La famille des PMs est un lignage myéloïde dérivant de progéniteurs de la moelle osseuse et comprenant plusieurs types cellulaires. Parmi ces cellules, on peut citer les monocytes (Mos), les macrophages inflammatoires dérivés des monocytes (iMΦs), les cellules dendritiques et les macrophages tissulaires résidents (rMΦs), comme le sont les cellules microgliales spécifiques du cerveau (Chow et al. 2011; Gautier et al. 2013; Ransohoff et Cardona 2010; Wynn et al. 2013). Les PMs sont essentiels au maintien de l’homéostasie de l’organisme via leur activité de régulation de la réponse inflammatoire et immune.
Ces cellules forment des populations très hétérogènes qui peuvent se différencier en plusieurs sous-populations. Bien que ces différentes sous-populations aient été identifiées, un grand nombre de questions subsiste encore concernant leurs développements, leurs homéostasies et leurs fonctions. Nous ne nous intéresserons ici qu’aux Mos ainsi qu’aux rMΦs et iMΦs.
1) LES MONOCYTES
Les Mos sont une sous-population de leucocytes circulants, qui représentent 5 à 10% de la totalité des leucocytes chez l’humain, et environ 2 à 3% chez la souris (Nichols et al. 1971). Les Mos circulant dérivent de progéniteurs de la moelle osseuse (van Furth et Cohn 1968) et ont la capacité de se différencier en MΦs ou en cellules dendritiques (Auffray et al. 2009).
Depuis les années 1980, plusieurs populations de Mos ont été observées (notamment en fonction des différences de tailles ou de densités) ; mais c’est le développement de la cytométrie en flux qui a permis d’identifier ces sous-populations (Passlick et al. 1989). Chez l’humain, on distingue trois sous-populations de Mos ; chez la souris, deux types de Mos sont actuellement connus.
a) Les monocytes humains
Les Mos humains sont actuellement divisés en trois sous-populations, en fonction des différences d’expression de leurs marqueurs de surface spécifiques CD14 et CD16 (Ziegler-Heitbrock 2007). Ces sous-populations de Mos expriment chacune différentes chimiokines, immunoglobulines, et récepteurs (Gordon et Taylor 2005). Elles se
différencient aussi par leur activité phagocytique ainsi que par leur distribution au sein des tissus lors des phases d’inflammation (Wong et al. 2011). i. Les monocytes classiques : CD14++CD16- Les Mos appartenant à cette catégorie sont qualifiés de « classiques » (Ziegler-Heitbrock et al. 2010). Ils sont le sous-type majoritaire dans le sang et représentent 80 à 90% des Mos totaux circulants (Soehnlein et Lindbom 2010; Strauss-Ayali et al. 2007). Ces Mos expriment fortement CD14, mais pas CD16 ; ils expriment aussi à leur surface préférentiellement CCR2, et très peu de CX3CR1 (Passlick et al. 1989). Ils ont une forte activité de phagocytose, produisent une grande quantité d’espèces réactives de l’oxygène et développent une réponse cytotoxique dépendante des anticorps (Connor et al. 1990).
Ces Mos sont induits lors d’infections (Fingerle et al. 1993; Thieblemont et al. 1995) et assurent en première ligne la défense de l’organisme contre les pathogènes. Plusieurs études ont montré la présence précoce de ces Mos dans les maladies inflammatoires (Chuluundorj et al. 2014; Reed-Geaghan et al. 2010).
ii. Les monocytes non-classiques : CD14+CD16++
Ce sous-type de Mos représente environ 10% de la population de Mos (Strauss-Ayali et al. 2007). Ce sont des cellules qui expriment fortement CD16, et plus faiblement CD14 (Passlick et al. 1989). A la différence des Mos classiques, les Mos non-classiques expriment très peu de CCR2, mais beaucoup de CX3CR1 (Weber et al. 2000; Ancuta et al. 2003). Ces Mos n’ont pas d’activité de phagocytose, et après stimulation au LPS, ils ne secrètent pas de cytokines pro-inflammatoires. Les travaux de l’équipe de Geissmann ont montré que ces Mos patrouillent le long des vaisseaux sanguins, de façon dépendante de CX3CR1, afin de favoriser le recrutement de neutrophiles en cas d’inflammation , de la même façon que pour les Mos murins (Auffray et al. 2009).
iii. Les monocytes intermédiaires : CD14++CD16+
Enfin, une troisième catégorie de Mos a été mise à jour en 2000 (Grage-Griebenow et al. 2000; Grage-Griebenow et al. 2001): les Mos intermédiaires, dont les caractéristiques se situent entre celles des Mos classiques et des Mos non-classiques. En effet, ces Mos expriment à la fois CD14, mais également CD16. Ils représentent environ 5% des Mos
L’étude des Mos humains se révèle assez compliquée in vitro, en effet, les Mos se différencient au moindre stimulus et s’activent très facilement. C’est l’étude des Mos murins a permis de mieux caractériser cette population de cellules.
2) Les monocytes murins
Chez la souris, on distingue actuellement deux sous-populations de Mos. Les Mos murins sont une population de cellules assez rares en comparaison aves les Mos humains ; en effet, ils ne représentent que 2% de la population totale des leucocytes. Les différentes sous-populations de Mos murins sont actuellement classées en fonction de leurs expressions en Ly6C, CCR2 et CX3CR1 (Palframan et al. 2001; Geissmann et al. 2003).
i. Les monocytes inflammatoires : Ly6ChighCCR2+/CX3CR1low
Ces Mos inflammatoires sont les analogues des Mos classiques (CD14++CD16-) chez l’humain. Ils représentent entre 2 et 5% des leucocytes circulants dans une souris en conditions physiologiques. Ils sont rapidement recrutés au niveau du site d’inflammation lors d’une infection (Geissmann et al. 2003). La délétion en CCR2 réduit de façon importante la migration de ces Mos au niveau du site de l’inflammation, ce qui indique un rôle déterminant du récepteur à cette chimiokine dans la migration de ces Mos (Kurihara et al. 1997; Kuziel et al. 1997). Ce sont les principaux acteurs de la réponse inflammatoire, ils sont capables de secréter une grande diversité de cytokines pro-inflammatoires : on retrouve une forte expression de Toll Like Receptor 4 (TLR4), récepteur au lipopolysaccharide (LPS) à leur membrane (Cros et al. 2010).
ii. Les Monocytes résidents : Ly6ClowCCR2-/CX3CR1high
Ce sous-type de Mos est l’analogue des Mos non-classiques (CD14+CD16++) chez l’humain. Bien qu’ils ne fassent pas partie des Mos rapidement mobilisables, les Mos résidents sont néanmoins importants à la réponse à l’inflammation (Geissmann et al. 2010). En effet, il a été montré que les Mos résidents patrouillent le long des vaisseaux sanguins de façon CX3CR1 dépendante et favorisent le recrutement rapide des neutrophiles puis des Mos inflammatoires en cas d’agression (Auffray et al. 2007). De plus, la capacité importante des Mos résidents pour la phagocytose leur confère un grand rôle dans la clairance des tissus endommagés.
3) LES MACROPHAGES
Lors de la phase inflammatoire, les Mos circulants, à courte durée de vie et exprimant très fortement le récepteur à la chimiokine CCR2, sont recrutés sur le site inflammatoire où ils vont se différencier en MΦs.
Les MΦs participent à de nombreux processus biologiques comme le maintien de l’homéostasie du tissu via l’élimination de cellules apoptotiques ; la production de facteurs de croissance, le remodelage tissulaire ou encore la réparation et la résolution de la réponse inflammatoire (Lawrence et Natoli 2011; Gordon 2007). Afin de réaliser ces fonctions, les MΦs possèdent une machinerie cellulaire beaucoup plus développée que celle des Mos, avec notamment les constituants suivants : des lysosomes, des vacuoles de phagocytoses ou encore l’appareil de golgi. Ces organites permettent aux M Φs d’être plus performants dans la migration, la phagocytose et la production de cytokines. Les MΦs sont également des cellules présentatrices d’antigènes (Lawrence et al. 2002; Gordon 2002).
Ce sont des cellules qui présentent une grande hétérogénéité autant sur le plan fonctionnel que sur le plan morphologique (Mantovani et al. 2002; Geissmann et al. 2010). Une nomenclature a été établie en analogie avec le système immunitaire adaptatif afin de classer les MΦs en deux catégories. On distingue les MΦs de type M1, qui ont été identifiés comme « pro-inflammatoires » (Allavena et Mantovani 2012), et les MΦs de type M2 associés à des phénomènes plutôt « anti-inflammatoires » et plutôt associés à des phénomènes de réparation tissulaire (Martinez et al. 2008).
Classiquement, des MΦs cultivés in vitro et activés par du LPS par exemple sont classé comme des M Φ s de type M1. Ils sont inflammatoires, antimicrobiens, anti- angiogéniques et sécrètent des facteurs comme IL-1β, TNF-α, IL-6 ou CCL2. De la même façon, l’activation des MΦs de type M2 est induite par IL-4 et IL-13, ce qui polarise les MΦs dans un phénotype plutôt anti-inflammatoire. Ils favorisent alors la phagocytose, la néovascularisation ou encore la réparation tissulaire. Mais dans les modèles in vivo, les PMs sous-rétiniens expriment à la fois des marqueurs de type M1 et de type M2 (Camelo et al. 2012; Horie et al. 2013; Liu et al. 2013); tout comme ils
Dans les modèles d’inflammation sous-rétinienne, il semble donc que cette classification ne soit pas appropriée, elle ne reflète en tous cas pas la diversité des réponses aux différents types d’activation. (D’après Guillonneau et al., 2017).
Il existe une autre catégorie de MΦs : il s’agit des macrophages résidents (rMΦs), qui infiltrent les organes pendant l’embryogenèse. En conditions physiologiques, ils sont capables de s’auto-renouveler de façon indépendante du recrutement monocytaire (Tarling et al. 1987; Jenkins et al. 2011). On peut notamment citer les ostéoclastes, rMΦ s spécifiques des tissus osseux (Udagawa et al. 1990) ; les cellules de Kupffer, spécifiques du foie (Crofton et al. 1978) ou encore les cellules microgliales, spécifiques du système nerveux central (Saijo et Glass 2011).
4) LES CELLULES MICROGLIALES : MACROPHAGES RESIDENTS DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL
Les rMΦs, ont un rôle aussi bien trophique que de sentinelle, et sont présents dans tous les organes du corps humain. Ils se développent pendant les premiers stades de l’embryogénèse à partir des macrophages embryonnaires, retrouvés dans le sac vitellin, ou à partir des monocytes embryonnaires du foie (Gautier et al. 2014).
Dans la rétine, les rMΦs sont appelés microglies et sont spécifiques du SNC. Les cellules microgliales représentent entre 5 et 20% des cellules totales du SNC (Ransohoff et Cardona 2010). Ces cellules sont impliquées dans la clairance des neurones apoptotiques ainsi que dans la genèse des synapses rétiniennes au cours du développement (Bessis et al. 2007). Physiologiquement, elles sont nécessaires à la maintenance des structures synaptiques dans la rétine adulte et participent également aux transmissions synaptiques qui ont lieu pendant le cycle visuel normal (Wang et al. 2016). Les microglies sont caractérisées par le fait qu’elles n’expriment pas CCR2 (Mizutani et al. 2012; Saederup et al. 2010), mais elles expriment très fortement CX3CR1 Checchin et al. 2006; Combadière et al. 2007; Jung et al. 2000). Les neurones exprimant la forme membranaire et soluble de CX3CL1, permettent de contrôler l’état d’activation des microglies (Harrison et al. 1998; Ransohoff 2007; Raoul et al. 2010).
Les cellules microgliales sont activées par une grande variété de signaux ; il peut s’agir de cytokines, de facteurs du complément, de protéines plasmatiques ou de molécules pathogènes comme les composants bactériens ou viraux. Les neurones endommagés
sont également capables d’activer les microglies via une libération d’ATP ; afin d’activer leur phagocytose. Lorsqu’elles sont activées, les microglies ont un rôle dans l’amplification de la réponse immunitaire, mais également à la réparation tissulaire et à la dégénérescence neuronale (González-Scarano et Baltuch 1999).
Les conditions inflammatoires vont permettre à des MΦ de différentes origines de cohabiter. Mais très peu de choses sont connues quant à leurs spécificités ou leurs modes d’action. A la fin de la réponse inflammatoire, les iMΦs disparaissent du site, contrairement aux rMΦs qui vont permettre au tissu lésé de retrouver son état physiologique.
Pour résumer, différents types de PMs, résidents ou infiltrant, possèdent différentes fonctions pendant le développement, l’inflammation et l’homéostasie d’un tissu. A ce jour, il est difficile d’évaluer les rôles de chaque sous-population de cellules, ceci étant du aux limites des outils immunohistochimiques disponible : ces populations de cellules expriment ou induisent des marqueurs très similaires (Gautier et al. 2012; Ransohoff et Cardona 2010).