Cytokines du système de défense : interleukines et chimiokines

L'objectif de cette revue est de mettre en perspective le rôle des principales cytokines et chimiokines et de montrer les perspectives d'application clinique et thérapeutique que laissent entrevoir les dernières découvertes dans ce domaine.

Présentation générale

La dénomination d'une cytokine se fait, le plus couramment, par le nom d'interleukine (IL) associé à un numéro d'ordre fixé par un comité de nomenclature international (nous en sommes à l'IL18). Elle peut également se faire par un sigle ou un acronyme dérivé d'une propriété biologique particulière du médiateur (ou supposée comme telle), lors de sa découverte.

Les chimiokines exercent un pouvoir chimio-attractif sur les cellules qui participent aux réactions immunitaires [1]. Ces protéines ont une certaine homologie de séquence entre elles et leur séquence N-terminale détermine leur rôle biologique. On classe les chimiokines, en fonction du nombre d'acides aminés (X) présents entre les deux résidus cystéines conservés de leur séquence N-terminale, en quatre familles dont deux principales :

­ les CXC-chimiokines (ou alpha-chimiokines) que l'on subdivise en deux ­ la présence de la séquence Glu-Leu-Arg au voisinage de la séquence N-terminale caractérise celles qui agissent sur les polynucléaires neutrophiles et son absence celles qui agissent sur les lymphocytes. Le chef de file de cette famille est l'IL8, produite essentiellement par les monocytes/macrophages, mais également par les neutrophiles eux-mêmes ;

­ les CC-chimiokines (ou beta-chimiokines), qui exercent un rôle chimio-attractif principalement sur les monocytes/macrophages, les lymphocytes, les polynucléaires basophiles ou éosinophiles mais non sur les polynucléaires neutrophiles.

Toute classification des cytokines est arbitraire. Nous proposons de les regrouper de la manière suivante (tableau 1) [2] :

­ les cytokines des réponses immunitaires, comprenant la quasi-totalité des interleukines, mais également l'interféron-gamma (IFN-gamma) et les deux formes du tumor necrosis factor (TNF-alpha et beta) ;

­ les cytokines de l'inflammation et de la fibrose, dont certaines sont pro-inflammatoires (l'IL1, le TNF, l'IL6), d'autres anti-inflammatoires et/ou fibrosantes (l'antagoniste de l'IL1 pour son récepteur ­ IL1RA ­, l'IL10, le transforming growth factor-beta ­ TGF-beta) ;

­ les cytokines antivirales comprenant les interférons de type 1 (IFN-alpha, beta, omega et teta), l'IFN-gamma et l'IL16 ;

­ les cytokines de l'hématopoïèse dont font partie les colony stimulating factors (CSF) et le stem cell factor (SCF), mais également des interleukines (IL3, 5 et 7) ;

­ les chimiokines impliquées dans le recrutement des cellules vers le site du conflit.

Récepteurs des interleukines et des chimiokines

Les effets d'une cytokine sont conditionnés par les concentrations atteintes, in situ, au voisinage des cellules cibles, ainsi que par le nombre et l'affinité des récepteurs présents sur celles-ci. Le pouvoir de fixation sur les protéines sériques ou sur les molécules de la matrice extracellulaire détermine également le gradient de concentration de la cytokine au niveau du micro-environnement, ce qui permet de mieux cibler la réponse.

Les récepteurs de la plupart des cytokines [3] sont des complexes membranaires multiprotéiques constitués par l'association de deux ou trois chaînes : une chaîne alpha, qui détermine l'affinité et la spécificité de la liaison cytokine-récepteur, et une chaîne beta (et éventuellement gamma), qui permet la transmission du signal et qui peut être utilisée conjointement par plusieurs cytokines apparentées. Ces récepteurs sont dépourvus d'activité kinase intrinsèque. Ils transmettent leurs signaux par l'intermédiaire de kinases qui leur sont associées et conditionnent un deuxième niveau de sélectivité de la réponse cellulaire aux cytokines [4, 5].

Le principal facteur déterminant la réponse d'une cellule à une cytokine est donc l'expression de la chaîne alpha du récepteur. L'utilisation conjointe d'une même chaîne beta explique que certaines cytokines interagissent (positivement ou négativement) sur les mêmes cellules cibles. La libération de certains récepteurs de cytokines sous forme soluble peut constituer un indice d'activation cellulaire (chaîne alpha du récepteur de l'IL2) ou générer des antagonistes naturels (récepteurs solubles du TNF), voire des agonistes (chaîne alpha du récepteur de l'IL6) des cytokines.

Les récepteurs aux chimiokines [1] forment une superfamille de glycoprotéines possédant sept domaines transmembranaires et qui sont couplées aux phospholipides membranaires par l'intermédiaire d'une protéine G permettant la transduction du signal de type beta-adrénergique. Les récepteurs aux CC-chimiokines sont dénommés CCR (au nombre de dix à ce jour) et les récepteurs aux CXC-chimiokines sont appelés CXCR (au nombre de quatre à ce jour). L'expression préférentielle (éventuellement régulée) d'un récepteur à la surface de cellules de l'immunité peut conférer une spécificité d'action à une chimiokine ou à une association de chimiokines : CXCR1 est restreint aux polynucléaires neutrophiles, CXCR3 est exprimé préférentiellement par les lymphocytes T.

Classification fonctionnelle des cytokines

Pour chaque type de réponse immunitaire analysée, nous présenterons les cytokines mises en jeu (tableaux 1, 2 et 3).

Cytokines des réponses immunitaires spécifiques

C'est le pivot de l'ensemble des réactions immunitaires. Il existe des profils distincts de production de cytokines par les lymphocytes T CD4⁺, à la base des différents types de réponses immunitaires. Le lymphocyte T CD4 est activé par l'antigène sous l'effet de contacts cellulaires directs (par l'intermédiaire du TCR/CD3 et du CD28) avec la cellule présentatrice d'antigène (CPA), mais également de cytokines produites par celle-ci (IL10 et IL12) (figure 1). Le lymphocyte T CD4⁺ ainsi activé prolifère et se différencie en lymphocyte T auxiliaire ou T-helper (Th), producteur de cytokines parmi lesquelles figurent les IL2 à 6, 9, 10 et 13, l'IFN-gamma, le GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor), les TNF-alpha et beta.

Chez la souris, deux profils distincts et mutuellement exclusifs de production de cytokines ont été initialement définis (figure 2) [6] : le profil Th1 (IL2, IFN-gamma, TNF-beta) et Th2 (IL4, 5, 6, 10 et 13). Les lymphocytes Th1 contrôlent l'immunité à médiation cellulaire et les lymphocytes Th2 l'immunité humorale. Ceux-ci, qui ont cessé de produire de l'IL2, utilisent l'IL4 comme facteur de croissance autocrine. Les deux types de lymphocytes produisent de l'IL3, du GM-CSF et du TNF-alpha. Certains clones dits Th0, représentant l'étape intermédiaire avant la divergence Th1/Th2, produisent à la fois de l'IL2, de l'IFN-gamma, de l'IL4 et de l'IL5. Par ailleurs, chez l'homme [7], la dichotomie Th1/Th2 n'est pas aussi nette et la distinction se fait sur la production mutuellement exclusive d'IFN-gamma, d'une part, et d'IL4 et/ou d'IL5, d'autre part. Il n'existe pas de systématisation pour l'IL10 et pour l'IL13. Bien qu'aucun marqueur de membrane n'ait été validé jusqu'à ce jour pour distinguer les lymphocytes T CD4⁺ Th1 et Th2, les données récentes ont montré une expression préférentielle de CXCR3 sur les lymphocytes Th1 activés et de CCR3 et CCR5 sur les Th2 activés [1]. De même, les lymphocytes Th1 exprimeraient plutôt à leur membrane la chaîne beta2 du récepteur à l'IL12 et les lymphocytes Th2 la chaîne beta du récepteur à l'IFN-gamma.

Une réponse immunitaire est dite Th1 lorsque les lymphocytes T CD4⁺ Th1 prédominent sur les lymphocytes T CD4 Th2, et réciproquement (figure 1). Les cytokines sont classées en deux grandes catégories, quelles que soient les cellules qui les ont produites (figure 2) :

­ les cytokines de type Th1, principalement l'IL2, l'IFN-gamma et l'IL12, intervenant dans l'immunité à médiation cellulaire ;

­ les cytokines de type Th2, les IL4, 5, 6, 10 et 13, intervenant dans l'immunité à médiation humorale.

La différenciation préférentielle des lymphocytes CD4⁺ en clones Th1 ou Th2 est conditionnée par leur contact précoce avec des cytokines inductrices : l'IL12 pour les Th1 [8], et l'IL4 pour les Th2 [5, 9]. Lorsque l'une des voies de réponse est déterminée, les cytokines produites ont tendance à la maintenir, par leurs effets positifs et négatifs réciproques (figure 3).

* IL2 : cytokine clé de la réponse immune centrée par le lymphocyte T CD4⁺

Produite de façon quasi exclusive par le lymphocyte T CD4⁺ activé, l'IL2 permet l'expansion clonale des lymphocytes T CD4⁺ et leur différenciation. Elle est utilisée comme facteur de croissance des lymphocytes T en culture in vitro. Elle est également à l'origine de la réponse T CD8⁺ cytotoxique, permet la prolifération et l'activation des cellules NK (natural killer) et est active sur les lymphocytes B.

L'IL2 agit par l'intermédiaire d'un récepteur constitué de trois chaînes (alpha, beta et gamma) [10]. L'affinité de ce récepteur peut varier d'un facteur 10⁴, selon la quantité de chaîne alpha (marqueur CD25) dont l'expression, absente des lymphocytes T au repos, constitue par conséquent un facteur critique de réponse à l'IL2, en même temps qu'un indice d'activation du système lymphoïde. Elle est alors détectable à la surface des lymphocytes T, mais également dans le sérum, relarguée sous forme de « récepteur soluble de l'IL2 » ou CD25 soluble. L'expression du gène de la chaîne alpha est stimulée par le signal TCR/CD3, par l'IL1 et par l'IL2 elle-même.

Les souris invalidées pour le gène de l'IL2 présentent, in vivo, des réponses immunitaires peu perturbées en raison de la redondance du système immunitaire. Elles développent cependant des entéropathies inflammatoires, vraisemblablement dues à une perte de l'anergie clonale.

L'IL15 [11] se révèle, in vitro, aussi efficace que l'IL2 pour stimuler la prolifération des lymphocytes T normaux préactivés par une lectine, la croissance des lignées T, la génération in vitro des lymphocytes T cytotoxiques (cytotoxic T lymphocytes, CTL) et la stimulation de la fonction cytotoxique des cellules NK. Les rôles respectifs de l'IL2 et de l'IL15 dans les réponses lymphocytaires T ne sont pas totalement élucidés. Le partage de la chaîne gamma du récepteur de l'IL2 par plusieurs cytokines explique qu'une mutation de cette chaîne soit responsable d'un déficit immunitaire combiné sévère.

L'intérêt thérapeutique de l'IL2 est validé comme stimulant de la réponse antitumorale dans les cancers métastatiques du rein et dans le mélanome. Au cours de l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), l'IL2, en cures discontinues et en association aux antirétroviraux, peut permettre une augmentation prolongée du nombre de lymphocytes T CD4 [2]. La manifestation d'effets secondaires importants lors de l'administration de fortes doses par voie systémique (malaise, fièvre, nausées, syndrome de fuite capillaire) a conduit à proposer le recours à des doses plus faibles, par voie sous-cutanée, mieux tolérées. Une hyperéosinophilie (par libération d'IL5) et des adénopathies multiples chez les patients VIH⁺ traités apparaissent dans les jours qui suivent son administration.

Immunité à médiation cellulaire

L'immunité à médiation cellulaire se présente sous deux aspects complémentaires, selon que le lymphocyte T CD4⁺ coopère avec un lymphocyte T CD8⁺ ou avec un macrophage.

* Cytotoxicité cellulaire

La cytotoxicité cellulaire permet à l'organisme de se débarrasser des cellules infectées par un virus, des cellules tumorales et des cellules allogéniques. L'activation spécifique des lymphocytes T CD8⁺ génère des lymphocytes T cytotoxiques capables de détruire les cellules cibles par contact direct après reconnaissance spécifique de peptides dérivés des protéines étrangères produites par ces cellules. Les principales cytokines intervenant dans ce phénomène sont l'IL2 et l'IFN-gamma produites par les lymphocytes T CD4⁺, l'IL12 produite par les macrophages et le TNF-alpha produit par ces deux types cellulaires. Les lymphocytes T cytotoxiques produisent, à leur tour, des cytokines (IFN-alpha et gamma, TNF-alpha et beta) capables d'amplifier la réponse (figure 4) et d'apporter une action antivirale et/ou antitumorale directe.

* Interféron-gamma et TNF, cytokines lymphocytaires clés de la cytotoxicité

Outre son action antivirale non spécifique, l'IFN-gamma augmente l'expression des antigènes de classe I du complexe majeur d'histocompatibilité sur les cellules cibles et des antigènes de classe II sur les macrophages, amplifiant ainsi l'activation des lymphocytes T CD4⁺ (figure 4). Il provoque une augmentation de l'expression des récepteurs du TNF sur les cellules cibles, accentuant ainsi son effet cytotoxique. Il favorise les interactions entre leucocytes et cellules endothéliales dont il augmente l'expression d'ICAM-1. Les souris invalidées pour l'IFN-gamma ou son récepteur, ou pour le TNF conservent la capacité de générer des lymphocytes T cytotoxiques antiviraux mais ont une sensibilité accrue à l'infection par quelques germes intracellulaires. Il existe donc une certaine compensation de l'activité antivirale par les IFN de type I.

* Réponse macrophagique

L'activation des monocytes/macrophages leur permet d'éliminer les agents pathogènes qu'ils ont phagocytés ou qui les ont pénétrés et de développer une activité cytotoxique vis-à-vis de tumeurs ou de parasites pluricellulaires. Le monocyte/macrophage peut être activé par l'agent pathogène lui-même (dans le cadre de l'immunité naturelle) ou par le lymphocyte T CD4⁺ Th1 (permettant alors une réponse optimale) (figure 5). Les principales cytokines activatrices du monocyte/macrophage sont l'IFN-gamma, le GM-CSF et les TNF-alpha et beta. La chimiokine RANTES intervient dans l'accumulation, sur le site de l'antigène, de macrophages et de lymphocytes T mémoire [12]. Les principaux facteurs de régulation négative de la réponse monocytaire sont deux cytokines de type Th2, l'IL4 et, surtout, l'IL10.

Le monocyte/macrophage activé produit lui-même de multiples cytokines (IL1, TNF-alpha, IL6, IL12, GM-CSF, IL8 et autres chimiokines). Les effets pro-inflammatoires de ces cytokines amplifient la réponse en exerçant une rétroaction positive sur le lymphocyte T CD4 (IL12, IL1, TNF-alpha), une stimulation du macrophage lui-même (GM-CSF, TNF-alpha) ou de l'hématopoïèse (GM-CSF) et une activité chimiotactique (chimiokines). La prolongation de cette réponse T CD4/macrophage conduit à la mise en place du granulome d'hypersensibilité retardée.

* IL12 : cytokine monocytaire clé de l'immunité à médiation cellulaire

L'IL12 [8] est un hétérodimère constitué de deux sous-unités, p40 et p35. L'expression des gènes correspondants n'est pas toujours coordonnée : la sous-unité p40 libre pourrait inhiber l'effet de l'hétérodimère p40/p35 sur ses cibles. L'IL12 est produite essentiellement par les monocytes/macrophages, en réponse aux bactéries intracellulaires (listeria, mycobactéries), à certains produits bactériens, aux parasites intracellulaires (leishmanie, toxoplasme) et aux œufs de schistosomes. Cette production est inhibée par l'IL10.

Le récepteur pour l'IL12 est constitué d'une chaîne beta, site de fixation de faible affinité pour la sous-unité p40 et voie de transduction du signal, et d'une chaîne alpha, site de fixation pour la sous-unité p35 qui confère alors une haute affinité à l'hétérodimère pour l'IL12.

L'IL12 est un stimulant global de l'immunité à médiation cellulaire. Elle sensibilise au choc endotoxinique alors qu'elle diminue la protection dépendante des IgE vis-à-vis de nématodes intestinaux. Les monocytes circulants de sujets VIH⁺ ont une production effondrée d'IL12, ce qui contraste avec une production normale ou augmentée de cytokines pro-inflammatoires. L'IL12 exogène peut améliorer, in vitro, les tests fonctionnels T de ces patients. L'IL12 peut également corriger le défaut de production d'IFN-gamma des lymphocytes T du nouveau-né. Des essais de phase 1 utilisant l'IL12 sont en cours dans certains cancers et dans l'infection à VIH ; les effets secondaires retrouvés sont essentiellement des perturbations hématologiques et hépatiques ainsi que des hémorragies digestives.

Immunité humorale

La sélection de lymphocytes B équipés d'un récepteur de forte affinité pour l'antigène (à la suite des mutations somatiques) a lieu dans les centres germinatifs des ganglions, au contact de l'antigène présenté par les cellules folliculaires dendritiques. Une production inappropriée d'IL6 par ces dernières pourrait intervenir en pathologie, comme dans le syndrome de Castleman.

C'est le type de cytokine produite qui dicte le choix de la classe d'anticorps lors de la commutation isotypique. Chez l'homme, l'IL4 et l'IL13 orientent vers les IgE et les IgG4 ; le TGF-beta produit par les cellules épithéliales intestinales et pulmonaires en synergie avec le polypeptide intestinal vaso-actif (vasoactive intestinal peptide, VIP) et l'IL10 orientent vers les IgA ; l'IL10 oriente vers les IgG1 et 3. Par contre, l'IFN-gamma mais aussi l'IFN-alpha inhibent la production des IgE.

La réponse anticorps se développe selon deux scénarios (figure 6) :

­ l'activation par des clones T CD4⁺ Th1 permet la production d'IgM et d'IgG. Cette fonction auxiliaire est autorégulée et potentialisée par l'IL6 produite par les macrophages activés. Cette réponse accompagne l'immunité à médiation cellulaire ;

­ l'activation par des clones Th2, actifs à de très faibles concentrations d'antigène, donne accès à la gamme complète des classes d'immunoglobulines. Mais sa mise en jeu limite la possibilité de réponse à médiation cellulaire. Certaines cytokines produites au sein des foyers inflammatoires, telles l'IL10 et l'IL6, sont ainsi responsables de l'hypergammaglobulinémie polyclonale qui accompagne les états inflammatoires.

Le recrutement et l'activation des cellules effectrices, de type phagocytaire ou cytotoxique et possédant un récepteur pour le Fc correspondant, sont sous la dépendance de cytokines. Ce sont souvent les mêmes cytokines qui induisent une classe d'anticorps et agissent sur les cellules effectrices utilisées par celle-ci. L'IL4 potentialise les effets des facteurs de croissance respectifs (IL3 et IL5) des mastocytes et des éosinophiles, deux cellules effectrices essentielles pour les anticorps IgE. L'IL5, produite avec l'IL4 par les lymphocytes T CD4⁺ Th2, est un facteur de croissance spécifique des éosinophiles. L'IL10, bien qu'elle inactive la plupart des fonctions macrophagiques, augmente les récepteurs pour le Fc des IgG des macrophages, favorisant ainsi la phagocytose et la cytotoxicité dépendantes des anticorps IgG (essentiellement IgG1 et IgG3). Le CCR3, récepteur cible de RANTES et de l'éotaxine, est présent à la fois sur les lymphocytes Th2 activés, les éosinophiles et les basophiles.

* IL4, cytokine de l'immunité humorale à composante IgE

L'IL4 est produite par les lymphocytes T CD4 ainsi que par certains lymphocytes T CD8 et certains thymocytes matures. Cette production est antigène-dépendante, véhiculée par le complexe TCR/CD3. L'IL4 est également produite par les cellules de la lignée basophile/mastocyte après activation par le récepteur pour le Fc des IgE, et cette production est alors potentialisée par l'IL3. Le récepteur pour l'IL4 est présent sur de nombreux types cellulaires. C'est un récepteur de forte affinité pour lequel deux chaînes sont connues.

Les souris transgéniques pour l'IL4 produisent des quantités excessives d'IgE et développent des manifestations atopiques avec infiltrats éosinophiles et mastocytaires. Les souris invalidées pour le gène de l'IL4 [15] sont incapables de produire les cytokines Th2, notamment l'IL5, ne produisent pas d'IgE et ne développent pas d'hyperéosinophilie en réponse à une infestation helminthique. Mais elles conservent une capacité de défense antiparasitaire, ce qui témoigne du rôle d'autres cytokines dans cette défense.

L'IL4 a montré, au cours d'essais de phase 1, une toxicité comparable à celle de l'IL2 à laquelle s'ajoutent des manifestations atopiques. Un récepteur tronqué de l'IL4 a également été utilisé pour moduler la production d'IgE chez la souris.

* IL13, une autre cytokine de l'immunité humorale

L'IL13 humaine [14] est produite par les lymphocytes T CD4 après activation faisant intervenir le signal CD28. Comme l'IL4, elle stimule la réponse B et la production d'IgE, potentialise la réponse antitumorale et désactive les monocytes/ macrophages (au sein desquels elle inhibe la réplication du VIH).

* IL10, cytokine d'orientation de la réponse immune vers la voie humorale

L'IL10 est produite par les clones T CD4 Th2 murins, les lymphocytes T CD4 humains Th1 aussi bien que Th2, certains lymphocytes T CD8, les monocytes/macrophages, les kératinocytes, les cellules déciduales, la sous-population B murine CD5⁺ et les lymphocytes B humains infectés par le virus d'Epstein-Barr. Le gène de l'IL10 présente une forte homologie de séquence et fonctionnelle avec le gène BCRF1 de ce virus [16]. Un récepteur pour l'IL10 récemment cloné est exprimé de façon diffuse sur les cellules hématopoïétiques et présente des homologies avec les récepteurs pour les interférons.

Le monocyte/macrophage est à la fois producteur et cible de l'IL10, ce qui le place dans une situation privilégiée pour intervenir à la fois dans l'équilibre entre les différents types de réponses immunitaires et dans l'équilibre inflammation/fibrose (figure 7).

L'IL10 produite par des cellules n'appartenant pas au système immunitaire joue également un rôle régulateur [17] : une vague retardée d'IL10 kératinocytaire limite les réactions d'hypersensibilité de contact ; l'administration intradermique d'IL10 permet l'induction d'une tolérance vis-à-vis des sensibilisants de contact ; il est probable que la production d'IL10, associée à l'IL4 et l'IL5, à l'interface materno-fœtale joue un rôle dans la tolérance vis-à-vis du conceptus [18].

Les effets de l'IL10 ouvrent des perspectives thérapeutiques. Les anticorps anti-IL10 retardent la maladie auto-immune des souris NZB/W F1 et inhibent la production d'anticorps anti-ADN par les lymphocytes de patients lupiques transférés à la souris scid [19]. L'IL10, produite en excès chez ces patients, pourrait contribuer à l'hyperactivité B et à la constitution d'un répertoire B biaisé, ainsi qu'au déficit de l'immunité cellulaire. À l'inverse, l'IL10 endogène ou exogène protège du choc endotoxinique expérimental. Des essais d'administration d'IL10 sont en cours dans les entéropathies inflammatoires et la poly-arthrite rhumatoïde.

Cytokines des défenses non spécifiques

Outre leur activité immunorégulatrice sur l'immunité à médiation cellulaire, les interférons exercent une activité antivirale et antitumorale non spécifique. Les lymphocytes T cytotoxiques peuvent ainsi exercer un effet antiviral direct, indépendamment de la destruction des cellules infectées, grâce à l'IFN-gamma, mais également à l'IL16 caractérisée par sa capacité à inhiber la réplication du VIH [20].

Processus immunitaires à l'origine de l'inflammation et de la fibrose

La plupart des cytokines impliquées dans ces processus sont produites sur le site de l'agression par le monocyte/macrophage (à l'exception du TNF-beta qui est une cytokine lymphocytaire T) ainsi que par d'autres cellules telles que les fibroblastes, les kératinocytes, les cellules endothéliales et les cellules mésangiales. Certaines d'entre elles peuvent être produites par les lymphocytes T activés lorsqu'une composante de réponse spécifique est présente (TNF, IL6, IL10).

Les cytokines suivantes ont des effets pro-inflammatoires (figures 1 et 5) :

­ l'IL1 et le TNF possèdent des effets locaux (activation des défenses non spécifiques, potentialisation de l'immunité à médiation cellulaire, activation de diverses cellules présentes localement) et généraux (fièvre, induction de production des protéines de l'inflammation par l'hépatocyte et le macrophage). Une hypersécrétion de ces médiateurs a des effets pathologiques (dégâts tissulaires locaux, choc septique, cachexie, anémie...) ;

­ l'IL6 a des propriétés pro-inflammatoires générales (fièvre, synthèse de protéines de l'inflammation, effet cachectisant) [21, 22]. Elle potentialise également la production des immunoglobulines et des plaquettes. Ses effets locaux sont beaucoup plus discrets que ceux des cytokines précédentes. L'hyperproduction d'IL6 a été impliquée dans la survenue des signes inflammatoires systémiques chez les patients infectés par le VIH et atteints de lymphome immunoblastique. Elle est également suspectée être à l'origine de la progression clinique de pathologies liées au virus HHV-8, telles que certains lymphomes B des cavités associés au VIH ou la maladie de Castleman multicentrique. HHV-8 code en effet pour une IL6 virale qui possède une structure et des effets voisins de celle de l'homme. Des essais thérapeutiques utilisant un anticorps monoclonal anti-IL6 sont menés chez ces patients.

Les autres cytokines de cette famille sont l'IL11, le leukemia inhibitory factor (LIF), l'oncostatin-M (OSM) et le ciliary neutrophic factor (CNTF). Les récepteurs pour ces cytokines sont constitués d'une chaîne alpha propre à chacune d'entre elles et d'une chaîne beta commune (gp130) expliquant les propriétés communes de ces médiateurs, notamment pour l'induction des protéines de l'inflammation. Parmi leurs propriétés propres, il faut mentionner l'effet angiogénique de l'OSM et le rôle du LIF pour l'implantation du conceptus (les souris dont le gène du LIF a été inactivé sont fécondables, mais ne peuvent réussir d'implantation que si on leur administre du LIF).

D'autres cytokines ont une action anti-inflammatoire, produites in situ et dans un second temps par les macrophages pour freiner la réponse inflammatoire (figure 7). Il s'agit de l'antagoniste de l'IL1 pour son récepteur (IL1RA), de l'IL10 et du TGF-beta. On peut en rapprocher les récepteurs solubles du TNF qui contrecarrent l'effet de celui-ci sur ses cibles. Ces médiateurs permettent de contrôler les conséquences de l'activation macrophagique [23]. Ainsi, les souris rendues déficientes pour l'IL10 sont beaucoup plus sensibles au choc septique et développent, avec l'âge, des entéropathies inflammatoires tandis que celles rendues déficientes en TGF-beta meurent de réaction inflammatoire incontrôlée.

Enfin, certaines cytokines ont une activité pro-fibrosante permettant la cicatrisation. Il s'agit du TGF-beta et d'une série de cytokines étiquetées initialement « facteurs de croissance », comme le platelet derived growth factor (PDGF), les fibroblast growth factors basique (beta-FGF) et acide (alpha-FGF).

L'équilibre entre les deux pôles, pro-inflammatoire et anti-inflammatoire, de la réponse immunitaire est régi par la différenciation Th1 ou Th2 de la réponse T CD4⁺ (figure 7). L'IFN-gamma renforce la production des cytokines pro-inflammatoires et inhibe celle d'IL10 par le macrophage, en même temps qu'il exerce un effet antifibrosant. L'IL4 et l'IL10 suppriment la production des cytokines pro-inflammatoires et stimulent celle d'IL1RA. Le déséquilibre de cette balance cytokinique a des conséquences pathologiques, individualisées dans la description du sepsis dans les publications médicales [24] : systemic inflammatory response syndrome (SIRS), ou excès de la réponse inflammatoire, compensatory anti-inflammatory response syndrome (CARS), ou excès de la réponse anti-inflammatoire, mixed antagonists response syndrome (MARS), ou excès des deux types de réponses, pouvant aboutir au multiple organ dysfunction syndrome (MODS), ou défaillance multiviscérale avec des perturbations cliniques caractéristiques dénommées CHAOS, pour choc cardiovasculaire, perturbation de l'homéostasie, apoptose cellulaire, dysfonctionnement d'organes et suppression de la réponse immune.

Production des cellules de défense

­ le GM-CSF, actif sur l'ensemble des granulocytes et sur les monocytes, est produit par les lymphocytes T CD4 et par les monocytes/macrophages activés ;

­ le G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor) et le M-CSF (macrophage colony-stimulating factor), actifs respectivement sur les lignées granuleuses et monocytaires, sont produits par les monocytes/macrophages activés ;

­ l'IL3, qui est à la fois un facteur de croissance multipotent et sélectif de la lignée mastocytaire, est produit par les lymphocytes T CD4 activés ;

­ l'IL5, facteur de croissance sélectif de la lignée éosinophile, est produit par les lymphocytes T CD4 de type Th2, mais également par les éosinophiles activés eux-mêmes.

Il existe une intégration de l'hématopoïèse aux mécanismes de défense. En effet, ces cytokines favorisent la production de cellules cibles à partir de la moelle osseuse et ont également un effet activateur sur celles-ci.

Recrutement des cellules de défense

Les chimiokines sont une nouvelle famille de cytokines d'activité chimiotactique qui interviennent dans le recrutement des leucocytes sanguins vers les foyers inflammatoires (tableau 3). Par rapport aux agents chimiotactiques plus anciennement connus (fragment C5a du complément, leucotriène B4, PAF, peptides N-formylés bactériens), les chimiokines se caractérisent par une certaine spécificité d'action vis-à-vis des différentes lignées leucocytaires (figure 8). Elles agissent comme des signaux permettant la conversion des interactions de basse affinité mises en jeu par le rolling (mouvement des cellules le long des parois vasculaires) et provoquées par les sélectines en des interactions de plus forte affinité provoquées par les intégrines et qui permettent la migration des cellules à travers l'endothélium vers les sites inflammatoires. Au-delà de leur rôle chimio-attractif, les chimiokines peuvent également activer leurs cellules cibles.

Les interactions entre la production des chimiokines et les différentes cytokines mises en jeu dans les sites inflammatoires contribuent à mieux expliquer la spécificité et l'amplification des réponses immunitaires. Ainsi, la chimiokine RANTES, qui intervient dans la constitution du granulome d'hypersensibilité retardée en recrutant les monocytes et les lymphocytes T mémoire, est produite par les macrophages du granulome et par les cellules endothéliales périgranulomateuses [12]. Sa production est régulée positivement par le TNF-alpha et par l'IFN-gamma, alors qu'elle l'est négativement par les cytokines de type Th2. Celle des chimiokines est donc connectée au type de la réponse T CD4. À l'inverse, les chimiokines influencent la nature de la réponse immunitaire : RANTES oriente probablement l'immunité à médiation cellulaire vers la constitution d'un granulome d'hypersensibilité retardée plutôt que vers une réponse cytotoxique. Cette chimiokine intervient également dans le recrutement des éosinophiles et joue un rôle dans l'asthme.

Le champ d'application des chimiokines déborde largement l'immunologie. Ainsi, la délétion du gène de SDF-1 provoque le décès des souriceaux en raison d'un déficit de la lymphopoïèse mais également d'anomalies malformatives septales cardiaques.

Le développement des antagonistes des chimiokines offre, au même titre que celui des bloqueurs des molécules d'adhésion, des perspectives d'application dans de nombreux domaines : les anti-IL8 bloquent les lésions dues aux polynucléaires neutrophiles dans certaines glomérulonéphrites expérimentales à complexes immuns [26] ; l'utilisation d'antagonistes de l'éotaxine, de MCP-3 ou de leurs récepteurs réduit l'afflux de polynucléaires éosinophiles dans les modèles murins d'allergie respiratoire [27] et pourrait avoir des applications cliniques.

Orientation et régulation des réponses immunitaires

Deux phénomènes peuvent expliquer l'orientation auto-entretenue de la réponse immunitaire vers la voie cellulaire ou humorale, déterminée initialement par la différenciation du lymphocyte T CD4 vers une production prédominante de cytokines de type Th1 ou Th2 (figure 3) :

­ des boucles d'amplification positives. L'IL12 macrophagique stimule la différenciation Th1 [18] et, donc, la production d'IFN-gamma qui stimule en retour le macrophage pour produire davantage d'IL12. L'IL4 stimule la différenciation Th2 [9, 28] et, donc, sa propre production. Les souris dont le gène de l'IL4 a été inactivé sont profondément déficientes en cytokines de type Th2, notamment en IL5 et 13 ;

­ des effets négatifs sur la réponse réciproque. L'IFN-gamma supprime la production d'IL4 et, donc, la différenciation Th2 tandis que l'IL4 et, surtout, l'IL10 suppriment celle d'IFN-gamma et, donc, la différenciation Th1.

Ainsi, le même lymphocyte T CD4 se comportera comme une cellule T auxiliaire ou comme une cellule T suppressive selon la réponse considérée [29]. Les lymphocytes T CD8 activés (et, dans certains cas, une population T CD4^­/T CD8^­) peuvent participer à ces phénomènes de régulation en produisant de l'IFN-gamma [22] et, dans certaines conditions, de l'IL4 ou de l'IL10 [7].

C'est le contact initial avec l'agresseur et le site du conflit qui conditionne la différenciation Th1 ou Th2 par l'intermédiaire de cytokines produites par des cellules non T CD4. Ainsi, les mycobactéries et les virus induisent une immunité à médiation cellulaire par l'intermédiaire d'une sécrétion précoce d'IL12 macrophagique. Dans le cas des mycobactéries, cette sécrétion est induite directement par la phagocytose. Dans le cas des virus, elle est induite en cascade par l'IFN-gamma que produisent les cellules NK activées au contact des cellules infectées. D'une façon plus générale, l'équilibre Th1/Th2 est en partie conditionné par les productions respectives d'IL12 et d'IL10 par les cellules présentatrices d'antigène.

Une fois la réponse déclenchée, cette orientation est renforcée par les cytokines que produisent les cellules effectrices auxquelles elle a donné naissance. Ainsi, au cours d'une réponse Th1, les macrophages produisent davantage d'IL12 et les cellules cytotoxiques de l'IFN-gamma. Au cours d'une réponse Th2, la réponse macrophagique est orientée vers la production de cytokines anti-inflammatoires (IL10, IL1RA, TGF-beta), les mastocytes activés produisent de l'IL4 et les éosinophiles activés de l'IL5.

Ces boucles de régulation sont favorables si la réponse est d'emblée adaptée à l'agresseur. Elles interviennent également dans les phénomènes d'immunorégulation physiologiques, comme la tolérance immunitaire materno-fœtale [18]. Elles peuvent jouer un rôle néfaste si la réponse est mal adaptée pour des raisons liées à l'hôte (génétiques, nutritionnelles...) ou à l'agresseur : une réponse mal adaptée a tendance à se perpétuer du fait même de la non-élimination de l'agent pathogène et elle contrecarre l'orientation vers une réponse plus efficace [7, 22]. Des phénomènes de ce type sont en cause dans les leishmanioses viscérales et dans la lèpre lépromateuse. Ils peuvent être interrompus par l'administration de la cytokine adéquate en association au traitement anti-infectieux (en l'occurence l'IFN-gamma). Il est probable que de tels cercles vicieux interviennent dans certaines maladies auto-immunes ou inflammatoires [17, 19, 30].