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Le système immunitaire intestinal
La muqueuse intestinale est l'interface principale entre les tissus
et l'environnement. Avec une épaisseur de 1 mm mais une surface
de 400 m2, sa fonction principale reste les échanges hydro-électrolytiques
et l'absorption des nutriments. Cette large surface d'échange s'explique
par la présence de centaines de milliers de villosités dans
l'intestin grêle. Au niveau de la muqueuse intestinale, l'organisme
est protégé contre l'entrée des micro-organismes
par une cascade de réponses immunitaires qui débutent dans
l'épithélium intestinal et les follicules lymphoïdes
[4]. Pour répondre à ces besoins, de nombreux lymphocytes
sont distribués dans trois régions principales : la lamina
propria, les plaques de Peyer et la barrière épithéliale.
- La lamina propria intestinale comprend un mélange de cellules
lymphoïdes, le plus souvent de phénotype CD4+, qui ont un
phénotype de cellules activées. Il est probable que ces
cellules T reconnaissent les antigènes dans les ganglions mésentériques
et retournent coloniser la lamina propria. Il existe de plus une grande
quantité de lymphocytes B, de macrophages et de polynucléaires
éosinophiles.
- Les plaques de Peyer correspondent à des follicules lymphoïdes
constitués d'une région centrale avec de nombreux lymphocytes
B et des centres germinatifs. Les plaques de Peyer comprennent aussi de
petites quantités de lymphocytes T CD4+, le plus souvent dans les
régions inter-folliculaires. Chez la souris adulte, 50 à
70 % des lymphocytes sont des lymphocytes B et 10 à 30 % des lymphocytes
T. Quelques cellules spécialisées appelées cellules
M permettent le transport de macromolécules de la lumière
intestinale aux tissus sous-épithéliaux et joueraient un
rôle important dans le transfert des antigènes. Les cellules
M n'interviennent pas en tant que cellules présentatrices d'antigènes
puisqu'elles n'expriment pas les antigènes de classe II du système
majeur d'histocompatibilité ou CMH. La transcytose rapide des antigènes
par les cellules M les amène au contact des lymphocytes sous-jacents.
Les lymphocytes T et B subissent une activation et une maturation après
leur contact avec les cellules présentatrices d'antigènes
(APC) comme des macrophages ou des cellules dendritiques. Ces cellules
activées migrent secondairement dans les structures lymphoïdes
sous-jacentes. Les lymphocytes T se rendent dans le dôme puis dans
le ganglion de drainage où ils deviennent des lymphoblastes T.
Les lymphocytes B se rendent dans le follicule lymphoïde le plus
proche où ils deviennent des lymphoblastes B et poursuivent leur
maturation dans les ganglions mésentériques. Les lymphocytes
activés recirculent et colonisent les villosités.
- Les lymphocytes intra-épithéliaux sont en grande partie
des lymphocytes T [5]. De façon surprenante chez la souris plus
de 50 % d'entre eux expriment un récepteur T de type gammadelta
alors que ce pourcentage n'est que de 10% chez l'homme. Contrairement
à d'autres tissus, les lymphocytes T alphabeta et gammadelta
ont une diversité relativement restreinte de leur récepteur
T avec un nombre limité de sous-familles Vbeta. Ces caractéristiques
sont en faveur d'une évolution du système lymphocytaire
intra-épithélial au contact des antigènes de la lumière
intestinale. De plus, certaines caractéristiques membranaires comme
la présence d'intégrines spécifiques permettent de
répondre aux fonctions spécifiques de ces cellules. Chez
l'homme, les lymphocytes intra-épithéliaux sont des cellules
T mémoire de phénotype CD8+ qui se fixent aux cellules épithéliales
et aux cellules mésenchymateuses grâce à l'expression
de différentes molécules d'adhésion, comme HML-1
(human mucosal lymphocyte antigen 1) et VLA-4 (very late activation
antigen-4).
Il existe donc un système coordonné dont la mise en jeu
permet une réponse rapide et adaptée avec des mécanismes
cellulaires T dépendants et humoraux avec la sécrétion
d'anticorps. Chez le sujet sain, le facteur de stimulation principal des
lymphocytes T muqueux est la flore intestinale. Les lymphocytes T sont
activés au niveau des plaques de Peyer et migrent vers la lamina
propria. A ce niveau, ils produisent principalement de l'interféron
gamma, ce qui leur confère un phénotype de type Th1. L'absence
de maladies inflammatoires intestinales chez le sujet normal s'explique
par l'existence d'une barrière épithéliale imperméable
et par la présence d'un micro-environnement plutôt immunosuppresseur
avec des cellules présentatrices d'antigènes de faible activité,
la production locale d'IL10, de TGF beta et de prostaglandine E2, ce qui
entraîne l'inactivation des lymphocytes T.
Les mécanismes de la tolérance
orale
La tolérance est une propriété fondamentale du
système immunitaire permettant à l'organisme la discrimination
des antigènes exogènes, potentiellement pathogènes
des antigènes constituant le « soi ». Cette capacité
est acquise précocement lors de la maturation des cellules lymphoïdes
dans le thymus et la moelle osseuse. Le concept de tolérance immunitaire
est né dans les années 60. En fonction de la voie d'administration,
l'exposition au système immunitaire à un antigène
abolit les réponses immunitaires humorales et cellulaires spécifiques.
Suspecté de façon empirique par les indiens d'Amérique
du Sud afin d'éviter les réactions secondaires des orties,
le concept de la tolérance orale a vu le jour avec le développement
de l'immunologie moderne et la mise en évidence du système
lymphoïde intestinal. La tolérance périphérique
des lymphocytes T après maturation thymique est une nécessité
lors de l'exposition à de nouveaux antigènes. Cette tolérance
requiert une présentation antigénique. On sait aujourd'hui
que la tolérance n'est pas seulement inductible chez les nouveaux-nés
mais peut être obtenue chez des adultes, notamment par l'administration
d'antigènes solubles par voie orale. La compréhension des
mécanismes a bénéficié de l'apport des modèles
animaux.
Parmi les trois possibilités de régulation, il existe
deux mécanismes principaux qui sont l'apoptose ou mort cellulaire
programmée, et l'anergie [6].
- Parmi les lymphocytes T CD4+, l'apoptose est induite par une stimulation
répétée au contact de l'antigène avec une
production importante d'interleukine 2 et la co-expression de Fas (CD95)
et de Fas ligand (FasL) ;
- L'induction d'une anergie nécessite la reconnaissance de la
molécule de co-stimulation B7 par la molécule inhibitrice
CTLA-4 située sur le lymphocyte T ;
- La tolérance orale est le troisième mécanisme.
L'intérêt d'une telle approche dans les maladies auto-immunes
provient de l'absence actuelle de thérapeutiques spécifiques.
En effet, la plupart des agents immunosuppresseurs employés ne
ciblent pas les mécanismes cellulaires, ont certes une efficacité
mais au prix d'un certain nombre d'effets indésirables. Le renforcement
de la tolérance antigène spécifique au cours de la
tolérance orale apparaît donc une stratégie attractive
qui a pu être validée grâce à l'utilisation
de modèles animaux [7]. Le modèle de l'encéphalite
allergique expérimentale (EAE), équivalent murin de la sclérose
en plaques chez l'homme, a été particulièrement étudié.
L'ingestion de la protéine basique de la myéline (MBP) prévient
la maladie lors d'une immunisation avec MBP en présence d'adjuvant
complet de Freund [8]. Le modèle de la souris NOD (Non obese
diabetic) est particulièrement intéressant car il s'agit
d'un modèle spontané de maladie auto-immune, équivalent
au diabète de type 1 humain [9]. D'autres modèles expérimentaux
de maladies auto-immunes ont permis de préciser les mécanismes
impliqués dans la protection lors de la tolérance orale
(tableau 1).
Facteurs de régulation de
la tolérance orale
Les éléments de régulation dépendent du
type et de la dose d'antigène administré, de la présence
d'adjuvants et des facteurs concernant l'hôte [7].
Nature de l'antigène administré
La tolérance s'applique à la plupart des antigènes
entraînant une réponse lymphocytaire T, ce qui implique l'emploi
d'adjuvants dans une stratégie vaccinale. Certains antigènes
de structure complexe induisent une immunisation plus qu'une tolérance,
probablement du fait de leur passage à travers les cellules M et
les plaques de Peyer.
Dose de l'antigène administré
On distingue habituellement deux mécanismes en fonction de la
dose d'antigène administrée [13] :
- De faibles quantités administrées (< 0,1 mg/g de
poids chez la souris) génèrent des cellules T régulatrices
après une présentation de l'antigène administré
par les cellules présentatrices intestinales. Ces cellules antigène-spécifiques
sont capables de sécréter du TGFbeta, de l'IL4 ou de l'IL10
en présence de l'antigène, et inhibent les cellules T effectrices
au niveau des organes lymphoïdes grâce à leurs cytokines
immunosuppressives. Les éléments régulateurs sont
le degré de co-stimulation, le type de cytokines produites au niveau
intestinal, le type d'épitopes produit après digestion gastrique,
et la présence d'adjuvants.
- De fortes quantités d'antigènes administrés (>
0,5 mg/g de poids chez la souris) s'accompagnent au contraire d'une présentation
antigénique au niveau périphérique du fait du passage
de l'antigène à travers la barrière intestinale,
sous forme de protéine intacte ou de peptides. Il en résulte
une anergie clonale des cellules effectrices Th1 ;
- Une exposition continue dans l'eau de boisson induit une tolérance
encore plus profonde.
Les applications de la
tolérance orale au traitement des maladies auto-immunes
L'apport des modèles animaux a été considérable
pour le développement des applications de la tolérance orale.
Dans plusieurs modèles expérimentaux (tableau 1),
l'administration de l'antigène cible entraîne un retard dans
l'apparition de la maladie, une réduction de l'incidence et de
la sévérité des lésions et/ou de l'inflammation.
Si les cellules T régulatrices, souvent à l'origine de cette
protection, sont spécifiques de l'antigène administré
per os, elles exercent leur action suppressive au niveau de l'organe
cible via des médiateurs non spécifiques. Cet effet
de proximité ou effet by-stander met en jeu des cytokines
anti-inflammatoires. La connaissance d'un autoantigène impliqué
dans la réaction cellulaire T pourrait suffire à bloquer
l'ensemble de l'agression immunologique. Le degré d'activation
du système immunitaire et le degré d'évolution de
la maladie sont des critères déterminants pour l'établissement
de la tolérance, qui s'avère plus difficile chez des animaux
présentant déjà des signes cliniques.
Le diabète de type 1 correspond à
une destruction sélective des cellules bêta par un mécanisme
auto-immunitaire, entraînant à terme une carence en insuline
[9]. Même si la traduction habituelle de l'auto-immunité
chez l'homme est la présence d'auto-anticorps circulants contre
des antigènes de la cellule bêta, de nombreux arguments suggèrent
que le développement de l'auto-immunité résulte d'une
rupture de la tolérance immunitaire avec la prédominance
de l'immunité de type Th1 et une diminution de l'immunité
de type Th2 [10]. Cette rupture de la balance immunitaire se traduit par
une sécrétion accrue de cytokines inflammatoires de type
INFgamma et IL2 par rapport aux cytokines anti-inflammatoires comme le
TGFbeta IL4 et IL10. Dans les premières études chez la souris
NOD par Zangh et al. [11], l'administration orale répétée
de 1mg d'insuline porcine à chaque gavage pendant un an, a réduit
l'incidence spontanée du diabète de l'ordre de 50 %. Il
s'agit d'un retard d'apparition plutôt que d'une protection définitive.
Notre groupe a mis en évidence le rôle des lymphocytes T
CD4+ dans cette protection [16]. De façon à potentialiser
la réponse obtenue après administration orale de l'autoantigène,
il est possible d'utiliser des adjuvants de l'immunité muqueuse
directement couplés avec l'antigène. Un exemple est l'utilisation
de conjugué entre la sous-unité B de la toxine cholérique
(CTB) et un autoantigène. Démontré dans le cadre
d'une réponse anti-peptide [17], notre groupe a démontré
que cette approche pouvait être appliquée au diabète
de la souris NOD [18]. Quinze semaines après l'administration d'une
dose de conjugué 500 à 5000 fois plus faible que la dose
d'insuline seule, le conjugué CTB-insuline réduit l'incidence
du diabète de l'ordre de 60 %. Cette protection dépend également
de cellules T régulatrices de phénotype CD4+ qui sécrètent
de l'IL4 à proximité des îlots dans des structures
lymphoïdes appelées ganglions pancréatiques [19].
CONCLUSION
Perspectives
La caractérisation des autoantigènes impliqués
dans les maladies auto-immunes permet d'envisager des interventions thérapeutiques
afin de bloquer le processus auto-immun. Dès à présent,
des essais ont débuté chez l'homme, notamment dans le cadre
du diabète de type 1, soit au début clinique de la maladie,
soit au cours du prédiabète chez des apparentés à
haut risque. Il est probable que l'efficacité de telles approches
dépende étroitement de la vitesse et du stade de destruction
des cellules bêta. La combinaison d'antigènes, et l'emploi
d'adjuvants nécessitent d'être évalués chez
l'homme du fait des résultats prometteurs obtenus chez l'animal.
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