OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES : IMPLICAIONS POUR LA RANSPLANAION par Y. LEBRANCHU* La tolérance peut se définir comme l ensemble des mécanismes qui permettent d inhiber spécifiquement et de façon prolongée une réponse immune agressive visà-vis d un antigène. En transplantation, un état de tolérance permettrait théoriquement d une part une survie indéfinie du greffon en l absence de traitement immunosuppresseur prolongé, d autre part une absence de lésions de rejet chronique. C est pourquoi les progrès récents dans la connaissance des mécanismes théoriques permettant au système immunitaire de reconnaître et d éliminer les antigènes étrangers mais non les antigènes du soi et d éliminer ou de neutraliser les cellules autoréactives devraient conduire à utiliser ces mécanismes physiologiques afin d induire la tolérance des organes transplantés. Les lymphocytes deviennent tolérants soit dans le thymus par suicide ou avortement clonal (tolérance centrale), soit en périphérie dans les organes lymphoïdes secondaires et/ou dans les tissus par anergie, apoptose ou par immunodéviation (tolérance périphérique). OLÉRANCE CENRALE Le mécanisme physiologique de la tolérance est la mort dans le thymus des lymphocytes autoréactifs, c'est-à-dire dont les récepteurs reconnaissent les antigènes du soi. En effet, la majeure partie des lymphocytes immatures générés dans la moelle osseuse meurt dans le thymus, sous l influence d une double sélection, positive et négative. Les réarrangements des gènes du récepteur génèrent environ 10 9 récepteurs différents, permettant de reconnaître la totalité des structures antigéniques, y compris des auto-antigènes. Dans le thymus ces lymphocytes, * Service de Néphrologie et Immunologie clinique, CHU ours. FLAMMARION MÉDECINE-SCIENCES ACUALIÉS NÉPHROLOGIQUES 2004 (www.medecine.flammarion.com)
284 Y. LEBRANCHU APC B7 CD28 CMH + peptides du Soi Pré Lympocytes avec récepteur de faible affinité Lympocytes avec récepteur d affinité intermédiaire Lympocytes avec récepteur de forte affinité Absence de signaux de survie anti-apoptotiques Signaux de survie = Sélection positive Signaux apoptotiques = Sélection négative FIG. 1. olérance centrale. Maturation et migration à la périphérie (< 5 p. 100) ou thymocytes, vont être en contact avec les peptides du soi présentés par les cellules dendritiques thymiques. Schématiquement trois cas de figure peuvent être distingués (fig. 1) : 1) ceux dont le récepteur a une faible affinité pour les peptides du soi ne vont pas générer de signaux anti-apoptotiques de survie et de différenciation et vont mourir (absence de sélection positive) ; 2) ceux qui, au contraire, ont un récepteur de forte affinité pour les peptides du soi (auto-antigènes), vont s activer, générer des signaux apoptotiques et mourir (sélection négative) ; 3) seuls ceux qui ont un récepteur d affinité intermédiaire (moins de 5 p. 100) vont recevoir des signaux anti-apoptotiques de survie (sélection positive), maturer et migrer à la périphérie. Les mécanismes précis de la sélection négative par mort cellulaire induite par l activation ou activation-induced cell death (AICD) font l objet de nombreux travaux et restent l objet de controverse mais impliquent des récepteurs de la superfamille des récepteurs du NF, en particulier RAIL (tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand), plutôt que Fas [1]. La trimérisation de ces récepteurs thymocytaires par leurs ligands peut induire un signal de mort en recrutant une molécule adaptatrice, FADD, permettant l activation de caspases 8. Néan-
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 285 moins, l activation de caspases par RAIL ne semble pas le mécanisme principal de la sélection thymique. La phosphorylation et l inactivation du facteur de survie Bcl-2 par des Jun kinases semblent plutôt être en cause [2]. D autres voies intracellulaires, indépendantes de RAIL semblent aussi impliquées, comme celles induisant l activation de Bim, protéine de la famille Bcl-2, capable à son tour d activer d autres protéines de la même famille, comme Bax et Bak. Bax et Bak perméabilisent la membrane externe des mitochondries et entraînent la libération de molécules proapoptotiques comme le cytochrome c [3]. La sélection thymique négative peut être utilisée pour induire une tolérance centrale de greffe par introduction d alloantigènes au niveau du thymus (fig. 2). Le concept, qui repose sur les expériences anciennes d Owen [4] et de Billingham Brent et Medawar [5], chez le fœtus et le nouveau-né, a été étendu à l adulte depuis une vingtaine d années [6]. Un macrochimérisme (identification parmi les cellules périphériques de plus de 5 p. 100 des cellules du donneur) est observé lors de la reconstitution de souris irradiées par un mélange de cellules souches hématopoïétiques du donneur et du receveur déplétées en lymphocytes. Les cellules souches gagnent le thymus où elles présentent les antigènes d histocompatibilité du donneur et du receveur aux thymocytes et entraînent une sélection négative vis-à-vis des alloantigènes et des antigènes du soi. Il est possible qu une partie de la tolérance observée lors d infusion périphérique de cellules dendritiques ou de cellules souches hématopoïétiques chez des receveurs non irradiés létalement (greffes non myéloablatives) soit liée à un processus de sélection thymique dû à la migration dans le thymus de cellules présentatrices injectées [7, 8]. De même une tolérance peut être induite chez le rongeur par l injection d alloantigènes au niveau du thymus associée à une déplétion des lymphocytes matures périphériques [9, 10]. Néanmoins, ce type de tolérance n a pu être reproduite chez le gros animal, en particulier chez le primate. Cellules dentritiques du donneur hymus Injection intrathymique ou greffe de moelle osseuse Sélection négative des lymphocytes auto- et allo-réactifs Sans Lymphocytes pré- du receveur Lymphocytes «naïfs» Sans spécificité contre les cellules allogéniques FIG. 2. Le macrochimérisme. olérance
286 Y. LEBRANCHU OLÉRANCE PÉRIPHÉRIQUE Néanmoins, tous les antigènes du soi ne sont pas représentés au niveau du thymus. D autre part, un certain nombre de lymphocytes échappent à la sélection thymique négative et pourraient induire des réactions auto-immunes en l absence de mécanismes de tolérance périphérique. Ces mécanismes sont schématiquement au nombre de quatre : l ignorance immunologique, l anergie ou paralysie lymphocytaire, l apoptose ou sélection clonale, la suppression par régulation négative. Ignorance immune Elle est liée à la compartementalisation des cellules immunitaires, cellules dendritiques dans les tissus où elles captent un signal danger avant de migrer dans les organes lymphoïdes secondaires en maturant et en s activant, cellules lymphocytaires naïves uniquement dans les organes lymphoïdes secondaires (fig. 3) [11]. Aussi les lymphocytes naïfs potentiellement autoréactifs ignorent leurs antigènes lorsqu ils ne sont pas présentés par des cellules dendritiques matures parce que ces antigènes sont séquestrés ou physiquement séparés. Ce phénomène n est probablement pas très important en transplantation. Néanmoins on pourrait imaginer que le blocage de la migration des cellules dendritiques allogéniques ou surtout de la sortie des organes lymphoïdes secondaires pour les lymphocytes activés comme celui causé par le FY 720 [12] ou le blocage de l infiltration du greffon pourraient constituer une certaine forme d ignorance. Par ailleurs, la destruction des lymphocytes alloréactifs pourrait entraîner une tolérance par ignorance, probablement transitoire en l absence de phénomènes de régulation. issu Cellules dendritiques Lymphocytes «naïfs» Organes lymphoïdes secondaires Ne peuvent entrer que dans les organes lymphoïdes Dans les organes lymphoïdes, les lymphocytes potentiellement autoréactifs ignorent leurs antigènes lorsqu ils ne sont pas présentés par les cellules dendritiques matures parce que : séquestrés ou physiquement séparés FIG. 3. L ignorance : absence de rencontre entre cellules présentatrices professionnelles et lymphocytes due à une compartimentalisation.
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 287 Anergie L anergie, ou paralysie lymphocytaire, est l incapacité fonctionnelle de lymphocytes naïfs activés par un antigène à proliférer lorsqu ils sont restimulés par cet antigène [13]. L anergie est un processus en deux étapes : 1) un processus d activation «incomplète», généralement lié à l engagement du récepteur (signal 1) sans signaux de costimulation (signal 2), mais aussi dans certains modèles à l altération du premier signal par liaison du récepteur avec un ligand peptidique modifié, de faible affinité pour le récepteur, [14] ou par modification de la présentation peptidique par l IL-10. Sur le plan moléculaire l anergie nécessite l engagement du récepteur et la translocation nucléaire du facteur de transcription NFA car les cellules sans NFA-1 sont résistantes à l anergie [14]. L association des facteurs de transcription NFA et AP-1 au niveau des séquences de promoteurs de gènes de cytokines est nécessaire à une réponse immunitaire agressive. AP-1, formé de c-jun et c-fos, résulte généralement des signaux induits par les molécules de costimulation (signal 2) (fig. 4). La fixation nucléaire de NFA seul (en l absence d AP-1) induit l activation d un nombre limité de gènes [15] qui caractérisent l état d anergie et inhibent l activation ultérieure du premier signal induit par l engagement du récepteur (fig. 5). Les gènes induits dans l anergie sont mal caractérisés : Ikaros? Grg 4? Jumanji? Les mécanismes d inhibition ultérieure du premier signal le sont aussi : induction de protéines interférant avec la signalisation intracellulaire comme des tyrosines phosphotases, la DAG kinase α ou CD98 ou d une protéolyse par des procaspases 3 [15]. En transplantation le blocage de la costimulation induit une tolérance dans de très nombreux modèles animaux [16, 17], qu il s agisse du blocage de la liaison CD80 CD86/CD28 [18] ou de la liaison CD 154/CD 40 [19]. Cette tolérance est généralement inhibée par la ciclosporine, ce qui souligne l implication de la fixation nucléaire de NFA dans ce processus de tolérance. CR Costimulation Signal 1 calcineurine/ca++ dépendant Signal 2 junk, p38, IKK dépendant NFA AP-1 AP-1 Activation de gènes de réponse immune agressive FIG. 4. Réponse immune agressive.
288 Y. LEBRANCHU CR Signal 1 Interférence avec voies de signalisation? tyrosine phosphatases DAG kinase-α CD98 Protéolyse : procaspases 3? INFA Activation de gènes de l anergie Ikaros? Grg4? Jumanji? FIG. 5. Anergie (d après Macian F et al. ranscriptional mechanisms underlying lymphocyte tolerance. Cell, 2002, 109, 719-731). Néanmoins, l induction de tolérance observée par l association de ciclosporine et du blocage de la liaison de la molécule de costimulation ICos à son ligand [20] montre que les mécanismes de tolérance périphérique induits par le blocage de la costimulation ne se limitent pas uniquement à l anergie. Apoptose La délétion clonale par apoptose est un processus physiologique nécessaire pour éliminer la majorité des lymphocytes activés, après la destruction du stimulus 2 Stimulus + Élimination du stimulus 1 Activation Prolifération Différenciation 3 4 Apoptose des activés mémoire FIG. 6. Délétion clonale : la délétion clonale est un processus physiologique nécessaire pour éliminer les lymphocytes activés après la destruction du stimulus immunitaire.
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 289 immunitaire qui a généré leur prolifération clonale (fig. 6). Deux mécanismes d apoptose sont impliqués dans la délétion clonale des lymphocytes : d une part l apoptose passive lorsque les cellules sont privées de facteurs de croissance (IL-2, IL-4, IL-9, IL-15, IL-21) permettant l activation de facteurs anti-apoptiques tels que Bcl-2 et Bcl-xl, d autre part l apoptose active induite par la fixation de l IL-2 sur son récepteur (activation-induced cell death ou AICD) [21]. L interleukine 2 est en effet indispensable et les inhibiteurs de la calcineurine bloquent l AICD et l induction de tolérance dans certains modèles expérimentaux [22]. D autre part, l induction de tolérance est extrêmement difficile chez les souris dont les gènes de l IL-2 ont été inactivés (souris IL-2 / ) [23, 24]. L induction d apoptose par activation semble spécifique de l IL-2 car elle n est pas générée par d autres interleukines, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21 qui pourtant ont la même chaîne γ (chaîne commune γc) au niveau de leur récepteur. L interleukine 15 et l interleukine 2 apparaissent donc jouer des rôles différents, voire antagonistes in vivo, bien qu elles aient en plus en commun la même chaîne β au niveau de leurs récepteurs. L interleukine 2 ne semble pas nécessaire à l expansion et la maturation des lymphocytes in vivo. L IL-15 pourrait induire la division et la prolifération et inhiber l AICD induite par l IL-2 tandis que l IL-2 pourrait limiter la prolifération des lymphocytes en diminuant l expression de la chaîne γc [25]. Les signaux intracellulaires induits par l IL-2 sont donc en partie différents de ceux induits par l IL-15 et les signaux d apoptose induits par l IL-2 sont indépendants de m-or [26, 27]. Ainsi l inhibition de m-or pourrait favoriser l apoptose active tout en évitant la prolifération cellulaire (fig. 7) [28]. Le principal mécanisme de l apoptose active repose sur l induction de Fas L (CD 178) par l IL-2 à la surface des lymphocytes activés [29]. Fas-L, en se liant à Fas exprimé aussi à la surface des lymphocytes, induit un signal suicidaire de mort et l activation de caspases. Néanmoins, il existe d autres mécanismes d apoptose impliquant l activation de NF-kB [30] car une tolérance de greffe peut être induite chez des souris ayant une mutation des gènes de Fas [31]. De plus l apoptose induite par l IL-2 pourrait favoriser l apparition de lymphocytes régulateurs. En effet, les cellules apoptotiques externalisent des résidus phosphatidylsérine qui favorisent leur élimination par des phagocytes possédant IL-2 mor Stat-5 Fas-L Prolifération Apoptose Survie cellulaire FIG. 7. Apoptose active : AICD.
290 Y. LEBRANCHU des récepteurs de phosphatidylsérine. La phagocytose de ces cellules apoptotiques pourrait induire la synthèse de cytokines immunorégulatrices, telles que l IL-10 et le GF-β, qui suppriment la réponse inflammatoire et régulent la réponse immunitaire en favorisant l émergence de lymphocytes régulateurs [32, 33] Suppression par les lymphocytes régulateurs Le concept de la suppression de la réponse immune agressive par des lymphocytes a été largement développé dans les années 1970 [34] puis abandonné en l absence de caractérisation précise de ces cellules. Il a été remis à l ordre du jour en 1995 par Sakaguchi qui a décrit le rôle d une sous-population de lymphocytes CD4 + exprimant avec une forte intensité la molécule CD25 (chaîne α du récepteur de l IL-2) dans le contrôle des réactions auto-immunes de la souris [35]. Les lymphocytes régulateurs ont depuis été identifiés par plusieurs groupes, à la fois dans des modèles expérimentaux de tolérance, mais aussi chez des êtres humains tolérant leur greffon [36-42]. Les lymphocytes régulateurs prolifèrent faiblement in vitro lorsqu ils sont stimulés par des cellules du donneur (les lymphocytes régulateurs sont anergiques) et sont capables, in vitro, de supprimer la réponse proliférative des lymphocytes aux alloantigènes [43, 44]. In vivo les lymphocytes régulateurs sont capables d induire une tolérance d allogreffe et de la transférer à des receveurs naïfs. Cette tolérance «infectieuse» a été bien mise en évidence chez la souris par H. Waldman [45, 46]. Une survie à long terme du greffon en l absence de tout traitement immunosuppresseur continu peut être observée après blocage des corécepteurs (anticorps non déplétant anti-cd4 et anti-cd8) ou de la costimulation (anti-cd 154). Cette tolérance est suffisamment robuste pour résister à un transfert de lymphocytes de souris non tolérantes [47, 48]. Cette résistance, spécifique de l antigène, est la marque de la tolérance dominante et est médiée par des lymphocytes CD4+ [49-51]. De plus les lymphocytes non transfusés acquièrent des propriétés régulatrices au contact des lymphocytes CD4 tolérants. Enfin l injection de lymphocytes d animaux tolérants peut prévenir le rejet de greffe chez des receveurs lymphopéniques [52-54] et inhiber les réactions de GVH [55-57]. En fait, plusieurs types de lymphocytes régulateurs ont été décrits : une première population correspond aux CD4 + CD25 + décrits par Sakaguchi qui possèdent un certain nombre de caractéristiques CLA-4 +, GIR +, CD45 RO +, CD122 +, β7 +, CD103 + (fig. 8). Ils ont été récemment caractérisés par la présence du facteur de transcription Fox p3 [58-60]. L expression ectopique de Fox p3 dans des cellules non régulatrices CD4 + CD25 induit une modification de phénotype et de fonction, transformant ces cellules en lymphocytes régulateurs CD4 + CD25 +. Ces lymphocytes agissent par contact cellulaire direct, sans l intervention de cytokines. Les lymphocytes préviennent la production d IFNγ par des lymphocytes CD8 + cytotoxiques [61]. L interleukine 2 a un rôle clé dans le développement et le maintien des CD4 + CD25 + car les lymphocytes régulateurs sont absents chez les souris IL2 / [62, 63]. L IL-2 semble rendre paradoxalement les lymphocytes régulateurs peu sensibles à l apoptose [64]. Les mécanismes d action de ces cellules sont mal connus. Le blocage de CLA-4 prévient la survenue de tolérance dans certains modèles [37, 65] mais pas dans tous [37]. De même le blocage de GIR (glucocorticoid-induced NF-R family-related gene) inhibe la fonction suppressive des CD4 + CD25 + dans certains modèles [62, 66].
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 291 Cellule dendritique tolérogène R CD4 + CD25 +? CLA 4 CD 45RO CD 122 Contact direct GF β indépendant GIR de cytokines CCR 4 CCR 8? 4 CMH II CD80 CD86 Lymphocyte alloréactif FIG. 8. Cibles des sous-populations de lymphocytes régulateurs (I). Une deuxième population de CD4 +, distincte de CD4 + CD25 + a aussi été identifiée par son activité suppressive in vitro et in vivo par l intermédiaire de cytokines. Il s agit des lymphocytes r-1 qui sécrètent de l IL-10 [67, 68] et des lymphocytes h3 qui sécrètent du GF-β [69, 70]. L IL-10 et le GF-β ont des activités immunorégulatrices soit directement sur les lymphocytes, soit indirectement sur les cellules dendritiques en inhibant leur maturation (fig. 9). Il est possible que ces deux populations de lymphocytes régulateurs collaborent entre elles pour induire la suppression car la tolérance dominante peut être induite par les CD4 + CD25 + et les CD4 + CD25 [54]. De plus, deux groupes ont montré récemment que les lymphocytes CD4 + CD25 + pouvaient, lorsqu ils étaient cocultivés avec des lymphocytes CD4 + CD25, rendre ces cellules anergiques et suppressives par un mécanisme non identifié de contact cellulaire [71, 72]. Les cellules suppressives nouvellement induites agissent par l intermédiaire d une production de H3 ou R-1 CD4 + Régulation dépendante des cytokines IL-10 et/ou GF-β Lymphocyte alloréactif FIG. 9. Cibles des sous-populations de lymphocytes régulateurs (II).
292 Y. LEBRANCHU S CD8 + CD28 CD40 Cellule dendritique tolérogène NFκB CD80 CD86 1 2 IL3 IL4 Lymphocyte alloréactif FIG. 10. Cibles des sous-populations de lymphocytes régulateurs (III). D après Chang CC et al. olerization of dendritic cells by -cells : the crucial role of inhibitory receptors IL3 et IL4, Nat Immunol, 2002, 3, 237-243. cytokines, soit, l IL-10 (r 1 like α4 β7) [73, 72], soit le GF-β (h3 like-α4 β1) [71-73]. Une troisième population de lymphocytes suppresseurs CD8 + CD28 a été récemment identifiée [74, 75] (fig. 10). Les cellules suppressives reconnaissent le complexe formé par des molécules HLA de classe I et les peptides et sont spécifiques de l antigène. Elles agissent sur les cellules dendritiques présentatrices en induisant l expression membranaires des récepteurs membranaires inhibiteurs IL3 et IL4 qui inhibent la transcription des molécules de costimulation CD40, CD80, CD86, rendant ainsi les cellules dendritiques tolérogènes et supprimant la réponse aggressive. Ces cellules dendritiques tolérogènes exprimant de grandes quantités de molécules IL3 et IL4 à leurs membranes pourraient aussi générer des lymphocytes régulateurs CD4 + CD25 + [75], réactualisant ainsi les circuits immunorégulateurs décrits par Gershon et Cantor [76]. IMPLICAIONS POUR LA RANSPLANAION De nombreux protocoles sont capables chez le petit animal, mais aussi chez le porc ou le primate, d induire une tolérance de greffe d organe ou de peau. Certains de ces protocoles impliquent principalement l induction d une tolérance centrale par sélection thymique et permettent l établissement d un macrochimérisme chez un animal, par ailleurs, déplété en lymphocytes matures périphériques. el est le cas des protocoles liés à l injection intrathymique d alloantigènes qui induisent une tolérance chez le rongeur mais plus difficilement chez le gros animal et surtout des protocoles utilisant l infusion de cellules souches hématopoïétiques allogéniques [77]. D autres protocoles impliquent l établissement d une tolérance périphérique par des anticorps anti-cd3 non mitogéniques [78], ou des anticorps anti-corécepteurs CD4 et CD8 non déplétants [46], ou le blocage des signaux de costimulation par CLA4-Ig [19], anti-cd40 L [79], anti-icos [20], anti-ox40 [17]. Néanmoins,
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 293 les lymphocytes CD4 + semblent plus sensibles que les lymphocytes CD8 + au blocage de ces signaux de costimulation ce qui implique, soit l utilisation d anticorps déplétant anti-cd8, soit le blocage d autres voies de costimulation (4-1BB?). Les mécanismes impliqués dans cette tolérance associent à des degrés divers anergie, apoptose et suppression par des régulateurs [28]. Il faut noter que, dans ces protocoles, l administration concomitante d immunosuppresseurs, comme les inhibiteurs de calcineurine ou les corticoïdes, empêche l apparition d une survie prolongée ou d une tolérance du greffon [29]. Or l anergie induite par le blocage de la costimulation nécessite la déphosphorylation et la translocation nucléaire de NPA, principale cible des anticalcineuriniques. D autre part, l apoptose induite par l activation (AICD) nécessite la production d IL-2, l expression membranaire de la chaîne α CD25 de son récepteur, et l expression membranaire de Fas-L, trois événements inhibés par les anticalcineuriniques. Ces éléments soulignent la difficulté d associer des molécules immunosuppressives dans ces protocoles d induction de tolérance. En effet, l effet n est souvent pas additif ou synergique, comme cela a été le cas ces dernières années dans nos stratégies visant à inhiber le rejet aigu cellulaire, mais au contraire antagoniste. En plus des mécanismes d anergie et d apoptose des alloréactifs nécessaires à l induction de tolérance, le maintien à long terme nécessite le développement de régulateurs (fig. 11). Ces mécanismes ne sont d ailleurs pas indépendants. Nous avons vu que les cellules apoptotiques favorisaient l émergence de régulateurs. Il existe, d autre part, des liens très clairs entre l anergie clonale et l activité suppressive [80, 81]. La plupart des lymphocytes régulateurs sont anergiques. Par ailleurs, les lymphocytes anergiques semblent inhiber la fonction présentatrice des cellules dendritiques sans que les mécanismes n apparaissent très clairs [82-84]. Ils n impliquent pas la sécrétion de cytokines. Sur le plan physiologique, on peut envisager que le pool des lymphocytes régulateurs puisse contrôler les lymphocytes agressifs lors de l état d équilibre ou Cellules dendritiques Lymphocytes régulateurs Lymphocytes allo-agressifs + Anergie Apoptose Conversion en phénotype régulateur olérance périphérique FIG. 11. Coopération entre anergie, apoptose et régulation.
294 Y. LEBRANCHU d une réponse immunitaire déclenchée par un stimulus «faible» comme un autoantigène. Par contre l anergie empêche la prolifération de ces lymphocytes régulateurs lors d une réponse immunitaire à un antigène puissant comme un antigène infectieux, permettant la prolifération de lymphocytes agressifs et l élimination de ce stimulus. La plupart des lymphocytes «agressifs» vont alors mourir d apoptose par AICD, les lymphocytes restants, mémoires, étant contrôlés par les lymphocytes régulateurs [80]. Ainsi on peut considérer un état de tolérance comme la résultante d un équilibre entre le pool des lymphocytes agressifs et celui des lymphocytes régulateurs [28]. L induction d une tolérance durable en transplantation peut dont résulter d un contrôle ou d une délétion des lymphocytes agressifs en favorisant leur apoptose et d une activation de lymphocytes régulateurs, par exemple en interférant avec la présentation de l antigène par les cellules dendritiques (fig. 12). Un protocole séduisant de tolérance de greffe vient d être récemment décrit par l équipe de. Strom, associant d une part, un blocage de la prolifération des lymphocytes alloréactifs par l utilisation de la rapamycine et d une protéine de fusion IL 15-Fc antagoniste inhibant la fixation de l IL-15 sur son récepteur, d autre part, une apoptose de ces lymphocytes alloréactifs par une protéine de fusion IL-2-Fc agoniste favorisant l AICD tout en respectant l émergence de lymphocytes régulateurs [85]. Chez l homme il existe des signes encourageants permettant d espérer l induction de tolérance. Des protocoles de greffes combinées de rein et de cellules souches hématopoïétiques avec ou sans myéloablatation ont été testés avec succès dans le myélome permettant l établissement d un chimérisme mixte et, malgré l absence olérance périphérique : deux phases Induction Entretien Anergie Apoptose Lymphocytes alloagressifs Anergie Apoptose Cellules allogéniques Lymphocytes régulateurs Lymphocytes alloagressifs FIG. 12. Les deux phases d induction et de maintien de la tolérance périphérique.
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 295 de tout traitement immunosuppresseur ultérieur, une survie à moyen terme des patients sans signes de rejet ni de récidive de la maladie [86]. Des protocoles sont actuellement en cours utilisant une molécule CLA 4 Ig de seconde génération (LEA 29 Y) ou des anticorps anti-cd3 non mitogéniques. D autres protocoles ont pour objectif de diminuer l immunosuppression en long cours («prope tolerance») par l utilisation initiale d anticorps monoclonaux CAMPAH 1H, anti-campah 3 ou d anticorps polyclonaux anti- [87-89]. Des résultats encourageants ont d ores et déjà été observés, permettant dans certains cas d arrêter l immunosuppression [88]. D autre part, sont en gestation des essais de thérapie cellulaire par infusion de cellules dendritiques immatures et/ou rendues tolérogènes ex vivo par des inhibiteurs de NF-kB tels que la dihydroxyvitamine D3, la désoxyspergualine, la N acétylcystéine, ou par l acide mycophénolique [73, 74, 90]. Surtout, l étude des paramètres immunologiques des patients tolérant leur greffon, soit spontanément après arrêt de leur traitement immunosuppresseur, soit après protocole d induction de tolérance, suscite de réels espoirs dans l identification de paramètres spécifiques de la tolérance, comme une restriction Vβ du répertoire de leurs lymphocytes sanguins [91] ou l hyperexpression de certains gènes. La caractérisation d un tel «profil de tolérance» chez les greffés permettrait d une part d identifier les patients chez qui des protocoles de baisse ou d arrêt de l immunosuppression pourraient être menés, d autre part, d identifier les stratégies thérapeutiques susceptibles d induire ce profil. Ainsi pourraient se dessiner dans un avenir proche des modifications de ces stratégies permettant d atteindre le Graal des transplanteurs. BIBLIOGRAPHIE 1. PLA JL, LAKKIS FG. A scenic overlook on the road to clinical tolerance. rends Immunol, 2001, 22, 289-291. 2. PINKOSKI MJ, GREEN DR. Dying for acceptance : apoptosis in tolerance. Curr Opin Org ransplant, 2002, 7, 2-8. 3. GREEN DR. he suicide in the thymus, a twisted trail. Nat Immunol, 2003, 4, 207-208. 4. OWEN RD, Immunogenetic consequences of vascular anastomoses between bovine twins. Science, 1945, 102, 400-401. 5. BILLINGHAM RE, BREN L, MEDAWAR PB. Activity acquired tolerance of foreign cells. Nature, 1953, 172, 603-606. 6. ILDSAD S, SACHS DH. Reconstitution with syngeneic plus allogeneic or xenogeneic bone marrow leads to specific acceptance of allografts or xenografts. Nature, 1984, 307, 168-170. 7. GOZZO JJ, WOOD ML, MONACO AP. Use of allogenic, homozygous bone marrow cells for the induction of specific immunologic tolerance in mice treated with antilymphocyte serum. Surg Forum, 1970, 21, 281-284. 8. GOLDSCHNEIDER I, CONE RE. A central role for peripheral dendritic cells in the induction of acquired thymic tolerance. rends in Immunol, 2003, 24, 77-81. 9. ODORICO JS, POSSEL AM, NAJI A et al. Promotion of rat cardiac allograft survival by intrathymic inoculation of donor splenocytes. ransplantation, 1993, 55, 1104-1107. 10. POSSEL AM, BARKER CF, OMASZEWSKI JE et al. Induction of donor-specific unresponsiveness by intrathymic islet transplantation. Science, 1990, 249, 1293-1295. 11. WILLIAMS MB, BUCHER EC. Homing of naive and memory lymphocyte subsets to Peyer s patches, lymph nodes, and spleen. J Immunol, 1997, 159, 1746-1752. 12. MANDALA S, HAJDU R, BERGSROM J et al. Alteration of lymphocyte trafficking by sphingosine- 1-phosphate receptor agonists. Science, 2002, 296, 346-349.
296 Y. LEBRANCHU 13. SCHWARZ R. Models of -cell anergy : is these a common molecular mechanism? J Exp Med, 1996, 184, 1-8. 14. SLOAN-LANCASER J, SEINBERG H, ALLEN PM. Selective activation of the calcium signalling pathway by altered peptide ligands. J Exp Med, 1996, 184, 1525-1530. 15. MACIAN F, GARCIA-COZAR F, IM SH et al. ranscriptional mechanisms underlying lymphocyte tolerance. Cell, 2002, 109, 719-731. 16. ADAMS AB, LARSEN CP, PEARSON C. Costimulation blockade and tolerance. Curr Opin Org ransplant, 2002, 7, 7-12. 17. MANDELBRO DA, SAYEGH MH. Role of novel -cell costimulatory pathways in transplantation. Curr Opin In Org ransplant, 2003, 8, 25-33. 18. LIN H, BOLLING SF, LINSLEY PS et al. Long-term acceptance of major histocompatibility complex mismatched cardiac allografts induced by CLA4-Ig plus donor-specific transfusion. J Exp Med, 1993, 178, 1801-1806. 19. LARSEN CP, ELWOOD E, ALEXANDER DZ et al. Long-term acceptance of skin and cardiac allografts after blocking CD40 and CD28 pathways. Nature, 1996, 381, 434-438. 20. OZKAYNAK E, GAO W, SHEMMERI N et al. Importance of ICOS-B7RP1 costimulation in acute and chronic allograft rejection. Nat Immunol, 2001, 2, 591-596. 21. LECHLER R, GARDEN OA, URKA LA. he complementary roles of deletion and regulation in transplantation tolerance. Nature Rev Immunol, 2003, 3, 147-158. 22. LI Y, LI XC, ZHENG XX et al. Blocking both signal 1 and signal 2 of -cell activation prevents apoptosis of alloreactive cells induction of peripheral allograft tolerance. Nat Med, 1999, 5, 1298-1302. 23. WELLS AD, LI XC, LI Y et al. Links requirement for -cell apoptosis in the induction of peripheral transplantation tolerance. Nat Med, 1999, 5, 1303-1307. 24. DAI Z, KONIECZNY B, BADDOURA FK et al. Impaired alloantigen-mediated cell apoptosis and failure to induce long-term allograft survival in IL-2-deficient mice. J Immunol, 1998, 161, 1659-1663. 25. LI XC, DEMIRCI G, FERRARI-LACRAZ S et al. IL-15 and IL-2 : a matter of life and death for cells in vivo. Nat Med, 2001, 7, 114-118. 26. VAN PARIJS LV, REFAELILY Y, LORD JD et al. Uncoupling IL-2 signals that regulate cell proliferation, survival, and Fas-mediated activation-induced cell death. Immunity, 1999, 11, 281-288. 27. KREISEL D, SANKARAN D, WELLS AD et al. Interleukin-2-mediated survival and proliferative signals are uncoupled in lymphocytes that fail to divide after activation. Am J ransplant, 2002, 2, 120-128. 28. LI XC, SROM B, URKA LA et al. -cell death and transplantation tolerance. Immunity, 2001, 14, 407-416. 29. LI XC, WELLS AD, SROM B et al. he role of apoptosis in transplantation tolerance. Curr Opin Immunol, 2000, 12, 522-527. 30. SMILEY S, CSIZMADIA V, GAO W et al. Differential effects of cyclosporine A, methylprednisolone, mycophenolate and rapamycin on CD 154 induction and requirement for NFκB : implications for tolerance induction. ransplantation, 2000, 70, 415-419. 31. LI X, LI Y, DODGE I et al. Induction of allograft tolerance in the absence of Fas-mediated apoptosis. J Immunol, 1999, 163, 2500-2507. 32. CHEN JJ, SUN Y, NABEL GJ. Regulation of the proinflammatory effects of Fas ligand (CD95L). Science, 1998, 282, 1714-1717. 33. SAUER B, ALBER ML, FRANCISCO L et al. Consequences of cell death : exposure to necrotic tumor cells, but not primary tissue cells or apoptotic cells induces the maturation of immunostimulatory dendritic cells. J Exp Med, 2000, 191, 423-434. 34. GERSHON RK, KONDO K. Cell interactions in the induction of tolerance : the role of thymic lymphocytes. Immunology, 1970, 18, 723-737. 35. SAKAGUCHI S, SAKAGUCHI N, ASANO M et al. Immunologic self-tolerance maintained by activated cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of selftolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol, 1995, 155, 1151-1164. 36. VANBUSKIRK AM, BURLINGHAM WJ, JANKOWSKA-GAN E et al. Human allograft acceptance is associated with immune regulation. J Clin Invest, 2000, 106, 145-155.
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 297 37. SANCHEZ-FUEYO A, WEBER M, DOMENIG C et al. racking the immunoregulatory mechanisms active during allograft tolerance. J Immunol, 2002, 168, 2274-2281. 38. KARIM M, BUSHELL AR, WOOD KJ. Regulatory -cells in transplantation. Curr Opin Immunol, 2002, 14, 584-591. 39. WOOD KJ, SAKAGUCHI S. Regulatory cells in transplantation tolerance. Nat Rev Immunol, 2003, 3, 199-210. 40. BLUESONE JA, ABBAS AK. Natural versus adaptative regulatory cells. Nat Rev Immunol, 2003, 3, 253-257. 41. GARIN MI, LECHLER RI. Regulatory cells. Curr Opin In Org ransplant, 2003, 8, 7-12. 42. BACH JF. Regulatory cells under scrutiny. Nat Rev Immunol, 2003, 3, 189-198. 43. JONULEI H, SCHMI E, SASSEN M et al. Identification and functional characterization of human CD4+ CD25+ -cells with regulatory properties is isolated from peripheral blood. J Exp Med, 2001, 193, 1285-1294. 44. DHODAPKAR MV, SEIMAN RM, KRASOWSKY J et al. Antigen-specific inhibition of effector cell function in humans after injection of immature dendritic cells. J Exp Med, 2001, 193, 233-238. 45. WALDMANN H, COBBOLD SP. Regulating the immune response to transplants : a role for CD4+ regulatory cells. Immunity, 2001, 14, 399-406. 46. GRACA L, LE MOINE A, COBBOLD SP et al. Dominant transplantation tolerance. Curr Opin Immunol, 2003, 15, 499-506. 47. QIN SX, WISE M, COBBOLD SP et al. Induction of tolerance in peripheral cells with monoclonal antibodies. Eur J Immunol, 1990, 20, 2737-2745. 48. SCULLY R, QIN S, COBBOLD S et al. Mechanisms in CD4 antibody-mediated transplantation tolerance : kinetics of induction, antigen dependency and role of regulatory cells. Eur J Immunol, 1994, 24, 2383-2392. 49. GRACA L, HONEY K, ADAMS E et al. Cutting edge : anti-cd154 therapeutic antibodies induce infectious transplantation tolerance. J Immunol, 2000, 165, 4783-4786. 50. QIN S, COBBOLD SP, POPE H et al. «Infectious» transplantation tolerance. Science, 1993, 259, 974-977. 51. CHEN ZK, COBBOLD SP, WALDMANN H et al. Amplification of natural regulatory immune mechanisms for transplantation tolerance. ransplantation, 1996, 62, : 1200-1206. 52. GREGORI S, CASORAI M, AMUCHASEGUI S et al. Regulatory cells induced by 1 alpha, 25-dihydroxyvitamin D3 and mycophenolate mofetil treatment mediate transplantation tolerance. J Immunol, 2001, 16, 1945-1953. 53. HARA M, KINGSLEY CL, NIIMI M et al. IL-10 is required for regulatory cells to mediate tolerance to alloantigens in vivo. J Immunol, 2001, 16, 3789-3796. 54. GRACA L, HOMPSON S, LIN CY et al. Both CD4+ CD25+ and CD4+ CD25- regulatory cells mediate dominant transplantation tolerance. J Immunol, 2002, 168, 5558-5565. 55. AYLOR PA, LEES CJ, BLAZAR BR. he infusion of ex vivo activated and expanded CD4+ CD25+ immune regulatory cells inhibits graft-versus-host disease lethality. Blood, 2002, 99, 3493-3499. 56. COHEN JL, RENADO A, VASEY D et al. CD4+ CD25+ immunoregulatory cells : new therapeutics for graft-versus-host disease. J Exp Med, 2002, 196, 401-406. 57. HOFFMANN P, ERMANN J, EDINGER M et al. Donor-type CD4+ CD25+ regtulatory cells suppress lethal acute graft-versus-host disease after allogeneic bone marrow transplantation. J Exp Med, 2002, 196, 389-399. 58. HORI S, NOMURA, SAKAGUCHI S. Control of regulatory cell development by the transcription factor FoxP3. Science, 2003, 299, 1057-1061. 59. FONENO JD, GAVIN MA, RUDENSKY AY. Foxp3 programs the development and function of CD4+ CD25+ regulatory cells. Nat Immunol, 2003, 4, 330-336. 60. KHARI R, COX, YASAYKO SA et al. An essential role for Scurfin in CD4+ CD25+ regulatory cells. Nat Immunol, 2003, 4, 337-342. 61. LIN CY, GRACA L, COBBOLD SP et al. Dominant transplantation tolerance impairs CD8+ cell function but not expansion. Nat Immunol, 2002, 3, 1208-1213.
298 Y. LEBRANCHU 62. SHIMIZU J, YAMASAKI S, AKAHASHI et al. Stimulation of CD25+ CD4+ regulatory -cells through GIR breaks immunological self-tolerance. Nat Immunol, 2002, 3, 135-142. 63. PAPIERNIK M, DE MORAES ML, PONOUX C et al. Regulatory CD4 cells : expression of IL-2R alpha chain, resistance to clonal deletion and IL-2 dependency. Int Immunol, 1998, 10, 371-378. 64. FURADO GC, CUROO DE LAFAILLE MA, KUCHUKHIDZE N et al. Interleukin 2 signaling is required for CD4+ regulatory cell function. J Exp Med, 2002, 196, 851-857. 65. KINGSLEY CL, KARIM M, BUSHELL AR et al. CD25+ CD4+ regulatory cells prevent graft rejection : CLA4 and IL-10 dependent immunoregulation of alloresponses. J Immunol, 2002, 168, 1080-1086. 66. MCHUGH RS, WHIERS MJ, PICCIRILLO CA et al. CD4(+) CD25(+) immunoregulatory cells : gene expression analysis reveals a functional role for the glucocorticoid-induced NF receptor. Immunity, 2002, 16, 311-323. 67. GROUX H, OGARRA A, BIGLER M et al. A CD4+ -cell subset inhibits antigen-specific -cell response and prevent colitis. Nature, 1997, 389, 737-742. 68. JONULEI H, SCHMI E, SCHULER G et al. Induction of interleukin-10-producing, non proliferating CD4+ -cells with regulatory properties by repetitive stimulation with allogeneic immature human dendritic cells. J Exp Med, 2000, 192, 1213-1222. 69. WEINER HL. Induction and mechanism of action of transforming growth factor-beta secreting h3 regulatory cells. Immunol Rev, 2001, 182, 207-214. 70. JOSIEN R, DOUILLARD P, GUILLO C et al. A critical role for transforming growth factor-beta in donor transfusion-induced allograft tolerance. J Clin Invest, 1998, 102, 1920-1926. 71. JONULEI H, SCHMI E, KAKIRMAN H et al. Infectious tolerance : human CD25(+) regulatory cells convey suppressor activity to conventional CD4(+) helper cells. J Exp Med, 2002, 196, 255-260. 72. DIECKMANN D, BRUE CH, PLOENER H et al. Human CD4(+) CD25(+) regulatory, contactdependent cells induce interleukin 10-producing, contact-independent type 1-like regulatory cells. J Exp Med, 2002, 196, 247-253. 73. JONULEI H, ADEMA G, SCHMI E. Immune regulation by regulatory cells : implications for transplantation. ranspl Immunol, 2003, 11, 267-276. 74. CHANG CC, CIUBOARIU R, MANAVALAN JS et al. olerization of dendritic cells by -cells : the crucial role of inhibitory receptors IL3 et IL4. Nat Immunol, 2002, 3, 237-243. 75. SUCIU FOCA N, MANAVALAN JS, R CORESINI R. Generation and function of antigen-specific suppressor and regulatory cells. ranspl Immunol, 2003, 11, 235-244. 76. CANOR H, GERSHON RK. Immunological circuits : cellular composition. Fed Proc, 1979, 38, 2058-2064. 77. SYKES M. Mixed chimerism and transplant tolerance. Immunity, 2001, 14, 417-424. 78. CHAENOUD L. CD 3 specific antibody-induced active tolerance : from bench to bedside. Nat Rev Immunol, 2003, 3, 123-132. 79. KIRK AD, BURKLY LC, BAY DS et al. reatment with humanized monoclonal antibody against CD154 prevents acute renal allograft rejection in nonhuman primates. Nat Med, 1999, 5, 686-693. 80. SCHWARZ R. cell anergy. Annu Rev Immunol, 2003, 21, 305-334. 81. LOMBARDI G, SIDHU S, BACHELOR R et al. Anergic cells as suppressor cells in vitro. Science, 1994, 264, 1587-1589. 82. AAMS LS, BOO EP, VAN EDEN W et al. Anergic cells modulate the -cell activating capacity of antigen-presenting cells. J Autoimmun, 2000, 14, 335-341. 83. VENDEI S, CHAI JG, DYSON J et al. Anergic cells inhibit the antigen-presenting function of dendritic cells. J Immunol, 2000, 165, 1175-1181. 84. FRASCA L, SCOA C, LOMBARDI G et al. Human anergic CD4+ cells can act as suppressor cells by affecting autologous dendritic cell conditioning and survival. J Immunol, 2002, 168, 1060-1068. 85. ZHENG XX, SANCHEZ-FUEYO A, SHO M et al. Favourably tipping the balance between cytopathic and regulatory cells to create transplantation tolerance. Immunity, 2003, 19, 503-514. 86. BUHLER LH, SPIZER R, SYKES M et al. Induction of kidney allograft tolerance after transient lymphohematopoietic chimerism in patients with multiple myeloma and end-stage renal disease. ransplantation, 2002, 74,1405-1409.
OLÉRANCE, ASPECS HÉORIQUES E CLINIQUES 299 87. CALNE R, FRIEND P, MOFFA S et al. Prope tolerance, perioperative CAMPAH-1H and low-dose cyclosporin monotherapy in renal allograft recipients. Lancet, 1998, 351, 1701-1702. 88. SARZL E, MURASE N, ABU-ELMAGD K et al. olerogenic immunosuppression for organ transplantation. Lancet, 2003, 361, 1502-1510. 89. SWANSON SJ, HALE DA, MANNON RB et al. Kidney transplantation with rabbit antithymocyte globulin induction and sirolimus monotherapy. Lancet, 2002, 360, 1662-1164. 90. LAGARAINE C, LEBRANCHU Y. Effects of immunosuppressive drugs on dendritic cells and tolerance induction. ransplantation, 2003, 75, 37S-42S. 91. GUILLE M, BROUARD S, GAGNE K et al. Different qualitative and quantitative regulation of V beta CR transcripts during early acute allograft rejection and tolerance induction. J Immunol, 2002, 168, 5088-5095.