Activation des cellules dendritiques par les xénobiotiques Marc Pallardy, INSERM UMR 996 Université Paris Sud Faculté de Pharmacie Châtenay Malabry Lymphocytes T CD8+ Produit spécifique 1
Comment un haptène réussit-il à provoquer une sensibilisation? Phase pré-immunologique Réactivité chimique Rôle du métabolisme Polymorphisme génétique Phase de sensibilisation Activation des cellules dendritiques Présentation de l haptène Activation des lymphocytes T Phase effectrice Lymphocytes Th1 vs Th2 vs Th17 Lymphocytes CD8+ Lymphocytes T régulateurs (Treg) DC et signal de danger Immature dendritic cell Mature dendritic cell Antigen Danger signals (microbial products, RNA, CpG DNA ) Toll-Like Receptor IL-12 T cell Peripheral organ Captation antigène Activation Migration Lymph node Présentation antigène 2
SKIN GANGLIONS CD1a + MR +++ FcR +++ MHC II +/- CD80, CD86 CD83 CD40 - E-cadherin +++ CCR7 CCR6 ++ Capture antigène Présentation antigène Migration CD1a +/- MR +/- FcR +/- MHC II +++ CD80, CD 86 +++ CD83 ++ CD40 +++ IL-12 production E-cadherin - CCR7 +++ CCR6 - Immature dendritic cell Chemicals Le cas de l allergie de contact Mature dendritic cell What are the danger signals? TNF-α, IL-1, HSP 27, Hyaluronic acid, ATP/P2X7, HMGB1, Uric acid? Chemical sensitizers? IL-12 T cell Skin Chemical uptake DC activation Migration Lymph node Antigen Presentation 3
HYPOTHESES Les haptènes peuvent-ils jouer le rôle de signal de danger? Action directe sur les cellules dendritiques Acquisition d un phénotype de DC matures Activation de voies de signalisation mimant celles des signaux de danger? Action indirecte sur le microenvironnement cutané Inflammation Production de médiateurs par les kératinocytes Human CD34+ cells purification Human Cord blood cells Column CD34 (2) (3) (1) (4) Progéniteurs CD34+ différenciées en DC 4
Human DC from monocytes day 0 day 5-7 GM-CSF Macrophage-like cell Monocyte GM-CSF IL-4 GM-CSF IL-4 TNF-α PGE2 DC Immature DC mature GM-CSF IL-4 TGF-β Langerhans-like DC Modifications phénotypiques (modèle CD34-DC) CD1a MHC-II CD207 E-cadherin CD86 CD83 day 7 NiSO 4 DNCB non stimulated-dc isotype control Ab hapten stimulated-dc 24 hrs treatment NiSO4: 500 µm DNCB: 25 µm Boislève et al, 2004 5
Haptens induce DC migration in vitro Transwell system 200 000 cells culture medium +/- CCL19 % of migrated DCs 20 15 10 5 DNCB 7,8 % 5% 12% 18% 0 - CCL19 + CCL19 % of migrated DCs 30 25 20 15 10 NiSO 4 8,0% 8,9% 5 0,4% 0 - CCL19 control cells 24h DNCB 24h NiSO 4 24h 23,2% + CCL19 Production cytokines (CD34-DC) ng/ml Non treated DMSO NiSO4 DNCB 0.05% 500 µm 25 µm TNF-α ND 0.02 0.45 ND IL-8 0. 44 0.45 98.7 13.1 IL-6 ND ND 8.25 ND IL-12p40 ND ND 3.05 ND TNF α production was measured after a 4 hours treatment whereas IL 8, IL 6 andil 12p40 were measured after a 24 hours treatment ND: not detectable 6
Effets des molécules allergisantes sur le phénotype des CD34-DC Concentration CD86 CD83 CCR7 NiSO 4 500 µm 4,2 10,1 2,8 DNCB 25 µm 2,3 6,6 2,4 ppd 75 µm 2,0 2,7 3,2 CIN 100 µm 1,5 0,7 0,8 HCHO 150 µm 4,4 10,8 2,7 BC 0,5 µg/ml 0,9 1,9 0,6 SDS 250 µm 0,9 0,7 0,9 Results are expressed as fold induction Mean of 3 independent experiments NiSO4 et production d IL 12 (Mo DC) Concentration (pg/ml) 90000 70000 50000 10000 0 IL-12p40 Control NiSO 4 IFN-γ NiSO 4 + IFN-γ Concentration (pg/ml) 15001400 1200 1000 1000 800 600 500 400 200 0 0 0 0 IL-12p70 12 10 10 1249 1259 ôl e I Ni + IFN-γ Control NiSO 4 IFN-γ NiSO 4 + IFN-γ Antonios et al, J. Immunol, 2010 7
Toll-Like Receptors and Signalisation 1 2 3 3 3 Chemical sensitizers activate MAPKs Western-Blot NiSO4: 500 µm DNCB: 25 µm Boisleve et al, 2005 p38: P38 MAPK, P-p38: phospho-p38, JNK: Jun Kinase 8
CD34-DC NiSO 4 ROS? Mo-DC DNCB CD34-DC P-STAT-1 MAPKs (P38MAPK, JNK) IkB NF-kB IRF-1 IFN-γ MAPKs (P38MAPK, JNK) IL-12 p35 TNF-α IkB NF-kB? CD86,CD83 HLA-DR, CD40 CD86 IL-8 CCR7 CD83 CD40, HLA-DR, IL12p40, IL-6 IL-8, IL-6, CCR7 IL-12 p40 IL-12 p70 Boisleve et al, J Invest Dermatol (2004) Boisleve et al, Toxicology (2005) Ade et al, Toxicological sciences (2007) Antonios et al, Toxicology in vitro (2009) Antonios et al J. Immunol (2010) NiSO4 est un sensibilisant «humain» Humain Souris Macrophages Le TLR 4 humain «reconnaît» spécifiquement le Nickel Rôle pour les Histidine 456 et 458 non conservées Schmidt M et al, Nat Immunol (2010) 9
Médicaments? Sanderson JP et al, 2007 Fixation surface cellulaire Détection d adduits SMX dans les Mo DC après incubation avec SMX et SMX NO Fixation intracellulaire Ces adduit et signaux intracellulaires? Adduits proteines SMX Sanderson JP et al, 2007 10
Modification du microenvironnement Inhibiteur acide Hyaluronique acide Hyaluronique active TLR? Martin SF et al, 2009 Modification du microenvironnement Martin SF et al, 2010 L absence du récepteur P2X7 inhibe l allergie de contact mais pas l irritation de contact Déficit de production d IL 1b par les cellules dendritiques 11
Conclusions Une molécule pour être sensibilisante : Doit se fixer aux protéines Etre reconnue par un récepteur de l antigène spécifique sur les cellules T (notion de répertoire) Le nombre et la qualité des complexes haptène-peptide jouerait un rôle dans la réponse allergique Donner un signal de danger aux cellules dendritiques Signal provoqué directement ou indirectement via la sécrétion/libération de produits par les cellules épithéliales ou Notion d haptène «complet» (NiSO4) or «incomplet» (DNCB) Les mécanismes d activation ne sont identiques selon les haptènes: rôle pour la réactivité chimique (cystéine, lysine, potentiel redox )? Ces notions sont à la base du développement de nouveaux tests cellulaires in vitro alternatifs à l expérimentation animal Surrogate models to DC: cell lines (U937, THP-1, MUTZ-3) Voie Nrf-2 Cell lines: THP-1 HQ: hydroquinone, PG: propyl gallate, FA: formaldehyde, PA: phenylacetaldehyde, EU eugenol, HC: hydroxycitronellal, MP: methyl-paraben; LA: lactic acid Miyazawa M et al, Tox in vitro (2007) 12
THP-1 based assay = hclat (human cell line activation test) Evaluated by 5 labs since 2004: P&G, Shiseido, Kao, Henkel, L Oréal (2 nd ring study ongoing) In prevalidation at ECVAM U937/CD86 Originally developed by L Oréal and Cosmital SA (now P&G) with LVMH. Recently transferred in Shiseido and Beiersdorf for further evaluation In prevalidation at ECVAM MUTZ-3 Developed by the «Sensitiv» consortium,,, FANNY BOISLÈVE PHILIPPE ROUSSEAU ET Jean-Claude OURLIN Isabelle FABRE AFSSAPS 13