BASES MOLÉCULAIRES DE L IMMUNOTOXICITÉ

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1 Master 2 - TES UE2 : Mécanismes des toxiques BASES MOLÉCULAIRES DE L IMMUNOTOXICITÉ Octobre 2013 Pr Saadia Kerdine-Römer Faculté de Pharmacie Paris Sud, Toxicologie INSERM U996 saadia.kerdine-romer@u-psud.fr 1

2 Définition de l immunotoxicologie Immunosuppression Infections, tumeurs IMMUNOTOXICOLOGIE Hypersensibilité («allergies») Asthme, rhinite, choc anaphylactique Cytolyse (hématies, plaquettes, neutrophiles), hépatite IA complexes-immuns, eczéma contact Auto-immunité Hépatite auto-immune, lupus Stimulation inappropriée du système immunitaire Choc cytokinique Syndrome pseudo-grippal 2

3 PLAN 1. Définitions - Les différentes cellules - Les différents organes - La réponse immunitaire 2. Les hypersensibilités - Définition - Produits impliqués - Les hypersensibilités - Différenciation Th1/Th2 3. L immunosuppression - Les cibles - Les immunosuppresseurs chimiques - Contamination par les PCB - Immunosuppression et UV - Exemples de mécanismes d IS 4. L auto-immunité - Définition - Médicaments et maladies auto-immunes - Polymorphisme génétique - Exemples et mécanismes 3

4 Organes et tissus lymphoïdes 4

5 Les cellules sanguines 5

6 Les cellules Lymphocytes B Se forment dans la moelle osseuse. Migrent en grand nombre dans les ganglions lymphatiques. Lymphocytes T Se forment dans la moelle osseuse. Deviennent matures dans le thymus. Migrent en abondance dans les ganglions lymphatiques. Macrophages Se forment dans la moelle osseuse. Abondants dans tous les organes lymphoïdes et dans le tissu conjonctif. 6

7 Immunité Interactivité Immunité naturelle innée Immunité adaptative apprise Non spécifique Peu discriminante (inoffensif/danger) Immédiat Effecteurs pré-existants Spécifique Discriminante (soi/non soi) Délai Effecteurs induits Réponse stéréotypée Mémoire Variation inter-individuelles 7

8 La reconnaissance du soi et du non-soi Molécules reconnues comme étrangères = antigènes = Protéines, glycoprotéines, polysaccharides en général. = Molécules présentes sur la membrane des organismes étrangers. Système immunitaire doit faire la différence entre ses molécules (antigènes du soi) et les molécules étrangères (antigènes du non soi). 8

9 La réponse immunitaire Non spécifique de l antigène Phagocytose (neutrophiles, macrophages) Complément Lymphocytes Natural Killer Spécifique de l antigène Cellules dendritiques Lymphocytes T et B 9

10 La réponse immunitaire 10

11 La réponse immunitaire 11

12 La réponse immunitaire 12

13 Evénements précoces de la transduction du signal après activation du complexe TcR/CD3 13

14 Evénements tardifs de la transduction du signal après activation du complexe TcR/CD3 14

15 Composition des Constante de Signalisation sous-unités dissociation Kd = nm - / c Kd = 0,5-2 nm + / / c Kd = pm + Lymphocytes T naïfs et Natural Killer: / c Lymphocytes activés: / / c 15

16 La réponse immunitaire 16

17 La différenciation Th1/Th2 17

18 Les lymphocytes T CD8 Cellules T cytotoxiques (CTL) Fonction effectrice : lyse les cellules cibles (cellules infectées, cellules tumorales) Molécules effectrices sont des granules lytiques (perforin/granzyme pathway) CD4 T helper cells Lymphocytes T effecteurs produisant des cytokines Th1 Th2 18

19 LA DIFFÉRENCIATION DES LYMPHOCYTES T EN 1993 Antigènes Th1 HSR DC Lymphocyte Th naïf Th2 IL-4 TGF- Th9 (?) HSI IL-2 Présentation Co-stimulation Prolifération TGF- IL-2 Th17 IL-6, IL-21 IL-12 itreg Foxp3 D après Zhou et al., Immunity,

20 LA DIFFÉRENCIATION DES LYMPHOCYTES T EN 1993 Antigènes Th1 HSR DC Lymphocyte Th naïf Th2 IL-4 TGF- Th9 (?) HSI IL-2 Présentation Co-stimulation Prolifération TGF- IL-2 Th17 IL-6, IL-21 IL-12 itreg Foxp3 D après Zhou et al., Immunity,

21 La différenciation des CD4 et contrôle de la réponse immune T CD4 + Naïf T CD4 + Précurseur Thymocyte Foxp3 - CD4 + Thymocyte Foxp3 + CD TH1 TH2 TH17 Foxp3 + Foxp3 - Foxp3 + Contact Adaptatifs Naturels LT Effecteurs LT Régulateurs 22

22 Cellules Treg Naturelles Lymphocytes T reg Cellules Treg Inductibles Treg (CD4 + CD25 + FOXP3 + ) Cellule Th3 Cellule Tr1 Cellule T régulatrice CD8 +? TCR CMH II Cellule Dendritique IL-10 et/ou TGFβ CMH et molécules de Costimulation Fonction des CPA Cytokines Inflammatoires CTLA4 CD80/ CD86 CD28 Contact cellule à cellule T CD25 - Th1 Th2 TCD8+ Prolifération Prolifération IFNγ Prolifération IL4 Activité CTL IL4 23

23 L HOMÉOSTASIE IMMUNE À DIMENSIONS MULTIPLES Auto-Immunité Allergie, Asthme Réponse Immune régulée Dysrégulation de la Réponse Immune 24

24 PLAN 1. Définitions - Les différentes cellules - Les différents organes - La réponse immunitaire 2. Les hypersensibilités Définition - Produits impliqués - Les hypersensibilités - Différenciation Th1/Th2 3. L immunosupression Les cibles - Les immunosuppresseurs chimiques - Contamination par les PCB - Immunosuppression et UV - Exemples de mécanismes d IS 3. L auto-immunité - Définition - Médicaments et maladies auto-immunes - Polymorphisme génétique - Exemples et mécanismes 25

25 L allergie? L'allergie est une réaction d'hypersensibilité immédiate ou retardée, limitée ou généralisée. Elle se produit à la suite de l'ingestion, de l'inhalation ou du contact avec la peau d'un aliment ou d'un additif alimentaire, appelé allergène. Dans le cas des allergies alimentaires, la réaction peut être sévère, voire fatale. 26

26 Produits impliqués dans les réactions immunoallergiques Classification Hypersensibilité immédiate (HSI) Hypersensibilité cytolytique (Type II) Hypersensibilité à complexes immuns (Type III) Hypersensibilité retardée à médiation cellulaire (Type IV) Autres Molécules Béryllium (alliages), Isocyanates Anhydride triméllitique, -lactames, sulfamides Anhydride triméllitique, mercure, quinine, quinidine nitrofurantoine pénicilline Anhydride triméllitique, mercure pénicillines, sulfamides, streptomycine DNCB, Béryllium, Chrome, Nickel pénicillines, sulfamides Sulfamides, anticonvulsiants, AINS 27

27 Hypersensibilité immédiate (HSI) Asthme, rhume des foies, rhinite, eczéma atopique 28

28 Hypersensibilité immédiate (HSI) Activation des mastocytes et libération des granules Tractus gastro-intestinal Voies aériennes Vaisseaux sanguins de la sécrétion des fluides du diamètre, de la sécrétion de mucus du flux sanguin de la perméabilité Libération du contenu du tractus gastro-intestinal (diarrhées, vomissements) Congestion et blocage dans voies aériennes (asthme, toux) Œdème et sécrétion de mucus dans le nez. des liquides dans les tissus induisant un flux de lymphe vers les gg lymphatiques. 29

29 Hypersensibilité cytolytique - Hypersensibilité de type II Hémolyse du NN, le syndrome de Goodpasture, Anémies et cytopénies induites par médicaments (Cytopénies immuno-allergiques) 30

30 Hypersensibilité à complexes immuns - Hypersensibilité de type III Alvéolite allergique extrinsèque, 31

31 Hypersensibilité retardée à médiation cellulaire Phase de sensibilisation 32

32 Hypersensibilité retardée à médiation cellulaire Phase de révélation 33

33 Les hypersensibilités de type IV 34

34 Les hypersensibilités de type IV 35

35 La différenciation Th1/Th2 Th2 IL-4 IL-5 IL-10 Activation et prolifération des éosinophiles et des mastocytes Commutation isotypique IgG1 et IgE IL-2 IL-4 IL-10, IL-5,IL-2, IFN- Th1 Hypersensibilité immédiate Thp Th0 IL-2 IFN- Activation des macrophages Commutation isotypique IgG2a Hypersensibilité retardée 36

36 La différenciation Th1/Th2 37

37 La différenciation Th1/Th2 - Signalisation STAT : signal transducer and activator of transcription 38

38 La différenciation Th1/Th2 - Signalisation 39

39 La différenciation Th1/Th2 - Signalisation 40

40 La différenciation Th1/Th2 - Signalisation 41

41 La différenciation Th1/Th2 - Signalisation 42

42 PLAN 1. Définitions - Les différentes cellules - Les différents organes - La réponse immunitaire 2. Les hypersensibilités - Définition - Produits impliqués - Les hypersensibilités - Différenciation Th1/Th2 3. L immunosuppression - Les cibles - Les immunosuppresseurs chimiques - Contamination par les PCB - Immunosuppression et UV - Exemples de mécanismes d IS 3. L auto-immunité - Définition - Médicaments et maladies auto-immunes - Polymorphisme génétique - Exemples et mécanismes 44

43 L immunosuppression Définition xénobiotiques modulant la réponse immune : agissent surtout sur l immunité cellulaire agissent sur la phase précoce de la réponse immune = sur le déclenchement de la RI activation + prolifération des LT alloréactifs (TCD4 auxiliaires) Médicaments utilisés dans 2 domaines thérapeutiques : transplantation d'organes maladies à composante immunologique : traitement de 2 de intention (toxicité) 45

44 L immunosuppression Immunosuppression = pathologies d origine infectieuses ou tumorales Ces pathologies sont la conséquence d une absence de régulation par le système immunitaire 46

45 L immunosuppression EI COMMUNS À TOUS LES IS RISQUE INFECTIEUX infections apportées par le greffon (tests sur le D) réactivation chez le R de virus latents (CMV,...) infections opportunistes DU RISQUE CARCINOGÈNE lymphomes, cancers cutanés le SI détruit toutes les cellules déformées : IS utilisés en traitement chronique donc risque de cancer risque 47

46 L immunosuppression 1 er signal Reconnaissance Ag et activation Calcineurine grâce au complexe récepteur TCR/CD3 Reconnaissance facilitée / molécules d adhésion ICAM1, LFA1 Complexe Ca Calmoduline active la calcineurine qui déphosphoryle NFATc NFATc déphosphorylé va être un facteur de Transcription du gène de l IL2 2 d signal Activation des molécules de costimulation Association au 1 er signal Synthèse IL2 possible Cellules passe de G0 à G1 3 ème signal IL-2 active le LT qui l a produite. Progression de phase G1 à S. 48

47 Immunosuppression : cibles Signalisation TCR : transplantation Cyclosporine A, Tacrolimus: Calcineurine Anticorps OKT3/muromomab (Orthoclone) : chaîne CD3 e du TCR Signalisation IL-2 : transplantation Daclizumab (Zenapax ) : anti-cd25 Basiliximab (Simulect ) : anti-cd25 Rapamycine/sirolimus : mtor (réponse IL-2) Antiprolifératifs: maladies auto-immunes, cancer Azathioprine : synthèse purines 6-mercaptopurine : synthèse purines Mycophénolate mofétil : synthèse purines Méthotrexate: dihydrofolate réductase 49

48 Immunosuppresseurs chimiques HYDROCARBURES AROMATIQUES HALOGENES PCB (polychlorobiphényles )(Yu-Cheng, Taïwan), PBB (biphényles polybromés), Dioxine HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES benzo[a]pyrène, 3-méthylcholanthrène, diméthylbenzanthracène CONTAMINANTS ALIMENTATION Mycotoxines (Ochratoxine A) THI (2-acétyl-4(5)tétrahydroxybutylimidazole) PESTICIDES Organochlorés 50

49 Contamination par les PCB PCB = polychlorobiphényles T ½ biologique élevé: 26 années pour les hexachlorobiphényles Toxiques cumulatifs Exemple du syndrome de Yu-Cheng (Taïwan) Contamination des personnes via du riz contenant des PCB Chloracnée avec lésions surinfectées 51

50 Syndrome de Yu-Cheng lésions % patients avec réactions cutanées Diamètre Grade I 90 2,63 +/- 0,8 Grade II 50 1,23 +/- 1,21 Grade III 18 0,38 +/- 0,26 Grade IV 0 0,1 +/- 0,22 Grade I : signes oculaires et pigmentation de la peau et des muqueuses Grade II : présence follicules pileux Grade III : lésions acnéiformes inflammatoires Grade IV : infections bactériennes au niveau des lésions cutanées 52

51 Immunosuppression et UV L irradiation de la peau par les UV inhibe la réponse immunitaire locale et systémique. A partir d un défaut de fonction de la cellule dendritique, les UV induisent une tolérance immunologique. Cette tolérance est liée à l émergence de lymphocytes T régulateurs producteurs d IL-10 et de TGF- Un lien existe entre les endommagements de l ADN provoqués par les UV dans les DC et l immunosuppression (rôle IL-12) 53

52 PLAN 1. Définitions - Les différentes cellules - Les différents organes - La réponse immunitaire 2. L immunosuppression - Les cibles - Les immunosuppresseurs chimiques - Contamination par les PCB - Immunosuppression et UV - Exemples de mécanismes d IS 3. Les hypersensibilités - Définition - Produits impliqués - Les hypersensibilités - Différenciation Th1/Th2 3. L auto-immunité - Définition - Médicaments et maladies auto-immunes - Polymorphisme génétique - Exemples et mécanismes 56

53 PATHOLOGIES MULTIFACTORIELLES Sujets à risques Exposition aux xénobiotiques Infections ou inflammation Métabolisme altéré (polymorphisme génétique) Haplotypes CMH? Déficit en complément 57

54 MÉDICAMENTS ET MALADIES AUTO-IMMUNES (1) Lupus induits Hydralazine, Chlorpromazine, isoniazide, méthyl-dopa, pénicillamine, captopril, acébutolol Retirés du marché : Procaïnamide, practolol (béta-bloquant) Hépatites auto-immunes Halothane, dihydralazine, interféron-alpha, diphénylhydantoïne, carbamazépine Retirés du marché : acide tiénilique 58

55 MÉDICAMENTS ET MALADIES AUTO-IMMUNES (2) Thyroïdites interleukine-2, interféron-alpha, iode, lithium interféron-béta, amiodarone, pénicillamine Troubles hématologiques auto-immuns Méthyl-dopa (plaquettes, GR), Fludarabine (GR), diclofénac (GR), héparine (plaquettes), Procaïnamide (GR), quinine/quinidine (plaquettes), sulfonamides (plaquettes), diurétiques thiazidiques (plaquettes) Phemphigus Spironolactone, captopril, D-pénicillamine 59

56 MÉCANISMES POSSIBLES D INDUCTION DE MALADIES AUTO-IMMUNES PAR LES XÉNOBIOTIQUES Création de nouveaux antigènes Hypothèse du soi «altéré» (modification HLA des lymphocytes B, activation cellules T, production auto-anticorps) Formation néo-épitopes (CYP450, antigènes Rhésus ) Réactions croisées (anticorps anti-procaïnamide et histones ) Révélation d antigènes cryptiques Antigènes «non-tolérisés» Epitopes cryptiques sont généralement protéolysés par la CPA. Effet xénobiotique Cellules T dirigés contre ces antigènes peuvent exister car non éliminées dans le thymus Rupture de la tolérance au soi Cyclosporine et sélection thymique : GvH avec sclérodermie 68

57 MERCI 69