humains. Le sous-ensemble Ly-6Clow, d'autre part, exprime des niveaux plus élevés de
CX3CR1 et de faibles niveaux de CCR2. Cet aspect phénotypique est conforme au phénotype
du MNC 197. Contrairement aux sous-ensembles humains, qui sont trois, les monocytes de
souris sont regroupés en deux sous-ensembles. La relation entre les MI et leurs homologues murins reste incertaine. Malgré cela, il a été montré que les MI partagent des
caractéristiques phénotypiques avec les monocytes Ly-6Clow qui indiquent une relation
étroite entre les deux. Cependant, des vues opposées suggèrent que les MI sont plus étroitement liés fonctionnellement aux Ly-6Chigh depuis que l’on sait que les MI partagent
également des traits communs avec les MC 198.
2. Influence des monocytes dans l’infarctus du myocarde
Des recherches importantes ont été faites dans des modèles murins concernant
l'hétérogénéité fonctionnelle et phénotypique des monocytes suite à un IM aigu 199-201.
Immédiatement après l'apparition de l'ischémie, par microscopie intravitale on peut détecter une infiltration rapide de leucocytes dans le myocarde lésé 202, 203. Dans les 30 premières minutes après l'apparition de l’infarctus, le recrutement des monocytes dépasse celui des neutrophiles. La source de ces monocytes recrutés est le sang cependant, il reste à
préciser quel sous-ensemble spécifique est impliqué dans ce recrutement 203. L'inflammation
qui en résulte peut-être divisée en deux phases temporelles différentes. Au cours de ces phases, différents sous-types de monocytes semblent influencer différemment l'inflammation post-IM, la formation de la cicatrice, et la rupture du tissu nécrotique. La
première phase est caractérisée par des niveaux élevés de monocytes Ly-6Chigh infiltrés dans
le myocarde, de même, les cellules Ly-6Chigh sont augmentées dans le sang. Simultanément,
il n’y a pas d’augmentation significative des Ly-6Clow dans le sang 204. Les monocytes Ly-6Chigh s'accumulent largement dans le myocarde pendant la première phase de l’inflammation sous l’effet de l'expression des molécules telles que MCP-1 par le myocarde, qui est le ligand principal du récepteur CCR2, exprimé à la surface des monocytes Ly-6Chigh 143, 205. Il a été
démontré que les monocytes Ly-6Chigh sont la cause de la rupture cardiaque par leur forte
production de protéases et de TNF-α. Au cours de la deuxième phase, les monocytes Ly- 6Clow ont un rôle important dans l’élimination des cellules apoptotiques ou nécrotiques et
Monocytes/Macrophages
dans la formation de la cicatrice subséquente. Le recrutement des Ly-6Clow dans le myocarde
est dû à CX3CR1. Les deux phases, influencées par les différents sous-ensembles de monocytes, dépendent les unes des autres pour une récupération optimale. En conséquence, l'échec du recrutement des deux types de monocytes dans le myocarde au
cours des différentes phases affecte le processus de guérison 204. On a également noté que
la suppression de MCP-1 réduisait l'infiltration de monocytes dans le myocarde 63. Étant
donné que les monocytes Ly-6Chigh dépendent de MCP-1 pour l'infiltration dans le myocarde
lésé, ces résultats suggèrent que les monocytes Ly-6Chigh ont des effets néfastes sur la réparation du myocarde suite à l'IM. Les souris traitées par l’inhibiteur de MCP-1 préservent leur fonction ventriculaire gauche et présentent une taille d'infarctus plus petite par rapport aux souris sans inhibiteur. Des souris recevant des anticorps dirigés contre la fractalkine ont une taille d'infarctus plus petite et une amélioration de la fonction ventriculaire gauche par rapport aux souris contrôles 206. Ainsi, la diminution de l'infiltration de l'un ou l'autre des deux sous-ensembles de monocytes semble avoir des effets favorables sur le rétablissement cardiaque. Dans l'ensemble, ces études sont toutes réalisées chez des souris et il reste à comprendre si ces résultats peuvent être transférés à la pathophysiologie humaine. 3. Macrophages Ontogénèse et rôle primaire des macrophages a) La phagocytose des microbes et des particules étrangères a été observée et décrite par les pathologistes dans la seconde moitié du XIXe siècle 207. La contribution unique d'Elie Metchnikoff, formulée dans les années 1880, provient de son adhésion à la nouvelle théorie de l'évolution proposée par Darwin. Metchnikoff a émis l'hypothèse que la phagocytose était un mécanisme physiologique choisi par l'évolution des métazoaires dans le but d'éliminer les cellules et les microbes impropres. Cela l'a conduit à étudier la digestion intracellulaire à travers le règne animal à partir d'organismes unicellulaires tels que l'amibe, des invertébrés jusqu’aux vertébrés pendant l'embryogenèse, ainsi que chez les animaux
adultes 208. En appliquant son approche comparative, expérimentale, systématique et
quantitative des vertébrés, Metchnikoff a recueilli de grandes quantités de données sur la phagocytose par des cellules mésodermiques pendant l'embryogenèse, l'homéostasie des
Monocytes/Macrophages tissus et la défense contre les agents pathogènes infectieux 209. A l’encontre de l'idée que l'inflammation était une dégénérescence tissulaire locale, Metchnikoff a écrit : « L’inflammation doit généralement être considérée comme une réaction phagocytaire de la part de l'organisme contre les irritants ». Cette réaction est réalisée par les phagocytes mobiles, parfois seuls, parfois à l'aide des phagocytes vasculaires (via la diapédèse) ou du système nerveux. Après la théorie de Metchnikoff, les Mφ ont été considérés comme les phagocytes "par excellence", et de nombreux chercheurs ont confirmé que les Mφ sont des cellules mésodermiques, présents comme un type cellulaire distinct à travers l'ontogenèse, de l’état embryonnaire à l’âge adulte et à travers le règne animal des insectes jusqu’aux vertébrés. Les Mφ digèrent avant tout les cellules mourantes et impropres, les dépôts de
protéines, de lipides et de microorganismes 210. Les Mφ produisent également un large
éventail de molécules bioactives telles que les cytokines et les facteurs de croissance, en réponse aux signaux provenant de leur environnement. D'un point de vue immunologique, leur capacité à présenter des peptides dérivés de protéines étrangères aux lymphocytes T dans de nombreux vertébrés est importante pour la mise en place d'une mémoire immunitaire spécifique à l'antigène.
Efférocytose b)
Pour assurer une détersion efficace, les cellules apoptotiques recrutent des phagocytes en libérant différents signaux "trouvez-moi" solubles. Ces signaux comprennent la lysophosphatidylcholine 211, CX3CL1 / fractalkine 212, la sphingosine-1-phosphate 213, les nucléotides ATP et UTP 214 et la TSP-1 215. À l'arrivée sur les cellules cibles, les phagocytes doivent distinguer les cellules apoptotiques des cellules vivantes. Les cellules apoptotiques présentent des molécules apoptotiques associées à la cellule, ce qui se traduit par des signaux "mangez-moi" sur leur surface cellulaire 216. Ceux-ci peuvent se lier directement aux cellules ou agir par des molécules de pontage aux récepteurs des phagocytes. L'extériorisation de la phosphatidylsérine (PS) sur le versant externe de la membrane cellulaire est le signal de « mangez-moi » le mieux caractérisé pendant l'apoptose. Des molécules de surface, telles que des immunoglobulines sur les lymphocytes T, des domaines type mucine contenant des molécules de la famille Tim4, stabilin-2 ou l'inhibiteur 1 de l'angiogénèse spécifique du cerveau (BAI1) peuvent reconnaître directement le résidu PS sur
Monocytes/Macrophages
les cellules mourantes 217-219 tandis que d'autres comme les récepteurs Mer tyrosine kinase
(MerTk), le récepteur éboueur SCARF1, le CD36 et l'intégrine αv/β3/β5 avec le CD36 ou encore la transglutaminase tissulaire (TG2), reconnaissent les cellules apoptotiques à travers des molécules de pontage. Celles-ci, telles que la protéine Gas 6 et la protéine S, facilitent la clairance des cellules apoptotiques par des cellules professionnelles en reconnaissant la PS
sur les cellules apoptotiques et le récepteur MerTk sur les phagocytes 220, 221. Le TSP-1 et la
globuline de lait-E8 (MFG-E8) se lient également à la PS et sont reconnues par les complexes
d’intégrines αv/β3 /CD36 ou par le récepteur aux intégrines αv/β3/TG2, 222, 223. Le
corécepteur de LPS, CD14 peut également agir comme un récepteur de fixation pour les
cellules apoptotiques, bien que son ligand exact reste inconnu 224. La production inadaptée
de MFG-E8 conduit à une efférocytose inappropriée. La supplémentation de MFG-E8 sous la forme de protéine recombinante sur les sites d'une inflammation aiguë améliore l'efficacité
de l'efférocytose 225. Grâce à l'utilisation d'un modèle murin d'IM expérimental, l’équipe de
Wan et al a démontré que la déficience de Mertk in vivo conduit à une accumulation de cardiomyocytes apoptotiques et à une réduction d'efférocytose in vivo. L’absence de ce mécanisme, augmente la taille de l'infarctus du myocarde et conduit à une résolution de l'inflammation retardée. Fait important, la déficience de Mertk entraîne un dysfonctionnement systolique. Ex vivo, Mertk est spécifiquement nécessaire et suffisant pour l'efférocytose des cardiomyocytes apoptotiques 226. La distinction entre les cellules apoptotiques et viables est encore assurée par les signaux «ne me mangez pas », ce qui inhibe la phagocytose des cellules vivantes. Le CD47, qui active le récepteur SIRPα, est l'un de ces signaux exprimés sur les cellules vivantes, mais modifié ou diminué sur la surface des cellules apoptotiques 227.
Diversité des macrophages c)
Les Mφ présentent une hétérogénéité remarquable et une plasticité fonctionnelle importante (Figure 8). Cela leur offre la possibilité d'adapter leur phénotype dans divers
contextes micro-environnementaux 228. Ils phagocytent efficacement les cellules
apoptotiques par efférocytose, migrent le long des gradients de chimiokines, produisent des molécules immunorégulatrices, présentent des antigènes, sont à l’interface des réponses immunitaires innées et adaptatives et participent à la fois à la phase de déclenchement et de
Monocytes/Macrophages résolution de l'inflammation. L'hétérogénéité des Mφ a été initialement décrite par deux phénotypes extrêmes, connus sous le nom de Mφ polarisés M1 et M2. Les macrophages M1 représentent le phénotype pro-inflammatoire ou « classiquement » activé, tandis que les macrophages M2 sont connus sous le nom de phénotype activé anti-inflammatoire ou «
alternativement activés » 229. Il est maintenant reconnu que les phénotypes de Mφ
représentent plutôt un continuum d'états d'activation fonctionnels, qui sont déterminés par
l'environnement local 230, 231. Selon le modèle de Mosser et Edwards 232 les Mφ sont
regroupés en fonction des caractéristiques fonctionnelles avec la défense de l'hôte (M1), la réparation tissulaire (M2a) et la régulation immunitaire (M2b/c). Les phénotypes des Mφ supportent des fonctions biologiques différentes, parfois même opposées, et jouent un rôle pivot non seulement dans l'homéostasie des tissus, mais aussi dans des conditions physiopathologiques 233, 234. Les caractéristiques de polarisation se réfèrent souvent aux profils des cytokines. L'activation classique est obtenue par l'interféron (IFN-γ ou LPS) via les récepteurs Toll-like (TLR). Celle-ci est caractérisée par l'induction du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II, l'expression des cytokines pro-inflammatoires, par exemple le TNF-α, ainsi que la formation d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (ROS et NO). Une activation alternative est habituellement obtenue par l’IL-4, l’IL-13, le TGF-β et par la prostaglandine E2 235.
Les Mφ sont intrinsèquement difficiles à classer par l’analyse de leurs marqueurs, en raison de l'hétérogénéité phénotypique in vitro et in vivo et par le fait que ces cellules se développent, migrent, s'installent dans divers tissus et deviennent activées par de nombreux stimuli 234, 236. Néanmoins, les Mφ alternatifs ont été caractérisés par un ensemble distinct de récepteurs de la surface cellulaire et des facteurs intracellulaires qui sont induits lors de l'exposition à l'IL-4/IL-13 ou encore à l’IL-10 et leur pertinence fonctionnelle in vivo commence à être explorée à l'aide de modèles de déficience génétique. Beaucoup de ces facteurs sont considérés de manière variable comme des marqueurs définitifs des Mφ alternatifs, mais Il existe des réserves importantes à de telles approches : une expression qui ne se limite pas aux Mφ, l'induction par des stimuli autres que l'IL-4 / IL-13 et les différences d'expression entre les espèces (par exemple, les Mφ de souris et d'humains). Un exemple notable à cet égard est le marqueur arginase 1 (Arg1), qui ne marque pas les Mφ alternatifs
Monocytes/Macrophages expression par d'autres types de cellules. Par conséquent, bien que les études de profil génétique aient donné des marqueurs supplémentaires pour vérifier le phénotype des Mφ 238-241
, l'utilisation exclusive d'un seul marqueur dans l'établissement du phénotype M1 ou M2 est insuffisante ; une approche combinatoire corrélée à une analyse du phénotype
fonctionnel semble ainsi nécessaire 242, 243. Certains des marqueurs caractéristiques des Mφ
alternatifs les plus importants sont discutés ci-dessous.
(a) Arg1 est une métalloenzyme de manganèse qui catalyse la conversion de la L-arginine en L-ornithine et urée, une étape finale critique dans le cycle de l'urée qui se produit principalement dans le foie. Arg1 est également induite par l'IL-4 / IL-13 dans les Mφ et contrebalance les signaux inflammatoires que génère la monoxyde d’azote synthase induite (iNOS), qui utilise également la L-arginine pour produire de l'oxyde nitrique et de la L- citrulline 244.
(b) Le Récepteur au Mannose (CD206 ; Mrc1) est un récepteur de lectine de type C (CLR), exprimé largement parmi les Mφ tissulaires, les DCs et les cellules endothéliales. Il peut être lié à la cellule ou libéré sous une forme soluble et contient de multiples domaines de reconnaissance des glucides qui permettent la liaison et la clairance de plusieurs
glycoprotéines sériques 245, en plus de la médiation de l'endocytose. Il joue ainsi
potentiellement un rôle dans la présentation de l'antigène 246. L'augmentation de
l'expression de ce récepteur sur les Mφ isolés en réponse au traitement par IL-4 / IL-13 correspond également à une augmentation de l'endocytose des ligands mannosylés par les M2, observation qui a constitué un déterminant clé dans l’utilisation de son expression
comme marqueur des macrophages de type M2 247, 248.
(c) La chitine, un biopolymère de la β-1,4-N-acétylglucosamine est un composant de nombreux parasites et des organismes allergènes tels que les champignons et les acariens. Elle induit une infiltration cellulaire innée localisée, caractérisée par des éosinophiles, des
basophiles et des M2 249, 250. Les mammifères ne synthétisent pas la chitine mais, à la suite
des événements de duplication de gènes, expriment plusieurs membres de la famille des glycosylhydrolases 18, y compris les chitinases actives qui lient et dégradent la chitine ainsi que plusieurs chi-lectines homologues qui présentent une certaine spécificité des glucides mais qui manquent d'activité enzymatique 251. La molécule de type résistine α [Relm-α ; également connu sous le nom de Retnla, trouvée dans la zone inflammatoire (FIZZ1) ou le facteur mitogène induit par l'hypoxie (HIMF)] est un membre de la famille Relm / FIZZ de
Monocytes/Macrophages protéines sécrétoires riches en cystéine, identifiées initialement dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire de souris allergènes 252. Relm-α est fortement induite lors de réponses immunitaires de type 2 induites par les helminthes et les allergènes et est principalement exprimée par les cellules épithéliales, les éosinophiles et les M2 237, 252-255.
Figure8 : Diversité des macrophages et de leur signalisation.
D’après Subhra K Biswas Nature Immunology 2010
Les Mφ peuvent avoir des rôles bénéfiques ou délétères dans plusieurs pathologies y compris l’IM en fonction de l'environnement cellulaire et tissulaire, ce qui leur confère un large éventail de fonctions. En rouge, la polarisation M1 et l’interaction avec les Th1 et les NK ; en vert, la polarisation M2 et l’interaction lymphocytaire puis en lettres noires l’expression des gènes spécifiques de chaque sous type de Mφ. Les flèches bleues, indiquent la production par les macrophages des différentes cytokines et les flèches rouges indiquent la production des cytokines et d’autres produits par les cellules lymphoïdes. TAN : neutrophile associé à une tumeur.
Monocytes/Macrophages Implication des macrophages dans l’infarctus du myocarde d)
Le rôle des Mφ dans les lésions tissulaires a été considéré longtemps comme celui d'un phagocyte peuplant tardivement le tissu ischémique, qui ingère les cellules parenchymateuses et les débris de neutrophiles, puis il influence les fibroblastes pour remodeler le tissu et former une cicatrice. Avec la découverte que les MO entrent dans les
tissus endommagés juste après les neutrophiles 256 et que leur production de facteurs
favorise la survie des cellules, il est clair qu'un rôle dans la préservation des tissus peu de temps après le début de l’ischémie doit être ajouté au répertoire d’activité des Mφ. Il a été démontré que les MO/Mφ s'accumulent initialement dans la zone frontalière de l'infarctus
257, probablement parce que l'accès vasculaire est encore intact dans le myocarde adjacent
au tissu ischémique. Au fil du temps, les Mφ migrent vers le corps de l'infarctus. Cette migration n'a pas encore été observée directement, cependant, le nombre de Mφ augmente dans la zone infarcie plus tard que dans la zone frontalière, selon des études d'histologie
humaine 257. Afin d’étudier leur rôle dans l’IM, ces derniers ont été déplétés, en
conséquence, les biomarqueurs de cicatrisation histologiques ont indiqué une diminution de l'élimination des cardiomyocytes morts, une reconstruction plus lente de la matrice et un
nombre plus faible de micro vaisseaux 204. La déplétion des Mφ a également conduit à une
incidence élevée de thrombus mural du ventricule gauche suite à un infarctus. Cela peut être cliniquement pertinent, car les patients ayant un thrombus ventriculaire gauche présentent
une diminution relative du sous-ensemble de monocytes CD14 + CD16 + dans le sang, 258 une
diminution qui correspond aux monocytes circulant Ly6Clow chez la souris. Il est concevable
que le manque de monocytes Ly6Clow et des Mφ dans l’infarctus compromet l'entretien de la
couche endothéliale ventriculaire, exposant ainsi le tissu infarci thrombogène en contact direct avec le sang. Les sous-populations de Mφ spécialisées peuvent également favoriser la formation de cicatrices et l'angiogenèse dans l'infarctus. Dans le myocarde infarci, les Mφ sont des cellules hétérogènes et hautement dynamiques. Ces Mφ sont principalement
dérivés des monocytes Ly-6Chigh, recrutés par voie chimio-dépendante dans les premiers
stades de la réparation cardiaque 259. La caractérisation des sous-types de Mφ sur la base de
leurs caractéristiques fonctionnelles est nécessaire pour disséquer la biologie cellulaire des
Monocytes/Macrophages abondance et de leur plasticité phénotypique, les Mφ sont idéalement adaptés pour orchestrer la réponse réparatrice après l'infarctus. Cependant, les voies moléculaires impliquées dans la génération de sous-ensembles de Mφ avec des propriétés fonctionnelles distinctes restent mal comprises. Des études récentes suggèrent que les sous-populations de Mφ sont capables d'activer un programme de régénération. Par exemple, Porrello et ses collègues ont montré qu’après une résection apicale du cœur néonatal une re muscularisation est possible et que cette capacité de régénération est perdue après 7 jours 261. La déplétion des Mφ a abrogé la régénération du cœur néonatal, ce qui suggère que les caractéristiques phénotypiques uniques des Mφ néonataux peuvent être critiques
pour l'activation d'une réponse régénérative 262. De plus, l'ablation génétique basée sur les
récepteurs de la toxine diphtérique des cardiomyocytes chez les souris néonatales a entraîné une expansion des Mφ cardiaques qui ont stimulé la prolifération des cardiomyocytes
endogènes 263. L’ensemble de ces études suggèrent que les Mφ cardiaques coordonnent la
régénération myocardique. Cependant, les signaux moléculaires qui entraînent les Mφ vers un phénotype régénérateur restent inconnus. En outre, un phénotype de Mφ néonatal peut ne pas être suffisant pour induire une re muscularisation, car la formation de nouveau cardiomyocytes peut également nécessiter une plasticité phénotypique d'autres types de cellules myocardiques.
Les effets protecteurs des Mφ dans la réparation de l'infarctus peuvent être due à leurs actions phagocytotiques critiques, mais peuvent également entraîner une modulation de la signalisation pro-inflammatoire délétère. La sécrétion des médiateurs cytoprotecteurs, l'activation des fibroblastes réparateurs et des cellules angiogéniques, peut également stimuler un programme régénérant.
Ces dernières années, l’importance de la circulation des MO/ Mφ dans le processus de la
néovascularisation a été largement étudiée dans les maladies ischémiques 264. L'angiogenèse
est une combinaison de procédés plus complexes, dont beaucoup sont régulés par le VEGF-A
et ses récepteurs (VEGFR), qui sont connus pour initier l'angiogenèse 265. Des données
récentes suggèrent que certains sous-groupes d'angiopoïétines (Ang-1 et 2) et leurs récepteurs (Tie) sont essentiels aux étapes secondaires du processus angiogénique comme la maturation, la stabilisation et le remodelage des vaisseaux 266. La nécrose, ainsi que l'hypoxie du tissu affectent de manière significative la production du VEGF et
Monocytes/Macrophages
d’angiopoïétine / Tie 267. À leur tour, le VEGF et l'angiopoïtéine induisent le recrutement de