! Le rejet chronique - Introduction - C. Legendre! Transplantation pulmonaire et bronchiolite oblitérante

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1 Le rejet chronique Coordinateur : E. Morelon, hôpital Necker, Paris.! Le rejet chronique - Introduction - C. Legendre! Transplantation pulmonaire et bronchiolite oblitérante M. Stern " La dysfonction chronique du greffon rénal - J. Dantal! Le rejet chronique en transplantation hépatique O. Farges, M. Sebagh! Mécanismes immunologiques de la dysfonction chronique du greffon - Y. Lebranchu! La vasculopathie du greffon après transplantation cardiaque R. Dorent La dysfonction chronique du greffon rénal! J. Dantal* Les résultats de la transplantation rénale sont aujourd hui dépendants d événements chroniques. Les premières étapes de ces agressions sont parfois initiées très précocement après la transplantation et regroupent plusieurs mécanismes, dont une des cibles est la cellule endothéliale. Des facteurs de risque dépendant à la fois du donneur, du receveur et des stratégies immunosuppressives sont identifiés, bien que souvent intriqués. La définition de leur importance respective permettrait, par une meilleure prise en charge, d augmenter la survie rénale à long terme de ces patients transplantés. Mots-clés : Rejet chronique - Dysfonction chronique - Cellule endothéliale. L a dysfonction chronique du greffon (DCG) est actuellement le principal problème rencontré après transplantation d organe, cela en raison des progrès réalisés dans la prévention du rejet aigu et de ceux augmentant la survie à moyen et long terme du patient et du greffon. La dégradation progressive de la fonction du greffon tient à des mécanismes immunologiques (rejet chronique vrai) et non immunologiques, indépendants de la stimulation allogénique comme les lésions d ischémie-reperfusion, l infection à cytomégalovirus (CMV), l hypertension artérielle, les dyslipidémies, la néphrotoxicité * Service de néphrologie, immunologie clinique et transplantation, CHR Nantes, Nantes Cedex 1. des inhibiteurs de calcineurine. Les progrès sur l évolution à court terme sont indéniables, mais la demi-vie des greffons rénaux après la première année reste autour de 10,5 ans, et % des greffons rénaux sont perdus par DCG. CARACTÉRISTIQUES FONCTIONNELLES ET HISTOLOGIQUES DE LA DCG La DCG est une détérioration progressive de la fonction rénale, avec hypertension artérielle et protéinurie, survenant après les trois premiers mois, mais aussi bien des années après la transplantation. Les manifestations clinicobiologiques, signant la DCG, suivent une période cliniquement asymptomatique de durée 11

2 variable (néphropathie chronique du greffon [NCG]). L analyse réelle de la NCG nécessite donc la réalisation de biopsies de greffon systématiques. Les termes de NCG ou de DCG sont généralement confondus, bien qu ils ne soient pas synonymes de celui de rejet chronique (RC). Ce dernier doit être réservé à l agression du transplant résultant d un processus immunologique alloantigène-dépendant. La NCG correspond à toutes les agressions parenchymateuses indépendamment de leurs mécanismes (alloantigènes-dépendant ou indépendant). Cette dichotomie n est néanmoins pas aussi caricaturale. Comme nous le reverrons plus loin, il existe une étroite relation entre les facteurs immunologiques et non immunologiques. Le point de rencontre de tous ces facteurs (immunologiques ou non) est l activation de la cellule endothéliale aboutissant à la vasculopathie du greffon. Les lésions histologiques de la NCG ne sont pas spécifiques d un mécanisme d atteinte parenchymateuse et associent à des degrés divers une fibrose interstitielle (plus ou moins inflammatoire), une atrophie tubulaire ou une sclérose glomérulaire avec une endartérite oblitérative. L hyperplasie intimale artérielle touche l ensemble des artères d un greffon, mais de façon discontinue, et représente le caractère principal de la NCG. Cette prolifération myo-intimale concentrique est responsable, au niveau des petites artères, d un aspect typique en bulbe d oignon, et entraîne naturellement des lésions d ischémie en aval. La cellule endothéliale joue un rôle pivot dans ce processus. De nombreuses stimulations sont capables d entraîner son activation avec une augmentation d expression de molécules d adhésion, de cytokines et de facteurs de croissance. Les cellules endothéliales influencent ainsi l activation et la prolifération d autres cellules effectrices, et aussi leur capacité à synthétiser des constituants de la matrice extracellulaire (fibroblastes dans l interstitium, fibres musculaires lisses de la paroi vasculaire et cellules mésangiales glomérulaires). D autres aspects histologiques peuvent se rencontrer, comme un œdème endothélial, une accumulation de foam cells, une rupture de la limitante élastique interne, ainsi que la présence de lymphocytes et de macrophages dans la paroi vasculaire. Ces lésions peuvent faire suite à de nombreuses agressions endothéliales, et ne sont donc pas synonymes de RC. Bien que l atteinte vasculaire soit typique de dysfonctionnement chronique, son diagnostic est plus souvent posé de façon indirecte par l observation d autres lésions, conséquences de l oblitération artérielle et de l ischémie (fibrose interstitielle, atrophie tubulaire et ischémie glomérulaire). La glomérulopathie d allogreffe représente quant à elle un aspect typique avec dédoublement des parois capillaires et augmentation du matériel mésangial. Il est donc fondamental de disposer d un prélèvement histologique adéquat (caractère discontinu des lésions artérielles : au moins deux artères de moyen calibre doivent être prélevées) et d une référence avec un prélèvement réalisé avant la transplantation (lésions du donneur). Ces lésions histologiques chroniques sont standardisées dans la classification de Banff. Ces atteintes histologiques sont souvent associées au terme de rejet chronique, et il reste très difficile sur cette simple description anatomopathologique de définir la part secondaire due à l alloreconnaissance. Les lésions induites par des mécanismes non allo-immuns peuvent engendrer les mêmes lésions. La glomérulopathie d allogreffe est plus spécifique d un rejet chronique, mais ne survient que rarement (15 % des patients). Plus récemment, un aspect dédoublé et feuilleté des lames basales des capillaires péritubulaires a été proposé pour une origine plutôt dépendante de l alloreconnaissance (1). L approche de ces anomalies est rendue difficile par la nécessité d une analyse en microscopie électronique. Par ailleurs, la composition de la matrice extracellulaire semble différente en cas d agression immunologique présentant une accumulation de collagène de type I et III, par opposition à l accumulation de collagène type IV et de laminine β2 observée plutôt en cas de néphrotoxicité des ICN (2). FACTEURS FAVORISANT L APPARITION D UNE DCG EN TRANSPLANTATION RÉNALE Nous connaissons actuellement de nombreux facteurs contribuant à la DCG, mais leur place respective reste difficile à déterminer. Il est classique de séparer ces facteurs en causes immunologiques pures, liées à l alloreconnaissance, et en causes non immunologiques. Néanmoins, une grande partie de ces mécanismes ont comme point commun une activation de la cellule endothéliale se traduisant par l induction de multiples gènes, avec, en particulier, ceux des molécules d adhésion, des cytokines/chémokines, de facteurs de croissance et de molécules prothrombotiques. Il s ensuit un remodelage vasculaire, avec comme caractéristiques principales la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses ainsi que la synthèse de matrice extracellulaire aboutissant à l image d endartérite oblitérante typique de la DCG. Cette activation de la cellule endothéliale crée une surface endothéliale plus immunogène capable de faciliter les mécanismes d alloreconnaissance augmentant le risque de développer un rejet aigu (RA). Facteurs dépendant des alloantigènes De nombreuses études suggèrent que la DCG est secondaire à la réponse immune face aux incompatibilités antigéniques du transplant. Certains facteurs de risque reflétant un tel mécanisme ont été suggérés. Il s agit de la survenue d un RA, du niveau d incompatibilité HLA, de la non-compliance thérapeutique/traitement immunosuppresseur non adaptée et du niveau d immunisation anti-hla. Parmi ces facteurs, seul le premier est indiscutable. L analyse de la survie du greffon montre dans la majorité des études mono- et multicentriques une très forte corrélation avec la survenue d un épisode de rejet aigu. Plus récemment, il a été suggéré que l effet à long terme du RA dépendait de certains facteurs, dont le niveau de variation de créatininémie et le grade histologique. Cet impact est encore plus fort en cas de rejets survenant tardivement après 12

3 la transplantation (> 6 mois) et/ou de rejets itératifs (3). Néanmoins, il semble que les rejets aigus précoces avec une récupération complète de la fonction rénale ne présentent pas d impact délétère à long terme (4), et que le RA n est pas un prérequis au développement d une DCG. L introduction des nouvelles associations immunosuppressives a permis une nette régression de l incidence des RA ; ainsi les RA survenant sous ces thérapeutiques ont probablement un pronostic plus réservé au long cours. Le risque relatif de présenter une DCG passe effectivement chez les patients ayant eu un RA de 1,9 dans les années à 3,7 pour les années (5). Le diagnostic (biopsies systématiques) et la prise en charge thérapeutique des RA infracliniques (borderline) deviennent donc un sujet d actualité (6). L importance du degré d histocompatibilité entre le donneur et le receveur est plus discutée. Les données issues de grands registres comme celui de l United Network for Organ Sharing (UNOS) rapportent une diminution de la survie des transplantations avec l augmentation des disparités HLA. Les transplants d origine cadavérique, sans incompatibilité HLA, ont une médiane de survie de 13,2 ans, alors qu elle est de 7 ans pour ceux ayant six incompatibilités. Cela n est néanmoins pas retrouvé dans de nombreuses études monocentriques. Ces études multifactorielles démontrent essentiellement que le nombre d incompatibilités HLA ainsi que le niveau d immunisation anti- HLA sont des facteurs indépendants et prédictifs du RA, et que seuls le nombre et la sévérité des RA sont prédictifs de DCG. L effet bénéfique de la compatibilité HLA sur la prévention du développement de la DCG indépendamment du rejet aigu reste donc à démontrer. La non-compliance est un paramètre très important dans la survie du greffon. Une étude rapporte jusqu à 34 % de noncompliance parmi les patients transplantés rénaux présentant une détérioration de la fonction du greffon à long terme (7). Il faut rapprocher de la non-compliance la possibilité d une immunosuppression non adéquate. Une faible dose de CsA (< 5 mg/kg/j) a été rapportée comme associée à la survenue de DCG par certains auteurs, mais cela reste également controversé. De nombreuses études ont montré que la production d anticorps anti-donneur était fréquente durant la période de transplantation, et que cette production fait partie du tableau de RC. Ces anticorps sont retrouvés après élution des tissus obtenus après transplantectomie dans plus de 80 % des cas analysés dans de petites séries. La corrélation entre la présence de ces anticorps et la survenue d une DCG n est pas clairement établie. Les études de registres rapportent une diminution de la survie des greffons chez les receveurs présentant une immunisation anti-hla supérieure à 50 %, avec une perte de greffon plus fréquente pour les patients ayant une immunisation anti-b (44 versus 8 %) dans une étude monocentrique. Le rôle de ces anticorps dans le rejet aigu vasculaire est clairement établi, mais leur place dans la DCG reste à étudier. In vitro, ces anticorps sont capables d entraîner une augmentation d expression des récepteurs aux facteurs de croissance (8). Facteurs non immunologiques Le rôle de mécanismes non immuns a été évoqué de longue date avec la constatation de DCG pour des greffons HLA identiques (jumeaux vrais). La récidive de la maladie glomérulaire initiale était alors au premier plan, mais certains de ces greffons présentaient aussi des lésions vasculaires tardives. Aujourd hui, ces facteurs de risque sont très variés ; ils incluent l ischémie, la mort cérébrale, la qualité du greffon, les infections virales, les dyslipidémies et l hypertension. Durant le prélèvement, la conservation et la transplantation, le greffon subit une agression ischémique, chaude durant le prélèvement et la greffe, froide pendant l étape de conservation. La durée de ces phases affecte l intensité des lésions d ischémie-reperfusion et celle de la réponse inflammatoire induite. La reprise de fonction du greffon a été souvent considérée comme un reflet de ces événements ischémiques et représente une cause de DCG. La longueur de l ischémie froide est un paramètre rapporté comme réduisant la survie des greffons rénaux à court et long terme, mais cela n est pas retrouvé de façon consensuelle. Les expériences chez l animal de transplantation d aortes syngéniques ont montré que le degré d hyperplasie intimale était corrélé à l ischémie froide. L ischémie-reperfusion entraîne une augmentation d expression des molécules d adhésion (ICAM1), de nombreuses cytokines, de l endothéline, du TNFα, des molécules CMH II et surtout des radicaux libres capables de produire des lésions oxydatives. D autre part, cette agression entraîne un recrutement et une activation des cellules dendritiques, bien mis en évidence, dans le cas de transplantations rénales syngéniques chez le rat. Ce mécanisme serait donc capable d initier la réponse immune dans une situation allogénique (9). Un effet indirect de l ischémie froide (IF), en prédisposant le RA, est donc suggéré. Les organes transplantés après une longue ischémie froide seraient ainsi plus immunogènes et plus susceptibles de présenter un épisode de RA que les greffons fonctionnant immédiatement. Il existerait donc une synergie entre le délai de reprise de fonction du greffon et le RA dans l apparition de la DCG, alors que le délai de reprise de fonction analysé isolément n aurait que peu d impact sur cette dernière. La différence des résultats cliniques à long terme observée entre les greffons d origine cadavérique et ceux provenant de donneurs vivants (génétiquement apparentés ou non) a attiré l attention sur le rôle de la mort cérébrale. Cet état est connu pour induire une augmentation sérique de nombreuses cytokines (10) entraînant très précocement une activation des cellules endothéliales des organes prélevés, les rendant ainsi prédisposés au RA. Cette démonstration obtenue chez le rat reste encore à faire en clinique. La complexité des relations entre RA, inflammation, ischémie et mort cérébrale est illustrée par la description d une diminution de l incidence de RA 13

4 pour des greffons dont le donneur a reçu des catécholamines (11). L âge du donneur est un élément controversé. De nombreuses études montrent que le greffon d un donneur de plus de 60 ans est de moins bon pronostic à long terme. Il a même été suggéré récemment que les greffons issus de donneurs de plus de 50 ans étaient plus immunogènes et associés à un risque de RA plus important que des greffons jeunes, l impact du RA étant d autant plus délétère que les greffons de donneurs âgés ont des capacités de réparation diminuées (12). L âge du donneur détermine en outre la quantité de néphrons apportée par la transplantation, mais aussi les capacités que possède ce rein de réparer les lésions, notamment induites au moment du prélèvement et de la transplantation (13). L âge du donneur est un autre facteur de risque de DCG. Les modèles animaux de réduction néphronique, communs à toutes les maladies rénales, sont bien connus, avec des reins qui développent une glomérulosclérose, une fibrose interstitielle et une atrophie tubulaire en réponse à une hyperfiltration glomérulaire. Ces mécanismes sont applicables après transplantation rénale, mais le rôle de l appariement entre la quantité de néphron et les besoins du receveur en termes de risque de présenter une DCG reste à démontrer. Dans le même ordre d idée, la proposition d une double transplantation rénale (bigreffe) pratiquée pour augmenter la masse néphronique améliore la fonction à court terme, sans que nous connaissions ses résultats à long terme. La diminution de survie des greffons des patients ayant présenté une infection à CMV est bien étayée, que les patients aient présenté un épisode de RA ou non. Le CMV est connu pour être associé à des atteintes vasculaires en transplantation, mais aussi en dehors du domaine des greffes d organes. Sa présence est retrouvée dans les parois artérielles des greffons présentant une vasculopathie d allogreffe, et le traitement antiviral prophylactique entraîne, dans un modèle animal de transplantation cardiaque, un blocage de ces altérations vasculaires (14). L infection par le CMV est capable de stimuler la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses des parois artérielles. Il entraîne une augmentation de leur production de PDGF-β et de leur expression membranaire pour le récepteur du MCP-1. Cette chémokine produite en cas d inflammation vasculaire induit une prolifération/migration rapide des cellules infectées par le CMV. Il est intéressant de noter que le mycophénolate-mofétil potentialise l effet antiviral de l aciclovir et du ganciclovir dans des modèles in vitro et in vivo. Notre groupe a ainsi récemment montré que ce dernier protégeait de la perte du greffon à long terme les patients traités pour une maladie à CMV, ramenant leur pronostic de greffe à celui de patients n ayant pas présenté d infection (15). De nombreuses études retrouvent une corrélation entre des désordres lipidiques (cholestérol, triglycérides, LDL-cholestérol, Apo B) et la DCG. L hypercholestérolémie joue ici un rôle prépondérant (16), et nous savons que le LDL-cholestérol, en particulier dans sa forme oxydée, entraîne une up-regulation par de nombreuses cellules (endothéliales, mésangiales, musculaires lisses, lymphocytes T, macrophages) de molécules d adhésion, de facteurs de croissance et de la synthèse de la matrice extracellulaire, tous ces facteurs participant à la NCG. D autre part, le stress oxydatif des patients transplantés rénaux sous CsA- CS est plus important que celui observé pour des volontaires sains, et cela en particulier pour les patients avec une DCG. Les traitements immunosuppresseurs sont associés à des désordres lipidiques pouvant interférer avec leurs résultats. Ces désordres sont bien connus avec les stéroïdes et avec la CsA. Cette dernière augmente la susceptibilité d oxydation des LDL. Le sirolimus entraîne une augmentation importante de la cholestérolémie totale, mais ce risque est à modérer par une faible perturbation du ratio LDL/HDL. L hypertension artérielle est un événement très commun avant et après transplantation rénale (75 % des patients transplantés). Sa place dans la DCG est difficile à définir : cause ou conséquence? Il a néanmoins été rapporté que les patients hypertendus avant transplantation rénale présentaient plus fréquemment une DCG que les patients normotendus. L utilisation des corticostéroïdes et des inhibiteurs de calcineurine, qui représentent des facteurs de risque pour l hypertension, compliquent encore cette relation. Les inhibiteurs de calcineurine, la CsA plus que le FK506, agissent par une action vasoconstrictive directe sur les cellules musculaires lisses en augmentant leur sensibilité aux facteurs vasoconstricteurs, mais aussi en réduisant leur sécrétion de composés vasodilatateurs. Il en résulte un cercle vicieux capable d accélérer l évolution de la DCG (17). L agression vasculaire par l hypertension est responsable d une up-regulation de l endothéline du PDGF et de facteurs de croissance, ainsi que d une réduction de production de NO par l endothélium. L hypertension capillaire glomérulaire est responsable d une part d une augmentation de perméabilité glomérulaire et d une souffrance des cellules tubulaires proximales, dont les capacités de réabsorption sont saturées, et d autre part d une production de molécules inflammatoires et vasoactives. Tous ces stimulus agissent en synergie pour stimuler la prolifération des fibres musculaires lisses participant à la cascade d événements responsables de la vasculopathie du greffon. Les inhibiteurs de l enzyme de conversion, de par leurs mécanismes d action et leurs effet antiprolifératifs, semblent être des agents de choix dans le traitement de l hypertension des patients transplantés. Les rats Lewis transplantés avec un rein Fisher 344 (modèle de rejet chronique) présentent une atténuation de leurs lésions histologiques après traitement par inhibiteurs de l enzyme de conversion (IEC) en comparaison avec des animaux non traités ou recevant un inhibiteur calcique (18). 14

5 CONCLUSION La dysfonction chronique du greffon est une préoccupation majeure après transplantation rénale. De nombreux facteurs participent de façon isolée ou synergique à son initiation/progression, mais la part de l alloréactivité reste difficile à analyser (19). Les conséquences thérapeutiques sont de minimiser les facteurs de risque actuellement identifiés. Les nouvelles voies et molécules immunosuppressives semblent séduisantes à cet égard. Les recherches sur la cellule endothéliale sont probablement une voie d avenir, comme le suggère la prévention de la vasculopathie du greffon dans des modèles animaux (20) après inhibition de l activation de la cellule endothéliale par induction de gène protecteurs (antiapoptotiques Bcl-2, A20 ou antioxydant, HO-1). # R É F É R E N C E S B I B L I O G R A P H I Q U E S 1. Gough J, Yilmaz A, Miskulin D et al. Peritubular capillary basement membrane reduplication in allografts and native kidney diseases. A clinicopathologic study of 278 consecutive renal specimens. Transplantation 2001 ; 71 : Abrass CK, Berfield AK, Stehman-Breen C, Alpers CE, Davis CL. Unique changes in interstitial extracellular matrix composition are associated with rejection and cyclosporine toxicity in human renal allograft biopsies. Am J Kidney Dis 1999 ; 33 : Humar A, Kerr S, Gillingham KJ, Matas AJ. Features of acute rejection that increased risk for chronic rejection. Transplantation 2000 ; 68 : Vereerstraeten P, Abramowicz D, se Pauw L, Kinnaert P. Absence of deleterious effect on longterm kidney graft survival of rejection episodes with complete functional recovery. Transplantation 1997 ; 63 : Hariharan S, Johnson CP, Bresnahan BA et al. Improved graft survival after renal transplantation in the United States. N Engl J Med 2000 ; 342 : Burlingham WJ, Kusaka S, Chin L et al. Focal infiltrates in kidney allografts developing a model for clinical transplant peripheral tolerance. Graft 1999 ; 2: Matas A. Chronic rejection in renal transplants. Risk factors and correlates. Clin Transplant 1994 ; 8: Harris PE, Bian H, Reed EF. Induction of high affinity fibroblast growth factor receptor expression and proliferation in human endothelial cells by anti- HLA antibodies: a possible mechanism for transplant arterosclerosis. J Immunol 1997 ; 159 : Penfield JG, Wang Y, Li S et al. Transplant surgery injury recruits recipient MHC class II-positive leucocytes into the kidney. Kidney Int 1999 ; 56 : Takada M, Nadeau KC, Hancock WW et al. Effects of explosive brain death on cytokine activation of peripheral organs in the rat. Transplantation 1998 ; 65 : Schnuelle P, Lorenz D, Mueller A et al. Donor catecholamine use reduces acute allograft rejection and improves graft survival after cadaveric renal transplantation. Kidney Int 1999 ; 56 : De Fijter JW, Mallat MJ, Doxiadis II et al. Increased immunogenicity and cause of graft loss of old donor kidneys. J Am Soc Nephrol 2001 ; 12 : Halloran PF, Homik J, Goes N et al. Rethinking chronic allograft nephropathy : the concept of accelerated senescence. J Am Soc Nephrol 1999 ; 10 : Lemstrôm K, Sihvola R, Bruggeman C, Häyry P, Koskinen P. Cytomegalovirus infection-enhanced cardiac allograft vasculopathy is abolished by DHPG prophylaxis in the rat. Circulation 1997 ; 95 : Giral M, Nguyen JM, Daguin P et al. Mycophenolate mofetil does not modify the incidence of cytomegalovirus (CMV) disease after kidney transplantation but prevents CMV-induced chronic graft dysfunction. J Am Soc Nephrol 2001 ; 12 : Roodnat JI, Mulder PGH, Zietse R et al. Cholesterol as an independent predictor of outcome after renal transplantation. Transplantation 2000 ; 69 : Fellström B, Backman U, Larsson E, Wahlberg J. Accelerated atherosclerosis in the renal transplant recipient : role of hypertension. J Hum Hypertens 1998 ; 12 : Szabo A, Lutz J, Schleimer K et al. Effect of angiotensin-converting enzyme inhibition on growth factor mrna in chronic renal allograft rejection in the rat. Kidney Int 2000 ; 57 : Gagne K, Brouard S, Giral M et al. Highly altered V beta repertoire of T cells infiltrating long-term rejected kidney allografts. J Immunol 2000 ; 164 : Hancock WW, Buelow R, Sayegh MH, Turka LA. Antibody-induced transplant arteriosclerosis is prevented by graft expression of anti-oxydant and apoptotic genes. Nature Med 1998 ; 12 :