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  Cytoinf


  Responsable : CAVAILLON JEAN-MARC (jmcavail@pasteur.fr)


  resume

 

Nous étudions les cytokines impliquées dans les différents processus inflammatoires sévères chez l'homme (sepsis, traumatologie, ischémie-reperfusion, mucoviscidose) et dans des modèles murins. Ces pathologies sont associées à une exacerbation de la production de cytokines, tandis qu'une immuno-dépression analysé au niveau de la signalisation intra-cellulaire, est observée dans certaines situations cliniques. Nous étudions égalemement la régulation de la production des cytokines par la sérotonine ou par l'interleukine-10.



  rapport

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L'unité postulante "Cytokines & inflammation" installée au sous-sol du bâtiment Duclaux (aile Bertrand pièces 10 et 11) a été créée le 1er juillet 2001. Les thèmes abordés concernent autant la recherche fondamentale que la recherche biomédicale, cette dernière étant menée en collaboration avec plusieurs services hospitaliers de la région parisienne.

1- BASES MOLÉCULAIRES DE L'IMMUNO-DEPRESSSION LORS D'UNE REACTION INFLAMMATOIRE

SYSTÉMIQUE

Le syndrome septique représente 2,26 cas pour 100 patients hospitalisés aux USA. Avec une estimation de 751 000 cas par an aux USA et une mortalité de 28,6%, le sepsis sévère est responsable de 9.3% des décès annuels dans ce pays (autant que ceux dus à l'infarctus du myocarde). Depuis la découverte au laboratoire (Carlos Muñoz et al. J. Clin. Invest. 1991, 88, 1747) de l'hyporeactivité des monocytes de sujets sepsis lors d'une réactivation in vitro, nous nous intéressons au processus d'immunodépression associé au sepsis. Nous avons par la suite étendu et précisé ce phénomène au niveau des neutrophiles (Marie et al. Blood 1998, 91, 3439) et des lymphocytes (Muret et al. Shock 2000, 13, 169) de patients sepsis et de patients souffrant d'un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS). Minou Adib-Conquy, en collaboration avec les Dr C. Adrie (Hôpital de Saint Denis), le Prof. J-F. Dhainaut (Hôpital Cochin) et les Drs P. Moine et K. Asehnoune (Hôpital du Kremlin Bicêtre), a entrepris d'analyser les mécanismes moléculaires intracellulaires qui président à l'immunodépression observée, non seulement chez les patients sepsis mais également chez les patients ayant subi une situation de stress important (trauma, ischémie-reperfusion). Une diminution de la translocation du facteur nucléaire-kB (NF-kB), un déséquilibre entre les formes actives (p65p50) et inactives (p50p50), et une très faible expression cytoplasmique de son inhibiteur (IkB) ont été observés chez les patients sepsis, réminiscence de ce qui avait été décrit par de nombreux auteurs lors de l'analyse in vitro de cellules monocytaires / macrophagiques rendues tolérantes au LPS (Adib-Conquy et al. Am. J. Respir. Crit Care Med. 2000, 162, 1877). Une étude similaire a également été entreprise chez des patients trauma pour lesquels nous avons mis en évidence au sein des cellules mononucléées une perturbation de l'expression de NF-kB qui perdure plus de 10 jours (Adib-Conquy et al. J. Leuk. Biol. 2001, 70, 30). L'immunodépression, évaluée par une forte altération de la production de TNF en réponse au lipopolysaccharide (LPS) des bactéries à Gram négatif, n'est pas un événement universel puisque les cellules demeurent réactives à d'autres stimuli (Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes) et continuent à produire de l'interleukine-10 (IL-10) et de l'interleukin-1 receptor antagonist (IL-1ra) en réponse au LPS. Nous poursuivons l'analyse dans les cellules des patients des différentes voies de signalisation impliquées dans l'induction de ces différentes cytokines.

2- STATUT IMMUNOLOGIQUE DE PATIENTS APRÈS UN ARRÊT CARDIAQUE ET RÉANIMATION

Grâce au Dr. Adrie (Hôpital de St Denis), nous avons eu l'opportunité d'étudier des patients réanimés après un arrêt cardiaque (ACR). Le pronostic de ces patients reste sombre en raison des possibles séquelles neurologiques, mais aussi en raison de la survenue d'un état de choc hémodynamique secondaire avec éventuellement défaillance multiviscérale dans environ 50% des cas. Cette situation clinique peut être considérée comme les suites d'un phénomène d'ischémie-reperfusion systémique. Il nous semblait donc intéressant d'étudier le statut immunologique de ces patients, qui, malgré un stress inflammatoire d'origine non-infectieuse, présentent un profil clinique proche des patients sepsis.

Nous avons pu démontrer la présence d'endotoxine dans le plasma de 46% des patients au cours de deux premiers jours qui suivent l'admission des patients (n = 35). Nous avons montré, dès l'admission (environ 3 heures après l'arrêt cardiaque) des taux plasmatiques élevés de sTNFRII, d'IL-6, d'IL-8 et d'IL-10, significativement plus importants chez les patients qui vont décéder que chez les sujets survivants. Après 24h, les taux d'IL-1ra deviennent également discriminants. Dans une analyse des leucocytes cultivés en sang total en présence de différents activateurs, nous avons trouvé que les leucocytes des patients ACR sont déactivés de manière similaire aux ceux des patients sepsis. Les quantités de TNFa et d'IL-6 trouvées dans les surnageants après activation par le LPS, étaient très inférieures à celles trouvées pour les cellules de donneurs sains. D'autres activateurs ont permis d'affiner l'analyse et de l'étendre aux cytokines produites par les lymphocytes T (IFNg, IL-10). L'ensemble de ces résultats démontre que le choc hémodynamique en absence de toute infection est suffisant pour induire un état d'immunodépression qui présente des parentés avec celui observé lors du syndrome septique. Ce travail met en exergue la complexité du phénomène et démontre que l'hyporéactivité leucocytaire n'est pas un phénomène universel, mais qu'elle dépend des voies d'activation utilisées, certaines pouvant être altérées, tandis que d'autres demeurent fonctionnelles.

3- COMPARTIMENTALISATION LORS DU PHÉNOMÈNE DE TOLÉRANCE AUX ENDOTOXINES

L'étude menée par Catherine Fitting, consiste a démontrer qu'après un injection de LPS chez la souris, les cellules acquièrent un état d'anergie dont l'amplitude et la durée dépendent du compartiment tissulaire dont elles sont issues (rate, moelle osseuse, péritoine, poumon).

4- EFFET PARADOXAL PRO-INFLAMMATOIRE DE L'INTERLEUKINE-10 (IL-10)

Ce travail est poursuivi par Anne-France Petit. Nous avons montré que l'adhérence est un événement important qui influence les propriétés de l'IL-10 au niveau des monocytes / macrophages. Nous pensons que notre modèle in vitro peut mimer certaines situations in vivo et qu'une meilleure compréhension des mécanismes d'action de l'IL-10 est nécessaire. Nous avons observé qu'en réponse à une stimulation ultérieure par le LPS, des cellules prétraitées avec de l'IL-10 dans des conditions de non-adhérence produisaient davantage de TNF que dans des conditions d'adhérence. Cet effet paradoxal est retrouvé au niveau de l'ARNm du TNF et du facteur de transcription NF-kB. L'adhérence influence les propriétés de l'IL-10 sur la production de diverses cytokines lors d'une activation ultérieure des cellules par le LPS. L'adhérence n'a pas d'effet majeur sur la modulation des marqueurs de surface, que ceux-ci soient impliqués dans la signalisation initiée par le LPS (CD14, TLR4, MD2) ou par l'IL-10 (IL-10R), dans les phénomènes d'adhérence (CD11a, CD62L), dans la signalisation la co-activation (CD40) ou la présentation de l'antigène (HLA DR). Seule l'expression de CD11b est plus fortement inhibée par l'IL-10 en présence d'adhérence. L'effet amplificateur de l'IL-10 sur la phagocytose (analysée à l'aide de billes de latex fluorescentes) est nettement plus marqué lorsque les monocytes sont maintenus dans des conditions non-adhérentes. Enfin, les cinétiques d'activation de STAT-3 et d'induction de SOCS3 en réponse à l'IL-10 sont influencées par l'existence de l'adhérence leucocytaire.

5- SEROTONINE ET PRODUCTION DE CYTOKINES

La sérotonine (5-hydroxytryptamine = 5-HT) est libérée par les plaquettes activées et peut se trouver à des concentrations micromolaires aux sites d'inflammation. Isabelle Cloëz-Tayarani étudie l'effet de la 5-HT sur la production de cytokines par les cellules périphériques mononuclées (PBMC) humaines activées par le LPS, et sur la régulation de l'expression de leurs gènes. La 5-HT régule de façon différentielle la production de cytokines : elle inhibe significativement et de façon dose-dépendante la production de TNF-a tandis qu'elle augmente à plus fortes doses celle d'IL-1b . Par contre, dans les mêmes conditions expérimentales, les productions d' IL-6, d'IL-10 et d'IL-1ra demeurent inchangées.

La mélatonine, une hormone de la glande pinéale, de structure analogue à la 5-HT, inhibe de façon similaire à la 5-HT, la production de TNF-a ; par contre, elle n'a aucun effect activateur sur la production d'IL-1b . Les travaux en cours s'orientent vers la caractérisation des mécanismes cellulaires mis en jeu (récepteurs / transporteur 5-HT impliqués et voies de signalisation intracellulaires utilisées). Ainsi, des données montrent l'activation de certains sous-types de récepteurs 5-HT (ex : le 5-HT2A) dans l'effet inhibiteur de la 5-HT sur la production de TNF-a ainsi que la présence de ces récepteurs à la surface des monocytes humains.

6- COLLABORATIONS

Cytokines et mucoviscidose

Une première étude sur les conséquences de l'interaction de cellules épithéliales glandulaires pulmonaires et de neutrophiles circulants de sujets mucoviscidosiques (CF) ou non a été menée avec les Drs Jacky Jacquot et Edith Puchelle (INSERM 314, Reims). Une deuxième étude porte sur les productions d'IL-8 basales et induites par le LPS par les neutrophiles circulants ou provenant de liquide d'expectoration de patients CF. Ce travail est mené avec les Drs Harriet Corvol et Annick Clément (Hôpital Trousseau).

Cytokines et cryptococcose humaine

En collaboration avec les Drs Olivier Lortholary et Françoise Dromer (Unité de Mycologie, IP), le travail a consisté à analyser le profil cytokinique dans le liquide céphalo-rachidien de patients HIV+ et HIV- souffrant d'une cryptococcose méningée ou non (Lortholary O et al. J. Infect. Dis. 2001, 183, 294).

Cytokines et Bordetella pertussis

En collaboration avec les Drs Laurence Bassinet et Nicole Guiso (Unité des Bordetelles, IP), ce travail recherche à identifier la nature des différents facteurs de virulence impliqués dans l'induction d'IL-6 et d'IL-8 par des cellules trachéo-bronchiques humaines en présence de Bordetella pertussis.



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
   

Isabelle Cloëz-Tayarani, Chargée de recherche IP, icloez@pasteur.fr

Minou Adib-Conquy, Assistante IP, madib@pasteur.fr

Anne-France Petit-Bertron PhD student

Virginie Maxime MD, Master student

Karim Asehnoune MD, Ms, trainee

Catherine Fitting Technician IP cfitting@pasteur.fr


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