Les cytokines :

Les cytokines sont des glycoprotéines qui constituent des messagers inter-cellulaires permettant la coordination de la réponse immunitaire Les cytokines sont produites par des cellules spécifiques ou non, et agissent le plus souvent dans l’environnement de celles-ci, sécrétion paracrine, voire autocrine lorsque les cytokines agissent sur les cellules productrices. Parfois, elles agissent à distance via la circulation sanguine leur sécrétion peut donc être également endocrine.

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Les cellules productrices peuvent être des cellules de l’immunité : des macrophages pour l’interleukine 1 (IL-1), l’IL-12, le tumor necrosis factor alpha (TNFα), le granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), le granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (CSF), etc. ; des cellules T pour l’IL-2, le TNFα, l’interféron gamma (IFNγ), le GM-CSF, etc. ; des fibroblastes pour le GM-CSF et l’IFNβ ; des leucocytes pour l’IFNα.[46]

L’action des cytokines se fait généralement en cascade, avec des interdépendances pouvant aller dans le sens d’un antagonisme ou d’une synergie. De même, différentes cytokines

peuvent avoir le même effet (redondance), et une même cytokine peut avoir des effets différents selon la cible (pléiotropie).

Figure 15: Effet redondance et effet pléiotropie

Les cytokines peuvent être exploitées à des fins thérapeutiques, mais peuvent être limitées par la toxicité et par la perte de l’activité due à des substances contre-régulatrices, y compris les molécules suppressives qui sont importantes pour une protection physiologique normale contre la sur réaction aux agents pathogènes et les dommages cellulaires ainsi que l’auto réactivité.[47]

1. Interleukines :

L'interleukine-2 (IL-2) est une cytokine pléiotrope nécessaire à la fois à la prolifération / différenciation des lymphocytes effecteurs et l’expansion des lymphocytes T régulateurs. IL-2 a été découvert il y a plus de 40 ans comme un stimulateur soluble de leucocytes , produit par les lymphocytes T . L'IL-2 est principalement produite par les cellules T CD4 + à la suite de l'activation du TCR et de la co-stimulation du CD28. L'IL2 a de nombreuses fonctions

importantes dans les lymphocytes, notamment l'induction de la prolifération, la survie cellulaire et l'apoptose (via la mort cellulaire induite par l'activation), ainsi que la régulation positive de l'activité cellulaire cytotoxique. Les signaux IL-2 passent par un complexe récepteur hétérotrimérique composé de chaînes distinctes α, β et γ (également appelées respectivement CD25, CD122 et CD132). Le CD132 est utilisé universellement par toutes les cytokines de la famille IL-2.

L'identification et le clonage du gène de l'IL-2 humaine dans les années 80 et l'avènement de la technologie de l' ADN recombinant ont permis l'administration sur-physiologique de l'IL-2 recombinante. L'IL-2 a été reconnue comme facteur de croissance des cellules T et des cellules NKet a montré un effet anti-tumoral favorisant l'activité de ces cellules. Après avoir démontré son efficacité lors d'essais cliniques, la FDA a approuvé l'utilisation d'IL-2 à haute dose dans les carcinomes à cellules rénales métastatiques (1992) et le mélanome métastatique (1998).[48]

Le problème le plus restrictif du traitement par l'IL2 est probablement sa toxicité limitant la dose.

Une autre limitation importante de la thérapie IL-2 est sa nature conflictuelle en tant que promoteur de l'immunosuppression via T reg et de l'activation immunitaire via d'autres cellules CD4 +, CD8 + T et NK. Ce résultat dépend en fin de compte de la dose d'IL-2 administrée, les fortes doses étant immunostimulantes, mais les faibles doses se révélant immunosuppressives. Cela crée une situation dans laquelle de faibles doses pourraient nuire à l'efficacité antitumorale, tandis que des doses élevées sont nécessaires pour l'activité antitumorale.

De nombreuses stratégies ont été tentées au niveau de la clinique pour atténuer les limites de l'IL2, notamment des modifications de la voie d'administration et des combinaisons avec d'autres médicaments. Cependant, les problèmes de toxicité et d'efficacité demeurent et les approches moléculaires modifiant l'IL-2 devraient être utiles pour améliorer encore l'IL-2 dans ces domaines.

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1.1. Principales stratégies d’amélioration :

 Les mutéines IL-2 :

L'approche la plus simple pour modifier la fonction de l'IL2 a été d'introduire des mutations ciblées, où même quelques changements spécifiques peuvent avoir des effets profonds sur l'activité. Les mutations introduites dans IL-2 visent généralement des sites connus pour se lier à CD25, CD122 ou CD132

 Complexes d'anticorps IL-2 et protéines de fusion IL-2 :

Au lieu d'introduire des mutations dans IL2, il est également possible de complexer IL-2 avec des anticorps anti-IL2 qui obtiennent une liaison de CD25 ou CD122 pour obtenir des effets analogues.

L'administration de complexes d'anticorps IL-2 / IL-2 peut également résoudre le problème de la fuite vascul aire en réduisant la dose requise d'IL-2 pour obtenir des effets antitumoraux.

 Ciblage des cellules exprimant IL-2R (par exemple, Tregs) en vue de

leur épuisement :

Il consiste en acides aminés 1-389 de la toxine diphtérique (DAB389) fusionnée à IL-2 humaine. Lors de la liaison à IL2R, la toxine diphtérique est endocytée et subit une protéolyse, permettant la libération du fragment A enzymatiquement actif dans le cytosol. Ici, le fragment A inhibe puissamment la synthèse des protéines via la ribosylation par l'ADP du facteur d'élongation eucaryote 2, induisant finalement la mort cellulaire.[49]

 IL-2 pegylée :

Les avantages potentiels d'améliorer la demi-vie de l'IL-2 ont été identifiés tôt dans son développement clinique avec l'émergence de l'IL-2 pégylée au milieu des années 1980. L'IL2 pégylée a été développée par Cetus (plus tard Chiron) Corporation et consistait en 2-3 chaînes PEG conjuguées à l'IL-2 via la réactivité des esters succinimidyliques en amines primaires présentes dans le polypeptide. Le PEG-IL-2 a montré une activité antitumorale supérieure à l'IL-2 non conjuguée à des doses équitoxiques dans plusieurs modèles de tumeurs et une

activité en corrélation avec les concentrations sériques maximales d'IL2. Cependant, PEG – IL-2 n'a pas montré d'activité accrue et avait une toxicité similaire à celle du schéma posologique à haute dose d'IL-2 lors d'un essai clinique de phase I sur le mélanome métastatique et le carcinome à cellules rénales.[50, 51]

Les cytokines pro-inflammatoires sont largement impliquées dans ces pathologies et agissent à différents niveaux : local, amplifiant la réaction inflammatoire par une influence sur la néo-vascularisation, l’hyperprolifération cellulaire et la dégradation tissulaire, et systémique cytokines majeures, le TNF, l’IL-6, l’IL-1 et l’IL-17 devenues des cibles importantes pour de nouvelles thérapies

De nouvelles modalités d’utilisation des cytokines sont également en train de voir le jour, avec pour objectif essentiel de limiter l’action des cytokines à leur cible cellulaire immédiate, permettant ainsi d’optimiser les effets thérapeutiques en évitant leurs effets secondaires.[52]

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2. Interférons :

Sont un sous-groupe de cytokines qui ont une action importante dans l’immunité. Décrits pour la première fois en 1957, un certain nombre d’IFN ont été découverts depuis

Ils sont classés en trois types principaux, type I, type II et type III, selon la nature du récepteur qu’ils utilisent pour la transduction des signaux, leurs caractéristiques structurelles et leurs activités biologiques.

2.1. Structures protéiques d'interféron :

Les IFN-alfas humains sont synthétisés sous forme de protéine précurseur longue de 188 à 189 résidus. Les 23 premiers résidus correspondent à un peptide signal, donnant une protéine de masse moléculaire calculée de 18,5 kDa. La gamme de masses moléculaires déterminée expérimentalement de 19 à 26 kDa, en raison de la présence de modifications post-traductionnelles. Les séquences de gènes codant pour la sous-famille IFN-alpha présentent un niveau élevé de similarité de séquence globale et les séquences protéiques correspondantes se partagent entre 70% et 80% d’homologie et environ 35% d'identité avec l'IFN-beta humain.

2.2. Applications cliniques :

Les IFN sont des produits biopharmaceutiques puissants, mais ils posent de nombreux obstacles pour les applications cliniques. Parce qu'ils sont synthétisés dans l'organisme en faibles quantités et présentent des niveaux variables de spécificité d'espèce, seul l'IFN recombinant humain peut être utilisé pour des applications médicales. De plus, il est vite devenu évident que, les IFN agissant principalement au niveau des interactions entre cellules, leur application systémique, principalement par injection intramusculaire ou parfois par voie sous-cutanée, n’est pas simple, bien qu’elle soit assez bien tolérée.[53]

2.3. Interféron-Alfa dans le traitement antiviral :

L'application clinique la plus efficace et la plus répandue de (alfa) -IFN a été le traitement des infections chroniques par l'hépatite, en particulier l'hépatite C (HCV). En monothérapie ou en association avec la ribavirine, l'IFN-alfa a été le traitement de choix des patients présentant une infection chronique par le VHC. De nouveaux outils de chimiothérapie sont devenus disponible et l’utilisation de l’IFN pourrait bientôt prendre fin.

Le sous-type IFN-alpha 2 est le seul IFN utilisé pour le traitement des hépatites chroniques B et C et de la leucémie. Les IFN alpha recombinants naturels approuvés par la FDA comme agents thérapeutiques sont principalement les sous-types alpha2a et IFN-alpha2b, ainsi que leurs formes pégylées. L’introduction de l’IFN pégylé en 2001 a permis d’améliorer son efficacité antivirale, principalement en raison de la demi-vie plus longue dans le sang, qui ne nécessitait qu’une injection par semaine au lieu des deux à trois précédentes et en association avec un traitement à la ribavirine. Cependant, des taux de réussite variables ont été observés dans différents pays, notamment avec différents sous-types de VHC. Ainsi, il y a eu une recherche intensive de nouvelles thérapies. Souvent, des médicaments antiviraux supplémentaires tels que la protéase des inhibiteurs.[54]

2.4. Traitement anti-tumoral :

Les activités antiprolifératives de préparations brutes d'IFN-alpha signalées à la fin des années 1970 et au début des années 1980 ont suscité de grands espoirs en matière de traitements anticancéreux. Des résultats encourageants ont été obtenus pour le cancer du sein, les lymphomes et certains myélomes et sarcomes.

Les études cliniques portant sur l'IFN-alfa recombinant purifié dans les années 1980 ont eu moins de succès, principalement en raison d'effets collatéraux, et l'utilisation clinique de l'IFN-alfa est devenue plus restreinte. de Schering Plough (IFN-alfa2b produit dans Escherichia coli) est sur le marché depuis 1986. Les IFN-alfa2a et 2b ont continué de traiter avec succès la leucémie à tricholeucocytes mais aussi mélanome malin, condylomes acuminés (condylomes génitaux), carcinome de l'ovaire, lymphome folliculaire, carcinome à cellules rénales métastatique et sarcome de Kaposi lié au sida[55]. L’IFN-alpha est également utilisé en tant que adjuvant avec d'autres agents thérapeutiques pour traiter les patients atteints de cancers de la vessie et du rein et du mélanome.[56]

2.5. Interféron bêta

L’IFN-bêta, qui a été cloné, séquencé et exprimé pour la première fois en 1982 , n’a pas immédiatement trouvé une application médicale satisfaisante, mais a ensuite été utilisé pour traiter la sclérose en plaques récurrente et ralentir la progression de la maladie. On pense que l'IFN-bêta inhibe la production d'IFN-gamma et de TNF-alpha, régulant ainsi négativement la réponse pro-inflammatoire.

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Le traitement à l'IFN-bêta peut réduire le trafic de cellules inflammatoires au travers de la BHE et augmenter la production de facteur de croissance nerveuse, entraînant une augmentation potentielle de la survie et de la réparation neuronales.[57]

Globalement, le traitement par IFN-bêta conduit à une réduction de l'inflammation des neurones. L'IFN-bêta recombinant peut être exprimé et purifié avec une relative facilité dans les cellules de E. coli ou d'ovaires de hamster chinois (CHO). La production dans E. coli, telle que, donne un produit non glycosylé, qui n'a pas affecté négativement ses activités biologiques.[58]

2.6. Interféron-Gamma

L’IFN-gamma, un IFN de type II, anciennement appelé IFN immunitaire, est une cytokine essentielle de l’immunité inné, et l'immunité adaptative contre l'infection par divers agents pathogènes viraux et certaines infections bactériennes et à protozoaires. Il active d'autres cellules immunitaires, telles que les macrophages et les cellules tueuses naturelles, et a un effet immuno-stimulateur et immuno-modulateur essentiel. Cependant, il est également impliqué dans plusieurs maladies auto-immunes.

Du fait de son rôle complexe et pivot dans le système immunitaire, les applications cliniques n’ont pas été simples et l’IFN-gamma n’est utilisé que peu de fois, comme dans le cas de la maladie granulomateuse chronique. Il est normalement produit dans E. coli et est purifié par des techniques de chromatographie standard.[59]