflammation and bone destruction that is characteristic of RA. Antigen presenting cells such as dendritic cells present a putative self-peptide to naïve T cells. Two signals are required to activate the T cell, a signal one mediated by MHC-TCR interaction and a co-stimulation signal, which can be mediated by CD80/86 interaction with CD28. The activated T cells produce cytokines such as Interferon-gamma, IL-2 and TNF-alpha. These and more direct cell-cell interactions like those shown on the next slide, lead to the activation of macrophages and B cells, which in turn produce inflammatory cytokines such as IL-1, IL-6 and TNF-alpha. B cells also produce autoantibodies such rheumatoid factor. Activated T cells also produce RANKL which binds to RANK on osteoclasts to activate them to induce bone resorption. Chondrocytes are also induced to produce matrix metallo-proteinases 1 and 3 which cause cartilage degradation. Thus, activated T cells induce a cascade that results in inflammation and destruction in the joint. Osteoclast Chondrocyte MMPs Inflammation and destruction Adapted from Choy EH and Panayi GS. N Engl J Med 2001; 344(12): 907–16

Les différentes populations lymphocytaires T Laurence, Nature Immunol 2007

Hyperactivité des LTh17 dans la PR Monocytes FLS IL-6 IL-8 IL-23 Inflammation IL-17 MMPs Chondrocytes Chondrolyse TH17 RANKL Erosions Ostéoblaste L’IL-17 est une cytokine qui favorise l’inflammation et la destruction dans la PR ACR 2006 – D’après Gaffen, Arthritis Res Ther, 2004

Hyperactivité des LTh17 dans la PR IL-23, IL-22 et IL-17  dans sérum et synoviale de PR Présent dans liquide synovial de PR précoce et de PR établie Expression synoviale IL-17 pronostique de l’atteinte structurale à 2 ans Raza. Arthritis ResTher 2005 Kirkham. Arthritis Rheum 2006

Hypoactivité des LT reg dans la PR LT reg = nouveau nom des LT suppresseurs Pas de marqueur spécifique mais CD4+ CD25++ et expression de foxp3 Dans la PR: pas de  dans le sang mais  sous anti-TNF Ehrenstein, M. R. et al. J. Exp. Med. 2004;200:277-285

Hypoactivité des LT reg dans la PR Fonction de suppression de la prolifération normale Mais fonction de suppression d’expression de cytokines  Ehrenstein, M. R. et al. J. Exp. Med. 2004;200:277-285

Synoviale rhumatoïde. Anti-CD3

4 fonctions du lymphocyte B dans les MAI IL-6 Cartilage loss T cell Macrophage Dendritic cell TNF- IL-10 RF Fix complement Inflamed synovia Inflammatory damage Plasma cell IL-1 B cell Production d’Ac Présentation de l’ antigène Activation du LT Secrétion de cytokines proinflammatoires References: Dörner T, Burmester GR. The role of B cells in rheumatoid arthritis: mechanisms and therapeutic targets. Curr Opin Rheumatol 2003;15:246–252. Edwards JC, Cambridge G, Abrahams VM. Do self-perpetuating B lymphocytes drive human autoimmune disease? Immunology 1999;97:188–96. Gause A, Berek C. The role of B cells in the pathogenesis of rheumatoid arthritis: potential implications for treatment. BioDrugs 2001;15:73–79. Shaw T, Quan J, Totoritis MC. B-cell therapy for rheumatoid arthritis: the rituximab (anti-CD20) experience. Ann Rheum Dis 2003;62(Suppl. 2);55–9.  Takemura S, Klimiuk PA, Braun A, Goronzy JJ, Weyand CM. T cell activation in rheumatoid synovium is B-cell dependent. J Immunol 2001;167:4710–4718. Zhang Z, Bridges SL. Pathogenesis of rheumatoid arthritis. Role of B lymphocytes. Rheum Dis Clin North Am 2001;27:335-53.

BAFF (BLyS) est exprimé par les synoviocytes de PR Normal PR Arthrose Ohata, JI 2005

BAFF est exprimé par les synoviocytes en culture après stimulation par l’IFNg et TNF Ohata et al, JI 2005

Corrélations des bio-marqueurs B au DAS28 ESPOIR: 813 arthrites récentes de moins de 6 mois DAS28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 DAS28 15 25 35 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 r= 0.27, P = 0.0001 r= 0.33, P < 10-4 r= 0.33, P < 10-4 IgG Kappa Béta2-microglobuline Gottenberg, Arthritis Research Ther 2009

Ce qu’on apprend aux étudiants Maladie auto-immune En rapport avec des anomalies de l’immunité adaptative liée principalement aux lymphocytes Th1 Une prédisposition génétique Médiée essentiellement par une cytokine d’aval pivot: le TNFa

La prédisposition génétique de la PR Une prédisposition génétique certaine Mais risque seulement x 4 ou 5 chez un apparenté du 1er degré  2 à 2.5% au lieu de 0.5% Les 2 gènes associés à la PR de façon reproductible : MHC: Epitope partagé: DRB1-01 et 04 Présente le peptide au LT PTPN 22 Modifie le seuil d’activation du LT

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Les peptides citrullinés sont spécifiquement présentés par l’épitope partagé Modèle souris transgénique DR4 humain immunisation avec des peptides de vimentine et de fibrinogène citrullinés ou non étude de la réponse T anti-peptide Résultats : prolifération uniquement avec peptides citrullinés 10 10 Vim Cit Fibb Cit Vim Arg 8 8 Fibb Arg 6 6 Index de stimulation Index de stimulation 4 4 2 2 10 50 100 0,00 0,01 0,10 1,00 10,00 50,00 Concentration en peptide (µg/ml) Concentration en peptide (µg/ml) ACR 2002 - D’après Hill (745, 746)

Les peptides citrullinés sont spécifiquement présentés par l’épitope partagé La réponse est inhibée par un Ac anti-HLA DR Les souris transgéniques DRB1*101, 401, 404, mais pas DR 7ou DR11 ont une réponse anti-Vim citrullinée 1e+1 Vim Arg 1/IC50 Vim Cit 1e+0 Haute affinité 1e-1 Index de stimulation 1e-2 1e-3 Bonne affinité 1e-4 DRB1 * 0101 * 0401 * 0404 * 0701 * 1101  Fixation spécifique du peptide citrulliné à l’épitope partagé ACR 2002 - D’après Hill (745, 746)

Le rôle pathogène des protéines citrullinées en présence de l’EP Souris Tg DR4 humain  Arthrite avec Fib citrullinée Mouse strain Immunizing Ag Mice immunized % DR4-IE tg CithFib 135 48 (35.5) hFib 24 CitmFib 14 mFib CitKLH 8 B6 Hill, J. A. et al. J. Exp. Med. 2008;205:967-979

Le rôle pathogène des protéines citrullinées en présence de l’EP Hill, J. A. et al. J. Exp. Med. 2008;205:967-979

Le rôle pathogène des protéines citrullinées en présence de l’EP La Fib citrullinée  Réponse T chez les souris DR4 Hill, J. A. et al. J. Exp. Med. 2008;205:967-979

Le rôle pathogène des protéines citrullinées en présence de l’EP La Fib citrullinée  Réponse Ac chez les souris DR4 Day 70 Day 100 Hill, J. A. et al. J. Exp. Med. 2008;205:967-979

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Les auto-Ac apparaissent avant les signes cliniques 5000 PR - 79 donneurs de sang avant la PR 13 sérums/patients : 1188 sérums total 49 % 41 % 28 % 10 20 30 40 50 60 15 13 11 9 7 5 3 1 Années avant le début des symptômes Patients + (%) FR-IgM ou CCP anti-CCP FR-IgM Nielen et al. Arthritis Rheum 2004; 50 : 380-6.

La prédisposition génétique de la PR chez l’homme Les 2 gènes associés à la PR de façon reproductible sont en fait associés aux ACPA (anti-citrullinated proteins antibodies) : MHC: Epitope partagé: DRB1-01 et 04 PTPN 22

L’épitope partagé (EP) et PTPN22 sont associés aux ACPA et non à la PR Cohorte de Leiden de polyarthrites débutantes Les allèles codant pour l’EP sont associés à la présence d’anti-CCP indépendamment de la présence de FR Présence de l’épitope partagé Statuts Nombre de patients (n) Fréquence OR (IC95) Anti-CCP+/FR+ (n = 366) 183 50 % 3,13 (2,4-4,08) Anti-CCP+/FR– (n = 58) 29 56 % 3,13 (1,77-5,53) Anti-CCP-/FR+ (n = 78) 20 25,6 % 1,08 (0,61-1,89) Contrôles (n = 846) 205 24,2 % 1,0 ACR 2005 – D’après Verpoort (312)

PR CCP+ EP-: Le microchimérisme fœtomaternel peut apporter le gène HLA prédisposant Cellules fœtales (XY) Le microchimérisme correspond à la présence de cellules génétiquement différentes chez un individu. Ces cellules peuvent être transmises lors d’une : grossesse ou fausse couche avec un transfert entre la mère et le fœtus via le placenta transfusion Après grossesse, le microchimérisme physiologique peut persister des années Dans les maladies auto-immunes (sclérodermies, myosites…), ce microchimérisme est augmenté XX Placenta Fœtus mâle (XY) ACR 2007 – D’après Maestroni (744)

L’épitope partagé est transmis aux PR par les cellules microchimériques fœtales Les cellules microchimériques HLA-DRB1*04 ou 01 sont plus souvent présentes chez les patientes atteintes de PR que chez les témoins  Le microchimérisme permet de transmettre l’épitope partagé aux patientes atteintes de PR n’ayant pas de gènes HLA qui codent pour cet épitope partagé Expression de cellules microchimériques HLA-DRB1*04 chez sujets n’ayant pas cet HLA 5 % 500 000 p = 0,031 300 000 PR (n = 43) 1 % 10 000 9 000 7 000 Témoins (n = 64) Nombre de cM/million de PBMC 5 000 3 000 1 000 0,1 % 800 600 400 200 = 1 patient ACR 2007 – D’après Maestroni (744)

DERAA: un épitope HLA protecteur Diminution du risque de PR ACPA+: OR = 0.3 [0.1-0.4] Diminution du risque de PR ACPA-: OR = 0.7 [0.5-1.0] Diminution du risque de PR EP+: OR = 0.5 [0.3-0.99] Diminution du risque de PR EP-: OR = 0.6 [0.4-0.97] Van de Helm-van Mil, Arthritis Rheum. 2005;52:2637-44

Effet protecteur de DERAA chez la mère Patients avec PR DERAA négatifs et un père ou une mère DERAA positif Indépendant de la présence de l’EP chez les patients Les cellules maternelles DERAA+ passent par microchimérisme chez le foetus et favorisent la tolérance Parent DERAA + OR(IC95) Mère 38% (17) 0.25 (0.09-0.65) Père 71% (32) Feistma, PNAS 2007,; 104: 19966-19970

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Klareskog, Arthritis Rheum. 2006 Jan;54(1):38-46. Tabac, EP et anti-CCP 1er exemple d’interaction entre un facteur d’environnement: tabac Un facteur génétique : EP Pour  production d’auto-Ac: Ac anti-CCP ou ACPA (anti-citrullinated proteins antibodies) Klareskog, Arthritis Rheum. 2006 Jan;54(1):38-46.

Anti-CCP + Anti-CCP -

Klareskog, Arthritis Rheum. 2006 Jan;54(1):38-46. Tabac, EP et anti-CCP Chez le fumeur, citrullination anormale des macrophages alvéolaires Non fumeur : 0% Fumeur sain: 14% Fumeur avec inflammation: 28% Klareskog, Arthritis Rheum. 2006 Jan;54(1):38-46.

Tabac, EP et anti-CCP: conclusion Tabac  augmentation de la citrullination Puis si épitope partagé: meilleure présentation des peptides citrullinés  anti-CCP

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique Induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Rôle de l’immunité innée dans la PR

Les arguments pour le rôle de l’immunité innée dans la PR Signature interféron récemment décrites dans la PR Signature interféron classique dans le lupus ou le Sjögren Transcriptome sur PBMC de 35 PR Signature IFN de type 1 confirmée en PCR quantitative Pas de lien avec un profil clinico-biologique IFN de type 1 non de type 2 van der Pouw Kraan, T C T M et al. Ann Rheum Dis 2007;66:1008-1014

Signature interferon de type 1 dans la PR van der Pouw Kraan, T C T M et al. Ann Rheum Dis 2007;66:1008-1014

Déiminases et PR Déiminases = enzymes de la citrullination: PADI 1 à 4 Association génétique entre un polymorphisme de PADI 4 et PR au Japon Takata et al. J Hum Genet. 2008;53(2):163-73 Présence d’AC anti-PADI 4 chez 40% des PR Associés aux anti-CCP Associés aux érosions Associés au polymorphisme favorisant la PR au Japon Harris et al. Arthritis Rheum. 2008 Jul;58(7):1958-67 PADI 4 présente dans une seule bactérie: Porphyromonas gengivalis Responsible de parodontopathies

Parodontopathies

Parodontopathies et PR 56% des patients avec PR (25 patients) ont des signes de parodontopathie Corrélation avec anti-CCP Anti-TNF  Amélioration de la parodontopathie dans 80% des cas Ancuta et al. Ann Rheum Dis 2009;68(Suppl3):413

Parodontopathies et PR Patients avec parotodonpathie : risque accru de développer une PR: HR=2.6 [1.0-6.4], p=0.04 Risque plus élevé de PR si parodontopathie et non fumeur: HR=8.8 [1.1-68.9], p=0.04 Anti-CCP plus élevé chez PR avec parodontopathie: 22.5 vs 8.4, p=0.04 Molitor et al. Ann Rheum Dis 2009;68(Suppl3):399

Ac anti-P. gengivalis et PR

Ac anti-P. gengivalis et PR

Ac anti-P. gengivalis associés aux anti-CCP

Lundberg et al. Arthritis Rheum. 2008 Jul;58(10):3009-19 “Cross-mimicry” entre énolase citrullinée humaine et énolase citrullinée de P. gengivalis Lundberg et al. Arthritis Rheum. 2008 Jul;58(10):3009-19

P. Gengivalis induit des cytokines inflamatoires et… l’IL-17 Monocytes ou c dendritiques + P.gengivalis  Cytokines pro-inflammatoires et pro-ostéoclastiques IL-1, IL-6, TNF IL-23 PBMC + surnageant de Monocytes ou c dendritiques stimulés par P.gengivalis  TH17 avec sécrétion d’IL-17 NM Moutsopoulosn International Sjögren’s s symposium, Brest 2009

Erosions péri-odontales, PR et syndrome de Sjögren Fréquentes au cours des PR Association avec P. gengivalis Association avec épitope partagé et donc anti-CCP Association avec destruction osseuse des poignets Association avec BGSA positive Marotte et al, ARD 2006;65: 905-9

Une nouvelle vision de la PR anti-CCP+: une maladie auto-immune liée à une immunisation systémique T et B contre les peptides citrullinés Survenant sur un terrain génétique induite par : Le tabac Des stimulations infectieuses de la cavité buccale D’expression synoviale car forte expresion de la citrulline dans la synoviale

Peptides citrullinés et synoviale 23 PR et 31 autres rhumatismes inflammatoires (spondylarthropathies, rhumatismes microcristallins…) peptides citrullinés dans le tissu synovial des PR… mais aussi des autres rhumatismes inflammatoires IgG contrôle Synoviale PR Synoviale non PR Anti-CCP Anti-A2-2 ACR 2004 - D’après Vossenaar (1361)

Génétique des PR anti-CCP- Un autre HLA: HLA-DRB1*03 est associé aux PR sans anticorps anti-CCP avec ou sans facteurs rhumatoïdes PR sans anti-CCP associée à un polymorphisme de IRF-5  Mêmes facteurs de prédisposition que le lupus et le Sjögren HLA-DRB1*03 Statuts Nombre de patients (n) Fréquence de DRB1*03 OR (IC95) Anti-CCP–/FR+ (n = 78) 17 21,8 % 2,46 (1,32-4,56) Anti-CCP–/FR– (n = 260) 42 16,2 % 1,7 (1,12-2,58) Contrôles (n = 846) 86 10,2 % 1,0 Verpoort, Arthritis Rheum. 2006;54:3799-808 Sigurdson, Arthritis Rheum. 2007;56:2202-10 Shimane, Ann Rheum Dis online 13 April 2008

Conclusion-1 L’immunisation anti-CCP doit être systémique Phase 1: Ac anti-CCP avant l’inflammation synoviale Présence de citrulline dans toutes les synoviales inflammatoires et anti-CCP que dans la PR Phase 1: génétique (PADI) et/ou environnement (Tabac ou infection orale)  augmentation de la citrullination Puis si épitope partagé: meilleure présentation des peptides citrullinés  réponse T et B anti-CCP Phase 1 alternative: Infection péridontale par P. gengivalis Puis si épitope partagé: meilleure présentation des peptides citrullinés bactériens (énolase)  réponse T et B anti-CCP par cross mimicry Phase 2: La réponse T et B anti-CCP asymptomatique devient symptomatique Car citrullination de la synoviale lors de toute réaction inflammatoire et rôle pathogène direct de ces T et B anti-CCP dans la synoviale et pas dans d’autres organes

Conclusion-2 Remettre en cause les idées reçues est toujours stimulant La physiopathologie de la PR est complexe car il n‘existe pas qu’une seule PR Challenge important à l’heure de la multiplication des biothérapies PR ACPA + et ACPA - Choix de la biothérapie en fonction de la signature physiopathologique