microchimérisme foeto-maternel et auto-immunité

Microchimérisme foeto-maternel et auto-

immunité

Thierry Schaeverbeke

CHU de Bordeaux, Université Victor Segalen Bordeaux 2

Qu’est-ce que le chimérisme ?

•présence chez un individu de cellules issues d’un autre individu

•source de microchimérisme :

•transfusion sanguine

•transplantation d’organe

•grossesse

Comment a-t-on mis en évidence le microchimérime

foeto-maternel ?•sclérodermie : sex ratio entre 3/1 et 15/1

•pic de fréquence dans les années du post-partum (35 - 50)

•la sclérodermie ressemble à une réaction du greffon contre l’hôte

hypothèse : des cellules souches de l’enfant pourraient avoir été transférées à la mère pendant la grossesse,

donnant naissance à des cellules immunitaires qui reconnaissent la mère comme un corps étranger !

Recherche de cellules foetales circulantes chez des femmes

sclérodermiques ayant accouché de garçon

• PCR qualitative du DNA Y positive chez :

• 32/69 femmes avec SSc (46%)

• 1/25 des témoins (p<0.001)

• PCR quantitative du DNA Y sur sang total :

• 11,1/16 ml cellules fetales chez les femmes avec SSc

• 0,38/16 ml chez les femmes témoins saines

• 1,3/16 ml chez les sœurs saines

Nelson JL. Lancet 1998; 35: 559Artlett C, N Engl J Med, 1998

Mais les choses ne sont pas si simples...

• PCR quantitative, présence de cellules mâles :

• chez 16% (0,07 - 0,29) des femmes avec SSc

• 21,7% (0,07 - 0,44) des femmes avec d’autres maladies auto-immunes

• 25% (0,14 - 0,40) des femmes saines

• Le taux de cellules est similaire dans les 3 groupes...

Gannagé M, Eur J Immunol, 2002

Le microchimérisme existe également chez des femmes saines

il ne paraît ni plus fréquent ni quantitativement plus important en cas de sclérodermie...

Mauvaise analogie entre GvHD et

sclérodermie• présentation clinique cutanée différente

• fibrose papillaire dans la GvHD scléreuse, sans atteinte péricapillaire

• fibrose réticulaire engainant les vaisseaux dans la sclérodermie

• dépôt granuleux d’IgM dans 86% des GvHD scléreuses versus 10 à 42% des sclérodermies

• atteinte oesophagienne et rénale rare dans la GvHD

• peu ou pas d’anticorps anti-topoisomerase I dans la GvHD

Mais... il reste à expliquer la présence de ces cellules !

En fait... plusieurs microchimérismes•microchimérisme foetal = transfert de cellules du foetus ou du placenta à la mère

•microchimérisme maternel = transfert de cellules maternelles au foetus

•microchimérisme gémellaire = transfert de cellules entre jumeaux

•transfusions

•transplantations d’organes

Microchimérisme fetal :pendant la gestation

•Présence de cellules fœtales dans la circulation maternelle pendant la gestation :

•Dès la 6° semaine de gestation

•En nombre de plus en plus important jusqu’à l’accouchement

•Chez 100% des femmes enceintes testées

•En faible nombre : 1 à 6 cellules nucléées/ml

Ariga et al, Transfusion 2001

placenta

cellules foetales

foetus mâle

Microchimérisme foetal :après la gestation

•cellules foetales détectable chez 30-50% des femmes en l’absence de toute pathologie

•persistance des cellules foetales dans le sang circulant jusqu’à 27 ans après l’accouchement

•persistance de cellules mésenchymateuses foetales dans la moelle osseuse jusqu’à 50 ans après la gestation

Lambert et al, Blood, 2002

Bianchi et al, PNAS, 1996

O’Donoghue et al, Lancet, 2004

Microchimérisme maternel :Transfert de cellules de la

mère à l’enfant

•PCR d’haplotypes HLA maternels non partagés :

•présence de cellules maternelles chez ≈ 50% d’adultes normaux

S. Maloney, 1999

placenta

mais aussi au moment de l’accouchement ou de la délivrance : exemple de l’immunisation anti-rhésus

Échanges placentaires de cellules souches pendant

la grossesse

Quelle est la nature des cellules transférées ?

•caractérisation des cellules microchimériques dans le sang circulant :

•lymphocytes T, lymphocytes B, monocytes, cellules NK

•pas de différence entre malades sclérodermiques et témoins

Evans PC. Blood 1999; 93: 2033

Suggère le transfert de cellules souches hématopoïétiques à longue durée de survie

Certaines de ces cellules peuvent se différencier en cellules immunitaires

Comment expliquer la persistance au long cours de

cellules “étrangères” ?

•les cellules fœtales pourraient échapper au système immunitaire maternel du fait des homologies HLA ou via la diffusion (leakage) des antigènes paternels

•les cellules foetales pourraient interagir avec les cellules T-régulatrices et induire des phénomènes de tolérance

•les cellules maternelles présentent lors de la constitution du système immunitaire de l’enfant pourraient être intégrées dans le répertoire du soi

Synthèse•le microchimérisme est un phénomène banal... physiologique ?

•aboutit au transfert de cellules souches hématopoïétiques de l’enfant à la mère et de la mère à l’enfant

•ces cellules souches persistent au long cours

•une femme :

•transfère des cellules souches à ses enfants

•véhicule des cellules souches :

•de chacun de ses enfants

•et de générations antérieures, transmises par sa mère

Phénomène physiologique ?

•le fait que le microchimérisme soit très fréquent n’exclue pas que ce transfert cellulaire puisse être parfois à l’origine de pathologies

•pourrait être une des explications au fait que les maladies auto-immunes soient plus fréquentes chez la femme

•pourrait également être impliqué dans d’autres maladies...

Rôle potentiel dans des pathologies

dysimmunitaires liées à la grossesse

Dermatose polymorphique gravidique

• dermatose bénigne d'étiologie inconnue

• 0,5 à 2% des grossesses

• papules rosées disposées selon les vergetures abdominales

• respect relatif de la région péri-ombilicale

• présence de cellules Y dans l’épiderme de femmes enceintes d’un garçon :

• 5/10 femmes ayant une DPG et enceintes d’un garçon

• 0/13 femmes ayant une autre dermatose ou une peau normale (p<0.05) Aractingi S, Lancet, 1998

Dermatose polymorphique gravidique

cellules intradermiques

foetales

chromosome Y en fluorescence verte

Atrésie biliaire néonatale

• hybridation XY sur biopsies hépatiques de 8 garçons présentant une atrésie biliaire (AB) et 2 hépatites néonatales (HN)

• microchimérisme maternel chez 7/8 AB vs 0/2 HN

• PCR quantitative : 1-142 copies ADN maternel / 25.000 copies ADN patients

biopsie hépatique d’un garçon / atrésie biliaire : chr Y en vert, chr X en rouge

Suskind DL. BMC Gastroenterology 2004, 4:14

Rôle potentiel dans des pathologies auto-

immunes à distance de la grossesse

Lupus

• recherche post-mortem de cellules microchimériques dans 48 organes provenant de femmes LED vs 146 organes sains de témoins sans maladies auto-immunes appariés sur le sexe et l’âge

• organes : reins, foie, coeur, poumons, rate, ganglions

Kremer ICL. Ann Rheum Dis 2007; 66: 1568–1573

Gougerot Sjögren•56 femmes présentant un Sjögren

• 27 échantillons de PBMC, 42 biopsies glandes salivaires et 9 lavages broncho-alvéolaires

• identification du chromosome Y par PCR et fluorescence in situ

Kuroki M. Ann Rheum Dis 2002; 61: 1041–1046

Gougerot Sjögren

•identification de cellules Y + dans la BGS de 3 femmes Sjögren

Kuroki M. Ann Rheum Dis 2002; 61: 1041–1046

Polyarthrite rhumatoïde

• 20% des femmes atteintes de polyarthrite rhumatoïde n’ont pas de groupe HLA de prédisposition (ni DR4, ni DR1)

• hypothèse : ce groupe pourrait-il être transféré par microchimérisme ?

• = hypothèse NIMA (non-inherited maternal HLA alleles)

Polyarthrite rhumatoïde

• Prélèvements de cellules mononucléées (PBMC) extraites à partir du sang de femmes atteintes de PR non porteuses des HLA-DRB1*04 (n = 43) ou de HLA-DRB1*01 (n = 33) et à partir du sang de sujets témoins sans PR (n = 64 pour HLA-DRB1*04 et n = 46 pour HLA-DRB1*01)

• Extraction de l’ADN

• Typage génétique de HLA par technique SSO (single sequence oligonucleotide)

Polyarthrite rhumatoïde• Les cellules

microchimériques (cM) HLA-DRB1*04 ou 01 sont plus souvent présentes chez les patientes atteintes de PR (sans épitope partagé) que chez les témoins

• Le microchimérisme permet de transmettre l’épitope partagé aux patientes atteintes de PR n’ayant pas de gènes HLA qui codent pour cet épitope

Expression de cMHLA-DRB1*04

p = 0,031

0

200

400

600

800

1 000

3 000

5 000

7 000

9 00010 000

300 000

500 000

PR (n = 43)

Témoins (n = 64)

No

mb

re d

e cM

/mil

lio

n d

e P

BM

C 5 %

1 %

0,1 %

= 1 patient

N. Lambert, 2008

Diabète de type 1

• recherche d’ADN maternel chez :

• 94 enfants et adultes diabétiques : 51 % +

• 54 de leurs frères et soeurs non diabétiques : 33 % +

• 17 témoins sains : 17 % +

Nelson, J. Lee et al. P. N. A. S. 2007; 104, 1637-1642

Cellules microchimériques maternelles

Diabète de type 1•autopsie de 4 pancréas : 3 sujets sains et un diabétique

• cellules productrices d’insuline porteuses d’ADN maternel dans les 4 cas

• 2 fois plus de cellules ß maternelles dans le cas de diabète...

microchimérisme = acteur ou gardien de l’auto-immunité ?

suggère que les cellules maternelles soient venues à la rescousse du

pancréas défaillant

Nelson, J. Lee et al. P. N. A. S. 2007; 104, 1637-1642

Rôle potentiel dans la réparation tissulaire ?

Les cellules foetales sont pluripotentes

Hybridation in situ + immunomarquage pour étudier le phénotype cellulaire

Thyroïde

chromosome Y : vert

chromosome X : rouge

marquage en immunofluorescence rouge par un anticorps anti-

cytokératine

Khosrotehrani, JAMA 2004

14 à 60% des cellules chimériques identifiées dans des tissus

épithéliaux sont cytokératine positifs (marqueur épithélial)



marquage en immunofluorescence rouge

par un anticorps anti-CD 45

Organes hématopoïétiques(rate, ganglions)

90% des cellules chimériques expriment CD45 (marqueur

leucocytaire)


marquage en immunoperoxydase par un anticorps anti-heppar-1

Foie


4% des cellules chimériques

expriment heppar-1 (marqueur des hépatocytes)

Différenciation des cellules chimériques selon l’organe où

elles gîtent •Chez des femmes ayant eu des grossesses antérieures, 4 à 60% des cellules fœtales microchimériques identifiées expriment des marqueurs de différenciation hépatique ou épithéliale dans des tissus comme la thyroïde, l’intestin, le col utérin ou le foie.

•A l’inverse, dans les organes hématopoïétiques (rate, ganglions), les cellules expriment des marqueurs leucocytaires dans 90% des cas


•des cellules fœtales multipotentes sont capables d’adopter divers phénotypes tissulaires maternels : Pregnancy Associated Progenitor Cells (PAPCs)

•ces cellules fœtales pourraient participer à la réparation tissulaire maternelle en cas de lésion tissulaire

Différenciation des cellules chimériques selon l’organe où

elles gîtent

Hypothèse 1

XXXX

XYXY

XYXY

Réaction de rejet

XYXY

XYXYXYXY

XYXY

XYXY XXXX

lésion tissulaire

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

recrutement de cellules souches pour réparer le tissu lésé

femme hébergeant des cellules souches provenant

de son fils

Hypothèse 2garçon hébergeant des

cellules souches provenant de sa mère

Synthèse

•de nombreuses études ont mis en évidence la présence de cellules chimériques dans des tissus maternels (ou infantiles) atteints d’une pathologie dysimmunitaire

•ces cellules sont-elles pathogènes ?

•ces cellules participent-elles à la réparation tissulaire ?

•sont-elles de simples reliquats de la grossesse (bystanders... “badauds”) ?

•la signification de leur présence est-elle univoque ou peut-elle varier d’une pathologie à l’autre - d’un patient à l’autre ?

Rôle potentiel dans des pathologies tumorales

Cancers chez les transplantés• cancers et lymphomes sont des complications fréquentes chez les

transplantés, et surviennent volontiers sur les transplants

• étude d’une série de tumeurs cutanées de femmes greffées par des reins de sexe masculin

• trafic de cellules chimériques tant au sein des tumeurs malignes et bénignes

• mise en évidence chez une femme d’un carcinome dont la totalité de la tumeur était composée de kératinocytes masculins

• cette receveuse avait également à un autre site une lésion de dysplasie précancéreuse qui comprenait certains kératinocytes masculins

Aractingi et al, Cancer Res, 2005

les cellules chimériques qui dégénèrent échappent-elles plus souvent au contrôle

immunitaire ?

Conclusion•la sagesse populaire prétend qu’un peu de nous persiste au travers de nos enfants

•la science vient confirmer ce concept, au moins pour les femmes, grâce aux transferts cellulaires foeto-maternels

•ces échanges cellulaires foeto-maternels sont très fréquents

•les cellules souches échangées pourraient être impliquées :

• dans les pathologies auto-immunes

•dans la réparation tissulaires

•dans le développement de cancers

microchimérisme foeto-maternel et auto-immunité

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