Mécanismes inflammatoires au cours des MICI CHU Rouen DES Mars 2012

Plan Généralités Physiopathologie Schéma général des MICI Microbiote intestinal Immunité innée/acquise Cytokines Autophagie Physiopathologie Dysbiose Anomalie de l’immunité innée Dysrégulation de l’immunité acquise Implications thérapeutiques et Conclusion

Généralités

Schéma général des MICI Environnement : tabac, alimentation ... Maladie Multifactorielle Dysbiose Génétique Atteinte de l’immunité innée Atteinte de l’immunité acquise (cytokines) MICI sont mal connues. On sait qu’il y a ces 3 facteurs (environnementaux, dysbiose, génétique) interagissent entre eux ms on ne sait pas de quelle manière Inflammation intestinale chronique Lésions muqueuses et manifestations cliniques

Microbiote intestinal Interface entre monde extérieur et monde intérieur Composée de 10^14 bactéries 3 Phylas (groupes) bactériens principaux Groupe des : Clostridium cocoïdes Clostridium Leptum dont faecalibacterium prausnitzii ... Firmicutes 75% Groupe des Bactéroides Bacteroidetes 21 % Actino-bacteries 3% Bifidobactéries et les bactéries du groupe Collinsella-Atopobium Variabilité inter-individuelle Stabilité du microbiote intestinal au cours du temps

Microbiote intestinal Métabolisme de l’hôte : glucides, protéines, lipides, gaz Effet de barrière : bactéries pathogènes exogènes et bactéries normalement présentes (invasion et colonisation) 3 Fonctions Effet sur le système immunitaire : - Réponse immunitaire protectrice cellulaire et humorale contre virus, bactéries, parasites entéropathogènes - Empêcher l’induction de réponse immune envers alimentation et bactéries commensales : phénomène de tolérance

Immunité innée 1ère ligne de défense : réponse immédiate TLR : toll like receptor Immunité innée NOD 1ère ligne de défense : réponse immédiate LPS, PGN… Système des MAP kinases Reconnaissance de motifs moléculaires (LPS, PGN…) bactériens par des récepteurs : TLR (surface membranaire) ou NOD (intracytoplasmique) cytokines Molécules d’adhésions Milieu extra-cellulaire Membrane cellulaire Milieu intra-cellulaire Activation des voies de transduction par NFkB / MAPK Macrophages, cellules dendritiques, cellules épithéliales intestinales, lymphocyte T, cellules de Paneth MAPK NF-KB I-KB dégradation Transcription de gènes impliqués dans l’inflammation Noyau NF-KB activé Et autres molécules de l’inflammation

Immunité acquise CPA LT Réponse immune humorale et cellulaire spécifique de l’Ag. Réponse initiale plus tardive (7-10 jours) mais dotée d’une mémoire : réponse rapide aux prochains contacts Bactéries Récepteur TCR Activation du lymphocyte T CPA LT TGFβ T reg Immunossupression LT CD4 = LTh0 TGFβ LT CD8 = cytotoxique IL17 : défense contre bactérie extra-cellulaire CPA : cellule présentatrice de l’antigène, présente la bactérie au LT par l’intermédiaire de son récepteur spécifique le TCR. Ce qui entraîne une activation de celui-ci et une différenciation : différenciation en Th1, 2… qui dépend de ce que le CPA a secrété en fonction l’ag bactérien qu’elle a sur son récepteur : IL12 ou TGFb. Suivant LT différentié , sécrétion de cytokines pour répondre au besoin (infection intra-cellulaire, extra-cellulaire…) IL12 ? Th17 cytokine pro-inflammatoire réponse pro-inflammatoire  immunité cellulaire pour infection intra-cellulaire Th2 Cytokine anti-inflammatoire : Réponse non inflammatoire avec synthèse d’anticorps (parasite, allergie) Th1 Balance entre ses LTh permet une réponse immune adaptée à chaque type d’antigène

Cytokines Cytokines : glycoprotéines , membranaires ou secrétées suite à une stimulation (lymphocytes, macrophages…) Immuno-régulatrices : régulation des cytokines inflammatoire, susceptibilité/résistance aux agents infectieux, mécanisme allergique Chimiokines : activation des cellules immunitaires et pouvoir chimio-attractant sur le site de l’infection Pro-inflammatoire Anti-inflammatoire IL8, GRO (recrutent PN) MCP4-5 (recrute PE) Type 1 : IL2, Ifγ, Type 2 : IL4, IL5, IL13 TNFα, IL1,IL6, IL8 Antagoniste du recepteur de IL1, IL10, TGFβ  Se fixent sur leur cellules cibles (activation de cascade d’événement intra-cellulaire) + interactions entre-elles pour obtenir une réponse adaptée : gère l’intensité, la durée de la réaction inflammatoire

Autophagie : rôle dans immunité innée et acquise Lutte contre les bactéries intra-cellulaires et virus au LT CD4 Cellules capables de phagocytose  monocyte, macrophage, PNN Vacuole Ag microbiens A : phagocytose d’un pathogène, formation d’une vacuole,formation d’un auto-phagosome, fusion avec un lysosome et dégradation B: Idem sf fusion avec un endosome qui présente TLR7 au niveau de sa mbrane, activant ainsi la production de IFN C: fusion avec un endosome tardif où les peptides microbiens sont pris en charge par des molécules du CMH de classe 2pour être présenté au LTCD4 Fusion Fusion Endosomes tardif Déclenchement de la réponse inflammatoire

Physiopathologie                                              Tout le problème des MICI est de savoir quel est le point d’origine (dysbiose/ immunité innée/acquise.environnement) Expression : lequel de la poule ou de l’œuf a fait l’autre

Dysbiose 30% de bactéries inhabituelles Microbiote fécal instable au cours du temps (variation poussée/remission)  rôle dans les poussées ??? Diminution de la biodiversité Diminution Augmentation Firmicutes : clostridium leptum dont faecalibacterium prausnitzii (bactérie anti-inflammatoire) +++++ (MC/RCH) Actinobacteries : bifidobactéries (MC/RCH) Proteobactéries : enterobactérie dont E. coli virulents (MC/RCH) E. Coli entéro-adhérent (AIEC) +++++ (MC/RCH) Actinobacteries : corynebacterium (MC) Mycobacyerium avium paratuberculosis (MC)

Dysbiose AIEC : capable d’adhérer à la bordure en brosse des Dysbiose entérocytes par récepteurs CEACAM6 CEACAM6 sur-exprimé chez patients atteints MC Dysbiose A l’état normal il existe des récepteurs CEACAM6 ms en faible qtité. Dans la maladie de crohn, il existe une sur-expression du récepteur et ya plus de E coli. Le macrophage produit IL12 et transforme THo en TH1 (cf diapo 9), ce qui aboutit à un relargage de TNF et de IFN  production encore plus de CEACAM6. Dans la 3ème partie, il y a une sorte d’emballement avec encore plus de réactions inflammatoires + passage de bactéries dans la paroi intestinale Infection par AIEC augmente l’expression de CEACAM6 Production de cytokines pro-inflammatoire Immunité

Dysbiose F. Prausnitzii (bactérie anti-inflammatoire) + + Dysbiose Maladie de Crohn Sujet sain F. prausnitzii Dysbiose Activation NF-KB Blocage activation NF-KB NF-KB F. Prausntzii est une bactérie anti-inflammatoire et bloque naturellement la voie du NF-KB et la secretion de IL8 (cytokine inflammatoire) Ds MC, - de FP, donc moins de blocage et donc plus d’inflammation NF-KB I-KB dégradation + + Pas de blocage sécrétion de IL8 (recrute PN) Blocage sécrétion de IL8 (recrute PN) Immunité

Anomalie de l’immunité innée NOD2/CARD15 Chromosome 16 Récepteur cytoplasmique exprimé dans les cellules de l’inflammation (macrophage, cellules dendritiques, cellules de paneth, lymphocytes) Mutation NOD2/CARD 15 : FDR le plus important connu à l’heure actuelle dans le déclenchement de la maladie de Crohn MDP (muramyl dipeptide) : motif moléculaire bactérien CARD 15 MDP : composé bioactif du peptidoglycane bactérien qui se fixe sur son récepteur intra-cellulaire CARD15 (composé de plusieurs parties) activation de la voie de signalisation passant par la voie du NFKB  production de cytokines pro-inflammatoire. On voit bien le lien entre les facteurs génétiques et la réponse immunitaire I-KB dégradation NF-KB Défense cellulaire contre les pathogènes Production de α-défensines par les cellules de paneth Activation NF-KB

Anomalie de l’immunité innée NOD2/CARD15 : régulation négative de la voieTLR2 par la voie NOD2 Génétique Rétro-contrôle négatif Pas de rétro-contrôle A : pas de mutation du CARD15 B : mutation du CARD 15 Le peptidoglycane bactérien active le récepteur membranaire TLR2 (1ère voie) et active ainsi cette voie de signalisation. Parallèlement le MDP se fixe au NOD2 (2ème voie) qui, une fois activé , va inhiber (rétro-contrôle négatif) la 1ère voie. Qd mutation, il n’y a pas d’activation de la 2ème voie et donc pas d’inhibition de la 1ère voie et donc production non contrôlée de IL12 et donc inflammation ++ Pas d’activation de la voie Immunité Peptidoglycane et MDP(muramyl dipeptide) : motifs moléculaires bactérien

Anomalie de l’immunité innée Cellule de Paneth : NOD2/CARD15 et α-défensines (peptides anti-microbiens) Mutation NOD2/CARD15 : Diminution des α-défensines Destruction bactérienne Génétique α-défensines Sujets sains MDP CARD15 Cellules de Paneth NF-KB Prolifération bactérienne Maladie de crohn avec atteinte iléale Dysbiose Envahissement de la muqueuse NF-KB

Anomalie de l’immunité innée Autophagie et gène ATG16L1 / IRGM 2 gènes impliqués dans l’autophagie Protéines codées par les gènes ATG16L1 et IRGM ! Les AIEC sont en partie éliminés par autophagie. Quand mutation des gènes impliqués dans l’autophagie  multiplication AIEC Génétique Dans la 2ème partie du schéma, les protéines sont barrées car non actives du fait de la mutation  pas de destruction bactérienne Lien entre CARD15 et gène ATG16L1 : CARD15 recrute ce gène au site d’entrée des bactéries pour activer l’autophagie Dysbiose

Anomalie de l’immunité innée gène DLG5 Protéine des jonctions serrées Mutation  Diminution des jonctions serrées  augmentation perméabilité barrière intestinale 2 autres gènes : SLC22A4 /SLC22A5 Transporteurs de cations organiques et de carnitine (OCTN1/2) Expulser les toxines bactériennes Mutation retrouvée dans la MC ms ses conséquences sont encore débattues Génétique Passage des bactéries dans la paroi intestinale On voit encore ici un lien entre facteurs génétique, dysbiose intestinale et système immunitaire muqueux Stimulation immunitaire muqueux Dysbiose

Anomalie de l’immunité innée Sujet sain PPARγ : récepteur nucléaire à fonction anti-inflammatoire agissant avec TL4 Milieu extra-cellulaire Motif moléculaire bactérien TLR4 Milieu intra-cellulaire TLR4 PPARγ PPARγ + - CD4 Activation des voies de l’inflammation Activation des voies de l’inflammation CD4 est un facteur favorisant l’inflammation contrairement au PPAR gamma Primitive de CD4 dans la MC (macrophages) MICI primitive de TLR4 des macrophages et cellules épithéliales dans MC et RCH, associée à une des PPARγ dans la RCH PPARγ Sur-activation des voies de l’inflammation Sur-activation des voies de l’inflammation

Dysrégulation de l’immunité acquise Signaux trop importants Production trop importante d’IL Atteinte primitive de l’immunité acquise (LTh) Déséquilibre de la balance effecteur/régulateur : des LT et cytokines pro-inflammatoires + des cellules régulatrices anti-inflammatoires L’activation de la cellules présentatrice d’antigène entraîne une production trop importante de IL12, IL23, IL6 et TGFb, qui déclenchent les cascades de réactions vu qlq diapos plus haut Cette production trop importante de cytokines pro-inflammatoires est due soit à une stimulation trop importante en amont (trop de signaux), soit à une production primitive trop importante de cytokines (immunité innée), soit une atteinte primitive des LT CONSEQUENCE : trop de réaction inflammatoire !!!! + Rupture de la tolérance immunitaire vis à vis de la flore commensale  entretien des lésions inflammatoires

Implications thérapeutiques Modifications de l’environnement Environnement : tabac, alimentation ... Dysbiose Génétique Prébiotiques Probiotiques Symbiotiques Antibiotiques Atteinte de l’immunité innée Immunosuppresseurs Anti-TNFα Corticoïdes Amino-salicylés Atteinte de l’immunité acquise (cytokines) Avant de parler des implications thérapeutiques, ré-insistez sur le fait que les MICI sont mal connues, on ne sait pas qui sont les réels responsables au départ ! Et du coup ds la thérapeutique on essai de traiter tout ce qui peut l’être … Inflammation intestinale chronique Lésions muqueuses et manifestations cliniques

Conclusion Maladie multifactorielle dont on ne connaît pas encore tous les mécanismes (interaction entres tous les facteurs impliqués) Mécanismes physiopathologiques essentiels à connaître pour trouver de nouvelles molécules thérapeutiques Il est important de continuer les recherches …