Introduction aux Cytokines et Réaction Inflammatoire

Introduction aux Cytokines

• Les cytokines sont des médiateurs clés de la réaction inflammatoire. Les schémas et les diapos du professeur sont essentiels à comprendre. Elles apparaissent chez le patient dès le début de la réaction inflammatoire.
• Des cellules affluent vers le site inflammatoire, établissant des défenses locales par le biais de radicaux libres oxygénés (RLO), de monoxyde d'azote (NO), de protéases et de médiateurs lipidiques.
• Suite à l'afflux de cellules, les cytokines pro-inflammatoires telles que l'IL1β, l'IL6 et le TNFα sont mise en place, ce qui engendre une action locale et à distance, généralisant ainsi la réaction inflammatoire.
• Ces cytokines agissent sur le foie, induisant la production de protéines de réaction inflammatoire (RI) utilisées pour le diagnostic et le suivi.
• La réaction inflammatoire (RI) est une réponse de défense innée, non spécifique en réaction à une agression variable.

Propriétés Générales des Cytokines

• Les cytokines sont des messagers de la communication intercellulaire dans les réactions inflammatoires et immunitaires.
• Ce sont des glycoprotéines de faible masse moléculaire (10-50 kDa), produites par de nombreuses cellules.

Synthèse des Cytokines

• Elles ne sont pas stockées sous forme de protéines préformées. La synthèse des cytokines, déclenchée par la stimulation des cellules productrices, comprend la transcription du gène, la production d'ARNm instable, la synthèse et la sécrétion de la cytokine.
• La production est transitoire et de courte durée.

Modes d'Action des Cytokines

• Autocrine : auto-stimulation de la cellule productrice.
• Paracrine : fixation sur les cellules voisines.
• Endocrine : action à distance des cytokines produites sur le lieu de l’inflammation. Il faut comprendre les modes paracrine et endocrine pour les cytokines pro-inflammatoires.
• Les CK agissent comme des hormones, grâce la capacité de passer dans la circulation sanguine et d’exercer des effets loin du foyer inflammatoire.

Redondance et Synergie des Cytokines

• Redondance : plusieurs cytokines différentes, de sources différentes, produisent le même effet sur une cible. Le TNF et l’IL-1 en sont des exemples.
• Synergie : différentes cytokines agissent sur la même cellule cible, augmentant l’effet. Le TNFα et l’IL1β augmentent l'effet sur l’IL6.

Antagonisme et Action en Cascade des Cytokines

• Antagonisme : Les cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires modèrent la RI via des effets opposés.
• Action en cascade : La première CK se fixe sur sa cible et engendre la production d’une CK n° 2 et qui se fixe sur sa cible...

Les Producteurs de Cytokines

• Les cellules productrices de cytokines sont nombreuses, le lymphocyte T (LT), particulièrement le LT CD4, étant un producteur majeur.
• Les lymphocytes Th1 et Th17 (IL2, IFNγ, TNFβ) induisent une réponse immune cellulaire et des maladies auto-immunes.
• Les lymphocytes Th2 (IL4, 5, 10) induisent une réponse immune humorale, des allergies, et produisent des CK anti-inflammatoires.
• Les monocytes se transforment en macrophages dans les tissus, où ils deviennent des cellules sentinelles avec une longue durée de vie.
• Ils servent de cellules à la réponse inflammatoire contribuant à la présentation d’Ag, à la phagocytose et à la libération de protéases, de radicaux libres d'oxygène et de CK pro-inflammatoires (IL1β, IL6, TNFα, CXCL8, IL-12),  ce qui joue un rôle essentiel dans la RI.

Les Cytokines Pro-Inflammatoires Majeures: TNFα, IL1β, IL6

• TNFα, l'IL1β, L'IL6 sont stimulés par les LPS (lipopolysaccharides). Leur production, en particulier celle du TNFα, est accentuée chez les patients atteints du SIRS, conduisant à des effets de choc septique.
• Les glucocorticoïdes peuvent l'inhiber mais ce n'est pas toujours suffisant. Le récepteur du TNF clivé a la capacité de se fixer sur le TNF circulant, l'empêchant ainsi de se fixer sur le TNF membranaire et exerçant donc une action anti-inflammatoire naturelle.
• L’IL-1 RA bloque la fixation de l'IL1 sur son récepteur et empêche l'IL1 de se lier. Elle est inhibée par les glucocorticoïdes.
• L’IL6 est produite par l'action combinée du TNFα et de l'IL-1β et est inhibée par les glucocorticoïdes. Son action entraîne la production de protéines RI utilisées pour le diagnostic et suivi du traitement. C’est une cytokine avec un fort impact hépatique.

Vue d'ensemble comparative des Cytokines: Cellules productives, Stimulus, Inhibitions, Récepteurs, Antagonistes naturels

• Cellules productives : Le TNFα comprend de nombreux types cellulaires (macrophages, polynucléaires neutrophiles, cellules du site de l'inflammation, etc.), l’IL1β, les mêmes, et l’IL6, de même.
• Stimulus : Le TNFα est le LPS (lipopolysaccharide) (GRAM -), l’IL1β, SIRS, et l’IL6, le TNFα – IL1β.
• Inhibition : Les trois sont inhibés par les glucocorticoïdes.
• Récepteurs : Le TNFα fait parti de la famille R du TNF, l’IL1β de la super famille des Ig, avec une forte affinité pour les récepteurs, et l’IL6 des R de classe I
• Antagonistes naturels : Le TNFα sont les Rs TNFα, l’IL1β, l’IL1 RA, et les trois, les cytokines anti-inflammatoire (IL4, IL10, IL13, TGFβ, …).
• Les cytokines anti-inflammatoires ont la possibilité de lutter contre l’inflammation (antagoniste des CK proinflammatoire). Ces dernières agissent en se fixant aux cellules cibles.

Activation des récepteurs

• Fixation de la CK sur un récepteur spécifique
• Modification du récepteur ou de la protéine associée au récepteur
• L'activation du récepteur déclenche une cascade de phosphorylation (par l'intermédiaire de kinases)
• Dans la cellule, un facteur de transcription A se transforme en facteur de transcription B, qui se transloque au noyau pour activer les promoteurs de gènes cibles.

Transmission de l'information par les Récepteurs de Cytokines

• Globalement, un récepteur se compose d'au moins deux sous-unités : alpha et bêta.
• L’alpha est spécialisé à la CK, et la bêta se retrouve identique pour tous les récepteurs de la même famille.
• Une affinité élevée est uniquement possible quand les 2 sous-unités sont présentes.
• Les cibles intracellulaires des CK pro-inflammatoires sont le facteur de transcription.
• TNFα et IL1β se fixent et activent la voie de signalisation NF (Kappa)KB.
• L’IL6 active la voie de signalisation JAK-STAT3 et C/EBP.

Voie NF-KB (Nuclear Factor Kappa B)

• NF-ΚB a l’état basal est séquestré par IkB donc, il n’y a pas d’action de cette voie.
• L’association de TNF sur le récepteur modifie et active les protéines adaptatrices.
• Activation et phosphorylation d’IKK, kinase qui active la phosphorylation d’IKB.
• Ubiquitylation et dégradation d’IkB au niveau du protéasome.
• Après dégradation d’IkB, libération et translocation de NFKB.
• Transcription de gènes cibles et production de protéines jouant un rôle dans l’inflammation = réponse pro-inflammatoire.
• Les Molécules d'adhésion, Enzymes inflammatoires et Cytokines pro-inflammatoires sont des exemples de gènes inductibles par NF-κB

Voie de Signalisation Intracellulaire de l'IL6: Voie JAK-STAT

• Fixation de l'IL6 sur son récepteur.
• Rapprochement des parties intracellulaires du récepteur et des kinases JAK.
• Une phosphorylation réciproque des différents sites des JAK.
• Cette phosphorylation du récepteur provoque le recrutement du facteur de transcription STAT.
• STAT phosphorylée quitte alors le récepteur pour se dimériser et se dirige vers le noyau. Là, se fixe sur les promoteurs de gènes cibles et permet la transcription et la synthèse de protéines dirigées vers la RI.
• L’IL6 joue un rôle primordial dans l’activation de cette voie et donc l’obtention de protéines de la RI.
• SOCS entre en compétition avec STAT et éteint le signal. ce qui permet un rétrocontrôle de la voie

Conséquences Clinico-Biologiques des Cytokines

• Au niveau du foyer inflammatoire, les CK favorisent : activation des cellules endothéliales, augmentation de la perméabilité vasculaire, expression des molécules d’adhésion, recrutement et diapédèse des leucocytes, la libération des médiateurs de la RI, c’est donc la constitution et le maintien de l’infiltrat cellulaire dans la RI locale.
• À la différence des autres médiateurs, les CK favorisent : les patients subissent l'action du TNF sur l'hypothalamus, entraînant fièvre, anorexie, somnolence..., l'action d’IL-1 sur l’axe hypothalamo-hypophyso-corticosurrénalien, l’ augmentation du catabolisme protéique, la néoglucogenèse et l'hyperglycémie, la réponse hépatique par L’IL6, entraînant une hyperleucocytose, augmentation de plaquettes, l'anémie dite inflammatoire.
• Le foie produit des Protéines de la Réaction Inflammatoire positives et négatives.
• Le TNFalpha, l'IL1beta et l'IL6 impactent le foie.
• La protéine CRP permet de détecter et suivre l’efficacité du traitement de l'inflammation. Si elle est augmentée, c’est une inflammation. Au bout de 24h, si le traitement est efficace, sa concentration est divisée par 2.
• L’alpha 1 Antichymotrypsine et alpha 1 antitrypsine sont des anti-protéases.

Rôles des Protéines de la Réactions Inflammatoires

• Les sérines protéases contenues dans les granulations des phagocytes vont libérer sur le site de l’inflammation des activités protéasiques et nettoyer le foyer inflammatoire.
• Après l’action des enzymes, il faut les arrêter sinon elles continuent d’agir autour du foyer inflammatoire, elles vont donc être régulées par leurs inhibiteurs spécifiques synthétisées par le foie et transférer aux phagocytes circulants où elles seront détruites.
• Les métalloprotéases détruisent le collagène, impliquées dans un système d'équilibre: plus de MMP par rapport à TIMP amplifie l'inflammation, moins de MMP résout l'inflammation
• En finalité les protéines agissent dans l’équilibre entre protéases et antiprotéases, et tout déséquilibre entraîne la pathologie; Peuvent fixer des débris et vont probablement jouer un rôle dans l’initiation de la cicatrisation; Rôle très important des marqueurs de l’inflammation; Favorisent les interactions tissulaires
• L’agression → réaction inflammatoire = réponse innée non spécifique, physiologique et très importante: Réponse physiologique aux effets positifs :Élimination de l’agent pathogène, détersion du foyer inflammatoire, Réparation des lésions tissulaires
• Le Réponses exagérées aboutit au SIRS, qui chronique la RI et peut être lié à un cancer.

Inflammation Aigüe vs Chronique

• Aigüe : courte, forte, intenses phénomènes vasculo exsudatifs, s'installant brutalement et pouvant guérir.
• Chronique : Réponse aigüe et prolongée en raison de la persistance de l'agent pathogène, des récidives, ou d'une dysimmunité, menant à la répétition d'accès inflammatoires, la libération d'enzymes, la synthèse de CK pro inflammatoires puis absence de réparation.

Mécanismes de Résolution de la RI

• L'élimination du facteur déclenchant; Le contrôle de la phase d’amplification de l’inflammation; Et le remodelage tissulaire et néo-angiogenèse.
• Les stratégies classiques pour le faire sont les anti-infectieux, anti-inflammatoires, avec des antiCOX et corticoides,
• Autres stratégies ciblent d'autres voies, l'immunothérapie est en 4e intentions.

Conclusion sur les Cytokines et les Parodontites

• Bases de la parodontite : C’est une destruction des gencives, avec impact local, BACTÉRIES engendrent des réponses INFLAMMATOIRES.
• Micro-organismes à bactéries+++ (porphyromonas gingivalis); Une mise en place de la RI classique; Et des effets bénéfiques.
• Cependant est ce que les facteurs personnels (Ex tabac ou diabète) peuvent Alors faire pencher la balance vers l’aggravation de la parodontite Alors que des personnes saines vont pouvoir cicatriser, et ces bactéries qui prolifèrent vont Ainsi être à l’origine d’une inflammation locale.
• Cette inflammation locale peut dégénérer à la parodontique et va être dans l’impossibilité l’agresseur et de plus des ces vagues récurrentes d’inflammation vont être à l’origine de nombreux effets délétères.
• Il y a plusieurs facteurs de la pathologie: Les médiateurs lipidiques, Les chimiokines, l'action des métalloprotéases,Les Cytokines… Ces dernières vont favoriser la libération des MMP et des RLO et secondairement elles sont indirectement en cause dans les destructions de la matrice cellulaire.
• Il y a Les Acteurs cellulaires comme 1 ) Micro-organisme(s) = Concept de dysbiose, du pathogène unique (P. Gingivalis), à une entité pathogène (P. Gingivalis + pathogènes accessoires); 2) CPA, LB et LT (TH1 et TH17), macrophages, puis ostéoblastes et ostéoclastes; 3) CK, MMP, autres (chémokines, radicaux libres de l’oxygène, …)
• Un déséquilibre crée cette maladie: En effet, 4 ) Lésions parodontales: muqueuses gingivales avec une destruction importante de la MEC, os de soutien avec atteintes érosives jusqu'à l’alvéolyse. L’alvéolyse est très liée à l’action des CK pro-inflammatoires On est toujours dans un système d’équilibre précaire : avec des CK pro et anti-inflammatoires.

Parodontite et Autres Pathologies

• Parodontite => maladie CV => R d’infarctus du myocarde x2.
• Grossesse => risque de naissance prématurée + faible poids à la naissance.
• Diabète => interrelation forte : parodontite mal prise en charge peut aller jusqu’à déséquilibrer un diabète et un diabète non équilibré engendre une parodontite sévère et à survenue rapide
• et des Pneumopathies : risque de surinfection augmentée.
• Le cancer colorectaux.
• L' alzheimer.
• C'est liés aux Disséminations de bactéries du foyer jusqu’au reste du corps et de l’inflammation à distance
• Les AGE font de même: Une des voie plus utilisé et de par le patient: des AGE vont pouvoir induire une réponse inflammatoire dans les poumons qui va permettre l'adhérence et les contaminations.
• La parodontite augmente le risque de COVID.

Signes et Marqueurs

• les saignements, l'inflammation des muqueuses, les sondent révèlent la perte osseuse
• les biochimiques avec une récolte du fluide gingival, les médiateurs sont à dégraderation sont souvent plus compliqués et les marqueurs microbiologiques pour vérifier l'attache du patient.