Rôle du P2X7R dans les maladies auto-immunes

Les macrophages de souris P2X7R ko, stimulés par du LPS, sont incapables de libérer de l’IL-1! et de l’IL-18 matures après activation du P2X7R (104). De ce fait, le rôle potentiel du P2X7R dans les maladies auto-immunes systémiques ou spécifiques d’organes a été évalué dans des souris dont le gène codant P2X7R a été inactivé par recombinaison homologue au locus. Dans un modèle d’arthrite induite par un anticorps monoclonal anti-collagène, Labasi et coll. ont montré que les souris P2X7R ko développent une arthrite moins sévère que les animaux P2X7R +/+ (105). L’inflammation synoviale, les destructions du cartilage et la quantité de produits de dégradation du collagène étaient nettement réduits dans les animaux P2X7R ko, suggérant fortement que l’absence de P2X7R entraînait une diminution des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-1!, connue pour être impliquée dans la sévérité de l’arthrite. Chez l’homme, Portales-Cervantes et coll. ont analysé le rôle de P2X7R dans le lupus érythémateux disséminé (SLE) et dans la polyarthrite rhumatoïde (PAR) (106). Ils ont comparé l’expression et la fonction du P2X7R ainsi que les polymorphismes génétiques de ce récepteur (1513 A/C et 762T) chez des sujets sains et chez 101 patients atteints de SLE ou 112 malades présentant une PAR. Les deux mutations aboutissent à la formation de P2X7R non-fonctionnels. Portales-Cervantes et coll. n’ont trouvé aucune différence dans les

polymorphismes génétiques entre les patients et les contrôles. Par contre, Al-Shukaili et coll. ont déterminé que la présence de facteur rhumatoïde, et d’auto-anticorps anti-MCV était associée de façon significative avec le polymorphisme 1523 A/C chez les patients atteints de PAR (107). Chez ces derniers, Portales-Cervantes et coll. ont observé une augmentation significative de la libération d’IL-1! après stimulation par l’ATP de monocytes de patients atteints de PAR par rapport aux sujets contrôles. Ainsi, les observations faites chez les malades présentant une PAR sont compatibles avec celles faites dans le modèle d’arthrite murine même si les anomalies trouvées chez l’homme sont modérées. Le P2X7R semble donc impliqué dans la sévérité de l’arthrite alors que son rôle dans le lupus reste douteux. Cependant, l’implication du P2X7R dans le lupus repose essentiellement sur les études génétiques qui ont identifié 14 loci de susceptibilité au lupus parmi lesquels le locus SLEB4 (12q24) qui inclut le gène codant le P2X7R (108 , 109).

Comme l’incidence et la gravité de l’arthrite induite par les anticorps anti-collagène sont réduites chez les souris P2X7R ko, deux groupes de chercheurs ont étudié le rôle du P2X7R dans l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE), un modèle animal de sclérose en plaques. Chen et Brosnan ont observé que les souris P2X7R ko développent une EAE plus sévère que les animaux contrôles (110). En effet, un accroissement significatif des lésions dans le système nerveux central (SNC) a été trouvé chez les souris P2X7Rko par rapport aux souris contrôles. Chen et Brosnan ont montré, dans des chimères de moëlle osseuse, que les cellules dérivées de la moëlle osseuse de souris P2X7R ko augmentaient la sévérité de la maladie chez les souris contrôles irradiées. De plus, le nombre de cellules apoptotiques dans le cerveau et la moëlle épinière était plus élevé chez les souris P2X7R+/+ que chez les animaux P2X7R ko. En conclusion, ces résultats suggèrent fortement que la diminution de l’apoptose des lymphocytes T dans le SNC des souris P2X7R ko joue un rôle majeur dans l’aggravation de l’EAE chez ces souris. On peut donc faire l’hypothèse que le P2X7R est stimulé par l’ATP libéré par les cellules détruites dans le cerveau. Ainsi, l’activation des P2X7R pourrait avoir un rôle régulateur au cours de la maladie en induisant une apoptose ou une cytolyse des cellules agressives dans le SNC. Cependant, des observations opposées à celles-ci ont été faites par Sharp et coll. qui ont observé dans une autre lignée de souris P2X7R ko, une réduction de l’incidence de l’EAE. La discordance entre ces deux études est due à l’utilisation de deux lignées différentes de souris P2X7R ko : la lignée PFIZER par rapport à celle de GlaxoSmithKline (GSK). En effet, il a été montré récemment que dans la lignée P2X7R ko GSK, les lymphocytes T expriment un P2X7R fonctionnel mais pas dans les macrophages et les cellules dendritiques (111). De plus, Nicke et coll. ont identifié une

nouvelle isoforme P2X7R (k) qui est exprimée dans la lignée P2X7R ko GSK mais pas dans la lignée PFIZER. Ce variant P2X7R (k) provient de l’utilisation d’un exon 1’ et entraîne la formation d’un P2X7R présentant une sensibilité au ligand 8 fois supérieure à l’isoforme P2X7R (a) et qui transmet les signaux plus efficacement que l’isoforme (a). Ainsi, les résultats montrant que chez les souris P2X7R ko GSK, il y a une diminution de l’incidence de l’EAE, peuvent s’expliquer par la présence sur les lymphocytes T d’une isoforme fonctionnelle de P2X7R. De ce fait, les lymphocytes T agresseurs, porteurs d’un P2X7R (k) devraient être éliminés du SNC des souris développant l’EAE comme pour les souris contrôles P2X7R+/+.

Il est bien établi qu’en plus des lymphocytes, il existe d’autres populations cellulaires dans le SNC qui expriment le P2X7R. En particulier, les cellules microgliales, qui après stimulation du P2X7R, produisent des médiateurs inflammatoires parmi lesquels le 2-arachidonoylglycérol (2-AG), un endocannabinoïde qui stimule les récepteurs CB1 (112). L’activation des ces récepteurs diminue la libération de glutamate et inhibe l’exocytotoxicité entraînant ainsi une diminution des destructions tissulaires. De plus, la stimulation des récepteurs CB2 exprimés par la microglie et les lymphocytes, diminue la production et la libération de radicaux libres et de cytokines pro-inflammatoires. Witting et coll. ont montré que la quantité d’endocannabinoïdes dans le cerveau des souris P2X7R+/+ atteintes d’EAE et présentant des lésions axonales n’était pas augmentée de façon significative comme cela est observé dans d’autres neuropathies (112). Ces observations montrent que les destructions cellulaires survenant au cours de l’EAE n’entraînent pas de production d’endocannabinoïdes neuroprotecteurs comme dans diverses atteintes neuropathologiques. De plus, chez les animaux atteints d’EAE, la production d’endocannabinoïdes (2-AG) était significativement diminuée dans le cerveau des souris P2X7R ko comparées aux souris de génotype sauvage (wt) (112). La diminution des concentrations en 2-AG chez les souris P2X7R ko est en bonne corrélation avec les destructions tissulaires observées chez ces animaux comparés aux souris wt. De façon importante, Witting et coll. montrent que c’est probablement l’IFN produit par les lymphocytes T agresseurs qui entraîne une perte de fonctionnalité du P2X7R des cellules microgliales. En plus des cellules microgliales, les astrocytes expriment le P2X7R. Ces cellules sont capables de produire du 2-AG mais en quantité beaucoup plus basse que les cellules microgliales. Cependant, comme les astrocytes sont beaucoup plus nombreux que les cellules de la microglie, on peut faire l’hypothèse que la production de 2-AG par les astrocytes contribue à la neuroprotection. Ainsi, l’expression de P2X7R par les cellules microgliales et les astrocytes protège de l’EAE.

Les oligodendrocytes qui sont la cible de l’attaque autoimmune au cours de l’EAE, expriment des P2X7R fonctionnels qui, après stimulation, induisent la mort des oligodendrocytes in vivo et in vitro (113). De façon importante, le traitement des souris par des inhibiteurs pharmacologiques de P2X7R inhibe l’EAE chronique en entraînant une diminution de la démyélinisation. Les analyses des nerfs optiques des patients atteints de sclérose en plaques et des sujets contrôles en bonne santé, ont montré que l’ARN de P2X7R et la protéine P2X7R sont significativement augmentés chez les malades comparés aux contrôles. Ainsi, la stimulation du P2X7R pourrait accroître les lésions tissulaires dans le SNC des patients atteints de sclérose en plaques comme c’est le cas chez les souris atteintes d’EAE. L’ensemble de ces résultats suggère que le P2X7R sur les oligodendrocytes aggrave l’EAE alors que sa présence sur les lymphocytes T agressifs, les cellules microgliales et les astrocytes protègent de cette maladie autoimmune spécifique d’organe.

Dans quatre modèles de maladie inflammatoire de l’intestin, Gulbransen et coll. ont démontré que les neurones entériques qui expriment le P2X7R meurent du fait de la colite inflammatoire (114). L’inhibition du P2X7R par son inhibiteur pharmacologique l’ATP-oxydé protège les neurones de la mort mais n’inhibe pas les signes pathologiques associés à la colite tels que la perte de poids et les lésions tissulaires macroscopiques. De plus, la mort neuronale est dépendante des caspases et bloquée par l’inhibiteur de toutes les caspases : Z-VAD. Les auteurs suggèrent que la mort neuronale est dépendante de la pannexine-1 (Panx1)

car elle est inhibée par le peptide inhibiteur ¹⁰ Panx et l’inhibiteur pharmacologique

probenicid. Comme l’activation de la panx-1 peut être impliquée dans l’activation de l’inflammasome, les auteurs ont déterminé quelles molécules de l’inflammasome sont nécessaires à la mort neuronale. Grâce aux lignées de souris Asc ko et NLRP3 ko, ils ont pu établir que seule la protéine Asc est impliquée dans la mort neuronale. Leurs travaux ont permis d’établir que l’inhibition de la panx-1, des caspases et de la voie Asc est capable d’inhiber la mort neuronale mais n’améliore pas les signes de colite comme la perte de poids et les lésions tissulaires. L’ensemble de leurs résultats présente un intérêt thérapeutique car l’inhibition de la panx-1 peut protéger les neurones entériques et l’innervation des muscles coliques pendant la colite. Cependant, dans ces études, l’implication directe du P2X7R et/ou de la panx-1 repose uniquement sur l’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques. Les auteurs auraient dû utiliser des animaux P2X7R ko et panx-1 ko pour solidement établir leurs conclusions.

Kawamura et coll. ont analysé le rôle des lymphocytes NKT dans l’hépatite autoimmune induite par la concanavaline-A (ConA) (115). Il est en effet établi que le traitement par la

ConA provoque une hépatite autoimmune dépendante des cellules NKT car leur élimination protège de la maladie. Par ailleurs, il a été démontré que le traitement par le NAD des lymphocytes T de souris entraîne une ADP-ribosylation des protéines de la membrane plasmique qui est catalysée par une enzyme membranaire appelée ADP-ribosyl transférase 2 (ART2) (52). Il est très important de noter que l’ADP-ribosylation du P2X7R provoque son activation caractérisée par un influx de Ca2+, l’ouverture d’un pore non sélectif et la mort des cellules. Parmi, les cellules mononuclées du foie, les lymphocytes T et NKT mais pas les cellules NK expriment l’ART2 et leur P2X7R de surface est ADP-ribosylée pourvu que du NAD soit ajouté à ces cellules (115). Les souris traitées par du NAD 2 heures avant l’administration de ConA sont protégées de l’hépatite car les cellules NKT du foie sont inactivées. Par contre, quand le NAD est injecté aux souris 3 heures après la ConA, la sévérité de l’hépatite est augmentée et 40% des animaux meurent (115). L’implication de P2X7R dans cette réponse est clairement établie car l’administration de NAD, après traitement des souris par la ConA, induit d’importantes lésions hépatiques alors chez les animaux P2X7R ko les destructions hépatiques sont significativement réduites. Ces expériences montrent que le P2X7R provoque des effets opposés au cours de l’hépatite autoimmune induite par la ConA. Des signaux inhibiteurs sont délivrés aux cellules NKT naïves diminuant les lésions hépatiques alors que des signaux activateurs sont donnés aux lymphocytes NKT activés par la ConA exacerbant l’hépatite autoimmune.

Le rôle du P2X7R dans le développement du diabète de type I chez les souris diabétiques non obèses (NOD) a été évalué par Yi-Guang Chen et coll. (116). Ils ont comparé l’incidence du diabète de type I chez des souris NOD des trois génotypes suivants : P2X7R wt, P2X7R +/- et P2X7R ko. Ils n’ont observé aucune différence entre les souris des trois génotypes quel que soit le sexe. Cependant, les mêmes auteurs avaient observé que le diabète de type I était accéléré dans les souris NOD déficiente en CD38, une ectoenzyme, qui hydrolyse le NAD et de ce fait diminue l’ADP-ribosylation de P2X7R sur les lymphocytes T. De ce fait, l’absence de CD38 entraîne une diminution de la mort cellulaire induite par l’ADP-ribosylation de P2X7R. Chez les souris NOD.CD38 ko, l’accélération du diabète de type I est attribuée à la mort cellulaire dépendante du NAD des lymphocytes T CD4+ NKT invariant et des lymphocytes T régulateurs FOXp3+ (116). Quand la déficience en P2X7R a été introduite dans le fond génétique des souris NOD.CD38 ko, l’absence de P2X7R chez les souris aboutit à une disparition de l’apparition accélérée du diabète. De façon très importante, Yi-Guang Chen et coll. ont démontré que les nombres de lymphocytes T CD4+ NKT invariant et de lymphocytes T régulateurs sont ramenés chez les souris NOD. CD38,P2X7R double ko aux

valeurs trouvées chez les souris NOD (116). Ces travaux démontrent que l’ADP-ribosylation des P2X7R entraîne la mort de sous-populations de lymphocytes T impliquées dans la régulation négative du diabète de type I dans les souris NOD.

! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

2. LA SUPERFAMILLE 4.1

!

La superfamille 4.1 est constituée de nombreuses protéines qui sont caractérisées par la présence d’un domaine conservé FERM (Four.1 protein Ezrin Radixin Moesin) en position

NH2 terminale et d’un domaine SABD (Spectrin Actin Binding Domain) de liaison à l’actine

ou à la spectrine en position C-terminale. La superfamille 4.1 peut être divisée en 5 familles : band 4.1 (protéine 4.1R, protéine 4.1G, protéine 4.1B et la protéine 4.1N), ERM (ezrine/radixine/moesine/merline/NBL6/NBL7), taline, PTPH1 (PTPH1/PTPMEG/NBL1-3), et NBL4 (NBL4/NBL5) (117) Ces protéines ont pour fonction principale d’établir un lien entre le réseau d’actine et les protéines membranaires.