Ce travail a pu être réalisé grâce au soutien financier du
Fond de Recherche en Ophtalmologie (FRO), de la
fondation Vésale et de la fondation Brugmann
Remerciements
Neufs années ont été nécessaires à l’aboutissement de ce travail. Et oui, exactement 9 ans.
Vers septembre 2005, à la belle époque du « numerus clausus » je rentre surmotivée au labo d’ophtalmologie pour y faire mon mémoire de médecine, en espérant grâce à lui, décrocher : « la place en ophtalmologie ». J’en ai parcouru du chemin depuis cette époque !!!! Depuis… deux demi-‐journées de recherche par semaine et voilà ! Ce travail n’aurait jamais été possible sans vous tous, chers collègues, chers collaborateurs, chers amis et famille.
Je dois tout d’abord remercier le Pr Libert de m’avoir guidée vers le Dr Caspers qui m’a accueillie au sein de son équipe et encouragée tout au long de ces années non seulement au laboratoire comme en clinique.
Je remercie profondément le Pr Willermain, François, mon chef, mais surtout mon ami, qui m’a non seulement fait tout découvrir en recherche, mais qui a également ouvert mon esprit aux uvéites cliniques. Sans ton aide, tes idées, ta disponibilité et ton encouragement, je n’y serais jamais arrivée. La décontraction générale et l’ambiance familiale mais néanmoins studieuse de tes services, labo et clinique, font de notre quotidien, très souvent chargé, un vrai plaisir.
Le Dr Catherine Bruyns, « Cath », ma maman de labo. Merci pour votre aide si précieuse, pour tous les conseils, pour toutes les heures consacrées à ce projet. Sans votre rigueur et esprit critique on n’aurait jamais abouti à ce résultat. Merci également pour tout le temps consacré à la relecture et à la correction de ce manuscrit.
J’aimerais également remercier le Dr Maya Makhoul, ma petite sœur de labo, pour son aide de tous les jours. Merci au Dr Lise Nuttin, notre reine du powerpoint, pour son amitié et aide tout au long de ces années à la réalisation de posters, présentations et à cette mise en page.
Un grand merci également aux Dr Communi, Robaye et Boeynaems qui à plusieurs reprises ont consacré du temps pour m’aider à y voir plus clair dans le monde des nucléotides, merci pour leurs conseils pertinents.
Je n’oublierais pas de citer le Dr Christophe Bouffioux, l’initiateur de ce projet, le Dr
Philippe Koch, pour nos longues discussions, le Dr Motulsky, Grégory, Olivier, Catherine et Abdel pour leurs aide, conseils et disponibilité. A tous un très grand
merci.
Merci également à tous les mémorants qui au cours de ces dernières 9 années sont passés par ce labo : Aigun, Rémi, Valérie, Magdalena, Dafina, vous m’avez tous beaucoup aidée.
Pour finaliser je remercie ma famille : mes parents, ma sœur, pour avoir cru en moi toute une vie, merci de m’avoir encouragée et aidée à avancer, sans vous, c’est sûr, je n’y serais jamais arrivée.
Alessandro, Chiara et Sofia, à ma nouvelle famille que j’ai créée en cours de route,
cette thèse vous est dédiée, merci d’avoir été là pour moi et de ne pas me tenir rigueur des longues heures où j’ai été absente. Votre amour, générosité et patience ont été le moteur de ma réussite.
Table des matières
Remerciements ... 2
Table des matières ... 4
Abréviations ... 6
Résumé ... 8
Introduction ... 9
1. Anatomie de l’œil ... 9
1.1 Anatomie de la rétine et ses 10 couches ... 9
1.1.1 L’épithélium pigmentaire rétinien ... 9
1.1.2 La couche des photorécepteurs ... 10
1.1.3 La membrane limitante externe ... 11
1.1.4 La couche nucléaire externe ... 11
1.1.5 La couche plexiforme externe ... 11
1.1.6 La couche nucléaire externe ... 11
1.1.7 La couche plexiforme interne ... 11
1.1.8 La couche des cellules ganglionnaires ... 11
1.1.9 La couche des fibres optiques ... 12
1.1.10 La membrane limitante interne. ... 12
2. Le privilège immun oculaire de l’œil sain ... 12
2.1 La barrière hémato-‐oculaire anatomique ... 12
2.2 La barrière hémato-‐oculaire physiologique ... 13
2.2.1 Inhibition par des substances immunosuppressives membranaires et solubles .. 13
2.2.2 Déviation immune associée à la chambre antérieure (ACAID) ... 14
3. Les uvéites ... 15
3.1 Classification des uvéites ... 15
3.2 Epidémiologie des uvéites ... 15
3.3 Étiologie des uvéites ... 15
4. Autoimmunité et autoinflammation ... 16
4.1 Autoimmunité ... 16
4.2 Autoinflammation ... 18
4.3 Modèles expérimentaux d’uvéite expérimentale ... 19
4.3.1 Uvéite induite par endotoxine (UIE) ... 20
4.3.2 Uvéite autoimmune expérimentale (UAE) ... 20
4.3.3 Uvéite induite par transfert adoptif (TA) de LT ... 20
4.3.4 Uvéite induite par transfert adoptif de cellules dendritiques (DC-‐UAE) ... 21
5. Concept du signal de danger ... 21
5.1 PAMPs ... 22
5.2 DAMPS ... 24
5.3 Nucléotides ... 24
6. Rôle du « Danger Signal » dans le développement d’uvéites non infectieuses (UNI) ... 25
6.1 Rôle des signaux de danger dans l’activation des lymphocytes autoréactifs spécifiques d’antigènes rétiniens ... 25
6.1.1 Rôle des signaux de danger exogènes dans l’activation des lymphocytes autoréactifs spécifiques d’antigènes rétiniens. ... 25
6.1.2 Rôle des signaux de danger endogènes dans l’activation des lymphocytes autoréactifs spécifiques d’antigènes rétiniens. ... 26
6.2 Rôle des signaux de danger dans l’activation des cellules de la BHR ... 27
6.2.1 Rôle des signaux de danger exogènes dans l’activation des cellules de la BHR ... 27
6.2.2 Rôle des signaux de danger endogènes dans l’activation des cellules de la BHR .. 28
7. Nucléotides et récepteurs aux nucléotides ... 29
7.1.1 Récepteurs P1 ... 29
7.1.2 Récepteurs P2 ... 30
7.1.2.1 Récepteurs P2X ... 30
7.1.2.2 Récepteurs P2Y ... 30
7.1.2.3 Récepteurs P2Y2 ... 31
7.2 Rôle des récepteurs aux nucléotides dans l’œil ... 31
7.3 Nucléotides comme signaux de danger et leurs récepteurs ... 32
7.3.1 Effet sur les neutrophiles ... 32
7.3.2 Effet sur les monocytes et macrophages ... 33
7.3.3 Effet sur les cellules dendritiques (DC) ... 33
7.3.4 Effet sur les lymphocytes ... 34
7.3.4.1 Effet sur les lymphocytes T ... 35
7.3.4.2 Effet sur les lymphocytes T régulateurs (LT reg) ... 36
7.3.4.3 Effet sur les lymphocytes B ... 36
7.3.4.4 Effet sur les cellules NK ... 36
7.3.5 Vue d’ensemble du rôle du P2Y2 dans l’immunité et l’inflammation ... 37
7.3.6 Les souris P2Y2-‐/-‐ ... 38
Objectifs du travail ... 40
Résultats ... 41
1. Nucléotides extracellulaires et production d’IL-‐ 8 par les cellules ARPE : Rôle potentiel des signaux de danger dans l’activation de la barrière hémato-‐ rétinienne ... 41
2. La déficience du récepteur P2Y2 atténue le développement d’uvéites autoimmunes expérimentales ... 49
3. Données supplémentaires : résultats non-‐publiés ... 68
Discussion ... 72
Perspectives ... 80
Bibliographie ... 82
Abréviations
ACAID anterior chamber associated immune deviation Ado adénosineADP adénosine diphosphate
AMPc adénosine monophosphate cyclique ARNdb acide ribonucléique double brain ARNm acide ribonucléique messager ATP adénosine triphosphate
ATPγS adénosine 5ʹ′-‐O-‐(3-‐thio) triphosphate BHR barrière hématorétinienne
BzATP benzoyl adénosine triphosphate
CARD caspase recruitment domain-‐containing protein CCL chemokine (C-‐C motif) ligand
CD cluster of differentiation CFA complete freund’s adjuvant
CMH II complexe majeur d’histocompatibilité de type II CPA cellule présentatrice d’antigène
CTL lectines du type C
CTLA 4 cytotoxic T-‐lymphocyte antigen 4 CXCL chemokine (C-‐X-‐C motif) ligand DAMPs damage associated molecular patterns DC cellule dendritique
E-‐NTPDase ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase EIU endotoxin-‐induced uveitis
EPR épithélium pigmentaire rétinien
ERK1/2 extracellular signal regulated kinase 1/2 FACS fluorescence activated cell sorting GGA geranylgeranylacetone
HLA human leukocyte antigen HMGB1 high mobility group box 1 HSP heat shock proteins
ICAM-‐1 intercellular adhesion molecule -‐1 IFN interféron
IL interleukine
IL-‐1R1 interleukin-‐1 receptor de type 1 IPAF Ice protease activating factor
IRBP interphotoreceptor binding protein IRF interferon regulating factor
KO knock out LB lymphocyte B LPS lipopolysaccharide LT lymhocyte T
MDP muramyl dipeptide
MIP 2 macrophage inflammatory protein 2 Mo monocyte
Mø macrophage
MyD88 myeloid differentiation primary response gene 88 NAIP neuronal apoptosis inhibitor protease
NALP NACHT-‐LRR and Pyrin-‐domain-‐containing proteins NK natural killers
NLR nod like receptors
NLRP3 NOD-‐like receptor family pyrin domain containing 3 NOD 2 nucleotide-‐binding oligomerization domain 2 P2Y2R récepteur P2Y2
PAMP pathogen associated molecular pattern PFA paraformaldehyde
PKC phosphokinase C PR photorécepteur
PRR pattern recognition receptor PTX pertussis toxine
RT-‐PCR real time-‐ polymerase chain reaction SNP single nucleotide polymorphisms
SPEC single photon emission computed tomography TA transfer adoptif
TCD4 lymphocyte T CD4 TCD8 lymphocyte T CD8 TCR T cell receptor
TGF transforming growth factor Th T helper cell
TLR toll like receptors TNF tumor necrosis factor
TRAM translocating chain-‐associated membrane protein TRIF TIR-‐domain-‐containing adapter-‐inducing interferon-‐β TRIM tripartite motif protein
UAE uvéite autoimmune expérimentale UAI uvéites autoimmunes
UDP uridine diphosphate
UIE uvéite induite par l’endotoxine UNI uvéite non infectieuse
UTP uridine triphosphate
Résumé
Lors d’uvéite non infectieuse (UNI), des événements environnementaux vont provoquer une rupture de la tolérance immune périphérique et une activation des cellules résidentes oculaires. Plusieurs données attestent de l’importance du rôle joué par les signaux de danger lors de ces deux phases clefs d’activation pathologique. Si une place capitale a été donnée aux signaux de danger exogènes, notamment microbiens, l’importance des signaux de danger endogènes commence à émerger. A ce titre, les nucléotides constituent une famille importante de signaux de danger endogènes puisque en situation pathologique, ils vont être libérés de façon massive dans l’espace extracellulaire où ils peuvent avoir de nombreux effets en activant des récepteurs P2X et P2Y. Le but de ce travail est d’investiguer si les récepteurs P2Y2 jouent un rôle de récepteurs de danger lors d’UAI. Pour ce faire, nous avons d’abord étudié in vitro l’effet des nucléotides extracellulaires sur la production d’IL-‐8 (cytokine connue pour son rôle chimiotactique lors d’UNI) par des cellules de l’EPR. Nous avons pu montrer que les nucléotides ATPγS, UTP et UDP, stimulent la sécrétion d’IL-‐8 tant basale qu’induite par le TNFα en activant la voie intracellulaire d’ERK1/2 via l’activation des récepteurs P2Y2 et P2Y6. Ensuite, in vivo, nous avons comparé le développement d’uvéites autoimmunes expérimentales entre des souris génétiquement déficientes pour le récepteur P2Y2 (P2Y2-‐ /-‐) et des souris sauvages (P2Y
2+/+) et avons pu montrer que le groupe P2Y2-‐/-‐ était moins affecté par la maladie que le groupe sauvage contrôle. De même, après transfert adoptif de lymphocytes T autoréactifs semi-‐purifiés, les souris P2Y2-‐/-‐ étaient moins malades que les souris P2Y
Figure 1 : Œil et anatomie de la ré3ne.
A. Anatomie de l’œil B. Anatomie de la ré1ne: Coupe histologique transversale montrant les 10
couches cellulaires de la ré1ne: l’EPR, la couche des photorécepteurs, la limitante externe, la couche nucléaire externe, la couche plexiforme externe, la couche nucléaire interne, la couche plexiforme interne, la couche des cellules ganglionnaires, la couche des fibres nerveuses et la membrane limitante interne.
A
Introduction
1. Anatomie de l’œil
L’œil est un organe constitué par 3 tuniques concentriques entourant un milieu transparent. La couche la plus externe est formée par l’enveloppe fibreuse cornéo-‐ sclérale. La couche intermédiaire, vascularisée, est l’uvée qui est constituée successivement de l’avant à l’arrière par l’iris, le corps ciliaire et la choroïde. L’iris, étant le diaphragme de l’œil, sépare celui-‐ci en 2 compartiments, la chambre antérieure en avant, occupée par l’humeur aqueuse et la chambre postérieure en arrière, occupée par le cristallin et l’humeur vitrée. Enfin, la couche la plus interne, ayant une origine neuronale, est celle de la rétine (figure 1).
D’un point de vue fonctionnel, les rayons lumineux sont réfractés par la cornée et le cristallin sur la rétine où se forme l’image qui sera envoyée au système nerveux central par le nerf optique.
1.1 Anatomie de la rétine et ses 10 couches
Fonctionnellement, la rétine est composée de 2 structures laminaires : la neurorétine formée de 9 couches cellulaires qui tapissent la partie interne du globe oculaire et la couche unicellulaire de l’épithélium pigmentaire qui est la couche la plus externe de la rétine. Nous allons décrire ces différentes couches d’arrière en avant (figure 1).
1.1.1 L’épithélium pigmentaire rétinien
L’épithélium pigmentaire rétinien (EPR) est une couche cellulaire essentielle au maintien de l’homéostasie du système visuel, notamment grâce à ses nombreux rôles déterminants dans la survie des cellules photoréceptrices (cônes et bâtonnets). Elle participe activement au transport de nutriments nécessaires à la survie de la neurorétine ainsi qu’à la régénération de pigments visuels et l’élimination des déchets du métabolisme cellulaire. Parallèlement, les cellules de l’EPR sont la clé de la régulation de la réponse immunitaire locale et du maintien du privilège immun de l’œil.
l’épithélium pigmentaire est la choriocapillaire qui sert de support vasculaire au tiers externe de la rétine tandis que sa face interne est au contact avec les segments externes des photorécepteurs. Latéralement, les cellules de l’EPR sont reliées entre elles par des jonctions intercellulaires « serrées » (tight junctions), plus spécifiquement des zonulae occludentes, et des zonulae adhérentes. Les zonulae occludentes sont caractérisées par la fusion des membranes cellulaires de deux cellules adjacentes de l’EPR. Celles-‐ci empêchent le passage passif de molécules, même de petit poids moléculaire de la circulation choroïdienne vers la rétine neurosensorielle et forment ainsi la barrière hémato-‐rétinienne externe. La surface apicale (interne) des cellules de l’EPR est formée de nombreuses microvillosités qui sont en contact étroit avec les segments externes des photorécepteurs et font donc face à l’espace sous-‐rétinien. L’espace sous-‐rétinien est un espace virtuel qui est limité antérieurement par la membrane limitante externe, formée par les zonulae adhérentes qui attachent les photorécepteurs entre eux et aux cellules de Müller voisines.
1.1.2 La couche des photorécepteurs
1.1.3 La membrane limitante externe
Sous la lumière du microscope optique, la membrane limitante externe semble séparer les articles externes des photorécepteurs de leurs noyaux situés dans la couche nucléaire externe. On sait grâce à la microscopie électronique que la membrane limitante externe est composée par les zonulae adhérentes qui joignent les cellules de Müller entre elles et avec les photorécepteurs.
1.1.4 La couche nucléaire externe
Elle contient le soma et le noyau des photorécepteurs, ceux en provenance des cônes sont plaqués contre la membrane limitante externe et ceux en provenance des bâtonnets se retrouvent plus proches de la couche plexiforme externe.
1.1.5 La couche plexiforme externe
La couche plexiforme externe marque la jonction entre les neurones de premier ordre (photorécepteurs) en provenance de la rétine sensorielle et les neurones de deuxième ordre (cellules bipolaires).
1.1.6 La couche nucléaire externe
Elle est constituée par les noyaux des cellules bipolaires, des cellules horizontales et amacrines ainsi que par les noyaux des cellules gliales principales de la rétine, les cellules de Müller.
1.1.7 La couche plexiforme interne
La couche plexiforme interne représente les synapses entre les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires constituant les neurones de troisième ordre. Elle contient également un abondant réseau vasculaire.
1.1.8 La couche des cellules ganglionnaires
1.1.9 La couche des fibres optiques
La couche des fibres optiques est constituée par les axones des cellules ganglionnaires, des cellules gliales non myélinisés et des gros vaisseaux dérivant de l’artère et de la veine centrale de la rétine.
1.1.10 La membrane limitante interne.
C’est l’élément le plus interne de la rétine : véritable membrane basale sur laquelle repose l’apposition ininterrompue des pieds des cellules de Müller (cellules se projetant de la limitante interne jusqu'à la limitante externe), elle forme une ligne régulière séparant la neurorétine des éléments vitréens.
2. Le privilège immun oculaire de l’œil sain
Les sites immuns privilégiés sont des organes ou des tissus dans lesquels des tissus étrangers (greffe allogénique) survivent au lieu d’être rejetés1,2. Le privilège immun fait donc référence à un site anatomique chez un hôte immunocompétent au sein duquel la réponse immunitaire est particulière, en comparaison avec les sites anatomiques conventionnels. L’œil en est un exemple classique. Le privilège immun oculaire est aujourd’hui considéré comme une adaptation physiologique importante. En effet, une inflammation intraoculaire est incompatible avec une bonne acuité visuelle: même si elle est de faible intensité, elle peut endommager l’anatomie délicate de l’œil et provoquer une perte de transparence des milieux nécessaire à la transmission d’une image nette au cerveau. Des mécanismes permettant à l’œil de se protéger des pathogènes tout en subissant le moins possible d’inflammation se sont développés3,4. Le modèle du privilège immun oculaire repose sur l’association de mécanismes passifs (barrière hématorétinienne anatomique) et actifs (barrière hématorétinienne physiologique).
2.1 La barrière hémato-‐oculaire anatomique
L’œil est un organe séparé du reste du corps par plusieurs barrières :
BHR externe
Figure 2: La Barrière hémato-‐ré3nienne (BHR) en situa3on physiologique.
La BHR est composée de deux par1es. La BHR interne repose sur la présence de jonc1ons serrées entre les cellules endothéliales des vaisseaux ré1niens, renforcées par des extensions des cellules de Müller et des astrocytes. La BHR externe est formée par les jonc1ons serrées entre les cellules de l’EPR. En situa1on physiologique, la BHR bloque l’accès des lymphocytes à la neuroré1ne.
endothéliales de tous les vaisseaux intrarétiniens renforcées par des extensions des cellules de Müller et des astrocytes5,6. La BHR externe est formée par une couche unicellulaire de l’EPR maintenue également par des jonctions serrées situées au niveau des parois latérales cellulaires. Ces BHR limitent l’entrée intraoculaire des cellules et des molécules même de petit calibre (>300kDa), garantissant une perméabilité sélective assurée par des transports actifs transmembranaires et permettant donc de préserver l’homéostasie immunologique de l’œil (figure 2). • Barrière hémato-‐camérulaire : Elle est constituée par les cellules endothéliales des
capillaires de l’iris et par les cellules épithéliales claires du corps ciliaire et postérieures de l’iris qui sont responsables de la production de l’humeur aqueuse. Elle sépare le sang du contenu oculaire par une double barrière, constituée par la paroi des capillaires et par l’épithélium ciliaire.
• Absence de drainage lymphatique direct, ce qui ne favorise pas le drainage d’antigènes locaux aux ganglions. En effet, bien que la surface externe de l’œil et l’espace sous-‐conjonctival soient drainés par la lymphe jusqu’aux ganglions régionaux, les autres structures oculaires, notamment les plus internes, ne sont pas drainées par la lymphe7-‐9.
2.2 La barrière hémato-‐oculaire physiologique
La théorie du privilège immun oculaire a évolué avec les années. En effet, les travaux de Streilein ont démontré sans équivoque que la séparation anatomique entre le système immunitaire et l’œil ne représentait qu’une partie du phénomène complexe du privilège immun. Ce dernier résulte aussi de mécanismes actifs impliquant des cellules résidentes de l’œil1,2 via la sécrétion de substances immunosuppressives solubles et membranaires et l’ACAID (anterior chamber associated immune deviation).
d’histocompatibilité de type II (CMHII) pouvant jouer le rôle de cellules présentatrices d’antigène (CPA)12-‐14. Deuxièmement, de nombreuses cellules résidentes oculaires (les cellules gliales de Müller, les cellules de l’EPR, les cellules endothéliales de la cornée et les cellules épithéliales du corps ciliaire et de l’iris) sont capables d’inhiber l’activation lymphocytaire par des mécanismes impliquant des molécules membranaires1,15-‐18. Parmi celles-‐ci on note une forme membranaire du TGF-‐β, le FasL, le CTLA4, des galectines et la thrombospondine15,19-‐21. Troisièmement, les fluides oculaires sont riches en molécules immunosuppressives, comme notamment le TGF-‐β, α-‐MSH ou le VIP22-‐25 produites par ces cellules oculaires26,27. Ces facteurs solubles inhibent non seulement l’activation des lymphocytes mais aussi des cellules de l’immunité innée comme les cellules NK, les macrophages et les polynucléaires neutrophiles4,28,29.
2.2.2 Déviation immune associée à la chambre antérieure (ACAID)
Le dernier mécanisme expliquant le privilège immun oculaire concerne le phénomène connu sous le terme de « Anterior Chamber-‐Associated Immune Deviation » (ACAID). Une protéine étrangère injectée dans la chambre antérieure de l’œil n’est pas ignorée par le système immunitaire ; au contraire, elle induit une déviation de la réponse immune caractérisée par une diminution des réactions d’hypersensibilité retardée (diminution de l’immunité cellulaire), l’induction d’une réponse anticorps, souvent de type IgA (augmentation de l’immunité humorale) et la différenciation/activation de cellules T régulatrices. L’induction de l’ACAID nécessite la migration de CPA de la chambre antérieure de l’œil vers la rate (via le flux veineux où s’écoule le trabéculum). Au niveau splénique, elles recrutent des cellules NK T par le biais de la production de MIP2 (macrophage inflammatory protein 2). Les lymphocytes B de la zone marginale de la rate sont aussi nécessaires à la mise en place de mécanismes qui culminent avec la production de cellules TCD4 et TCD8 régulatrices. Les premières inhibent l’induction de la
Anatomique
Présenta3on
Clinique
Antérieure Aigue Infec1euse
Oculaire isolée Systémique
Intermédiaire Chronique Non-‐infec1euse
Oculaire isolée Oculaire isolée = idiopathique Systémique = MAI Postérieure Panuvéite
3. Les uvéites
3.1 Classification des uvéites
L’uvéite est une pathologie fréquente caractérisée par l’atteinte inflammatoire de l’uvée ainsi que, dans certains cas, des structures oculaires adjacentes : le vitré, la rétine ou le nerf optique. Actuellement, la classification des uvéites la plus utilisée en clinique est anatomique et est basée sur la localisation principale de l’inflammation intraoculaire. On définit ainsi l’uvéite antérieure qui est associée à une atteinte de l’iris et du corps ciliaire, l’uvéite intermédiaire qui est caractérisée par des signes inflammatoires au niveau du corps ciliaire, de la pars plana, du vitré et de l’extrême périphérie rétinienne et l’uvéite postérieure où les signes inflammatoires sont localisés au niveau de la rétine et de la choroïde. Enfin, le terme panuvéite implique une atteinte d’intensité égale de toutes les parties de l’œil, les structures situées en avant, intermédiaires et en arrière33,34 (Table 1).
3.2 Epidémiologie des uvéites
Les études portant sur l’épidémiologie de l’uvéite sont rares et souvent biaisées, reflétant les centres tertiaires plutôt que la réalité. Leur incidence annuelle (nombre de patients atteints par an dans la population), varie de 7 à 11 pour 100.000 habitants avec un pic entre 20 et 50 ans35-‐37, les uvéites de l’enfant ne représentent que 2 à 10% de l’ensemble des uvéites38,39. Le sex-‐ratio est proche de 1 si l’on considère toutes étiologies confondues, mais cela peut fortement varier en fonction de l’âge et des différentes entités. En fonction du pays nous trouvons une distribution des étiologies qui varie nettement et ceci concerne presque toutes les formes anatomiques d’uvéites40,41. En effet, plusieurs études ont montré que les atteintes antérieures sont les plus fréquentes dans le monde occidental, alors que les données sont très différentes en Asie où les panuvéites sont les plus courantes42,43. Les raisons de ces différences sont multiples, faisant à la fois intervenir des critères génétiques et environnementaux.
3.3 Étiologie des uvéites
• infectieuses: bactériennes, virales, parasitaires ou mycosiques.
• non infectieuses secondaires à une maladie systémique: uvéite liée à HLA B27, arthrite juvénile idiopathique de l’enfant, sarcoïdose, maladie de Behçet, syndrome de Vogt-‐Koyanagi-‐Harada (VKH), sclérose en plaques.
• non infectieuses secondaires à des entités ophtalmologiques supposées non infectieuses: choriorétinopathie de Birdshot.
• non infectieuses isolées de l’œil ou idiopathiques: lorsqu’aucune cause n’est retrouvée, on considère qu’il s’agit d’une atteinte non infectieuse, autoimmunitaire et/ou autoinflammatoire limitée à l’œil. A l’heure actuelle, ces uvéites représentent deux tiers des causes d’uvéites chroniques non infectieuses dans les centres de référence.
4. Autoimmunité et autoinflammation
Le système immunitaire a pour fonction principale de protéger l’organisme des microbes pathogènes tout en permettant à la flore commensale de coloniser certains de nos tissus. Pour ce faire, deux systèmes complémentaires ont évolué chez les vertébrés à mâchoire. Le système immunitaire inné repose sur l’expression de récepteurs reconnaissant des motifs microbiens conservés et collabore avec le système immunitaire adaptatif. Ce dernier est basé sur l’expression, par les lymphocytes T et B, de récepteurs, qui suite à des mécanismes de recombinaison génétique, peuvent reconnaître une diversité quasi infinie d’antigènes. Les lymphocytes T reconnaissant des autoantigènes sont normalement éliminés dans le thymus pendant la lymphopoïèse (tolérance centrale). Néanmoins, le processus est imparfait, et des lymphocytes autoréactifs sont retrouvés chez les sujets sains où ils sont maintenus inactifs par des mécanismes de tolérance périphérique44,45.
4.1 Autoimmunité
• Le premier est le rôle joué par des lymphocytes T autoréactifs spécifiques d’antigènes rétiniens. Ces derniers, comme mentionné plus haut, ne sont pas éliminés lors du processus de tolérance centrale. Ils ont été mis en évidence tant chez des sujets sains que chez des sujets atteints d’uvéite non infectieuse. Néanmoins, le nombre de lymphocytes spécifiques d’antigènes rétiniens dans le sang des patients atteints d’uvéite semble être supérieur aux sujets sains46,47. Les patients atteints d’uvéites non infectieuses pourraient donc être prédisposés génétiquement à développer une réponse autoimmunitaire contre des antigènes rétiniens. Suivant le modèle classique des maladies autoimmunitaires spécifiques d’organes, les LT autoréactifs spécifiques d’antigènes rétiniens seraient activés en périphérie suite à une exposition à des facteurs environnementaux, pénètreraient la BHR et induiraient une inflammation intraoculaire. Des données de la littérature montrent que ces lymphocytes autoréactifs sont dominés par 2 sous-‐groupes de lymphocytes T CD4+ effecteurs, les Th1 secrétant principalement de l’IFNγ et les Th17 secrétant surtout de l’IL-‐1745,48,48,49. Récemment, en effet, le rôle des lymphocytes Th17 dans des uvéites non infectieuses chez l’homme a été mis en évidence, comme dans la maladie de Behçet, la maladie de Vogt Koyanagi Harada, et la maladie de Birdshot50-‐53. Chez l’homme, l’effet bénéfique des traitements ciblant l’activation des lymphocytes T (Cyclosporine A, Daclizumab) est également un argument en faveur du rôle de l’autoimmunité dans le développement des uvéites non infectieuses.
• L’association entre certaines uvéites non infectieuses et des gènes importants dans l’immunité adaptative comme le CMH, est probablement le deuxième grand argument en faveur du rôle joué par l’autoimmunité. Les plus frappantes sont l’association entre la maladie de Birdshot avec la molécule HLA-‐A29 (réponse immune contre l’arrestine)54-‐56 et celle du VKH (réponse immune contre la mélanine) avec la molécule HLA-‐DR4.
réponse immunitaire de type Th1 et Th17 contre l’antigène et une inflammation intraoculaire plus ou moins sévère. Par ailleurs, le transfert de ces lymphocytes autoréactifs dans des animaux receveurs est suffisant pour induire la maladie. Enfin, chez la souris, il est démontré que la susceptibilité des souches à développer une uvéite est dépendante de gènes du CMHII, les haplotypes H-‐2 susceptibles étant H-‐ 2r, H-‐2k et H-‐2b dans l’ordre de susceptibilité forte à modérée, respectivement chez les souris B10RIII>B10BR>C57BL/657,58.
• Un quatrième argument vient des phénomènes de tolérance périphérique. En effet, il est connu que les LT autoréactifs ayant échappé à la tolérance centrale sont inhibés par des LT régulateurs (CD4+CD25+FoxP3+). Il semblerait que ces derniers
soient également affectés dans certaines uvéites. Des études ont en effet montré une diminution à la fois du nombre et de la fonctionnalité des LT régulateurs lors d’uvéite survenant chez des patients atteints de maladie de Behçet ou VKH59-‐62.
4.2 Autoinflammation
Le concept d’autoinflammation a émergé récemment et se définit comme un dérèglement du système immunitaire inné, en l’absence d’infection et sans atteinte primitive des lymphocytes T ou B. Des exemples sont la goutte, maladie induite par des dépôts de cristaux d’acide urique au niveau articulaire, qui induisent l’oligomérisation de l’inflammasome NALP63,64. La maladie de Crohn, et les fièvres périodiques héréditaires sont d’autres exemples de maladies inflammatoires où des mutations ou des polymorphismes ont été retrouvés au niveau de gènes impliqués dans l’immunité innée65,66.
Il a été récemment démontré, par plusieurs observations, que l’autoinflammation participait au développement d’uvéites non infectieuses chez certains patients.
Ces observations sont principalement les suivantes :
1) La plupart des tissus oculaires (cornée, uvée et rétine) expriment des récepteurs de l’immunité innée tels que des TLR (Toll like receptors)67,68, NOD (Nucleotide-‐binding
Oligomerization Domain) 1 et 269-‐71. Par ailleurs, l’activation intraoculaire directe de ces
Uvéite induite par endotoxine (UIE)
PAMPs: LPS
24h
48h
UIE
PTX
CFA
IRBP
C57BL/6
EAU
J0
J21
Uvéite induite par transfert adop3f (TA)
J0
J18
Uvéite
LT spécifiques de l’IRBP Th1/Th17Uvéite autoimmune expérimentale (UAE)
Figure 3: Modèles expérimentauxd’uvéites
Une uvéite peut être induite expérimentalement en u1lisant des mécanismes autoimmuns (transfert adop1f de lymphocytes autoréac1fs), autoinflammatoires (PAMPs, LPS) ou les deux composantes (UAE).
Autoinflammatoire
Autoimmunitaire
l’activation du TLR4 par le LPS.
2) La plupart des modèles expérimentaux d'uvéites non infectieuses en général et l'uvéite en particulier, nécessitent l’ajout d’adjuvant et de mycobactéries lors de l’immunisation. La plupart des adjuvants agissent en activant un TLR ou NLR (Nod Like Receptor).
3) L'uvée comprend des cellules comme les macrophages et les cellules dendritiques, qui sont connues pour participer à l'immunité innée73,74
4) Le syndrome de Blau, une forme autosomique dominante de syndrome autoinflammatoire dont l’uvéite est une caractéristique importante, est causé par des mutations d’un membre de la famille NLR, à savoir NOD275,76. Le NOD2 reconnaît la protéine muramyldipeptide, un composant des parois bactériennes.
5) Les polymorphismes ou le nombre de copies des gènes des TLR ou d'autres gènes impliqués dans la reconnaissance microbienne affectent la susceptibilité aux maladies autoinflammatoires. Par exemple, CARD9 est essentiel dans la signalisation initiée par l’activation de Dectin-‐177,78. Des polymorphismes de CARD9 influencent la susceptibilité
à la spondylarthrite ankylosante et la maladie de Crohn, deux maladies systémiques associées à une uvéite45,79,80,81. Il a été également démontré que des SNP (single
nucleotide polymorphisms) situés au niveau du gène NOD2 induisaient une susceptibilité à la maladie de Crohn1,82.
6) Des bactéries ont été impliquées dans l'étiologie de plusieurs maladies systémiques associées à une uvéite y compris les maladies inflammatoires de l'intestin, la sarcoïdose, la maladie de Behçet, et le rhumatisme psoriasique80,83-‐88.
7) Une injection de mycobactéries tuées dans la patte ou la queue de rats Lewis ou de rats Sprague-‐Dawley stimule le système immunitaire inné et induit à la fois une uvéite et de l'arthrite1,89.
4.3 Modèles expérimentaux d’uvéite expérimentale
discuter brièvement certains de ces modèles et développer plus en détails le modèle utilisé lors de notre travail expérimental (Figure 3).
4.3.1 Uvéite induite par endotoxine (UIE)
Rosembaum et ses collègues sont les premiers à avoir décrit une uvéite antérieure aiguë chez les rats à la suite d’injection d’endotoxine (LPS) dans le coussinet plantaire90,91. Ce
modèle cible les composants du système immunitaire inné et se caractérise par une rupture de la barrière hémato-‐oculaire, l’infiltration intraoculaire de cellules inflammatoires et par la production de cytokines et chimiokines inflammatoires. Actuellement, beaucoup de données ont été rapportées sur l’implication du TLR4 ainsi que sur les molécules adaptatrices MyD88 et TRIF dans le développement de l’UIE75.
4.3.2 Uvéite autoimmune expérimentale (UAE)
Pour induire ce modèle nous utilisons un antigène rétinien, l’IRBP (Interphotoreceptor binding protein). Igal Gery et ses collaborateurs sont les premiers, en 1986, à avoir identifié les propriétés fortement uvéitogènes de l’IRBP chez les rats92,93.
Pour l’induction de l’UAE, l’IRBP est émulsifié dans l’adjuvant complet de Freund (contenant des Mycobacterium tuberculosis tués). Par ailleurs, il est nécessaire de réaliser une injection péritonéale de toxine pertussique. Plusieurs peptides de l’IRBP sont uvéitogènes. L’IRBP 161-‐180 induit une uvéite sévère chez les souris de souche B10RIII, impliquant principalement le pôle postérieur avec un décollement rétinien chez la majorité des souris80. Le peptide 1-‐20 (et 1-‐16) cause des uvéites postérieures
modérées chez les souris C57Bl/6. Dans ce modèle, il y a activation périphérique de lymphocytes autoréactifs qui migrent au niveau oculaire, reconnaissent leur antigène et activent les cellules résidentes oculaires. Au niveau histologique on retrouve un infiltrat oculaire riche en neutrophiles38,94-‐96. Ce modèle est fortement dépendant de l’effet
adjuvant du CFA et du PTX qui donne définitivement une place à l’immunité innée et à l’autoinflammation dans le développement de l’UAE.
4.3.3 Uvéite induite par transfert adoptif (TA) de LT
munity, why tumors are sometimes spontane-ously rejected, or how nonbacterial adju-vants, such as alum, work. Over the years, Janeway’s model has been modified to ac-count for some of these issues (see Viewpoint by Medzhitov and Janeway in this issue) (19), suggesting, for example, that viral dou-ble-stranded mRNA is a signature of foreign-ness. What then of viruses that do not gener-ate double-stranded RNA, adjuvants that do not incorporate bacterial products, trans-plants, and autoimmunity? Even with all of the modifications that SNS/INS models have undergone over the years, they still have dif-ficulty with some of these fundamental pro-cesses.
The Danger Model
Standing on the shoulders of the SNS models, the Danger model added another layer of cells and signals (2), proposing that APCs are activated by danger/alarm signals from in-jured cells, such as those exposed to patho-gens, toxins, mechanical damage, and so
forth (Fig. 1e). Although purely theoretical at the time (20), many alarm signals have since been empirically revealed (9). Alarm signals can be constitutive or inducible, intracellular or secreted, or even a part of the extracellular matrix. Because cells dying by normal pro-grammed processes are usually scavenged before they disintegrate, whereas cells that die necrotically release their contents, any intracellular product could potentially be a danger signal when released. Inducible alarm signals could include any substance made, or modified, by distressed or injured cells. The important feature is that danger/alarm signals should not be sent by healthy cells or by cells undergoing normal physiological deaths.
Although this may seem to be just one more step down the path of slowly increasingly com-plex cellular interactions, this small step drops us off a cliff, landing us in a totally different viewpoint, in which the “foreignness” of a pathogen is not the important feature that trig-gers a response, and “self-ness” is no guarantee of tolerance. The surprising explanatory and
predictive power of this model provides insight into many of the things that the immune system does right, as well as many of the things it seems to get wrong (21).
Danger Signals: Common Ground for the INS and Danger Models?
Although they differ greatly in detail, both the INS and the Danger models assume that resting APCs can be activated by signals from their immediate environment. The INS model has found support in the recent discov-ery of the evolutionarily conserved membrane-bound Toll-like receptors (TLRs), which act as PRRs for components of bacteria and fungi, and initiate immune responses in organisms as distant as flies and mammals (22–26). There are presently 10 known mammalian TLRs, which bind a wide range of biological molecules and awaken resting APCs (27).
The Danger model has been supported by the discovery of endogenous, nonforeign alarm signals (9), including mammalian DNA (28), RNA, heat shock proteins (Hsps), interferon-!
Fig. 1.A history of immunological models.
12 APRIL 2002 VOL 296 SCIENCE www.sciencemag.org
302
RE F L E C T I O N S O N SE L F: IM M U N I T Y A N D BE Y O N D
on September 4, 2012
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Figure 4: Historique des modèles immunologiques
SNS ( Self-‐Nonself model), INS Infec1ous-‐Nonself model (Matzinger P, 2002).
ces lymphocytes sont isolés à partir de la rate et des ganglions des souris immunisés puis restimulés in vitro. Les lymphocytes autoréactifs sont ainsi amplifiés avant d’être transférés dans une souris naïve. Les signes cliniques sont plus précoces, car les lymphocytes transférés sont préalablement activés au sein des souris donneuses et restimulés in vitro.
4.3.4 Uvéite induite par transfert adoptif de cellules dendritiques (DC-‐UAE)
Dans ce modèle une UAE est induite par injection de cellules dendritiques (cellules professionnelles dans la présentation antigénique) préalablement maturées (anti-‐CD40 et LPS in vitro) et pulsées avec de l’IRBP 161-‐18082. Ce modèle diffère du modèle
classique d’induction d’UAE entre autres, car il est indépendant de l’effet adjuvant (CFA/PTX).
5. Concept du signal de danger
Famille
Localisa3on cellulaire
Toll-‐like receptors (TLRs) Membranes plasma1ques et endosomes Lec1nes de type C (CTLs) Membranes plasma1ques
NOD-‐like receptors (NLRs) Cytoplasme Re1noic acid-‐induc1ble gene (RIG-‐I) Cytoplasme Re1noic acid –like helicase (RLHs) Cytoplasme
Table 2 : Principaux récepteurs aux PAMPs
High mobility group box -‐1 (HMGB-‐1)
Heat Shock Protein (HSP) Ac urique
Nucléosomes Protéine S100 ADN
Re1culum endoplasmic stress Nucléo1des
les PRRs (Pattern Recognition Receptors), exprimés à la surface des CPA et pouvant reconnaître des structures issues d’organismes microbiens, des PAMPs (Pathogen Associated Molecular Patterns). Cette théorie postule que l’activation des PRRs pourrait aider les CPA à distinguer les antigènes infectieux des antigènes non infectieux40,100. Cette théorie a, depuis, été largement validée et de nombreuses familles de PAMPs et PRRs sont maintenant décrites. Mais ce modèle n’explique pas pourquoi des transplantations sont rejetées, ni ce qui induit les phénomènes autoimmunitaires, ni pourquoi des adjuvants non bactériens, comme l’alun, sont efficaces. Il fallait donc imaginer un modèle permettant d’expliquer le fonctionnement du système immunitaire en intégrant ces interrogations. C’est ce que va faire Matzinger en étendant la théorie de Janeway à un concept plus vaste de « théorie du danger »42,101. Selon celle-‐ci, les signaux qui informent la cellule sur la nature de l’antigène ne proviennent pas uniquement du monde extérieur (danger exogène) mais peuvent aussi provenir d’atteintes tissulaires endogènes telles que la mort cellulaire. Pour Matzinger, toute molécule intracellulaire peut, si elle se trouve libérée en grande quantité dans le milieu extracellulaire, constituer un signal de danger et informer les CPA d’un contexte de lésion cellulaire. En référence au nom de PAMPs, le terme DAMPs (Damage-‐Associated Molecular Patterns) a été introduit pour définir cette nouvelle famille de signaux endogènes, aussi connus sous le nom d’alarmines, qui comprend un nombre croissant de molécules ayant des propriétés adjuvantes ou proinflammatoires102,103. Des données récentes ont mis en évidence que les cellules non-‐hématopoïétiques jouent également un rôle important dans la détection de ces signaux de danger et dans la manière dont ils façonnent la réponse immunitaire adaptative69,104 (Figure 4).
5.1 PAMPs
Les PAMPs sont des motifs hautement conservés présents chez de nombreux pathogènes. Ils sont synthétisés par des microbes pathogènes et commensaux, jamais par leur hôte et sont essentiels à leur survie. Ils se lient aux récepteurs PRRs exprimés sur les phagocytes, les cellules dendritiques (DC) et de nombreux autres types cellulaires tels que les cellules endothéliales et épithéliales.
