Les Immunosuppresseurs chimiques: mode d action Philippe Grimbert CHU Henri Mondr, Créteil.
4 Signal 4
Corticosteroids Azathioprine Cyclosporin A MMF Tacrolimus Sirolimus Rad FTY 720 Leflunomide 1950 1960 1980 1990 2000
Niveaux d action des immunosuppresseurs (3,4,7) Signal 1 Signal 2 Signal 3 G1 S Signal 4 Signal 1 Signal 2 Signal 3 Signal 4 Ciclosporine Anti CD 40-L Sirolimus Azathioprine Tacrolimus CTLA4-Ig Anti IL-2R MMF Stéroïdes Dérivés du leflunomide
Inhibition du 1 er signal: Les anticalcineurines La ciclosporine Le Tacrolimus
L inhibition de la Calcineurine Bloque à un stade précoce l activation T Inhibe la translocation nucléaire de NFAT Bloque La synthèse de l IL-2 et d autres cytokines Maintient les cellules T en phase G0
Anticalcineurines et cytokines IL-2 IL-3 IL-4 IL-5 IL-10 Pas modifié IFN-γ CD40-L TNF-α GM-CSF IL-13 et TGF-β
CyA/FK
La ciclosporine 1970: Isolement de tolypocladum inflatum gams (Thiele et Kis) 1972: Proprités immunosuppresives in vitro 1978: Premiers essais cliniques en greffe de rein 1983: Enrengistrement du Sandimmun en prophylaxie du rejet Aigue des freffes d organes solides et GVHD 1992: Enrengistrement du Sandimmun dans les maladies Autoimmunes 1997: Enrengistrement du Neoral
Mode d action de la CsA La CsA se lie à une protéine cytosolique: l immunophiline L immunophiline a une activité «petidyl-prolyl cis transisomérase qui catabolise l isomérisation cistrans des liaisons peptidiques = activité rotamase L activité rotamase est inhibée par la CsA
Le complexe ciclosporine-cyclophiline se fixe sur la Calcineurine et inhibe ses propriétés phosphatase
Le Prograf (Tacrolimus) 1984: Isolement de streptomyces tsubaeensis 1987: Démonstration des propriété immunosupressives (in vivo et in vitro) 1989: Premiers essais cliniques 1993: Enregistrement dans le traitement des rejets refractaires en greffe hépatique FK506
Le Tacrolimus Mode d action similaire que la CyA 10 à 100 fois plus puissant
Le complexe FK506-FKBP se fixe sur la Calcineurine et inhibe ses propriétés phosphatase
La ciclosporine et le FK inhibe également AP-1 TCR Signal 1 calcineurine/ca++ dépendant Costimulation Signal 2 PI3 Kinase, junk, p38, IKK dépendant NFAT AP-1 AP-1 Activation de de gènes de de l IL-2 l IL-2
Boucle de régulation NFkB/IkBa Activation P IkBa Protéolyse x IkBa Protéasome IkBa IKKa p50 p65 P kb Translocation Noyau X Transcription des gènes cibles IkBa
Les anticalcineurines inhibent la dégradation de IkB
Facteurs de transcriptions cibles de la CyA et du FK506
Limites de l efficacité de la CsA à dose thérapeutique La CsA n inhibe que 50% de l activité calcineurine des lymphocytes périphériques Les lymphocytes activés sont résistants à l action de la CsA NFAT pourrait être activé par une voie calcineurine indépendante (phosphatase induite par le céramide et non par la Ca++)
Limites de l efficacité de la CsA à dose thérapeutique La CsA n inhibe que 50% de l activité calcineurine des lymphocytes périphériques Les lymphocytes activés sont résistants à l action de la CsA NFAT pourrait être activé par une voie calcineurine indépendante (phosphatase induite par le céramide et non par la Ca++)
IL-2 et AICD IL2 β α γc Fas-L Fas P P Signal de mort P STAT-5 P Caspases Apoptose Fas-L
Les anticalicineurines Inhibent les phénomènes d AICD Diminuent la survie T reg (IL-2 indispensable)
Les glucocorticoides Le complexe glucocorticoide/recepteur interagit dans le noyeau avec les facteurs de transcriptions NFkB et AP1 Le complexe glucocorticoide/recepteur se fixe directement sur les éléments de réponse (RE) du gène IkB et augmente sa transcription Ils inhibent l adherance et l extravasation leucocytaire Ils augmentent l expression du TGF-β Ils induisent une apoptose des lymphocytes T CD4+
Rôle des 4 signaux Le signal 3 : signal de progression du cycle cellulaire (2,3) Rôle de l IL-2 (I) Le signal 3 est lié à la fixation paracrine ou autocrine de l IL-2 sur le récepteur de haute affinité formé de 3 chaînes α, ß et γ Y.L
Rôle des 4 signaux Le signal 3 : signal de progression du cycle cellulaire (1,2,3) Rôle de l IL-2 mtor mtor dépendant (+++) Synthèse de protéines de progression du cycle cellulaire G1 S Passage de la phase G1 à la phase S
Rôle des 4 signaux Le signal 3 : signal de progression du cycle cellulaire (2,3,6) G1 IL-15 mtor S Rôle de l IL-15 Des cytokines autres que l IL-2 peuvent induire le troisième signal de progression du cycle cellulaire, en particulier l IL-15 En conséquence, la réaction de rejet cellulaire peut survenir en l absence de biosynthèse d IL-2
Le signal 3 et mtor mtor permet la progression du cycle cellulaire en régulant : l initiation de la translation la synthèse de protéines de progression du cycle cellulaire la synthèse d ADN
Le signal 3 et mtor 1 ère étape : fixation de l IL-2 sur son récepteur de haute affinité Phosphorylation des Janus kinases Jak-1 et Jak-3
Le signal 3 et mtor 2 ème étape : phosphorylation du récepteur par les Jak activées
Le signal 3 et mtor 3 ème étape : de la phosphorylation du récepteur à l activation de mtor Phosphorylation du récepteur Création de points d ancrage pour des molécules d adaptation Activation de PI3K et de mtor
Le signal 3 et mtor Translation et synthèse des protéines de progression cellulaire Phosphorylation et inactivation de l inhibiteur 4E -BP1 (ou PHAS 1) du facteur d initiation 4E et de la kinase p70 S6K
Le signal 3 et mtor Translation et synthèse des protéines de progression cellulaire Libération du facteur 4E Phosphorylation de la protéine ribosomique S6
Le signal 3 et mtor Translation et synthèse des protéines de progression cellulaire cycline D1, myc, ornithine décarboxylase
Le signal 3 et mtor Le complexe PI3K mtor : Activation (ou PKB) activation du facteur de transcription E 2 F des gènes de synthèse d ADN et de gènes de la régulation des cyclines (cycline E)
Le signal 3 et mtor Le complexe PI3K mtor : activation du facteur de survie Bcl-2 Activation (ou PKB) Activation
Le signal 3 et mtor Conséquences de l activation du complexe PI3K mtor par l IL-2 Synthèse d ADN prolifération E 2 F- 4E Survie cellulaire Bcl-2
Sirolimus : mode d action Sirolimus bloque la prolifération des lymphocytes T activés induite par l IL-2 G1 S Blocage du signal 3 de progression du cycle cellulaire aboutissant à l activation de facteurs de transcription de la synthèse d acides nucléiques
Sirolimus : mode d action 1 ère étape : pénétration de sirolimus dans le lymphocyte T mtor G1 S
Sirolimus : mode d action 2 ème étape : fixation de sirolimus sur un transporteur, le FK-BP 12 mtor G1 S Y.L
Sirolimus : mode d action 3 ème étape : inhibition de mtor par le complexe sirolimus-fk-bp 12 (9,11,13) G1 S
Sirolimus : mode d action Inhibition de mtor : sirolimus bloque la prolifération et la survie lymphocytaires induites par l interleukine 2 (11,13) Sirolimus Prolifération Survie cellulaire
Rôle des 4 signaux Le signal 4 : signal de mitose et de prolifération clonale Nécessite la synthèse d acides nucléiques à partir de bases puriques ou pyrimidiques
Mycophenolate Mofetil Biosynthèse des purines De novo pathway Ribose-5P + ATP RNA PRPP PRPP synthetase RNA Salvage pathway Guanine Guanosine MP Inosine MP Adenosine MP HPGRTase IMP deshydrogenase Adenosine desaminase (Lesch-Nyhan) (ADA) (IMPDH) DNA Mycophenolic Acid DNA
Mycophenolate Mofetil & CellCept Mycophenolic Acid (MPA) Fermentation de Penicillium Inhibiteur réversible et non compétitif de IMPDH dans les cellules eucariotes Mycophenolate Mofetil (MMF) ester Morpholinoethyl de MPA Meilleurs biodisponibilité
Mécanismes d action moléculaires du MMF
Action sélective du MMF Deux isoformes de IMPDH: Type I et II Expression du type II est augmenté sur les T activés Le MMF possède une activité 5X sur l isoforme de type II
Mécanismes d action du MMF Inhibition de la synthese du DNA Inhibition de la syntese des récepteurs à l IL-2 et TNFα Supprime la glycosylation et l expression de certaines molécules d adhésions et de leurs ligands: VLA4, VCAM 1, LFA1, ICAM1, CD40 ligand (CD154), CD28 Induit une apoptose T et des monocytes Diminue l expression inos (inducible Nitric Oxyde Synthase) et. la synthèse de NO Inhibition de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires
FTY 720 métabolite d une levure prodrogue: phosphorylation indispensable analogue structural de la sphyngosine agoniste de la voie d activation médiée par les sphyngosine-1 phosphate récepteurs lymphocytaires cette activation augmente la réponse chimiotactique et le trafic lymphocytaire par une voie possiblement indépendante des chimiokines
Ac en transplantation rénale Ac déplétant Ac anti-lymphocytes polyclonaux OKT 3 Ac anti CD 52 (Campath-1) Ac bloquant AcantiCD 25 Protéin de fusion CTLA4-Ig (Belatacept)
Lapin Les anticorps déplétants Ac polyclonaux Thymoglobuline (Genzyme) ATG (Fresinus) Cheval Lymphoglobuline (Genzyme) ATGAM (Upjohn, IGM) ALG (university de Minnesota)
Ac polyclonaux Première utilisation des ac polyclonaux en prévention du rejet aigu chez le chien Survie prolongée après injection d ac polyclonaux (Science, 153, 1264, 1966) Premières études cliniques en transplantation rénale chez l Homme Augmentation de la survie des greffons à 1 an en fonction des doses (Ann Surgery, 184, 352, 1976)
Mécanismes d action Ac polyclonaux (Tymoglobuline) Dirigés contre de nombreux antigènes de surface (jusqu à 23 antigènes différents) Ac anti-molécules adhésion Ac anti-hla (Transplantation, 57, 685, 1994) Présence d ac contre des antigènes autres que des lymphocytes T Spécificité variable selon le lot et des autres ac polyclonaux
Ac monoclonaux et polyclonaux en transplantation
RATG specifies (> 23 antigènes) CD 16 CD 18 CD 4 CD8 CD3 TCR MHC (DR) CD20 CD 56 CD 6 NK, Mo Leucocyte T, Mo T, NK T T B, Mo, T activé B, dendritic c NK T, B > 1/4000 > 1/4000 1/512 1/512 1/128 1/128 1/128 1/16 ¼ >1/4000
Effets immédiats Ac polyclonaux Lymphopénie par lyse lymphocytaire et opsonisation par les macrophages Blood, 91, 2360, 1998 Effet anti-adhésion (rôle dans l ischémie reperfusion) Transplantation, 18, 805, 1989 Induction d apoptose avec expression de Fas-Lig par les lymphocytes activés (inhibé par la cyclosporine) Cytotoxicité cellulaire anticorps-dépendant (ADCC) médiée par les cellules NK
Effets à moyen et à long terme Déplétion lymphocytaire durable avec inversion du rapport CD4/CD8 Transplantation, 64, 1432, 1997 Anergie lymphocytaire Transplantation, 65, 1481, 1998
Lymphocytes CD4 + en fonction de l âge après traitement par Thymoglobuline 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 J5 M6 M12 M24 <55 ans >55 ans
Monitoring du traitement par ATG Clin and Applied Immunolog Rev, 1, 347-371, 2001 Suivi sur le nombre des lymphocytes CD 3 + Valeur cible entre <20 par mm3 Le monitoring permet une réduction des doses et un risque plus faible de maladie sérique
Risque de PTLD et induction
Reconnues Indications Ac polyclonaux Prévention du RA en transplantation d organe RA cortico-résistant Réaction GvH cortico-résistant Anémie aplasique Débattues Poussée de vascularite sévère Prévention de RA chez des patients à risque immunologique élevés Greffe à risque de DGF
Ac déplétant monoclonal Campath-1 OKT 3 Ac anti CD-20
Ac monoclonal anti CD-52 Campath 1 ou alemtuzumab Utiliser dans le traitement des lymphomes et des LLC Ac humanisé de type IgG 1 CD 52 exprimé sur des lymphocytes T, B et NK Lymphopénie durable 20 mg per-opératoire et 20 mg à J1
Ac anti-cd 20 Rituximab, Mabtera Utilisé en traitement des lymphomes non Hodgkiniens Indications de plus en plus larges comprenant les vascularites graves, les maladies auto-immunes, la cryoglobulinémie, la maladie de Sjogren En transplantation d organe utilisé chez des patients à haut risque de rejet humoral (hyperimmunisés, greffe ABO incompatible, cross-match positif) Peut être utilisé comme traitement curatif du rejet à médiation humorale
Protéine de fusion CTLA-4-Ig (belatacept) Bloque la co-stimulation médiée par CD28-B7 (CD 80) Utilisée dans les protocoles de «tolérance» Nécessite des perfusions répétées Action dans la prévention du RA actuellement en cours
N Engl J Med 2005, 353:776
Les ac anti-cd 25 (R-Il-2)
Ac anti-cd25 Ac non déplétants, mais «uniquement» bloquant Effet ADCC probable Demi-vie: 20-25 jours Ac dirigé contre la sous unité alpha = Tac Diminution du nombre de rejet cellulaire comparé au placebo Utilisés uniquement en prévention du rejet aigu Bonne tolérance
Ac anti-cd25 Ac humanisé: Dacluzimab 1 mg/kg x 5 (toutes les 2 semaines) 2 mg/kg puis 1 mg/kg à 2 semaine Ac chimérique: Basiliximab 20 à JO et J4 de la greffe Coût +++