I. 1.3.2.2. Les récepteurs P2X
I.5. LES MACROPHAGES
Le premier modèle cellulaire utilisé dans le cadre de ces travaux est un modèle de macrophages péritonéaux. A part leur rôle dans la phagocytose, ces cellules du système immunitaire sont responsables de la sécrétion de divers produits dont les cytokines. Les macrophages péritonéaux sont souvent utilisés en recherche car ils peuvent être assez facilement isolés en grande quantité par lavage péritonéal, surtout après stimulation par un agent inflammatoire tel le thioglycollate.
I.5.1. Historique
Le terme macrophage a été employé pour la première fois au 19ème siècle par Élie Metchnikoff afin de décrire des grosses cellules capables d’ingérer des microorganismes. Pour sa découverte il a obtenu en 1908 le prix Nobel de physiologie et de médecine, avec Paul Ehrlich (Tan et Dee, 2009). Plus tard, en 1924, Aschoff a inclus les macrophages dans le système réticulo-endothélial appelé également système réticulohistiocytaire (Auger et Ross, 1992). Actuellement, le terme de système réticulo-endothélial est remplacé par celui de système des phagocytes mononucléés (Van Furth et al., 1972). Ce terme regroupe les monoblastes, les pro-monocytes, les monocytes périphériques sanguins et les macrophages tissulaires.
I.5.2. Origine et différenciation
Les cellules du système des phagocytes mononucléés proviennent de cellules souches pluripotentes de la moelle osseuse qui se différencient ensuite. Cette prolifération et différenciation nécessitent la présence de différents facteurs de croissance, tels que l’IL-6,
l’IL-3 et les facteurs GM-CSF (granulocyte macrophage colony stimulating factor) et M-CSF (macrophage colony stimulating factor, appelé aussi CSF-1). Sous l’influence de ces facteurs de croissance, les cellules souches pluripotentes prolifèrent et vont évoluer successivement en monoblastes, pro-monocytes, puis en monocytes. Les monocytes quittent la moelle osseuse et entrent dans le sang périphérique, où ils restent environ 24 heures avant de se diriger vers les tissus. Quand ils quittent les vaisseaux sanguins les monocytes adhèrent d’abord à l’endothélium vasculaire via des molécules d’adhésion exprimées à leur surface qui se lient aux molécules de surface des cellules endothéliales. Suite à leur attachement à l’endothélium, les monocytes peuvent traverser celui-ci et atteindre les tissus. Ils s’y différencient en macrophages résidents, et peuvent y demeurer plusieurs mois (Fig. 1.16) (Mosser et Edwards, 2008). On peut distinguer plusieurs populations de macrophages, notamment les macrophages péritonéaux, les cellules de Kupffer dans le foie, les cellules de Langerhans au niveau de la peau, les macrophages alvéolaires et les cellules de la microglie.
Figure 1.16 : Origine et différenciation des macrophages.
Les monocytes sont originaires d’une cellule souche hématopoïétique commune (HSC) de la moelle osseuse. En réponse à des facteurs de croissance ces précurseurs se divisent et se différencient en monoblastes, pro-monocytes avant de devenir des monocytes. Ces derniers quittent la moelle osseuse et entrent dans le sang périphérique. Ils migrent ensuite vers différents tissus ou ils deviennent des macrophages spécifiques. Modifié d’après Mosser et Edwards (2008).
I.5.3. Morphologie
Les macrophages sont de grandes cellules de diamètre de 25 à 50 µm. Ce sont des cellules mononucléés avec un noyau excentrique de forme ronde ou réniforme. Ils possèdent un cytoplasme abondant dans lequel on trouve de nombreuses mitochondries et des lysosomes. Le cytosquelette du macrophage, formé de microtubules et de microfilaments d’actine, permet sa locomotion de même que la formation de pseudopodes lors de la phagocytose (Auger et Ross, 1992).
A la surface des macrophages on retrouve différentes molécules, telles que des récepteurs et des molécules d’adhésion. Des récepteurs de la partie Fc des Ig, surtout des IgG et des IgE, y sont localisés. Ils sont responsables de l’adhésion et de la phagocytose subséquente de particules recouvertes d’anticorps. Un autre groupe de récepteurs impliqués dans la phagocytose par le macrophage sont les récepteurs des molécules du complément (May et Machesky, 2001). A la surface des macrophages on peut également distinguer des récepteurs pour de nombreux facteurs de croissance et cytokines. Les lipoprotéines de faible densité sont reconnues par les récepteurs des lipoprotéines et par les récepteurs Scavenger, qui sont notamment impliqués dans la reconnaissance de pathogènes (Greaves et Gordon, 2009). Les macrophages expriment plusieurs membres de la famille des récepteurs TLR, dont le récepteur TLR4, ainsi que le CD14. Pour permettre leur adhésion aux cellules environnantes et à la matrice extracellulaire les macrophages possèdent des sélectines et des intégrines. Des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité I et II sont exprimées par les macrophages, afin de permettre la présentation des antigènes aux lymphocytes T.
I.5.4. Rôles dans l’immunité
Les macrophages sont des cellules immunitaires distribuées au niveau de différents organes, tissus et fluides. Ils font partie de la première ligne de défense contre les agents pathogènes, l’immunité innée. Ils interviennent dans le phénomène de phagocytose, caractérisé par l’adhésion, l’ingestion et éventuellement la digestion de particules. La particule phagocytée est entourée par les pseudopodes de la cellule. Entre ces pseudopodes se forme une nouvelle vacuole intracellulaire, le phagosome, qui va ensuite fusionner avec un
lysosome et former un phagolysosome. Les pathogènes et débris cellulaires sont dégradés et les antigènes peuvent être présentés aux différentes cellules du système immunitaire, via le complexe majeur d’histocompatibilité II. Les macrophages sécrètent divers médiateurs tels que les cytokines IL-1β, TNF-α et IL-6, des chimiokines et d’autres médiateurs de l’inflammation comme les prostaglandines et leucotriènes.
I.5.5. Les récepteurs purinergiques dans les macrophages
Steinberg et Silverstein sont les premiers à avoir démontré, en 1987, l’expression d’un récepteur membranaire activé sélectivement par l’ATP et certains de ses analogues, dans la lignée cellulaire J774 de macrophages murins et dans les macrophages péritonéaux (Steinberg et Silverstein, 1987 ; Steinberg et al., 1987). L’activation de ce récepteur, appelé récepteur P2X7 ou anciennement récepteur P2Z, résulte en la formation d’un pore perméable à des colorants fluorescents de taille inférieure à 900 Da (Steinberg et al., 1987). En 1988, Greenberg et ses collaborateurs ont démontré que dans les macrophages J774, les nucléotides extracellulaires entraînent une augmentation de la [Ca2+]i par deux mécanismes distincts, la mobilisation du calcium intracellulaire ainsi que l’entrée de calcium extracellulaire. Outre les récepteurs P2X, ces cellules expriment donc des récepteurs P2Y couplés aux protéines G. La présence de récepteurs purinergiques fonctionnels est aujourd’hui établie dans différents types de macrophages et dans des lignées cellulaires. Au niveau des macrophages de la lignée J774 les récepteurs P2X4 et P2X7 sont principalement exprimés, comme le montrent des analyses par RT-PCR, immunofluorescence et Western blot. L’expression de divers récepteurs P2Y (P2Y1, P2Y2, P2Y4, P2Y6) a également été reportée (Coutinho-Silva et al., 2005 ; Ito et al., 2008). L’ARNm de plusieurs récepteurs purinergiques, dont les récepteurs P2X4 et P2X7, a été mis en évidence au niveau des macrophages alvéolaires humains (Myrtek et al., 2008). Del Rey et ses collègues (2006) ont décrit la présence d’ARNm correspondant aux récepteurs P2X1, P2X4, P2X7, P2Y1, P2Y2 et P2Y6 dans les macrophages péritonéaux résidents. Les récepteurs P2X4 et P2X7 sont également co-exprimés dans les cellules microgliales BV-2 (Raouf et al., 2007).