différents acteurs de la réponse adaptatrice qui sécrètent massivement des cytokines pro-inflammatoires induisent la formation du granulome mature. B- Ce granulome mature se caractérise par le développement d’une barrière fibreuse composée par des cellules épithélïodes qui permettent de séquestrer en partie les cellules infectées. Cette structure entraîne la formation d’un environnement hypoxique et induit l’apparition de macrophages spumeux caractérisés par l’accumulation de gouttelettes lipidiques dans leur cytoplasme. De même il apparait des cellules géantes multinuclées et il se forme progressivement un centre acellulaire composé de débris cellulaires et de bacilles extracellulaires. L’environnement hypoxique et le développement de MPs spumeux favorisent l’apparition de bacilles en latence (bacilles roses) qui sont des formes hypométaboliques de persistance de M. tuberculosis. Cette structure si elle n’est pas contrôlée peut induire une nécrose périphérique et dégrader de manière massive les régions adjacentes du poumon. Ainsi des structure lymphoïdes périphériques composées de LBs, Treg contre-balancent la réponse inflammatoire en sécrétant des cytokines telles que l’IL4 et lL10 permettent de contrôler les effets néfastes d’une réponse inflammatoire localisée trop forte. Ce granulome mature contient efficacement l’infection et permet de maintenir l’infection à l’état de latence. C- (i) Ce granulome mature peut évoluer vers une forme nécrotique qui se caractérise par le développement d’un centre caséeux. Le développement de ces structures nécrotiques favorise la dissémination des bacilles au reste de l’organisme. (ii) La déstabilisation de ces structures est une des hypothèses pouvant expliquer les phénomènes de dissémination à l’origine des tuberculoses secondaires. Ces évènement de réactivation semblent être étroitement liés avec l’équilibre Th1-Th2. Ainsi chez les personnes infectées par le VIH il y a une plus forte susceptibilité à la réactivation. Adapté de Russell et al, 2007 ; Russell et al, 2009.
Cellules de Langhans MPs spumeux Mps + Cellules epithélïoides Centre nécrotique Structure néolymphoïde Tuberculose Latente Dissémination, Tuberculose secondaire Pro-inflammatoire Anti -inflammatoire Treg Th1 Th17 LB MPs + Vascularisation PMNs T CD8 C- Granulome caséeux B- Granulome mature A- Granulome précoce Centre caséeux (i) (ii)
- 70 - mise en place de la réponse adaptative par différents processus qui empêchent les CPAs de présenter les antigènes de manière efficace sur les CMH-I, -II et les molécules CD1 et de retarder l’activation des CPAs et des LTs (Baena and Porcelli, 2009).
(3) La tuberculose chronique chez la souris et chez l’homme L’activation de la réponse adaptative conduit à la mise en place d’une structure immunitaire au point d’inflammation appelée granulome (Figure 20 et 22). Bien que chez la souris il y ait un recrutement massif de LT effecteurs au point d’infection il n’y a pas chez cet animal de mise en place d’un granulome aussi bien structuré que chez l’homme, le primate, le cobaye ou bien le lapin (Via et al., 2008). Les LTs effecteurs recrutés au point d’infection viennent entourer les MPs et monocytes infectés. Les LTs Th1 et Th17 secrètent de grandes quantités d’IFNγ qui active massivement les MPs vers la voie M1. Ces cellules produisent du TNF et d’autres facteurs pro-inflammatoires et chimiokines permettant le recrutement de monocytes, PMNs, NKT, NKs ainsi que de nombreux lymphocytes B. Les lymphocytes B (CD45+ B220+) sont les cellules majoritaires dans les lésions, ces cellules s’accumulent en follicules qui ressemblent à des tissus lymphoïdes naissant du type des BALT (Gonzalez-Juarrero et al., 2001; Kahnert et al., 2007). La mise en place de ces pseudo-structures secondaires est hautement régulée par des chimiokines (Johnson et al., 1997). Ces LBs jouent des rôles de régulateur de l’immunité locale. Ils peuvent participer à l’activation de la réponse lymphocytaire, jouer des rôles de CPAs mais aussi jouer des rôles de cellules régulatrices. Le modèle à faible dose d’infection de souris déplétées en LBs ne semble pas démontrer que ces cellules aient une fonction importante dans le contrôle de l’infection (Bosio, Gardner, and Elkins, 2000; Johnson et al., 1997; Taylor et al., 2005a). Cependant, l’augmentation du nombre de CFUs dans l’inoculum montre que les LBs participent à la régulation de la réponse immunitaire. Ces souris ont une sensibilité accrue liée à une infiltration massive de PMNs. Il semble que ces follicules lymphoïdes composés de LBs, et de LTreg seraient des centres germinatifs locaux jouant un rôle important dans le contrôle de la réponse immunitaire (Maglione and Chan, 2009; Maglione et al., 2008; Maglione, Xu, and Chan, 2007), ce qui reste à évaluer.
Bien qu’efficace la réponse immunitaire adaptatrice ne parvient pas à éliminer le bacille, mais elle permet de contenir le développement de l’infection et conduit à la forme chronique de la pathologie. Elle est soumise à une régulation fine de la réponse effectrice par des cellules régulatrices ainsi que par des boucles d’autocontrôle empêchant la mise en place d’une réponse inflammatoire exacerbée qui est néfaste pour l’hôte. Les LBs, les MPs infectés et le
- 71 - développement de DCs « tolérégéniques » favorisent le recutement de LTregs et la sécrétion d’IL10 et de TGFβ qui inhibent la réponse Th1 (Kearley et al., 2005; Scott-Browne et al., 2007). Le devenir de l’infection est soumis au maintien de l’équilibre entre signaux pro et anti-inflammatoires. Ainsi en absence de TNF, d’IFNγ, de TCR, de CMH-II, d’IL1-R et de MyD88, les souris ne parviennent pas à mettre en place de réponse efficace et succombent rapidement à l’infection (Berrington and Hawn, 2007; North and Jung, 2004). En absence de lymphocytes B l’influx de PMNs est peu contrôlé et les effets néfastes de l’inflammation aggravent la pathologie (Maglione and Chan, 2009). Les souris CBA/J qui sont plus susceptibles que les souris C57BL/6 ne parviennent pas à mettre en place une réponse efficace. Ce déficit semble être lié à une trop forte sécrétion d’IL10 qui empêche l’activation de la réponse T-CD4 et l’activation efficace des MPs. Enfin à l’opposé si on inhibe la réponse T regulatrice le nombre de CFU dans les poumons diminue témoignant d’une plus forte activation de la réponse immunitaire locale (Scott-Browne et al., 2007).
Bien que très informatif pour l’étude des cytokines et chimiokines nécessaires pour le développement de la réponse adaptative, le modèle murin reflète pas complètement la réponse immunitaire et granulomateuse observée chez l’homme (Tsai et al., 2006). Chez la souris l’infiltration massive d’effecteurs de la réponse immunitaire induit la colocalisation de LT- CD4+ et de MPs. Une fraction de ces phagocytes peut se différencier en cellules épithélioïdes cependant il n’y a pas ou peu de formation de cellules géantes multinuclées (cellules de Langhans) qui sont caractéristiques du granulome humain. Progressivement on voit apparaître des MPs spumeux qui sont caractérisés par leurs vacuoles lipidiques (Saunders and Britton, 2007). Au fur et à mesure de la pathologie les infiltrats lymphocytaires forment un anneau dense autour des phagocytes.
Le granulome humain est caractérisé par une région centrale composée de cellules épithélioïdes et de cellules géantes multinuclées de Langhans entourées de MPs, de MPs spumeux et majoritairement de LT-CD4 avec quelques LT-CD8 (Figure 22). En périphérie se forment des agrégats de LT et de LBs tout comme chez la souris. Les LT CD4+ et les MPs infectés sécrètent du TNF et de la lymphotoxins α3 (Roach et al., 2001) qui permettent le recrutement de fibroblastes. Ces cellules assurent la formation d’une couche fibreuse périphérique composée de collagène et de composants de la matrice extracellulaire. Cette structure permet d’isoler la région infectée du reste des poumons et assure le maintien de l’intégralité du granulome. Chez la souris, il n’y a pas de compartimentation de l’infiltrat par des fibroblastes ; cependant une fine couche de fibrine s’accumule en périphérie (Rhoades, Frank, and Orme, 1997).
- 72 - Le granulome humain évolue vers une forme ou le centre devient acellulaire et nécrotique où les bacilles persistent sous forme libre (Fayyazi et al., 2000). Ces régions sont hypoxiques, ce qui contribue à activer la nécrose du centre du granulome. Chez la souris il n’y a pas de développement de régions caséeuses nécrotiques dans les modèles d’infection par M. tuberculosis ; on n’observe pas de diminution de la tension en oxygène ni de la vascularisation des régions infectées (Aly et al., 2006; Tsai et al., 2006; Via et al., 2008). Cependant l’infection de souris avec M. avium permet d’observer le développement de granulomes identiques aux formes humaines dont l’évolution vers les formes caséeuses est dépendante de IFNγ, IFNγ-R, de la diminution de la vascularisation et donc de l’apparition lésions hypoxiques (Aly et al., 2007).
Le granulome est une structure dynamique hautement régulée qui permet de contenir l’infection à l’état asymptomatique et non contagieuse chez 90% des personnes infectées par le bacille. Pendant cette phase de latence, bien que la bactéricidie y soit favorisée par la sécrétion d’ IFNγ , de granulysine et de TNF, les structures ne parviennent pas à éliminer le bacille. Les mycobactéries s’adaptent à leur environnement en modulant leur métabolisme en fonction des différents stress environnementaux qu’elles subissent dans le granulome et les MPs activés. Ainsi elles parviennent à résister au choc oxydatif, à l’apoptose et à l’acidification du phagosome. La persistance des bacilles pendant la phase latente de la pathologie permet d’isoler des bactéries virulentes de 12% de ganglions lymphatiques non pathologiques obtenus par autopsie ainsi qu’à partir de différents type de lésions (fibreuse, caséeuse ou calcifiées) (Opie and Aronson, 1927; Wang, 1917).
L’état de dormance permet au bacille de persister dans cet environnement lipidique, hypoxique, pauvre en glucides. Les bacilles dormants ont un métabolisme réduit basé sur l’utilisation des acides gras, ils sont très faiblement réplicatif et ont un faible turn-over. Cet état se caractérise par une modification de leur enveloppe qui les rend insensibles à la coloration de Ziehl-Nielsen (on peut distinguer des bacilles alcoolo resistant et d’autres qui ne le sont pas). Cette modification structurale diminue leur virulence et leur immunogènicité ce qui leur permet de pouvoir survivre longtemps (Ehlers, 2009; McKinney et al., 2000; Wayne and Sohaskey, 2001). Cet état de persistance est réversible, il est régulé par un opéron, appelé Dos (dormancy survival) qui s’active in vitro en réponse à l’hypoxie et à une accumulation de NO ou de CO afin de favoriser le métabolisme lipidique et de réprimer les gènes impliqués dans le métabolisme aérobie et la prolifération cellulaire (Garton et al., 2008; Kumar et al., 2008; Kumar et al., 2007; Shiloh, Manzanillo, and Cox, 2008). Au cours de cette phase de latence les bacilles dormants coexistent avec des formes réplicatives (Ehlers, 2009).
- 73 - La phase latente de la tuberculose est l’une des moins bien comprise actuellement. Plusieurs théories ont été émises afin d’expliquer ce phénomène. L’absence d’accumulation de débris cellulaires ou génomiques dans le modèle murin d’infection (Munoz-Elias et al., 2005; Rees and Hart, 1961) implique que chez la souris, les bacilles persistent de façon statique, en équilibre avec l’immunité. (Munoz-Elias et al., 2005).
Une autre hypothèse propose que les bacilles puissent se développer ou persister dans des macrophages spumeux (foamy macrophage) en périphérie de granulomes caséeux (Caceres et al., 2009; Peyron et al., 2008; Russell et al., 2009). Ces cellules peuvent s’échapper des lésions et coloniser d’autres régions du poumon via l’arbre respiratoire ou bien être dégradés par la voie digestive (Cardona, 2009). Cette migration de cellules infectées génère d’autres points d’infection où le bacille peut se multiplier alors que les anciens granulomes d’où il s’est échappé parviennent à dégrader les mycobactéries (Cardona, 2009). Cette hypothèse dynamique de réactivation minimum au cours de la forme chronique de l’infection murine impliquerait cependant que la mycobactérie puisse avoir accès de manière intermittente aux voies aériennes et suggère un possible état-contagieux par des formes latentes chez l’homme ce qui va à l’encontre du dogme actuel. Elle peut expliquer l’observation de nombreux types de granulomes chez un même individu non tuberculeux (Cardona, 2009). Cependant en considérant les poumons dans leur ensemble, il est possible que des lésions contiennent des bacilles à l’état non réplicatif de dormance alors que dans d’autres la multiplication de la bactérie maintient l’activation de la réponse immunitaire en particulier en périphérie des granulomes dans les structures néolymphoïdes ce qui permet le maintient d’un équilibre dynamique au court de la phase chronique de l’infection (Ulrichs et al., 2004; Barry et al., 2009). Au sein du granulome le turn-over des cellules est très important, ce qui implique le recrutement et la circulation de nombreux lymphocytes et monocytes (Egen et al., 2008). Cette dynamique est régulée par le TNF qui prépare l’endothélium vasculaire pour l’adhésion cellulaire en induisant des sélectines et des intégrines. De plus le TNF module les gradients chimioattractants permettant le recrutement d’effecteur de la réponse immunitaire (Saunders et al., 2008; Saunders et al., 2005).
L’équilibre qui permet de contenir l’infection est parfois perturbé ce qui conduit à la réactivation de la pathologie. Environ 80% des cas cliniques de tuberculose observées dans les pays développés et la majorité des cas de transmissions sont dus a des tuberculoses secondaires. Cette forme réactivée de l’infection se manifeste par un processus exudatif broncho-pneumonique avec une accumulation progressive de lipides dans les MPs alvéolaires
- 74 - (Ehlers, 2009). Ces événements progressent vers une nécrose massive et la formation de cavités pulmonaires (Ehlers, 2009). Plusieurs facteurs peuvent entraîner la réactivation.
Elle peut être induite par des facteurs bactériens. En effet M. tuberculosis contient dans son génome une famille de gènes rpf (ressusitation promoting factor) (Mukamolova et al., 2002) qui lui permettent de se maintenir chez la souris (Kana et al., 2008). Ces gènes pourraient jouer un rôle dans le rétablissement de la prolifération du bacille et la réactivation des tuberculoses latentes. La réactivation est aussi associée à des facteurs de l’hôte. Nous avons déjà cité les immunodéficiences associées au SIDA et aux traitements anti-TNF. Récemment il a été suggéré qu’elle puisse être corrélée à l’émergence d’une population de LTs régulateurs particuliers (Hougardy et al., 2007). En plus des sites pulmonaires de dormance, des foyers extra-pulmonaires pourraient constituer d’autres sources de réactivation tuberculeuse (Locht et al., 2007).
Figure 23│Les lectines de type C
Parmi les lectine de type C pouvant jouer un rôle dans la réponse immunitaire on en distingue deux types; celles de Type I qui possèdent un domaine fonctionnel de reconnaissance des carbohydrates (CRD) en position carboxy-terminale et celles de Type II qui ont leur CRD en position amino-terminale. Ces CTLs sont toutes des protéines transmembranaires qui présentent un domaine fonctionnel extra-cellulaire et un domaine intracellulaire pouvant présenter des motifs fonctionnels impliques dans l’endocytose et le l’adressage du complexe récepteur ligand mais aussi des motifs pouvant jouer des rôles dans l’activation de cascades de transduction tel que les motif tyrosines , ITAM et ITIM. Adapté de Figdor et al, 2002.
DC-SIGN