- Abstract
- 1. Introduction
- 2. Biologie de l’interleukine-6
- 3. Interleukine-6 dans la sclérose systémique
- 4. Effets de l’interleukine-6 sur les cellules B
- 5. Interleukine-6 et effets sur l’inflammation
- 6. Interleukine-6 et effets sur la fibrogenèse
- 7. Interleukine-6 et effets sur l’activation des cellules endothéliales
- 8. Conclusion
Abstract
L’interleukine-6 suscite actuellement un intérêt important en tant que cible thérapeutique potentielle dans la sclérose systémique (SSc). Dans cet article, la biologie de l’interleukine-6 est passée en revue, et les preuves d’un dérèglement de l’interleukine-6 dans la SSc sont explorées. Le rôle des voies de signalisation classique et trans de l’interleukine-6 dans les phénomènes liés à la ScS tels que l’inflammation chronique, l’auto-immunité, le dysfonctionnement des cellules endothéliales et la fibrogenèse est discuté. Les preuves existantes que les interventions conçues pour bloquer la signalisation de l’interleukine-6 ont une pertinence thérapeutique dans la SSc sont évaluées.
1. Introduction
La sclérose systémique (SSc) est une maladie du tissu conjonctif caractérisée par une fibrose, une vasculopathie et des anomalies immunologiques. Au cours des dernières années, il est devenu clair que l’inflammation joue un rôle crucial dans la médiation du processus physiopathologique sous-jacent à la SSc, en particulier au début de la maladie. L’activation et le dysfonctionnement des cellules endothéliales sont au cœur de la pathogenèse de la maladie, peuvent être induits par un environnement pro-inflammatoire et peuvent entraîner la génération d’un phénotype profibrotique.
L’interleukine-6 (IL-6) est une cytokine pléiotropique. En plus de son rôle dans la réponse à la phase aiguë, l’IL-6 joue divers rôles dans la conduite de l’inflammation chronique, de l’auto-immunité, du dysfonctionnement des cellules endothéliales et de la fibrogenèse. Par conséquent, elle suscite actuellement un grand intérêt dans la communauté rhumatologique en tant qu’agent thérapeutique potentiel dans la ScS, une maladie qui manque actuellement de traitements dirigés vers la pathogénie sous-jacente.
Des preuves récentes ont suggéré que l’IL-6 pourrait jouer des rôles importants dans le dysfonctionnement des cellules endothéliales et la fibrogenèse dans cette maladie, et des essais cliniques sont actuellement conçus pour explorer davantage si le Tocilizumab, un anticorps monoclonal dirigé contre le récepteur de l’IL-6, pourrait être un avantage thérapeutique pour les patients atteints de SSc.
2. Biologie de l’interleukine-6
La biologie de l’interleukine-6 est complexe. Peu de cellules expriment le récepteur de l’interleukine-6 (IL-6R, gp80). Ce récepteur est exprimé sur les hépatocytes, les monocytes, les cellules B et les neutrophiles chez l’homme. Il est également présent sur un sous-ensemble de lymphocytes T, mais il est prouvé que les lymphocytes T répondent à l’IL-6 principalement par un processus connu sous le nom de signalisation trans.
Les cellules endothéliales et les fibroblastes n’expriment pas l’IL-6R et on pense également qu’ils répondent à l’IL-6 par une signalisation trans.
Les sIL-6R existent dans le sérum et se lient à l’IL-6 en formant un complexe IL-6/sIL-6R. L’IL-6R soluble (sIL-6R) est produit par deux mécanismes distincts, d’abord par clivage protéolytique à partir de la surface des neutrophiles et ensuite par la sécrétion par les neutrophiles et les monocytes d’une version alternativement épissée .
Bien que la régulation du clivage protéolytique de sIL-6R n’ait pas été complètement élucidée, on sait qu’elle est stimulée par la protéine C-réactive (CRP). Le clivage de la surface des neutrophiles, mais pas des monocytes, est également stimulé par des chimioattractants (interleukine-8 (IL8), C5a, leukotriène B4 (LTB4) et facteur d’activation des plaquettes (PAF)). Le clivage protéolytique peut se produire par l’intermédiaire d’une enzyme semblable à l’enzyme de conversion du TNFα, bien que cela ne représente pas la totalité du clivage protéolytique.
Nous et d’autres avons montré qu’il existe une concentration accrue du chimioattractant des neutrophiles IL-8 dans le sérum de la ScS , ce qui peut stimuler la libération de sIL-6R par les neutrophiles. En outre, la littérature rapporte que les niveaux de LTB4 sont élevés dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire des patients atteints de la maladie pulmonaire SSc , ce qui peut également contribuer à la génération de sIL-6R.
Le complexe IL6/sIL6R peut se lier au récepteur gp130, qui est exprimé de manière ubiquitaire sur les cellules, y compris les cellules endothéliales et les fibroblastes, pour activer la voie de signalisation des transducteurs de signal et des activateurs de la protéine de transcription 3 (STAT3) . L’activation des cellules endothéliales par la signalisation trans entraîne une augmentation de l’expression des molécules d’adhésion (molécule d’adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1), molécule d’adhésion cellulaire vasculaire-1 (VCAM-1)), la libération de chimiokines (IL-8 et protéine chimiotactique monocytaire-1 (MCP-1)), et la libération d’IL-6 (figure 1).
Signalisation trans de l’interleukine-6. Les récepteurs de l’IL-6 sont exprimés sur les leucocytes, y compris les neutrophiles, mais ils ne sont pas exprimés sur les cellules résidant dans les tissus, par exemple les cellules endothéliales. Les cellules endothéliales ne peuvent répondre à l’IL-6 par le biais du récepteur gp130 que lorsque l’IL-6 est liée à un récepteur soluble de l’IL-6 (sIL-6R). Les sIL-6R sont formés par la sécrétion d’une version alternativement épissée du récepteur ou par un clivage protéolytique à la surface des neutrophiles. Il existe également un pool de gp130 soluble (sgp130) qui peut lier les complexes IL-6/sIL-6R et les empêcher de se lier à la gp130 cellulaire. Par conséquent, les concentrations locales d’IL-6, de sIL-6R et de sgp130 régulent la signalisation de l’IL-6.
3. Interleukine-6 dans la sclérose systémique
L’IL-6 est une cytokine ayant plusieurs rôles potentiellement importants dans la pathogenèse de la SSc. Elle est élevée dans le sérum des patients atteints de sclérose systémique, en particulier ceux présentant une atteinte cutanée diffuse et au début de l’évolution de la maladie . Des études immunocytochimiques ont également démontré que l’IL-6 peut être élevée dans les tissus lésionnels plus tard dans la maladie, lorsque les autres cytokines pro-inflammatoires se sont dissipées.
Plusieurs autres observations viennent étayer le rôle de cette interleukine dans la ScS. Les fibroblastes isolés et cultivés à partir de la peau lésionnelle de patients atteints de ScS produisent de manière constitutive des niveaux plus élevés d’IL-6 que les fibroblastes non lésionnels ou de donneurs sains . Cela démontre l’importance de prendre en compte les concentrations locales de cytokines dans la maladie. Les concentrations sériques ne reflètent pas nécessairement les niveaux locaux d’une cytokine pertinente sur le site de la lésion. Par conséquent, l’utilisation de modèles in vitro pour explorer les interactions locales entre les fibroblastes, les cellules endothéliales et les cellules immunitaires, en présence de niveaux localement élevés de cytokines, revêt une importance particulière. Il a également été démontré que les fibroblastes stimulés et non stimulés de la peau lésionnelle produisent des niveaux accrus d’IL-8 qui peuvent être impliqués dans la libération locale de sIL-6R par les neutrophiles .
Des recherches antérieures ont montré que les cellules mononucléaires du sang périphérique de patients atteints de ScS, lorsqu’elles sont cultivées in vitro, produisent des niveaux plus élevés d’IL-6 et de sIL-6R dans les surnageants de culture que les cellules mononucléaires du sang périphérique témoin, bien que les niveaux de sgp130 soient équivalents . En outre, les niveaux d’IL-6R étaient augmentés dans le sérum des patients atteints de SSc cutanée limitée (lcSSc) par rapport aux témoins .
La transcription de l’IL-6 est sous le contrôle d’un élément de réponse hypoxique via le facteur inductible hypoxie-1-α (HIF-1-α). Les mesures effectuées sur la peau lésionnelle des patients ont démontré une diminution persistante de la tension d’oxygène , jusqu’à l’équivalent de 3% d’O2, suffisante pour induire la signalisation HIF-1α .
En outre, il est important de noter que le flux hémodynamique peut supprimer la signalisation induite par l’IL-6 dans les cellules endothéliales . Comme ce flux est dysrégulé dans la ScS, cela peut jouer un rôle important dans la modulation des effets de l’IL-6 sur les cellules endothéliales dans cette maladie.
4. Effets de l’interleukine-6 sur les cellules B
L’IL-6 a également un effet profond sur les cellules B, favorisant la différenciation des plasmocytes et la production d’anticorps. Cela peut expliquer l’expansion polyclonale des cellules B et l’hypergammaglobulinémie fréquemment observées dans la ScS.
La déplétion des cellules B à l’aide de rituximab (anticorps monoclonal dirigé contre CD20) chez 9 patients atteints de maladie cutanée progressive de la ScS, réfractaire au traitement par cyclophosphamide, a entraîné une amélioration clinique du score cutané après 3 mois, qui a persisté jusqu’à 36 mois. Cette amélioration s’est accompagnée d’une diminution de la concentration sérique d’IL-6 .
5. Interleukine-6 et effets sur l’inflammation
L’IL-6 a été impliquée dans la génération et la propagation de l’inflammation chronique. Initialement, lors d’une inflammation aiguë, les cytokines pro-inflammatoires favorisent l’accumulation de neutrophiles et la libération d’IL-6. Les neutrophiles libèrent ensuite leurs IL-6R en réponse à des chimiokines telles que l’IL-8. Cela favorise une régulation différentielle de la production de chimiokines par les cellules endothéliales, favorisant la production de MCP-1 et diminuant la production d’IL-8, favorisant ainsi l’accumulation de monocytes. La signalisation trans de l’IL-6 augmente également l’expression des molécules d’adhésion des leucocytes endothéliaux (VCAM-1, ICAM-1), favorisant encore l’accumulation des leucocytes . En outre, l’IL-6 peut jouer un rôle dans la promotion de l’apoptose des neutrophiles et donc dans la résolution de l’inflammation aiguë (non spécifique). D’autres ont cependant signalé un effet antiapoptotique de l’IL-6 sur les neutrophiles, tandis que Biffl et al. ont montré que cet effet dépendait de la concentration de neutrophiles. Nous n’avons pas été en mesure de reproduire un quelconque effet spécifique de l’IL-6 sur l’apoptose des neutrophiles dans notre laboratoire à des concentrations d’IL-6 allant de 0,1 à 100 ng/mL (communication personnelle Helen Wright).
A l’inverse, l’IL-6 sauverait les cellules T de l’apoptose, ce qui favorise un infiltrat cellulaire inflammatoire chronique . La signalisation trans de l’IL-6 favorise également la libération d’IL-6 par les fibroblastes et les cellules endothéliales dans un système de rétroaction autocrine positive. On peut donc envisager que l’IL-6 puisse jouer un rôle dans la propagation de l’inflammation chronique, telle que celle observée dans la ScS. Ceci est en accord avec les expériences immunocytochimiques qui démontrent que l’IL-8 et l’IL-6 sont surexprimés dans la peau lésionnelle des patients atteints de ScS, bien que dans des modèles différents : la surexpression de l’IL-8 est associée à une maladie précoce (<1 an), tandis que la surexpression de l’IL-6 est associée à une maladie plus tardive .
L’IL-6 a également été impliquée dans l’auto-immunité. Des preuves provenant de patients atteints de la maladie de Crohn indiquent que les cellules T autoréactives sont résistantes à l’apoptose en raison de la protection par la signalisation trans de l’IL-6 via la voie de signalisation STAT3 . L’IL-6 inhibe une Na2+/K+ ATPase qui régule l’internalisation des antigènes et leur présentation par les cellules dendritiques aux lymphocytes T, ce qui peut favoriser la présentation des auto-antigènes. Enfin, selon la « théorie du danger » de Matzinger, les cellules T naïves meurent si elles reçoivent un signal de présentation correcte de l’antigène qui n’est pas suivi d’une ligature de CD40 . Il est prouvé que le complexe IL-6/sIL-6R peut se substituer de manière inappropriée à ce second signal et conduire ainsi à la persistance de cellules T autoréactives. En outre, les phénomènes auto-immuns augmentent avec l’âge, de concert avec une augmentation liée à l’âge de l’excrétion de sIL-6R. Lissilaa et al. ont exploré le rôle de l’IL-6 dans les modèles d’arthrite induite par le collagène (CIA) et d’arthrite induite par l’antigène (AIA) d’arthrite inflammatoire auto-immune. À l’aide d’anticorps qui bloquent spécifiquement les voies de signalisation et de trans-signalisation classiques de l’IL-6, ils ont découvert que la voie classique de l’IL-6 était à la fois nécessaire et suffisante pour le développement des cellules T Th17 pathogènes qui sont impliquées dans l’auto-immunité et pour la génération de réponses IgG anti-collagène de type II qui sont associées aux manifestations de la maladie dans le modèle CIA. Ils ont également démontré dans le modèle AIA que la signalisation trans de l’IL-6 était responsable de la conduite des réponses inflammatoires locales . La ScS est une maladie associée à des phénomènes auto-immuns. De nombreux auto-anticorps différents sont présents dans la ScS (voir tableau 1), et le profil des auto-anticorps est souvent en corrélation avec les manifestations cliniques. Il n’existe cependant aucune preuve convaincante d’un rôle direct des auto-anticorps dans la pathogenèse bien que certains chercheurs aient rapporté que les anticorps anti-cellules endothéliales, retrouvés chez une proportion de patients, sont associés à l’activation des cellules endothéliales .
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6. Interleukine-6 et effets sur la fibrogenèse
Les fibroblastes des patients atteints de ScS sont phénotypiquement uniques. Lorsqu’ils sont isolés et cultivés in vitro, ils continuent à produire un excès de collagène . L’IL-6 est une cytokine profibrogène. Il a été démontré qu’elle augmente ou diminue la prolifération des fibroblastes, qu’elle augmente la synthèse du collagène, des glycosaminoglycanes et de l’inhibiteur tissulaire des métalloprotéinases-1 (TIMP-1), et qu’elle augmente la production de MCP-1 et d’IL-6. L’IL-6 régule l’expression du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), un médiateur important de l’angiogenèse et de la fibrose qui est élevé chez les patients atteints de ScS .
Une série de cas a indiqué que l’utilisation du tocilizumab, qui bloque la signalisation trans de l’IL-6, chez 2 patients atteints de ScS cutanée diffuse (ScSc), l’un avec une atteinte rénale et l’autre avec une fibrose pulmonaire, a entraîné une diminution de l’épaississement de la peau mesuré par le score cutané de Rodnan et le Vesmeter (qui mesure la viscoélasticité ou la dureté de la peau). En outre, les biopsies cutanées réalisées avant et après le traitement par tocilizumab ont indiqué une réduction du collagène .
7. Interleukine-6 et effets sur l’activation des cellules endothéliales
On pense que l’activation endothéliale est centrale dans la pathogenèse de la ScS. Il existe également des preuves d’une augmentation de l’apoptose des cellules endothéliales bien que des preuves corroborantes in vivo manquent à ce sujet . Le poulet de la lignée 200 de l’Université de Californie à Davis, un modèle animal de la ScS, montre des preuves d’une apoptose précoce des cellules endothéliales, précédant l’infiltrat de cellules inflammatoires et le développement de la fibrose .
Les marqueurs sériques de l’activation des cellules endothéliales, par exemple, le facteur de von Willebrand (vWF), la sICAM-1 et la sE-sélectine sont élevés dans le sérum des patients atteints de ScS et semblent être en corrélation avec l’activité de la maladie .
Des études antérieures ont montré un rôle de l’IL-6 dans l’activation des cellules endothéliales. L’activation des cellules endothéliales via la signalisation trans entraîne une augmentation de l’expression des molécules d’adhésion (ICAM-1, VCAM-1), la libération de chimiokines (IL-8 et MCP), et la libération d’IL-6 .
Nous avons récemment montré que le sérum de la ScS, en présence de neutrophiles, est capable d’augmenter l’activation des cellules endothéliales et l’apoptose de manière IL-6-dépendante . Il est postulé que dans cette circonstance les neutrophiles agissent comme des donneurs d’IL-6R. Dans nos études, l’addition d’IL-6 à un sérum témoin commun a entraîné une augmentation de l’apoptose des cellules endothéliales et de l’expression de la sélectine E en présence de neutrophiles, imitant ainsi les effets du sérum de la ScS. L’inactivation du complément n’a pas annulé les effets du sérum de la ScS, pas plus que l’ajout de catalase pour éliminer les espèces réactives de l’oxygène. L’inhibiteur de sérine protéase AEBSF a partiellement bloqué les effets du sérum de la ScS sur l’apoptose des cellules endothéliales mais n’a pas affecté de manière significative l’activation des cellules endothéliales par le sérum de la ScS. Les stratégies visant à supprimer ou à bloquer les effets de l’IL6 dans le sérum de la ScS, notamment l’immunodéplétion de l’IL6 et l’ajout d’un anticorps bloquant anti-IL6, ont inversé les effets du sérum de la ScS sur l’activation et l’apoptose des cellules endothéliales. Cependant, de manière plus significative, le sgp130 qui bloque spécifiquement la signalisation trans de l’IL6 a abrogé les effets du sérum SSc .
8. Conclusion
Le blocage de l’IL-6 et spécifiquement le blocage de la signalisation trans de l’IL-6 peut avoir du mérite dans le traitement de la SSc, une maladie qui jusqu’à présent manque d’options de traitement ciblant directement le mécanisme pathogène. La signalisation trans de l’IL-6 est spécifiquement impliquée dans la conduite de l’inflammation locale et l’induction de réponses endothéliales et fibroblastiques, et par conséquent, le ciblage de cette voie de signalisation de l’IL-6 pourrait être le plus profitable dans la ScS. Cependant, la ScS présente également des phénomènes auto-immuns importants et peut-être pathogènes, et il peut être nécessaire de cibler la voie de signalisation classique de l’IL-6 afin d’influencer cet aspect important de la maladie. Le médicament actuellement disponible, le Tocilizumab, cible à la fois la voie de signalisation classique et la voie trans. D’autres agents sont en cours de développement qui bloquent spécifiquement la signalisation trans, et ils peuvent être utiles dans des modèles murins de SSc pour délimiter quelle voie de signalisation est la plus importante pour cette maladie.
L’IL-6 est augmentée dans le sérum des patients atteints de ScS, en particulier dans le dcSSc précoce. En outre, il est également retrouvé dans les échantillons d’immunohistochimie dans la maladie précoce et tardive et dans les dcSSc et lcSSc. Les fibroblastes et les monocytes isolés de patients atteints de SSc produisent de manière autonome de l’IL-6 in vitro.
Des essais contrôlés non randomisés à petite échelle indiquent un rôle important de l’IL6 dans la ScS. La déplétion des cellules B entraîne une diminution des taux sériques d’IL-6, reflétée par une réduction simultanée du score cutané. Plus important encore, le blocage de la signalisation trans de l’IL-6 par le Tocilizumab a entraîné une amélioration du score cutané chez deux patients atteints de maladie diffuse. Ces données établissent fermement l’IL-6 comme une cible thérapeutique candidate attractive, notamment en termes de prévention de la fibrose.
Cependant, en outre, de nouvelles données passionnantes impliquent que l’IL-6 joue un rôle dans les manifestations endothéliales et inflammatoires de cette maladie, ce qui pourrait en faire une cible potentielle chez un éventail beaucoup plus large de patients atteints de ScS présentant une maladie vasculaire ou inflammatoire (par exemple, articulaire) active mais relativement peu de fibrose. Des études sont en cours de conception pour répondre à ces questions importantes ; les résultats sont attendus avec impatience.
