Inflammation et fibrose pulmonaire Flashcards
1er modèle de l’IUP ? quels traitements en conséquence ?
Pourquoi ces traitements ont été arrêtés ?
Physiopathologie initiale (cf schéma ci-dessous) :
• Un antigène inconnu rencontre des immunoglobulines produites par le lymphocyte B => formation de complexes immuns => activation macrophagique
• Sécrétion de cytokines par les macrophages :
o « Neutrophil chemotactic factor » ou IL8 entrainant une attraction de
polynucléaires neutrophiles (PNN) => production de facteurs oxydants toxiques pour les cellules
o Fibronectine
o Alveolar macrophage derived growth factor “PDGF”
=> L’ensemble de ces facteurs induisent de la fibrose par activation des fibroblastes
=> Lésion parenchymateuse secondaire à la fois par les substances produites par les macrophages et à la fois par les PNN produisant des protéases et oxydants
Étant donné qu’il s’agissait d’une maladie inflammatoire, le traitement était « simple », il s’agissait d’un traitement anti-inflammatoire reposant sur les corticoïdes et les immunosuppresseurs.
Essai NEJM 2012 : arrêt précoce de l’étude car traitement par corticoïdes,
immunosuppresseur inefficace et entraînant le décès des patients. Problématique, c’est qu’à ce moment-là, il n’y a plus de modèle physiopathologique de la FPI.
Nouvelle hypothèse : quelle cellule est incriminée ? Grâce à quel exemple ?
Maladie de l’épithélium alvéolaire et non pas d’une maladie du fibroblaste. C’est parce que l’épithélium est anormal que la maladie se développe.
Le nouveau modèle a été construit grâce à la génétique humaine et aux cas de fibroses pulmonaires familiales.
Quelles sont les 1ère mutations identifiées qui => fibrose ?
Exemple de modèle murin ?
Les premières mutations identifiées sont les mutations des protéines du surfactant SFTPA et STFPAC. Il s’agit de protéines à expression spécifique dans le poumon et donnent donc une maladie spécifique pulmonaire avec transmission autosomique dominante.
=> Première preuve du concept dans lequel une lésion spécifique des cellules de l’épithélium alvéolaire (pneumocyte de type 2) donne une fibrose pulmonaire.
Modèle murin secondaire : expression induite de la mutation humaine SFTPC L186Q :
• Souris non agressée : développement normal, accumulation anormale de
l’apoprotéine C du surfactant dans le cytoplasme
o Anomalies cellulaires avec stress du réticulum endoplasmique, protéines mal
repliées…
o MAIS pas de fibrose
o Cette souris a 1 exemplaire du gène mutée de l’aprotéine C du surfactant
humain mais a aussi ses 2 propres exemplaires SFTPC
• Modèle avec surexpression de cette mutation humaine et agression avec bléomycine
o Rend malade une souris sauvage et très malade la souris avec anomalie du
surfactant
o Plus sensible à l’agression fibrosante entraînant une mort cellulaire précoce
Quelle autre mutation accélérant le vieillissement ? Quelle conséquence ?
Retrouve-t-on cette conséquence chez les patients sans mutation ?
- D’autres mutations portent sur les gènes du complexe télomérase avec une
transmission autosomique dominante et un lien direct avec le vieillissement. La FPI est une maladie du vieillissement accéléré de la cellule épithéliale alvéolaire.
Le complexe télomérase est un complexe d’enzymes et de protéines d’ARNm qui maintiennent l’homéostasie des télomères. Toutes les cellules ne disposent pas de télomérase. Une partie des pneumocytes 2 ont une télomérase car ils ont une fonction de cellule souche. Il a été mis en évidence que certains patients avec fibrose pulmonaire familiale avaient des mutations des gènes du complexe télomérase et avaient une longueur des télomères des pneumocytes de type 2 plus courte que les sujets témoins. Ce qui est intéressant, c’est que les patients ayant une fibrose pulmonaire NON familiale NON mutée ont également une longueur plus courte des télomères des pneumocytes de type 2.
Il s’agit donc d’un vieillissement accéléré des pneumocytes 2 dans le poumon de FPI mesurable par le raccourcissement des télomères. Ainsi, le raccourcissement des télomères des pneumocytes de type 2 est un phénomène partagé par la plupart des patients ayant une FPI.
Modèle :
Si absence de télomère ?
Si télomère déficiente ? si surexpression par adénovecteur ? Quel problème pour l’homme ?
• Absence de télomère : fibrose pulmonaire spontanée
• Télomère déficiente : nécessité d’une agression par la bléomycine pour développer la fibrose
o Surexpression de la protéine déficitaire par adénovirus permettant de corriger le déficit
o Tentative chez l’homme ? en effet, la réexpression de la protéine du complexe télomérase déficitaire chez la souris permet de corriger le déficit et de prévenir la fibrose pulmonaire
o DONC réflexion chez l’homme actuellement MAIS la cellule cancéreuse est un exemple de cellule capable de réactiver le système télomérase => la
réexpression de protéine déficiente du complexe télomérase chez l’homme
pourrait ralentir l’évolution de la fibrose mais risquerait de favoriser le
développement de cancer
Au total, en cas de dysfonction du système télomérase des pneumocytes de type 2 cela entraîne une susceptibilité au développement d’une fibrose pulmonaire soit spontanément soit sous l’effet d’un agent agresseur. Effet de sénescence accélérée de l’épithélium alvéolaire à l’origine d’un épithélium dysfonctionnel ou inapte à réparer de façon correcte en cas d’agression (anomalie des cellules souches des cellules épithéliales alvéolaires, dont font partie certains pneumocytes de type 2).
Quelle autre mutation favorise la fibrogenèse ?
Gène exprimé par les cellules épithéliales bronchiques. En cas polymorphisme sur le promoteur du gène MUC5B X6 FP (10% personnes porteuses à l’état hétérozygote de ce polymorphisme en population caucasienne, multiple par 6 le risque de développer une FPI 1% population asiatique), cela entraîne une surexpression de mucine (sécrétion de mucine dans les espaces aériens). Histologiquement, dans la fibrose pulmonaire, il y a une bronchiolisation des espaces aériens distaux avec cellules exprimant de la muc5B alors qu’elles ne devraient pas en exprimer.
Hypothèse principale : la présence de mucine à la surface des voies respiratoires (notamment dans les zones périphériques distales remaniées), pourrait entraîner un trapping d’agents infectieux qui resteraient sur place et rencontreraient des cellules épithéliales, des PNN, des macrophages…
Modèle murin mutation mucine :
Modèle murin :
• Souris muc5b -/- : sensibilité aux infections notamment staphylocoque aureus => moins bonne défense anti-infectieuse
• Souris avec surexpression de mucine dans l’épithélium alvéolaire ou dans l’épithélium bronchique. En cas d’agression par la bléomycine, susceptibilité au développement à la fibrogenèse.
Quel résumé physiopathologique ?
• Pas de rôle direct de l’inflammation
• Facteurs intrinsèques : épithélium anormal, susceptible à la fibrogenèse soit de façon génétique (télomérase, surfactant) soit lié au vieillissement
• Facteurs extrinsèques : exposition professionnelle, tabagisme, pollution, agents infectieux, médicaments => second agresseur
• Rôle du « mechanical stretch » => stress mécanique lié à la respiration => stress du réticulum endoplasmique, anomalie du métabolisme du surfactant, anomalies des mitochondries, sénescence accélérée, altération du pool des cellules souches
=> Épithélium anormal sécrétant des substances : cytokines, chemokines
Quelle est le concept du stress mécanique dans la fibrose ?
Quel modèle in vivo pour étayer cette hypothèse ?
- Ainsi, le « stretch » ou « contrainte mécanique » est plus important en périphérie des lobules qu’au centre et plus en périphérie du poumon qu’au centre. La fibrose prédomine toujours en périphérie du lobule et se développe vers le centre du lobule de façon centripète. Le fait de respirer entraine donc une contrainte mécanique, une libération de facteurs pro-fibrosants et amplifie la fibrose d’où la difficulté de limiter développement de la maladie.
- *- Intégrines** sont présentes à la surface des fibroblastes et des cellules épithéliales et quand on tire cela libère du TGFbeta
Modèle de régénération du poumon (pneumectomie et croissance post pneumectomie):
• Il ne se passe rien après pneumectomie chez la souris normale
• Cette équipe a travaillé sur la protéine CDC42 qui est une GTPase membrane, important dans la connexion entre intégrines et la membranaire :
o Souris n’exprimant pas la protéine CDC42 + pneumectomie
§ Développement de fibrose sur le poumon restant
§ Pneumectomie gauche et comblement cavité thoracique avec une
prothèse pour limiter les contraintes mécaniques sur le poumon restant
=> Beaucoup moins de lésions de fibrose sur le poumon restant en cas de mise de prothèse
Monoctyes et fibrose :
Taux de monocytes est-il un facteur pronostic ?
Comment visualiser des monocytes de MO dans le poumon ?
- En cas de taux de monocytes circulants élevé (950/mm3), cela est associé à une moins bonne survie. Il s’agirait donc d’un biomarqueur de sévérité de la FPI
- L’équipe a pris la moelle osseuse d’une souris verte GFP et l’ont transférée chez une souris pré-irradiée => transplantation médullaire chez la souris pré-irradié « souris chimère C57BLACK6 (cellules de la moelle osseuse seront vertes) ». Ils ont étudié le poumon de la souris chimère à J28 et n’ont pas retrouvé de cellules vertes intra-pulmonaires, ainsi il n’y pas de cellules d’origine médullaires ayant migré dans les poumons de la souris chimère.
L’expérience est répétée mais avec administration de bléomycine intra-trachéale à la souris chimère, dans ce cas, visualisation de nombreuse cellules vertes de MO recrutées dans le poumon. Les souris chimères ont été sacrifiées avec réalisation d’un LBA retrouvant :
• 80% cellules productrices de collagène
• Modèle de fibrose induite par la bléomycine : modèle de fibrose induite par des cellules médullaires
• Contribution de cellules de la circulation à la fibrose
Quel est le rôle du fibrocyte ?
Quel cible thérapeutique possible ?
Rôle des fibrocytes : monocytes d’origine médullaire, surexpression intracellulaire du collagène 1, collagène 3, vimentine et marqueurs de surface type récepteurs de chimiokines (CXCR4, CCR3, CCR5, CCR7), cellules CD34+ CD45+ (origine hématopoïétique). Discussion sur la réelle existence des fibrocytes, certains pensent qu’il s’agit seulement de sous population de monocytes. Il s’agirait donc de cellules intramédullaires qui circuleraient dans la circulation sanguine :
• Brûlure cutanée : augmentation du taux de fibrocytes dans sang et recrutement par la peau
• « Brûlure » poumon (irradiation, Covid, bléomycine, pneumonie infectieuse à pneumocoque…) : recrutement de ces cellules, passage dans la circulation et
accumulation dans le poumon et contribution aux phénomènes fibrosants (retrouvé également chez l’homme)
Inhibition de la différenciation monocyte en fibrocyte ou du fibrocyte en fibroblast en utilisant la Sérum amyloïde P « SAP » : prévention du développement de la fibrose induite par la bléomycine (actuellement phase 3 chez l’homme, perfusion de SAP
Macrophage et fibrose :
Quel type de macrophage est présent ?
Quels remaniements des cellules immune dans le poumon fibrosant ?
- Distribution différente des populations de macrophages dans le poumon sain vs fibrotique : présence de « macrophages profibrotiques » : sécrétions facteurs pro fibrosantes (TGFBeta, PDGF, fibronectine…).
Accumulation de cellules inflammatoires : cellules dendritiques, lymphocytes T, NKT, plasmocytes et réduction du nombre des pneumocytes de type 2.
* Accumulation des plasmocytes LB CD3 (en bleu) dans les zones de fibroses. Ils sont regroupés en « agrégats lymphoïdes » = follicules lymphoïdes secondaires (ressemblance avec les agrégats lymphoïdes secondaires des ganglions).
* Présence également de cellules dendritiques matures dans les follicules capables de présenter un antigène aux lymphocytes et cellules dendritiques immatures dans les zones de fibrose. On observe aussi des structures vasculaires exprimant des ICAM utilisées par les monocytes pour quitter la circulation et venir dans les tissus.
* Absence de cellules inflammatoires dans le foyer fibroblastique (fibroblaste et PII anormaux), ces cellules sont présentes en périphérie car absence de vaisseaux dans le foyer fibroblastique. Pourtant, les cellules au sein du foyer fibroblastique sécrètent des chimiokines capables d’attirer les cellules inflammatoires.
* LB CD20 dans les follicules lymphoïdes secondaires exprimant factuer rhumatoïde
Lymphocytes et fibrose :
Comment évolue la population des lymphocytes dans la FPI ?
Augmentation de plasmocytes dans poumon et aussi dans le sang dans la fibrose pulmonaire.
Plus de lymphocytes circulants et de LB naïfs. Des travaux se sont intéressés à la protéine BAFF
(facteur de maturation des LB) :
• Sérum FPI : augmentation
• Survie des patients, en cas de niveau élevé de BAFF : moins bonne survie
• LBA : augmentation des IgA, IgM
=> Activation globale B chez ces patients
Augmentation des LT circulants CD4 exprimant peu le CD28 : sous population de CD4 identifiés comme marqueur de sénescence ou de lymphocytes stimulés de façon répétée à un antigène => association à un moins bon pronostic.
Au total, augmentation des LT CD4 CD28 low, augmentation des LB, activation de la production d’immunoglobulines, anomalie de la stimulation des LT, tout ça étant relié au pronostic.
Un travail suggère qu’il y aurait une corrélation de la circulation des lymphocytes et du microbiote pulmonaire.
Auto-anticorps et FPI :
Quels sont les 3 auto-anticorps les plus fréquents ?
Présence d’auto-anticorps non spécifiques assez fréquents dans la FPI dont la signification est indéterminée.Dans le sérum des patients, on retrouve des anticorps circulants ciblant des antigènes pulmonaires (antigènes identifiés : cytokératine, IL1alpha, Hsp70, vimentine, TP53…).
• Anticorps anti-vimentine
• Anticorps anti-HSP70
• Anticorps anti-périplakin
50% patients ont au moins 1 de ces auto-anticorps au sein d’une cohorte de FPI.
