Cytokines et Anti-cytokines

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1 Les Cytokines: Cytokines et Anti-cytokines Dr. Didier Lefranc PhD,, AHU Laboratoire d immunologie CHR&U Lille Protéines de faible poids moléculaire (8-50 kda)- Plus de 200 candidats identifiés en 6 familles Molécules de communication inter-cellulaire réseau de signalisation extracellulaire contrôle des fonctions des systèmes inné et adaptatif Initiallement nommées en regard de leur fonction: interferons, tumour necrosis factor, T cell growth factor receptor. Les Cytokines (2) Une seule cytokine peut avoir plusieurs fonctions Pleiotrope: Produit par différent type cellulaire et agissant sur différent type cellulaire. Redondante: Plusieurs cytokines ont des effets similaires Modes d action Influence la synthèse d autres cytokines: Additif: renforce l effet d une cytokine Antagoniste: inhibe l effet d une cytokine Synergique: décuple l effet d une cytokine Action en cascade: Représente un mécanisme régulateur de la réponse immunitaire et inflammatoire Modes d action (2) Liaison à un récepteur: Spécificité: Affinité: supérieure à la liaison Ag/Ac Ac ou Pep/CMH 3 modes d action: Autocrine: Paracrine: Endocrine:

2 Modes d action (3) Classification Réponse lente: Pas de stockage de protéine apprêtée mrna et protéine nouvellement synthétisés mrna instable Synthétisée puis sécrétée Rôles et fonctions Quatre groupes en fonction de leurs propriétés: L interferon γ : un élément clef 1. Médiateurs de l immunité naturelle (IFN-γ,, IL-1, IL- 6, IL-8) 2. Activateurs de l activation, croissance et différenciation lymphocytaire: : (IL-2, IL-4, IL-5, IL- 6, IL-10, TGF-β) 3. Activateurs non spécifiques de l inflammation (IFNγ, IL-5, IL-8) 4. Activateurs et différenciateurs de leucocytes immatures (IL-3, GM-CSF) L interleukine 2 L interleukine 4

3 Les cytokines hématopoïétiques Cascades et régulations cytokiniques Le réseau des cytokines Les récepteurs Comment les cytokines exercent leur(s) pouvoir(s)? Les effets des cytokines passent par l interaction avec un récepteur spécifique et l activation de signaux de transduction. Les récepteurs de cytokines Les récepteurs de cytokines de type 1 de la famille du récepteur à l IL-2 (Type I) (CD132) (CD131) (CD130) IL-4 and IL-13 are the only cytokines known to bind to the IL-4Ra

4 Récepteurs membranaires et solubles Récepteur de type 1 & 2: Les voies du TNF Les récepteurs au TNF Les récepteurs de chimiokines Les chimiokines et leur(s) récepteur(s)

5 Un récepteur structuré autour de 7 domaines transmembranaires Les récepteurs aux chimiokines I Récepteur de chimiokine et protéine G chargée en ADP II Fixation de la chimiokine et recrutement de la protéine G, phosphorylation de l ADP en ATP III Dissociation des chaînes accessoires de la protéine G, hydrolyse de l ATP par le messager secondaire L interleukine 2 Apport de l IL-2 2 en combinaison avec un traitement anti-rétroviral dans la prise en charge du SIDA Interleukine 2 ou aldesleukine PROLEUKIN* Inj MACROLIN* Inj Cancer du rein métastasé Mélanome métastatique SIDA Cancer de la prostate augmentation moyenne du taux de CD4 pourcentage de CD4 à l'entrée dans l'essai pourcentage de CD4 à 1 an modification de la charge virale patients ayant moins de 50 copies/ml à un an IL2 -TRA 112 % 20.4% 32.3 % log 10 67% TRA seul 18% 20.4% 23% 0.09 log 10 36% p <0.001 <0.001 =0.03 =0.02 Effets secondaires ++++:fièvre, frissons, fatigue, éruption érythémateuse généralisée, anémie, hyperéosinophilie, hypoalbuminémie, diarrhée, stomatite, troubles psychiatriques, troubles cardiaques JAMA. 2000;284: Cytokines et maladie de Crohn Cytokines et maladie de Crohn Anti-TNF TNFα IL1β IL8 IL12 IL10 IL11 IL10 IL1 RA IL4 IL13 IL 10 Espoir fondé sur propriétés immunomodulatrices Plusieurs essais contre placebo : 35% à 50% d efficacité Postopératoire : échec (Gastroenterology 1999 ;116 :G3000) -->déception relative IL 11 Stimule la trophicité intestinale et la production de plaquettes Un essai randomisé, double aveugle (n=76) * poussées de MC réponse 42 % (rémission 33%) vs 7% -->espoir modéré *Sands BE et al. Gastroenterology 1999;117:58-64

6 Place des probiotiques IL-11 et maladie de Crohn Maintenance remission in UC patients (%) Probiotiques et Crohn: effets placebo? Mutaflor Ref 23 Ref 24 Ref 25 Ref 30 3 months 12 months Mesalamine Mesalamine-pooled data Placebo Etude multicentrique contre placebo 148 patients traités, 49 placebo IL-11: 15 µg/kg/semaine en injection sous-cutanée pendant 6 semaines Diminution des signes: 31% vs 18% Remission : 37% vs 16% Essai de phase III: ECHEC Sands BE et al. APT 2002; 16: Les Interferons IFN alpha: Synthétis tisé par CMN Utilisé pour ses propriétés anti-virales dans les hépatites C & B Utilisé en combinaison thérapeutique dans les lymphomes et certaines formes de cancer du rein IFN beta : D origine fibroblastique Utilisé chez certains patients atteints de sclérose en plaques IFN gamma: D origine lymphocytaire,, après s activation. Utilisé dans les granulomatose et l ostl ostéoporose oporose sévère s maligne Propriétés antivirales des Interferons Surtout les interferons alpha. Actuellement: Interferons PEGylés: : Allongement de la demie-vie et réduction du taux d anticorps neutralisants. Interferons consensus: IFN alpha+ IFN bêta+ifn gamma Tri-thérapie thérapie: : IFN alpha+ribavarine Ribavarine+Histamine Ou IFN alpha+ribavarine ribavarine+anti-enzyme La sclérose en plaques Sclérose en plaques et cytokines Sujets Des lymphocytes Th1 activés en périphérie sont impliqués dans le processus pathologique IL-12 IL-4 pg/ml pg/ml Control (n=17) 1.5 ± ± 7.7 SEP(n (n=15) 24.8 ± 7.7 * 44.6 ± 9.1 Lyme 10.8 ± 3.0 * 48.3 ±21.6 autoreactive TH 1 B7-1 CD28 autoreactive APC IL-12 TH P IFNγ TNFα autoreactive TH 1 CD40L CD40 IL-12 Tissu APC CD28 B7-1 Autoantigenes p < 0.01 vs. controls (Comabella, JCI,, 1998). Les lymphocytes anti- protéines de la myéline sont producteur de IFN γ Système immunitaire périphérique BHE Tissu lésé

7 Les cellules dendritiques cultivées en présence d IFNβ montre une augmentation de production d IL-10 et une diminutionil-12 Huang, Cytokine, 2001 IL-10 IL-12 Sclérose en plaques et Interferons (1) IFN Bêta 1a et IFN Bêta 1b Avonex Intramuscular interferon-beta beta-1a may have beneficial effects on cognitive function Rebif Subcutaneous interferon-beta beta-1a Approval was based the EVIDENCE trial, in which patients received Rebif (44 mcg three times weekly injection) or Avonex (30 mcg once weekly injection) Relapse and active unique MRI lesions was fewer neutralizing antibodies reduce bioavailability Sclérose en plaques et Interferons (2) Betaseron first approved recombinant interferon-beta beta-1b. Used subcutaneously - self injection. a cytokine that modulates immune responsiveness, precise mechanism of action in MS is unknown Secondary progressive and remittente forms Results: Interferon (IFN) ß-1aß has been shown to slow the progression of disability when given to RR/MS patients with impairment or mild disability. IFN-ß ß reduces the number of new T2-weighted Lesions, as well as the number and volume of Gadolinium- Enhanced Lesions Historique des Interférons Trade Name Roferon A Actimmune Betaferon Betaseron Avonex Infergen Intron A Wellferon Actimmune Peg-Intron Rebif Pegasys Roferon A Manufacturer Hoffmann-La Roche Inc InterMune Inc Schering Chiron Corp. Biogen Inc InterMune Inc Schering Corp. Glaxo Wellcome InterMune Inc Schering Corp. Serono Inc Hoffmann-La Roche Inc Hoffmann-La Roche Inc Indication Hairy cell leukemia Chronic Granulomatous Disease Multiple sclerosis Multiple sclerosis Multiple sclerosis Chronic hepatitis C Malignant melanoma, follicular lymphoma, hepatitis B, hepatitis C Hairy cell leukemia, juvenile laryngeal papillomatosis, condylomata acuminata, chronic hepatitis C and B Severe, malignant osteoporosis Chronic hepatitis C Relapsing multiple sclerosis Chronic hepatitis C Removal of Kaposi s s sarcoma indication Inhibition de cytokines Anti-IL 2 :

8 Les anticorps monoclonaux Amplification Isolement Les anticorps chimériques et humanisés Technologie des ADN recombinants: Anticorps chimériques : Fab murin sur Fc humain Anticorps humanisés: CDR murins sur framework humain Souris transgéniques: Anticorps «humains» Les banques de «Phage Display»: Pas d immunisation mais nécessite une banque de gènes variables combinés exhaustive. Phage display technology Les protéines recombinantes Immunoadhésines: Protéine de fusion: pas d immunisation Screening simplifié: Demi-vie augmentée: Sélection & amplification Antagonistes cytokiniques: Protéine recombinante Construction et production Les déséquilibres du réseau de cytokines dans la polyarthrite rhumatoïde et la maladie de Crohn. Rôle du TNF et de l IL-1 1 dans la PR et la maladie de Crohn PR TNFα IL1β IL8 IL12 IL10 IL1 RA IL4 IL13 TNF et IL-1 1 dans la PR Recrutement lymphocytes Activation osteoclastes Libération enzymes lytiques Dégradation cartilagineuse TNF et IL-1 1 dans le Crohn Activation macrophages Production cytokines proinflammatoires Sécrétion de protéases et radicaux libres Lésions tissulaires Crohn

9 Stratégies anti-tnf Pro-protéine Inhibiteurs phophodiesterases prostanoides stéroides IL-10, IL-4, TGFβ Revimid Thalidomide TACE Inhibiteurs des Métalloprotéases TNFα Anti TNFα Infliximab CDP571 Adalimumab (D2E7) Sol TNFα R Etanercept Lenercept TNFRI p55 TNFRII p75 Infliximab (anti-tnf TNF) ) et PR Remicade: : Anticorps chimérique Protocole ATTRACT confirme l utilité de l infliximab dans la prise en charge de la PR Réduction des symptomes Radio: prévention de la progression des lésions articulaires et de l érosion Mais Adalimumab: : anticorps humanisé Infliximab et maladie de Crohn Première étude: 81% de patients en récidive traités à 5mg/kg répondent au traitement 50% en rémission Etude de suivi: Multiple injections = maintien de la réponse Remission,, mesure de qualité de vie, CRP diminuée Etude multicentrique: Fistule fermée sous infliximab chez 55% des patients Stratégies anti-tnf Pro-protéine Inhibiteurs phophodiesterases prostanoides stéroides IL-10, IL-4, TGFβ Revimid Thalidomide TACE Inhibiteurs des Métalloprotéases TNFα Anti TNFα Infliximab CDP571 Adalimumab (D2E7) Sol TNFα R Etanercept Lenercept TNFRI p55 TNFRII p75 Etanercept Etanercept (Enbrel): Immunoadhésine Surtout efficace dans les formes juvéniles de PR Traitement du rhumatisme psoriasique Pas d efficacité thérapeutique dans le Crohn Les autre formes.. Lenercept: Protein de fusion p55/ig1 Onercept: Protéine recombinante p55 Efficace sur Rhumatisme psoriasique et maladie de crohn

10 Elevation du titre sérique d IL-1 dans la PR Les souris IL-1Ra -/- développent spontanément des arthrites érosives

11 IL 1ra et arthrite au collagène Anakinra (IL-1Ra; Kineret) ) en monothérapie Etude en double aveugle, versus placebo: Diminution de la fréquence et de la sévérité des lésions érosives Contre-indication majeure en cas d infections actives et/ou sévères Inflammation locale Asthme et cytokines Production d IL-4 et d IL-13 (effecteurs) Recrutement Eosinophiles par IL-5 Entretien inflammation par IL-9 Infiltrat lymphocytes et eosinophiles Hyperplasie mastocytaire Dépôt de collagène Traitement anticytokinique de l asthme Nuvance (Altrakincept): Anti-IL IL-4: Protéine de fusion Récepteur Il-4 sur Fc IgG Bénéfice clinique sur formes modérées SB240683: anticorps humanisé anti-il4 Mepolizumab : Anti-IL IL-5: anticorps humanisé Réduction du tire eosinophile,, pas d effet sur manifestations allergiques HES? Transplantation d organes LA cible: IL-2 Daclizumab (Zénapax): Anticorps humanisé (CDR anti-cd25 murin & framework Ig humain) Efficacité prouvée en greffe rénale Basiliximab (Simulect): Anticorps chimérique (Fab anti IL-2R murin & Fc IgG1humain) Efficacité prouvée en greffe rénale Peu de recul

12 HuZAF (Protein Design Lab) Humanized IgG1 Ab directed against IFNg SC administration Psoriasis and Crohn s disease Phase I/II study in 29 patients with CD Three different dosages : mg/kg Placebo (n=6) 0.1 mg/kg (n=6) 1 mg/kg (n=10) 4 mg/kg (n=7) Response 50% (3/6) 50% (3/6) 80% (8/10) 80% (6/7) Remission 33% (2/6) 0% (0/6) 40% (4/10) 71% (5/7) GM-CSF et maladie de Crohn (Immunex) Open label dose escalating study in CD patients (220<CDAI<475) 15 CD patients treated rhugm-csf : µg/kg daily subcutaneous administration during 8 weeks Response : 80% (12/15) Remission : 53% (8/15) Therapeutic effect: 8 wks Dieckgraefe BKet al. Lancet 2002; IL-10 et Lupus Voies de transduction RECEPTEUR X A: Voie NFκB B: Voie MAPK NIK P IKK1 P IKK2IκB IKK3 P MKKK MKK Boucles auto- Antisens NFκB PPARγ agonistes NFκB 50 IκB P 65 P 50 NFκB IκB 65 Cell P P MAPK J N K p 3 8 ou paracrines Anti p38 Anti MAPK Rosiglitazone in CD refractory to conventional therapy PPAR gamma agonist Rosiglitazone in 15 patients with CD refractory to conventional therapy Index d activité de la Maladie Début Fin Controlled study in progress Lewis et coll; Am. J. Gastroenterol CNI-1493, a new MAP-kinase inhibitor in active CD Controlled open study (Cytokine PharmaSciences) Inhibitor of JNK and p38 MAPK (synthetic guanylhydrazone) bloque phospho p38 12 patients with CD : CDAI median 377 : 50% refractory to infliximab CNI-1493 at 8 mg/m 2 (n=6) or 25 mg/m 2 (n=6) daily during 12 days by IV perfusion (central venous catheter) Rapid effect in 8 days and maintenance during 16 wks Response at 16 wks : 5/6 (8 mg/m2) and 3/6 (25 mg/m2) Remission at 16 wks: 3/6 (8 mg/m2) and 3/6 (25 mg/m2) Endoscopic and biologic responses Hommes D et al. Gastroenterology 2002

13 Birb 796 BS (Boehringer) Inhibitor of p38 MAPK 4 studies in 150 normal volunteers: inhibition of TNFα, IL-1β, GM-CSF, hepatotoxicity. Multicentric controlled trial against placebo (220<CDAI<450) 8+18 weeks, oral administration mg/day Les Kinoïdes Extrait de «pharmactualités biotech»: [ ]Ces vaccins, dirigés contre les cytokines (Kinoïdes), rétablissent l homéostasie du système immunitaire. La phase II est programmée pour avec trois Kinoïdes contre, respectivement, le VEGF (cancers), le TNF alpha (arthrite rhumatoïde, maladie de Crohn) et l interleukine IV (allergie).[ ] Cytokines modifiées: rendues inactives biochimiquement Immunogènes (couplées à une protéine porteuse: KLH ) Study in progress Immunisation anticytokinique par les kinoïdes Les kinoïdes: : premières analyses