Extravasion/ marginalisation (migration transendothéliale/ transépithéliale)

Williams et al., 2011).

1.3.1.1 Les molécules chimioattractantes du neutrophile

Le PN est le « véhicule tout terrain » du système immunitaire en raison de sa capacité à entrer dans les organes et les tissus. Lors d’une réponse inflammatoire, les PN vont être attirés sur le site par chimiotactisme. Les chimiokines en sont les acteurs majeurs. Leur rôle principal est de provoquer un mouvement cellulaire selon un gradient de concentration. L’IL-8 est la chimiokine majeure d’attraction du PN. Elle est produite notamment par les cellules épithéliales, endothéliales, les macrophages, les fibroblastes, les monocytes, mais également par les PN eux-mêmes. D’autres molécules impliquées dans le recrutement du PN sont notamment le fMLP (N-formyl-methionyl- Leucyl-Phenylalanine) ou le C5a résultant de l’activation du complément (tableau I). Le fMLP peut être issu de dérivés bactériens mais aussi libéré par des cellules nécrotiques, attirant ainsi le PN sur le site inflammatoire, même sans infection (McDonald et al., 2010). Ainsi, il semblerait que l’IL-8 et le CXCL-1 (aussi appelé GRO-α) soient impliqués particulièrement dans le recrutement vasculaire des PN alors que le leucotriène B4 (LTB4) et le C5a permettraient un recrutement tissulaire (Szabady and McCormick, 2013). Récemment, dans un modèle de tuberculose, la calprotectine S100 A8/A9 a été décrite comme modulant le recrutement du PN au niveau du poumon de manière directe et indirecte en induisant la production de cytokines pro-inflammatoires par les autres types cellulaires (Gopal et al., 2013).

Tableau I : Les Molécules chimioattractantes du PN (adapté de Tintinger et al., 2013). PAF = Platelet-activating factor.

LTB4=Leucotriène B4, HXA3=hepoxilin A3.

Molécules chimioattractantes du PN PAF LTB4 IL-8 (CXCL-8) Azurocidines fMLP C5a, C3a GRO-α/β/γ (CXCL1/2/3) ENA78 (CXCL5) GCP-2 (CXCL6) HXA3 S100 A8/A9 1.3.1.2 La migration transendothéliale

Figure 8 : Image de microscopie intravitale d’une veine post capillaire de peau de souris infectée par Staphylococcus aureus. L’image a été prise deux heures

après l’infection. Les PN sont marqués par du Ly6G-PE (phycoérythine). On observe des neutrophiles à tous les stades : en circulation, roulement, adhésion et infiltrés (Cara and Kubes, 2004).

La première étape de la migration vers le site inflammatoire consiste à quitter la circulation sanguine et traverser la barrière endothéliale. La microscopie intravitale a permis de mieux comprendre les mécanismes impliqués (figure 8) (Cara and Kubes, 2004).

L’adhésion des PN aux cellules endothéliales des vaisseaux, puis aux cellules épithéliales des tissus s’appuie principalement sur les intégrines et les sélectines (figure 9).

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La migration transendothéliale s’articule en 3 phases que nous allons détailler : une phase de roulement, d’adhésion ferme, puis de transmigration (figure 9). Elle prend de 15 à 45 minutes (Nathan, 2006). Dans certains tissus, la migration ne comprend pas toutes ces étapes. Par exemple, dans le cas du foie, le recrutement des PN se fait sans phase de roulement mais suite à une adhésion ferme directe (Menezes et al., 2009).

Figure 9 : La cascade d’adhésion du PN (Ley et al., 2007). La première phase appelée roulement met en jeu les sélectines et

entraîne un rapprochement du PN de l’endothélium. Elle s’accompagne d‘une phase d’activation, médiée par les chimiokines et d’un arrêt, possible via les intégrines. Cela permet l’adhésion ferme du PN qui active des cascades de signalisation, un remodelage du cytosquelette et permet la transmigration para- ou transcellulaire (ICAM1=intracellular adhesion molecule 1 ; LFA1=lymphocyte function-associated antigen 1 ; MAC1= Macrophage antigen 1 ; PSGL1 = P-selectin gycoprotein ligand 1 ; PECAM1 =platelet/endothelial-cell adhesion molecule1 ; PI3K= phosphoinositide 3-kinase ; VCAM1= vascular cell-adhesion molecule 1).

Le rolling ou roulement

Les cellules endothéliales contrôlent l’attachement initial des PNs via les P-séletines et les E- sélectines. Ces molécules vont interagir avec les ligands des P-sélectines (comme PSGL-1, P-sélectine glycoprotein ligand-1) et L-sélectines (CD62-L) exprimées par le PN et initient ainsi l’adhésion des PN aux cellules endothéliales. Emportés par le flux sanguin, les PN « roulent » sur la paroi du vaisseau. Ces interactions aboutissent à un ralentissement du PN au niveau de l’endothélium et induisent une signalisation par les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) qui activent ainsi des kinases comme la PI3K ou la PLC-γ (phospholipase C-γ) et par là-même réorganisent le cytosquelette du PN (Sanchez- Madrid and Barreiro, 2009; Szabady and McCormick, 2013). En même temps, le PN libère les vésicules sécrétoires, ce qui le rend plus sensible à son environnement en augmentant la quantité de récepteurs, notamment des intégrines (Borregaard, 2010).

L’adhésion ferme

En réaction à un contexte inflammatoire (type IL-17, IL-1β, TNF-α, LPS), les cellules endothéliales expriment des intégrines (comme ICAM-1 et VCAM-1), de plus forte affinité, qui se lient avec les β2-intégrines LFA-1 et Mac-1, exprimées par le PN (Zimmerman et al., 1992) (Bunting et al., 2002). Les interactions des PN avec les cellules endothéliales permettent l’adhérence forte du

PN à l’endothélium et provoquent un arrêt du roulement, qui précède la migration transendothéliale ou diapédèse. Les β2-intégrines du PN sont initialement stockées dans les vésicules sécrétoires et les granulations spécifiques. Elles sont libérées en réponse aux chimiokines comme l’IL-8 et certains médiateurs lipidiques comme le leucotriène B4 (LTB4) : il s’agit de la phase d’activation du PN. Une disparition rapide des L-sélectines est également observée, résultant d’un phénomène de clivage protéolytique ou « shedding » (Ivetic, 2013).

Mac-1 (CD11b/CD18) est une intégrine essentielle du PN, impliquée dans toutes les étapes de sa migration de la circulation au tissu. Son expression à la membrane est contrôlée par la Rho- kinase. L’inhibition de cette kinase limite le recrutement des PN au niveau du poumon dans un modèle de sepsis (Hasan et al., 2012; Palani et al., 2012).

La diapédèse

Deux voies peuvent être utilisées : la voie transcellulaire, où les PN traversent les cellules endothéliales elles-mêmes (20 à 30 minutes) (Phillipson et al., 2006) ou la voie paracellulaire, où les PN se faufilent entre les cellules endothéliales (2 à 5 minutes) (Ley et al., 2007). La balance entre ces deux voies est contrôlée par LFA-1 et Mac-1 et leurs ligands ICAM-1 et ICAM-2. Le choix de la zone se fait lors du « crawling », où à l’aide de ses pseudopodes le PN choisit la « meilleure voie » (Jenne et al., 2013). La voie paracellulaire se caractérise par une migration à travers les jonctions serrées endothéliales. Elle a lieu généralement à l’intersection de 3 cellules endothéliales, les jonctions y étant moins régulières (Burns et al., 2003). La voie transcellulaire est empruntée par 5 à 30% des PN, mais cela varie beaucoup selon le type de tissu (Woodfin et al., 2011). Elle est beaucoup moins rapide que l’autre voie. Cette voie est privilégiée au niveau des endothéliums microvasculaires. Dans ce processus, le PN traverse le cytoplasme de la cellule endothéliale, en évitant le noyau. Pour faciliter sa traversée, le PN génère des protrusions qui auraient pour fonction de « palper » l’endothélium à la recherche de la zone de plus faible résistance de l’endothélium (Carman et al., 2007). Par la suite, le PN migre à travers la lame basale endothéliale composée d’un réseau de protéines extracellulaires (laminine 8 /10, collagène de type IV). Des protéases issues des granulations des PN (élastase, gélatinase, métalloprotéases) vont remodeler les constituants de la lame basale pour permettre son passage (Carman et al., 2007).

Lors de la diapédèse, un programme de transcription de gènes de cytokines est mis en route permettant le recrutement au site inflammatoire d’autres cellules grâce à la production de plusieurs chimiokines pro-inflammatoires comme l’IL-8 et le CXCL-1. Nous en parlerons dans la partie 3 de ce chapitre.

1.3.1.3 Après la barrière endothéliale

Les PN atteignent le site inflammatoire le plus souvent directement. Dans le tissu interstitiel, le PN suit les gradients chimiotactiques provenant du pathogène (comme le fMLP) ou de l’hôte (comme l’IL-8). Ces derniers vont finir d’activer le PN en modulant des voies de signalisation et un programme de transcription. Au contact du pathogène, lorsque qu’il n’y a plus de gradient et que la concentration maximale est atteinte, le PN exerce ses fonctions bactéricides, que nous allons développer dans le prochain paragraphe.

Dans le cas des bronches et de l’intestin notamment, le PN doit néanmoins traverser tout d’abord la barrière épithéliale. La migration transépithéliale semble exclusivement paracellulaire et

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s’appuie sur les protéases du PN, notamment l’élastase, qui facilite la migration (Szabady and McCormick, 2013). Le processus par lequel le PN transmigre à travers les cellules épithéliales dépend d’interactions séquentielles où le PN rampe à travers un tunnel formé de trois cellules épithéliales (Burns et al., 2003; Szabady and McCormick, 2013). Enfin, un bon détachement des PN du pôle apical de l’épithélium semble être une étape importante de la résolution de l’inflammation (Campbell et al., 2007; Szabady and McCormick, 2013). Cela repose sur le couple DAF/CD97 (DAF pour decay- accelerating factor, aussi appelé CD55) (Lawrence et al., 2003), ainsi que CD44 (Brazil et al., 2010).

La migration transépithéliale semble retarder la mort par apoptose des PN (Le'Negrate et al., 2003). En effet l’expression du ligand de Fas (FasL) et des caspases 3, 8, 6 et 7 est diminuée (Hu et al., 2005b).