Physiopathologie des vascularites nécrosantes

Physiopathologie des vascularites nécrosantes Luc Mouthon Pôle de Médecine Interne, Centre de référence pour les vascularites nécrosantes et la sclérodermie systémique, hôpital Cochin, Assistance Publique- Hôpitaux de Paris, Paris Université Paris Descartes, Inserm U1016, Institut Cochin, Paris

Physiopathologie des maladies autoimmunes Ce qui est connu Le reste.

CHAPEL HILL NOMENCLATURE

ANCA-associated vasculitis Vascular necrosis and perivascular inflammation in small vessels Systemic disease because of renal and lung involvements Diagnostic value of ANCA anti-mpo Wegener s granulomatosis 10 % 85 % anti-pr3 Microscopic polyangiitis 60 % 30 % Crescentic necrotizing GN 65 % 25 % Churg-Strauss 60 % 10 % anti-pr3 anti-mpo

Hémorragies intra-tubulaires Rupture de la membrane basale, hémorragie Afflux de cellules de l inflammation: croissants

PHYSIOPATHOLOGIE DES VASCULARITES SYSTÉMIQUES TOUCHANT LES VAISSEAUX DE PETIT ET MOYEN CALIBRE Syndrome de Churg-Strauss Granulomatose de Wegener ANCA Polyangéite microscopique Périartérite noueuse Pas d ANCA

Anticorps anti-cytoplasme de PNN (ANCA) C-ANCA (anti-pr3) P-ANCA (anti-mpo)

Valeur diagnostique des ANCA Spécificité (1-FP) ELISA IF PR3 MPO IF + ELISA 76 % 88 % 91 % 98 % Hagen EC et al. Kidney Int 1998

Activation chronique des PMNs ANCA atypiques ELISA IF (%) Aspect PR3 MPO autre Polyarthrite rhumatoïde Syndrome de Felty 20-30 % 75 % p p - - - - Lf 4 %, Ly 2 % Lf 50 % Rectocolite hémorragique 65 % Maladie de Crohn 15 % Cholangite sclérosante 75 % p p p - - - - - - CG 20 % Lf 20 % BPI 28 % Mucoviscidose Endocardite Amibiase invasive Sowda (O. Volvulus ) 30-60 % rare 97 % 100 % p, c c c p - + 75% - - - - - BPI 90 % Défensine 100 % Élastase, Cathepsine G, Azurocidine, Lactoferrine, Lysozyme, BPI

Cellular and humoral actors in immune dysregulation in AAV Targets of autoimmunity Effector cells in endothelium damage Immune modulators Wilde et al Kidney Int 2010

Mécanismes effecteurs des polynucléaires neutrophiles 4 Mécanismes microbicides indépendants de l oxygène dégranulation 1 Chimiotactisme - Adhérence - Migration 2 Phagocytose via des récepteurs spécifiques 3 Mécanismes microbicides dépendants de l oxygène Explosion respiratoire

Neutrophils as effectors of endothelium damage PMN and EC priming by TNFalpha is enhanced by ANCA : Selectin-mediated process Blocking of CD18 on PMN decreased ANCA-induced adhesion to EC ANCA promote migration of flowing PMN on EC ROS PR3 MPO EC damage In vitro: PR3 trigger IL-8, MCP-1 cytokine production in EC (Taekema-Roelvink et al JASN 2001) Purified MPO generates oxidant in EC (Yang et al Al J Pathol 2001) Pivotal role of serine proteinase versus ROS (Lu et al Arthritis Rheum 2006) ANCA stabilize adhesion under flow (Radford et al Arthritis Rheum 2001) In vivo : Up-regulation of endothelial ICAM-1 and VCAM-1 in biopsies from patients with AAV (Müller- Kobold et al 1998) Activated endothelium and vasculitis in the rat model of anti-mpo glomerulonephritis (intravital microscopy, Little et al Blood 2005) Circulating EC in patients with AAV (Woywodt et al. Ann Rheum Dis. 2006)

Physiopathologie des Vascularites à ANCA Rôle Majeur des Neutrophiles Savige et al, Kidney Int 2000 Neutrophiles pré-activés CD11b/CD18 O 2 - basal Activation par les ANCA Métabolisme oxydatif Voies signalisation: p38 MAPK, PI3K Rôle des ANCA Intérêt diagnostic Rôle pathogène anti-mpo (modèle Rag -/- ) Xiao et al, J Clin Invest 2002 Pouvoir Pathogène anti-pr3?

A. Immunisation des souris MPO-/- par la MPO murine B. Injection de 5 10 7 à 10 8 splénocytes des souris MPO-/- immunisées par la MPO MPO -/- Purification des splénocytes anti-mpo Rag2 -/- Purification des IgG C. Injection des IgG purifiés Anti-MPO des souris MPO-/- immunisé par la MPO Ctrl Rag2 -/- Xiao, JCI 2002

Vascularites ANCA-positives: pathogénicité des Ac anti-mpo in vivo. Modèle d immunisation de la souris MPO -/- par la MPO murine (Xiao et al. JCI 2002) Transfert transplacentaire des ANCA anti-mpo à Transfert transplacentaire des ANCA anti-mpo à l origine d un syndrome pneumo-rénal (Bansal PJ, Tobin, PA. Ann Allergy Asthma Immunol 2004)

Génétique (I) Rares cas familiaux de MPA et de GW décrits des jumeaux HLA identiques >>> MPA avec atteinte rénale (Nowack et al, Am J Kidney Dis 1998) un père et son fils partageant le même haplotype HLA et vivant ensemble ont développé à 5 ans de distance un SCS et une GW, respectivement (Manganelli P et al, J Rhumatol 2003) Mutation du gène codant pour une proteine TAP >>> défaut d expression des molécules HLA de classe I, >>>syndrome proche d une GW (Moins-Teisserenc HT,Lancet 1999)

Génétique (2) Facteur favorisant la production d Ac: polymorphisme 620W du gène PTPN22 et GW (Jagiello et al, Arthritis Rheum 2005) La protéine du même nom serait capable d inhiber l activation spécifique du lymphocyte T qui survient après présentation d un peptide au TCR du lymphocyte T. Le polymorphisme 620W du gène PTPN22 pourrait ainsi faciliter la production d autoanticorps au cours de la GW en diminuant le seuil d activation des lymphocytes T. Autres Facteur : expression membranaire de la PR3 (cf)

PR3 proteolytic enzyme selective inactivation of C1 inhibitor complement activation endothelial damage stimulates IL-8 production by EC

Wegener autoantigen induces maturation of dendritic cells and licenses them for Th1 priming via the protease-activated receptor-2 pathway Czernok et al, Blood 2006

Expression membranaire de la PR3 et GW Chez un individu donné,coexisteraient dans des proportions constantes, des PNN exprimant à leur surface une grande quantité de PR3 membranaire et des PNN l exprimant faiblement. L expression de PR3 membranaire par une proportion importante de PNN : risque accru de développer une maladie inflammatoire, en particulier de GW (Witko-Sarsat VJ Am Soc Nephrol 1999). Une forte expression membranaire de la PR3 pourrait être corrélée avec l activité de la GW (Muller Kobold AC, J Rheumatol 1998) et associée à un risque plus élevé de rechutes (Rarok AA, J Am Soc Nephrol 2002) L allèle rare A-564 G du promoteur du gène de la PR3 : observé plus fréquemment chez des malades atteints de GW (Gencik et al, Kideny int 2000).

Different subcellular localization of proteinase 3 : different functions and different associated proteins Constitutive PR3 membrane expression PR3-CD177 association Secretory vesicles Gelatinase granules Neutrophil activation Azurophilic granules Antibiotic Extra-granular pool externalized upon apoptosis PR3 ANCA anti-pr3 Witko-Sarsat et al. Current Opin Rheumatol 2010 -What is the function of apoptosisinduced PR3 membrane expression? -What are PR3 partners?

Physiopathologie de la PR3 dans la GW Expression membranaire constitutive PR3 Externalisation à la membrane induite par l apoptose Expression de PR3 induite par cytokines («Priming») Activation par ANCA ANCA anti-pr3 Activation neutrophiles Inhibition de la phagocytose macrophagique PR3 = «don t eat-me signal?» Sécretion de cytokines pro-inflammatoires et de chimiokines Phospholipidscramblase1 calreticuline CD16 CD18/CD11b CD177 Witko-Sarsat et al, Curr Opin Rheumatol 2010

B lymphocyte maturation in Wegener s granulomatosis CD20 expression in an endonasal lesion from a case of Wegener s granulomatosis PR3 expression in a WG endonasal lesion CD38 expression in a WG endonasal lesion Voswinkel J et al. Ann Rheum Dis 2006;65:859 864

Anti-endothelial cell antibodies Vasculitis type Prevalence (%) Takayasu disease 38-94 Giant cell arteritis 33-35 Kawasaki disease 65-81 Polyarteritis nodosa 28-56 Wegener 19-80 granulomatosis Churg-Strauss 67-69 syndrome MPA 2-60

AECAs - Circulating antibodies directed against ECs - Recognize EC antigens or antigens adsorbed onto EC surface - Detected in various systemic auto-immune and/or inflammatory diseases Diseases Systemic sclerosis Anti-phospholipid syndrome ANCA associated vasculitis Behçet disease Kawasaki disease Target antigens - Topoisomerase 1 (Garcia de la Peña-Lefebvre P et al. Clin Immunol 2004) - CENP-B (Servettaz A et al. Clin Immunol 2007) - Beta 2 Glycoprotein 1 (De Laat B et al. Blood 2005) - Phospholipids (Del Papa N et al. J Immunol 1998) - PR3 (De Bandt M et al. Clin Exp Immunol 1997) -MPO (Ballieux B et al. Clin Exp Immunol 1997) - Alpha-enolase (Lee Kh et al. Arthritis Rheum 2003) - Tropomyosin and T-plastin (Kaneko M et al. Microbiol Immunol 2004) Lupus, Vasculitis HSP 60 (Jamin C et al. Arthritis Rheum 2005) Guilpain et al. Clinic Rev Allerg Immunol 2008

Microparticules endothéliales Libération de microparticules endothéliales (CD105) en réponse à une activation endothéliale (TNF-α) PME: athérosclerose, ischémie coronaire, SAPL, PTT, HTA, prééclampsie, SEP, vascularite de l enfant PME significativement augmentées en phase active de la maladie vs rémission, corrélation au BVAS (Brogan PA, Arthritis Rheum 2004)

Evidence for the importance of T-cells in WG Csernok E, Gross W Ann Méd Intern, 1998 Abundance in the inflammatory lesions Linkage of WG to class II MHC alleles Circulating HLA-DR+ and CD25+ T-cell responses to specific Ag (PR3) Definition of distinct T-cell subsets T-cell cytokines abundant in blood, BAL Abnormal expression of costimulatory molecules (CD28)

Biphasic course of WG due to TH1 and TH2 responses Csernok E, Gross W Ann Méd Intern, 1998 Granulomatous phase Vasculitis phase Clinic limited severe Biopsy granuloma vasculitis Immun. TH1 (IFNγ) TH2 (IL4)

TH1 IL2 TNF IFN γ THp TH0 IL2 IL2 TNF IFN γ IL4 IL5 IL6 IL10 TH2 IL4 IL5 IL6 IL10 IL13

TH1 IL2 TNF IFN γ THp TH0 IL2 IL2 TNF IFN γ IL4 IL5 IL6 IL10 TH2 IL4 IL5 IL6 IL10 IL13

Cas particulier du syndrome de Churg et Strauss

SYNDROME DE CHURG-STRAUSS ANCA+ p < odd ratio Reins 0.0005 19.6 ANCA neg. p < odd ratio Coeur 0.0002 12 Sable-Fourtassou et al, Ann Intern Med 2005

SYNDROME DE CHURG-STRAUSS Deux phénotypes au moins qui reflètent des pathogénies distinctes ANCA + caractérisés par la vascularite rénale L autre, non lié aux ANCA, caractérisés par une atteinte cardiaque

Phénomènes nes rhéologiques: périartérite rite noueuse

PERIARTERITE NOUEUSE

Lésion endothéliale Formation des microanévrismes

Vascularites à complexes immuns

COMPLEXES IMMUNS Vaisseaux Complexes immuns circulants Tissus Formation in situ Ac Complément voie classique CE Dépot Anaphylatoxine C5a, C3a Recrutement, dégranulation PNN Fixation Complément voie classique Ag Paroi vasculaire