Les défenses pulmonaires Les défenses pulmonaires antiaspergillairesantiaspergillaires

Dominique Israël-BietDominique Israël-Biet

Service de PneumologieService de Pneumologie

Hôpital Européen Georges PompidouHôpital Européen Georges Pompidou

INTRODUCTIONINTRODUCTION

• Poumon = plus grande surface épithéliale Poumon = plus grande surface épithéliale en contact avec l’extérieur. en contact avec l’extérieur.

• Voie d ’entrée majoriaire des pathogènes Voie d ’entrée majoriaire des pathogènes dans le poumon: inhalation. Plus rarement : dans le poumon: inhalation. Plus rarement : voie sanguine.voie sanguine.

• Système de défense très élaboré pour Système de défense très élaboré pour assurer la stérilité des voies aériennes.assurer la stérilité des voies aériennes.

• Repose sur les fonctions conjointes de 2 types d’immunité: innée et acquise.

• Le recrutement et l ’activation de cellules inflammatoires implique l ’expression orchestrée de molécules d ’adhésion, la production de médiateurs inflammatoires, mais aussi l ’activation de systèmes régulateurs antiinflammatoires.

• Objectifs :Objectifs :

– empêcher la colonisation des voies empêcher la colonisation des voies respiratoires, voire élimination des respiratoires, voire élimination des pathogènespathogènes

– protéger les structures pulmonaires des protéger les structures pulmonaires des médiateurs aux effets délétèresmédiateurs aux effets délétères

Immunité innée :Immunité innée : les barrières naturelles les barrières naturelles

• MucusMucus : piège les particules, puis : piège les particules, puis clearance mucociliaireclearance mucociliaire

• DéfensinesDéfensines : :

– Sécrétion par cellules épithéliales et Sécrétion par cellules épithéliales et PNPN

– Formation de pores dans les Formation de pores dans les membranes biologiquesmembranes biologiques

– Plusieurs types, d’expression Plusieurs types, d’expression constitutive et/ou stimulable +++constitutive et/ou stimulable +++

• Collectines : Surfactant A et DCollectines : Surfactant A et D

– Sécrétion par les pneumocytes IISécrétion par les pneumocytes II

– Liaison aux pathogènes : diminution de Liaison aux pathogènes : diminution de leur virulence, augmentation de leur leur virulence, augmentation de leur phagocytose et de leur killingphagocytose et de leur killing

Aspergillus : rôle du surfactantAspergillus : rôle du surfactant

• Agglutination des conidies et diminution de Agglutination des conidies et diminution de leur infectivité leur infectivité

• Facilitation de leur phagocytoseFacilitation de leur phagocytose

• Augmentation du stress oxydatif des Augmentation du stress oxydatif des phagocytes phagocytes

• Augmentation du killing du champignonAugmentation du killing du champignon• Immunol Rev 2000; 173:66.Immunol Rev 2000; 173:66.

Immunité innée : Immunité innée : les cellules phagocytairesles cellules phagocytaires

• Polynucléaires neutrophiles (PN) et macrophagesPolynucléaires neutrophiles (PN) et macrophages

– Récepteurs pour carbohydrates, anticorps, Récepteurs pour carbohydrates, anticorps, complémentcomplément

– Rôle de l’opsonisationRôle de l’opsonisation

– Assurent le killing des pathogènes (anions Assurent le killing des pathogènes (anions superoxydes, radicaux OH-, NO, lysozyme)superoxydes, radicaux OH-, NO, lysozyme)

Aspergillus : rôle des PNAspergillus : rôle des PN

• Souris transgéniques (surexpression Souris transgéniques (surexpression pulmonaire exclusive) pour KC exposées pulmonaire exclusive) pour KC exposées à A. à A. fumigatusfumigatus vs type sauvage : vs type sauvage :

– Pic de PN plus précoce et plus élevéPic de PN plus précoce et plus élevé– Expression pulmonaire accrue d ’IL-12 et Expression pulmonaire accrue d ’IL-12 et

d’IFNd’IFN– Charge fongique locale diminuée de 74%Charge fongique locale diminuée de 74%– Survie 3 fois plus longueSurvie 3 fois plus longue

• Am J Respir Crit Care Med 2002; 166:1263Am J Respir Crit Care Med 2002; 166:1263

Aspergillus : macrophages et Aspergillus : macrophages et oxydantsoxydants

• Souris invalidées pour la NADPH oxydase : Souris invalidées pour la NADPH oxydase : pas de killing d ’A. fumigatuspas de killing d ’A. fumigatus

• Inhibiteurs de la NADPH oxydase : Inhibiteurs de la NADPH oxydase : diminution du killing, sans diminution de la diminution du killing, sans diminution de la phagocytose.phagocytose.

• Corticoïdes : Corticoïdes :

– inhibent la production de réactifs oxydants et le inhibent la production de réactifs oxydants et le killing des conidies.killing des conidies.

– Favorisent le développement d ’API chez la Favorisent le développement d ’API chez la souris.souris.

• Infect Immun 2003; 71:3034.

Les Toll-like récepteurs (TLR)Les Toll-like récepteurs (TLR)

• Permettent la reconnaissance de structures Permettent la reconnaissance de structures hautement conservées sur les pathogènes.hautement conservées sur les pathogènes.

• Liaison microbe-TLR entraîne soit une réponse Liaison microbe-TLR entraîne soit une réponse inflammatoire et élimination du pathogène, soit le inflammatoire et élimination du pathogène, soit le développement de réponses immunes adaptatives.développement de réponses immunes adaptatives.

• 10 membres de la famille des TLR décrits chez 10 membres de la famille des TLR décrits chez l ’homme, dont certains, présents sur macrophages l ’homme, dont certains, présents sur macrophages et cellules dendritiques, jouent un rôle dans et cellules dendritiques, jouent un rôle dans l ’immunité antifongique.l ’immunité antifongique.

Aspergillus et TLRAspergillus et TLR

• Souris TLR2-/- : diminution de TNF après Souris TLR2-/- : diminution de TNF après stimulation de Mac par Aspergillus.stimulation de Mac par Aspergillus.

• Asp. stimule NFk-B dans lignée humaine Asp. stimule NFk-B dans lignée humaine HEK293 uniquement si transfectée par TLR2. HEK293 uniquement si transfectée par TLR2. Activité nettement accrue si co-transfection Activité nettement accrue si co-transfection par CD14.par CD14.

• CCLCCL : signalisation optimale par Aspergillus : signalisation optimale par Aspergillus requiert TLR2 chez la souris et chez l ’homme.requiert TLR2 chez la souris et chez l ’homme.

• J Biol Chem 2002; 277:39320

Immunité innée : Immunité innée : les cellules dendritiquesles cellules dendritiques

• Reconnaissent des motifs antigéniques Reconnaissent des motifs antigéniques (mannose) (mannose)

• Processing des antigènes et présentation aux Processing des antigènes et présentation aux cellules T cellules T

• Expression des molécules de costimulationExpression des molécules de costimulation

Aspergillus et cellules dendritiques (1)

• Récepteurs et mécanismes de phagocytose Récepteurs et mécanismes de phagocytose distinctsdistincts pour conidies et hyphespour conidies et hyphes

• Réponses cytokiniques différentes Réponses cytokiniques différentes

– Conidies : IL-12Conidies : IL-12

– Hyphes : IL-4, IL-10Hyphes : IL-4, IL-10

• Maturation fonctionnelle dans les ganglions Maturation fonctionnelle dans les ganglions

• Induction d’une activation sélective Th des T CD4+.Induction d’une activation sélective Th des T CD4+.

• CD = sentinelles de l’immunité innée et initiatrices de la CD = sentinelles de l’immunité innée et initiatrices de la différentiation fonctionnelle des T différentiation fonctionnelle des T ((J Immunol 2002; J Immunol 2002; 168:1362).168:1362).

Aspergillus et cellules dendritiques (2)

• CD normales incubées en présence d'A. CD normales incubées en présence d'A. fumigatusfumigatus tué s’activent et accroissent tué s’activent et accroissent

– expression HLA-DR, CD80/CD86expression HLA-DR, CD80/CD86– production d'IL-12production d'IL-12– prolifération lymphocytaire autologueprolifération lymphocytaire autologue

• CD prélevées avant greffe de moëlle et CD prélevées avant greffe de moëlle et réinjectées : restauration partielle des réinjectées : restauration partielle des réponses antifongiques des T autologues réponses antifongiques des T autologues prélevés 1 mois post-greffe prélevés 1 mois post-greffe ((Bone Marrow Bone Marrow Transplantation 2001; 27:647).Transplantation 2001; 27:647).

Immunité innée :Immunité innée :les médiateurs solublesles médiateurs solubles

• ComplémentComplément (opsonisation, (opsonisation, chémoattraction, perforation des chémoattraction, perforation des membranes)membranes)

• CytokinesCytokines

– IL-6, TNFIL-6, TNF, , – C-X-C chémokines (IL-8), C-X-C chémokines (IL-8), – GM-CSF, M-CSF GM-CSF, M-CSF

• Rôle crucial des CK dans les défenses anti-Rôle crucial des CK dans les défenses anti-aspergillaires : effet direct sur croissance du aspergillaires : effet direct sur croissance du champignon (TNFchampignon (TNF) et sur la modulation de la ) et sur la modulation de la différentiation des lymphocytes intra-différentiation des lymphocytes intra-pulmonairespulmonaires

• Rôle du GM-CSF : promotion de la résistance Rôle du GM-CSF : promotion de la résistance aux conidies en permettant le maintien d'une aux conidies en permettant le maintien d'une réponse inflammatoire réponse inflammatoire (J Infect Dis 2003; 187:705)(J Infect Dis 2003; 187:705)

• Rôle du M-CSF : administration prophylactique Rôle du M-CSF : administration prophylactique chez le lapin augmente la survie et décroît les chez le lapin augmente la survie et décroît les lésions pulmonaires lésions pulmonaires (Cytokine 2001; 15:87)(Cytokine 2001; 15:87)

Immunité acquise :Immunité acquise : les lymphocytes T les lymphocytes T

• CD8 : cytotoxiquesCD8 : cytotoxiques

• CD4 : inducteurs de l'immunitéCD4 : inducteurs de l'immunité

– Th1Th1 : IL-2 et IFN : IL-2 et IFN. Pas IL-4, -5 -6, -10.. Pas IL-4, -5 -6, -10.

• Active la bactéricidie des phagocytesActive la bactéricidie des phagocytes

– Th2Th2 : IL-4, -5, -6, et -10. Pas IL-2 ni : IL-4, -5, -6, et -10. Pas IL-2 ni IFNIFN..

• Inhibe la bactéricidie. Inhibe la bactéricidie.

• Inhibe Th1Inhibe Th1

Aspergillus et cytokines

• RésistanceRésistance associée à associée à– immunité innée intacteimmunité innée intacte– TNFTNF, IL-18, IL-12, IL-18, IL-12

– lymphocytes environnants produisant lymphocytes environnants produisant activement IFNactivement IFN et IL-2 et IL-2

• SusceptibilitéSusceptibilité associée à associée à– perte de l'immunité innéeperte de l'immunité innée– IL-4, IL-10IL-4, IL-10

• Infect Immun 2001; 69:1554

Aspergillus : modèle vaccinal murinAspergillus : modèle vaccinal murin

• Souris immunocompétente traitée avec filtrat Souris immunocompétente traitée avec filtrat de culture d’Asp. : développement d’une forte de culture d’Asp. : développement d’une forte réponse Th1 protectrice. Transfert de réponse Th1 protectrice. Transfert de protection vers hôte naïf par T CD4+ (IL-2 + et protection vers hôte naïf par T CD4+ (IL-2 + et IFNIFN +) +)

• Souris immunodéficiente : pas de réponse Th1Souris immunodéficiente : pas de réponse Th1

• Ag purifié Asp f2 : réponse Th2Ag purifié Asp f2 : réponse Th2

• Possibilités vaccinales avec Ag relevant ?Possibilités vaccinales avec Ag relevant ? (J (J Immunol 2000; 165:381)Immunol 2000; 165:381)

CONCLUSION (1)CONCLUSION (1)

• Défenses pulmonaires antifongiques Défenses pulmonaires antifongiques dépendent d'une dépendent d'une immunité innée intacteimmunité innée intacte et et de la capacité à monter une de la capacité à monter une immunité immunité acquise efficaceacquise efficace pour renforcer le killing des pour renforcer le killing des pathogènes.pathogènes.

• Rôle crucial des médiateurs solubles (nature, Rôle crucial des médiateurs solubles (nature, quantité, dynamique de production, quantité, dynamique de production, équilibre).équilibre).

• Utilisation potentielle en thérapeutique Utilisation potentielle en thérapeutique humainehumaine

– d’immunothérapie utilisant ces médiateurs d’immunothérapie utilisant ces médiateurs (IFN(IFN, IL-12, anti-IL-4) , IL-12, anti-IL-4)

– de thérapie cellulaire utilisant des CD de thérapie cellulaire utilisant des CD pulsées avec des Ag fongiquespulsées avec des Ag fongiques

• Synergie puissante de l'immunothérapie et des Synergie puissante de l'immunothérapie et des drogues antifongiques dans les essais drogues antifongiques dans les essais animaux.animaux.

CONCLUSION (2)CONCLUSION (2)

CONCLUSION (3)CONCLUSION (3)

• Meilleure connaissance des mécanismes Meilleure connaissance des mécanismes élémentaires de défense du poumon peut élémentaires de défense du poumon peut constituer la base de constituer la base de réflexions d’ordre réflexions d’ordre thérapeutiquethérapeutique dans les infections dans les infections fongiques pulmonaires.fongiques pulmonaires.