Selon Mantovani et al., 2004, les macrophages M2 sont divisés en trois sous-types. Les macrophages M2a activés par l’IL-4 et l’IL-13, les macrophages M2b activés par les complexes immuns associés aux agonistes des TLRs et les macrophages M2c principalement induits par les glucocorticoïdes, l’IL-10 et le TGF-β (Transforming Growth Factor-β) (Mantovani et al., 2004). Les macrophages M2a sont qualifiés de macrophages alternatifs et réparateurs alors que les macrophages M2b et M2c sont qualifiés de macrophages « régulateurs et anti-inflammatoires » (Mosser et al., 2008). Dans ce paragraphe, nous insisterons d'avantage sur les voies d’activation des macrophages M2a par rapport à celles des macrophages M2b et M2c dont les caractéristiques sont assez peu documentées dans la littérature.
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1) Les macrophages réparateurs M2a
a) Les cytokines de type Th2: l'Interleukine 4 et l'Interleukine 13 Au cours de la réponse immunitaire de type allergique ou parasitaire, les lymphocytes Th2, mastocytes, basophiles et éosinophiles produisent des cytokines de type Th2 (Martinez
et al., 2009; Gordon et al., 2010). Ces cytokines Th2 (IL-4 et IL-13) inhibent la polarisation
de type M1 et initient la polarisation M2a des macrophages via leur interaction sur deux types de récepteurs hétérodimériques transmembranaires (Martinez et al., 2008; Martinez et al., 2013). Le récepteur de type I formé de deux chaînes transmembranaires: IL-4Rα et IL-2Rγ et le récepteur de type II formé des chaînes IL-4Rα et IL-13Rα1 (Van Dyken et al., 2013). L’IL-4 interagit avec les récepteurs de type I et II alors que l’IL-13 interagit uniquement avec les récepteurs de type II ainsi que son récepteur leurre IL-13Rα2 (Van Dyken et al., 2013). Les récepteurs de type I sont majoritairement exprimés par les cellules hématopoïétiques (lymphocytes T et B) alors que les récepteurs de type II sont quant à eux majoritairement exprimés par les cellules non hématopoïétiques (Van Dyken et al., 2013). Des données non publiées du laboratoire UPRES EA220 ont mis en évidence que les macrophages pulmonaires humains expriment les gènes codant pour les chaînes constitutives des récepteurs de type I et de type II (Figure 6).
Figure 6: Expression relative des ARNm des récepteurs de type I et II à l’IL-4 et l’IL-13 par les macrophages pulmonaires humains
(Données UPRES EA220)
IL-4 R IL-2 R IL-13 Ra1 IL-13 Ra2 0 5 10 15 20 50000 100000 150000
Témoin IL-4 (10 ng/mL) IL-13 (50 ng/mL) LPS (10 ng/mL)
n=3 E xp re ss io n r el at iv e (2 - Ct x 1 00 0)
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Dans les macrophages dérivés de monocytes humains, l’activation des récepteurs de type I et II initie une cascade de signalisation impliquant les kinases Jak1/Jak2/Jak3 et Jak1/Jak2/Tyk2 respectivement (Bhattacharjee et al., 2013) (Figure 7). L’activation de ces kinases aboutit à la phosphorylation du facteur de transcription STAT6/STAT3 pour le récepteur de type I et STAT1/STAT3/STAT6 pour le récepteur de type II (Bhattacharjee et
al., 2013) (Figure 7). Ces facteurs activent la transcription de gènes cibles impliqués dans la
polarisation M2a des macrophages (Sica et al., 2007; Martinez et al., 2009; Beyer et al., 2012; Sica et al., 2012) (Figure 7). Parmi les gènes régulés au cours de la polarisation M2a, l’expression du facteur de transcription EGR2 (Early Growth Response Protein 2) est augmentée en présence d’IL-4 dans les macrophages dérivés de monocytes humains (Martinez et al., 2006; Jaguin et al., 2013). EGR2 est responsable de l’induction de l’expression de SOCS1 impliquée dans l’inhibition du facteur de transcription STAT1 de la polarisation M1 des macrophages (Whyte et al., 2011; Martinez et al., 2013). De même que l’expression du facteur de régulation IRF4 est retrouvée augmentée dans les macrophages murins M2a et participe à l’inhibition de la voie de signalisation MyD88 des TLRs (Negishi et
al., 2005). Ainsi, la polarisation M2a participe à sa propre amplification par l’inhibition de
voies impliquées dans la polarisation M1 des macrophages.
Figure 7: Voies de signalisation des récepteurs de type I et de type II activés par des cytokines Th2, IL-4 et IL-13
(Bhattacharjee et al., 2013)
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Les voies de signalisation de l’IL-4 et l’IL-13 interagissent également avec les récepteurs nucléaires de la famille des PPAR (Peroxisome Proliferator Activated Receptor) qui jouent un rôle dans l’initiation de la polarisation M2a des macrophages via son interaction avec le facteur de transcription STAT6 (Martinez et al., 2009; Sica et al., 2012; Tugal et al., 2013). Une augmentation de l’expression de PPARγ est observée dans les macrophages dérivés de monocytes humains stimulés par l’IL-4 (Jaguin et al., 2013).
Bien qu’il existe un rôle commun entre l’IL-13 et l’IL-4 dans l’établissement du phénotype M2a des macrophages, des divergences existent quant aux gènes cibles modulés par ces deux cytokines. En effet, l’expression de certains gènes comme TIMP3 (Tissue Inhibitor of
Metalloproteinase 3) est uniquement modulée par l’IL-4 et l’expression du gène DUSP1
(Dual Specificity Protein Phosphatase 1) est uniquement induit par l’IL-13 (Bhattacharjee et
al., 2013). De même qu'une régulation spécifique par l'IL-4 de l'expression de certains gènes
de type M2 est observé dans les macrophages murins comme l'Arg1 et la CHI3L3 (Chitinase
3-like-3) (Heller et al., 2008)
2) Les macrophages régulateurs M2b et M2c
La polarisation des macrophages M2b nécessite la présence de deux signaux que sont les agonistes des TLRs (réponse immunitaire innée) comme le LPS, associé à des complexes immuns d’immunoglobulines de type G (IgG) produit par les lymphocytes B (réponse immunitaire adaptative) (Gerber et al., 2001). Les IgG interagissent avec les récepteurs au fragment constant (Fc) des IgG (FcγR), exprimés à la membrane des macrophages (Mosser et
al., 2008). En plus des complexes immuns, d’autres facteurs peuvent induire cette
différenciation des macrophages en phénotype M2b comme les prostaglandines et les cellules apoptotiques (Mosser et al., 2008).
Les macrophages anti-inflammatoires de phénotype M2c interviennent dans la dernière phase du processus inflammatoire et la restauration de l'homéostasie tissulaire post-inflammatoire. Ces macrophages M2c sont décrits dans la littérature comme étant activés par la cytokine anti-inflammatoire IL-10 mais également par des facteurs de croissance comme le TGF-β et les glucocorticoïdes. L’expression du récepteur à l’IL-10 (IL-10R) a été mise en évidence dans les macrophages alvéolaires chez l’Homme (Fernandez et al., 2004). Ce récepteur est couplé à la kinase Jak1 qui phosphoryle et active le facteur de transcription STAT3,
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responsable de l’inhibition du facteur de transcription NF-κB et par conséquent de l’expression de cytokines pro-inflammatoires (Murray, 2006) (Figure 8). L’IL-10 induit également l’expression du microARN-146b responsable de l’inhibition de la voie de signalisation du TLR4 (Curtale et al., 2013). L’activation des macrophages par l’IL-10 diminue l’expression d’environ 15-20% des gènes induits par le LPS (Lang et al., 2002). Les macrophages M2c pourront également être stimulés de manière autocrine par le TGF-β libéré au cours des processus de réparation tissulaire. Le TGF-β interagit avec son récepteur hétérodimère formé des sous-unités TGF-βR1 et TGF-βR2 (Derynck et al., 2003) et induit l’activation de voies de signalisation impliquées dans la régulation de l’expression des gènes de l’inflammation, l’apoptose, la prolifération et la différenciation cellulaire (Derynck et al., 2003). Enfin, les glucocorticoïdes secrétés en réponse à divers stress (douleur, traumatisme, infection) sont essentiels au maintien de l’homéostasie. Ils interagissent avec le récepteur spécifique aux glucocorticoïdes qui sont exprimés par les macrophages alvéolaires humains (Pujols et al., 2002; Valledor et al., 2004). L’activation du récepteur aux glucocorticoïdes inhibe l’expression des gènes pro-inflammatoires via l’inhibition des facteurs de transcription NF-κB et AP-1 (McKay et al., 1999; Tugal et al., 2013).
Figure 8 : Voies de signalisation des agents inducteurs du phénotype M1 et M2 des macrophages (Sica et al., 2012)
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