Les EAOs sont soit des radicaux libres hautement réactifs, soit des molécules. Alors qu’ils ont longtemps été considérés comme toxiques et délétères pour les cellules, il est maintenant clairement admis que ces EAOs sont des molécules à haut potentiel de diffusion à travers les membranes et les divers compartiments intracellulaires, faisant d’eux de réels seconds messagers.
Les EAOs les plus connus sont l’anion superoxide (O2•-), le peroxyde d’hydrogène (H2O2), et le radical hydroxyle (•OH)199. Les sources de d’EAOs sont multiples tant par leur localisation subcellulaire (membrane plasmique, réticulum endoplasmique, peroxysomes, cytoplasme et mitochondries) que par leur mécanisme de production : en effet, les EAOs sont produites par des enzymes telles que la NADPH oxydase (NOX), les cytochromes P450, la myéloperoxydase ou la xanthine oxydase, ou par des réactions d’oxydo-réduction (cycle redox des xénobiotiques, oxydo-réduction du fer, chaine mitochondriale de transport des électrons). Les NOXs constituent une famille regroupant 7 isoformes différentes (les NOX 1 à 5 et DUOX 1 et 2). L’enzyme responsable de la production de la majorité des
EAOs par les cellules immunitaires (et particulièrement les neutrophiles et les macrophages) est la NOX2200. Cette dernière est constituée de plusieurs sous-unités localisées, en condition basale, au niveau de la membrane plasmique (gp91phox et p22phox, constituant le cytochrome b558) et du cytosol
(p40phox, p47phox, p67phox). Après stimulation, les sous-unités cytosoliques migrent à la membrane où
elles s’associent au cytochrome b558 pour former une NOX2 active par l’intermédiaire de la petite GTPase Rac, et produisant de l’O2•- en grande quantité (Figure 23).
Quelle que soit son origine, l’O2•- est rapidement dismuté en H2O2 et oxygène par la superoxyde dismutase (SOD). L’H2O2 ainsi généré est beaucoup plus stable et présente une bien plus grande capacité de diffusion dans les milieux aqueux et lipidiques que l’anion superoxyde. Par réduction monoélectronique, l’H2O2 donne alors naissance à un des radicaux les plus réactifs : le radical hydroxyle •OH, permettant aux cellules qui le produisent de tuer les pathogènes présents lors d’une infection. A moindre dose, ces EAOs jouent aussi un rôle de second messager, et sont ainsi capables d’activer et de moduler l’activité des différentes cellules immunitaires présentes ou arrivant sur le site de lésion/infection201,202. Leur implication dans des voies de signalisation passe par i) l’oxydation des résidus cystéines des protéines, ii) la régulation redox de l’activité de protéines kinases et phosphatases et iii) la régulation redox de facteurs de transcription. Il a ainsi été montré que les EAOs, principalement l’H2O2, stimulent une entrée de calcium IP3-dépendante dans les cellules immunitaires conduisant à leur différenciation, prolifération et/ou activation199. Enfin, ces EAOs ont également un rôle clef dans les processus de chimiotaxie, en permettant une mobilité et une attraction des neutrophiles plus élevée au site de lésion/infection par exemple203.
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Autres molécules de signalisation du système immunitaire inné
i
HMGB1
Parmi les autres molécules qui jouent des rôles importants au cours des processus d’inflammation, nous trouvons HMGB1 (High-Mobility Group Box 1), originalement identifiée comme une protéine nucléaire ayant un rôle architectural dans la chromatine. Elle facilite l’accessibilité et la liaison de facteurs de transcription et des nucléosomes à l’ADN. Elle peut aussi diffuser de manière passive dans le milieu extracellulaire après la mort de la cellule par nécrose, ou encore être sécrétée de manière active204. Au cours de la réponse inflammatoire, elle peut ainsi agir i) comme une alarmine et déclencher la réponse inflammatoire, ii) de manière similaire à une cytokine, en modulant l’activité de différentes cellules immunitaires, ou, enfin, iii) comme une chimiokine, en attirant certaines cellules (comme les monocytes et les neutrophiles) sur le site de lésion/infection205,206.
Dans le noyau, HMGB1 est sous forme réduite. Dans le milieu extracellulaire, et d’autant plus dans le cadre d’une inflammation, HMGB1 est principalement sous forme oxydée par la formation d’un pont
disulfure. Une fois dans le milieu extracellulaire, HMGB1 peut, en fonction de son statut redox (plus ou moins réduit ou oxydé), agir en tant que molécule pro-inflammatoire ou anti-inflammatoire en se fixant à différents récepteurs. La forme réduite d’HMGB1 peut se lier au CXCL12 (chimiokine de type CXC, aussi appelée SDF-1) et faire office de chimiokine207. La forme oxydée, elle, peut se lier au TLR4 (Toll Like Receptor 4), récepteur clef de l’inflammation, ainsi qu’au récepteur RAGE et activer la voie Nf-κB ainsi que la transcription de nombreux facteurs pro-inflammatoires204,208.
Suite à une lésion tissulaire, HMGB1 peut recruter les neutrophiles et monocytes circulants sur le site de lésion et activer ces derniers pour leur permettre de sécréter des facteurs pro-inflammatoires ou pro-angiogéniques (comme le VEGF)209. Toutes ces caractéristiques confèrent à HMGB1 un rôle probablement déterminant dans la mise en place de l’inflammation après une lésion tissulaire206. Enfin, certaines études commencent à s’intéresser à son rôle anti-inflammatoire au cours de la résolution de l’inflammation210,211.
Notons que les activités chémoattractantes d’HMGB1 ne se limitent pas aux seules cellules du SI. HMGB1 est, en effet, capable de recruter des cellules musculaires lisses, des cellules souches endothéliales, diverses cellules d’origine fibroblastique ainsi que des cellules souches mésenchymateuses, suggérant qu’HMGB1 pourrait jouer un véritable rôle d’alarmine lors d’une lésion tissulaire, mais également prendre une part active à la reconstitution des tissus lésés205.
ii
PPARg
Les peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) sont une famille de récepteurs nucléaires constitués de trois isoformes, PPARa, PPARb et PPARg. PPARg participe à des fonctions multiples, telles que la régulation de la synthèse des acide gras, le stockage et le métabolisme du glucose, l’activation de l’adipogenèse ou encore l’inhibition de l’inflammation par l’inhibition de NF-kB. PPARg est exprimé par de nombreux types cellulaires dont les cellules du SI parmi lesquelles, les monocytes/macrophages, les cellules dendritiques ou encore les lymphocytes.
La plus grande partie de son activité anti-inflammatoire est due à son expression par les monocytes/macrophages. Un grand nombre de ligands de PPARg a été identifié, parmi lesquels les thiazolidinediones (à action anti-diabétique), la PGD2 ainsi que son métabolite, le 15d-PGJ2 et d’autres eicosanoïdes. PPARg régule l’expression de multiples gènes en se fixant soit sur des séquences PPRE (PPARg response elements) quand il est sous la forme d’un hétérodimère avec RXRa (Retinoid X Receptor a), soit sur des séquences cibles de NF-kB quand il est associé à ce dernier. Dans les neutrophiles, la fixation de PGD2 à PPARg entraine une diminution i) de l’expression du TNFa et ii) de la production d’EAOs via l’inhibition de la synthèse de la myéloperoxydase (MPO) ce qui conduit à l’arrêt de l’inflammation et à sa résolution197.
Il a aussi été rapporté à plusieurs reprises que PPARg joue un rôle prépondérant dans la phagocytose des corps apoptotiques par les macrophages, notamment en augmentant l’expression du récepteur scavenger CD36 à la membrane plasmique des macrophages212.
Enfin, PPARg permet la conversion des macrophages d’un phénotype pro-inflammatoire vers un phénotype anti-inflammatoire, caractérisé par la sécrétion de différentes cytokines anti- inflammatoires comme l’IL-10 ou l’IL-13, ou par l’expression de marqueurs de surface caractéristiques comme le CD206 ou l’arginase 1197.
B
Le système immunitaire adaptatif
Contrairement au SI inné, le SI adaptatif élabore une réponse plus lente à se mettre en place (5 à 6 jours) mais qui est spécifique en raison de la présence, à la membrane des cellules, de récepteurs spécifiques de l’antigène cible. Le précurseur cellulaire commun du lignage lymphoïde peut se différencier en lymphocytes B (LB), lymphocytes T (LT), cellules NK et en cellules NK-T. Comme pour le SI inné, on distingue les cellules du SI adaptatif les unes des autres par un certain nombre de marqueurs de surface. Après leur maturation dans les organes lymphoïdes primaires que sont la moelle osseuse (pour les LB) et le thymus (pour les LT), ils circulent jusqu’aux organes lymphoïdes secondaires (rate et les ganglions lymphatiques).
La réponse immunitaire adaptative se déroule en trois phases. La première consiste en la reconnaissance et la présentation des antigènes aux LT par les cellules présentatrices d’antigène, principalement les cellules dendritiques (mais aussi les macrophages). La deuxième phase correspond à l’activation des LT. Enfin, lors de la troisième phase, les LB sont activés. C’est principalement grâce aux cellules du SI inné capables de phagocyter les agents pathogènes, que la réponse immunitaire adaptative est amorcée. Lors de la phagocytose, les cellules présentatrices d’antigènes vont accumuler, après digestion enzymatique, des antigènes microbiens ou des fragments peptidiques de l’agent pathogène et les présenter aux LT. Par ailleurs, les fragments d’agents microbiens circulants dans le sang pourront aussi rentrer directement en contact avec les LB et LT situés dans les organes lymphoïdes secondaires via la circulation sanguine et le système lymphatique. La présentation de l’antigène induit alors l’activation des LT qui vont se multiplier de manière clonale (les LT produits sont strictement identiques et spécifiques de l’antigène présenté) sous l’influence de l’IL-2 et se différencier. De manière simplifiée, les LT peuvent se différencier i) en LT Th1 caractérisés par la production d’IFNg pro-inflammatoire et ayant un rôle clef dans l’activation des macrophages, ii) en LT Th2 caractérisés par la production d’IL-4 anti-inflammatoire, iii) en LT Th17 caractérisés par la production d’IL-17 ou encore iv) en lymphocytes Treg, exprimant le facteur de transcription Foxp3 et
heures 1-3 jours 1-2 semaines Temps Qu an tit é de ce llu le s im m un itair es m ob ilis ée s ap rè s u ne lé sio n tis su lair e
Cinétique des événements