- Email: [email protected]
Immunothérapie par interleukine-2 dans le traitement des maladies auto-immunes
La Revue de médecine interne 34 (2013) 133–135
Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
Éditorial
Immunothérapie par interleukine-2 dans le traitement des maladies auto-immunes Interleukin-2 immunotherapy in auto-immune disorders D. Saadoun ∗ , P. Cacoub Service de médecine interne 2, laboratoire I3 « immunologie, immunopathologie, immunothérapie », UMR CNRS 7211, Inserm U959, centre de référence des maladies auto-immunes rares, hôpital Pitié-Salpêtrière, 83, boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris, France
i n f o
a r t i c l e
Historique de l’article : Disponible sur Internet le 9 novembre 2012 Mots clés : Auto-immunité Immunothérapie Lymphocytes T régulateurs Interleukine 2
Keywords: Autoimmunity Immunotherapy Regulator T lymphocytes Interleukin 2
Les maladies auto-immunes contribuent sensiblement à la morbidité et la mortalité. L’auto-immunité est la première cause de morbidité chez les femmes et est l’une des dix principales causes de décès chez les femmes de moins de 65 ans. Élucider les mécanismes qui suppriment naturellement l’auto-réactivité est essentielle à la compréhension de l’auto-immunité, et l’exploitation de ces voies à des fins thérapeutiques permettra des approches ciblées pour traiter les maladies auto-immunes. Les thérapies traditionnelles des maladies auto-immunes se sont appuyées sur les médicaments immunosuppresseurs qui inhibent les réponses immunitaires inflammatoires de manière non ciblée. Ces agents sont très efficaces pour de nombreux patients et restent donc le gold standard actuel. Cependant, l’utilisation prolongée de ces traitements expose le patient aux infections par des agents opportunistes et à long terme augmente le risque de malignité. En outre, les avantages d’un grand nombre de ces médicaments sont contrebalancés par la toxicité et des effets secondaires graves. Ainsi, le développe-
∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (D. Saadoun).
ment de stratégies thérapeutiques plus ciblées et mieux tolérées est indispensable. 1. Utilisation thérapeutique des lymphocytes T régulateurs Bien que de multiples mécanismes existent pour contrôler les réponses immunitaires dirigées contre des auto-antigènes, l’un des principaux repose sur une population unique de lymphocytes T appelés cellules T régulatrices (Treg), dont la découverte dans les années 1990 a été une étape importante dans l’immunologie [1]. Les Treg représentent une sous-population de lymphocytes T CD4+ qui expriment fortement la chaîne ␣ du récepteur de l’interleukine-2 (IL-2), le CD25, et le facteur de transcription Foxp3 [2]. Les Treg représentent environ 2 % des cellules T CD4+ dans le sang périphérique chez l’homme [3]. Les souris déficientes en Foxp3 développent de novo une gastrite auto-immune, une thyroïdite, un diabète, une dermatite, et une maladie intestinale inflammatoire, et décèdent autour de l’âge de trois à quatre semaines [4]. Les patients avec des mutations dans le gène Foxp3 (appelé IPEX syndrome) ont un phénotype similaire. Ils développent des entéropathies inflammatoires, un syndrome
0248-8663/$ – see front matter © 2012 Publié par Elsevier Masson SAS pour la Société nationale française de médecine interne (SNFMI). http://dx.doi.org/10.1016/j.revmed.2012.10.003
134
D. Saadoun, P. Cacoub / La Revue de médecine interne 34 (2013) 133–135
poly-endocrinien, et un dérèglement du système immunitaire [5]. Schématiquement, le contrôle des réponses immunitaires inflammatoires ou auto-immunes est déterminé par le rapport entre les cellules T effectrices (ou conventionnelle) et les Treg. Parce que les Treg jouent un rôle clé dans l’auto-immunité, ils ont émergé comme la population à exploiter pour traiter les maladies autoimmunes. L’idée derrière cette approche est simple : isoler ces cellules, les activer et les expandre ex vivo, et les réinjecter à des patients atteints de maladies auto-immunes. Bien que cette idée ait été proposée il y a plus de 15 ans, les essais cliniques explorant l’innocuité et l’efficacité potentielle du transfert adoptif des Treg dans le traitement des maladies auto-immunes humaines ne sont qu’en voie de réalisation. En raison essentiellement d’un manque de connaissance sur la biologie fondamentale de ces cellules chez l’homme. La population idéale de Treg pour envisager un transfert adoptif consiste en des cellules hautement purifiées, spécifiques d’antigène, stables et fonctionnelles (i.e. suppressives). Le premier obstacle pour obtenir une telle population est la difficulté à isoler des Treg hautement purifiés. Parce que les Treg représentent environ 2 % des cellules T CD4+ dans le sang périphérique chez l’homme, une phase d’expansion de ces cellules est indispensable avant tout transfert adoptif. Dans de nombreux cas, le ou les antigènes cibles des maladies auto-immunes ne sont pas connus. Enfin, la question de la fonctionnalité de ces cellules reste un problème important puisque la fonction suppressive des Treg n’est pas stable dans le temps et peut varier dans certains contextes.
2. Immunothérapie par interleukine-2 : rationnel L’interleukine 2 (IL-2) a été initialement appelée T cell growth factor ou T-lymphocytotrophic hormone vers la fin des années 1970 du fait de sa capacité à faire proliférer les lymphocytes T en culture. Pendant longtemps elle a donc été considérée comme une molécule centrale dans la stimulation de l’immunité adaptative [6]. Pour cette raison, de nombreux essais cliniques avec administration d’IL-2 ont été réalisés pour améliorer les traitements de certains cancers et de certaines maladies infectieuses dans les années 1990 et 2000. Dans l’infection par le VIH, une bonne réponse viro-immunologique a été observée sous IL-2. En revanche, dans le traitement des cancers (i.e. cancer du rein, mélanome), les résultats ont été souvent décevants. Des données récentes permettent de mieux comprendre le rôle plus complexe qu’initialement décrit de l’IL-2 dans le système immunitaire. En effet, à l’opposé de ce qui était attendu, les souris génétiquement déficientes pour l’IL-2 (souris knock-out pour l’IL-2) meurent vers l’âge de un à deux mois d’un syndrome auto-immun sévère avec une forte stimulation et expansion des lymphocytes T conventionnels [7]. Ce résultat montre non seulement que les lymphocytes T n’ont pas besoin d’IL-2 in vivo pour s’activer et proliférer normalement mais aussi que cette cytokine joue un rôle immuno-régulateur puissant. Cette fonction inattendue de l’IL-2 s’explique maintenant par le fait que cette cytokine joue un rôle déterminant dans l’homéostasie des Treg, cellules régulatrices par excellence des maladies auto-immunes [8]. Avant l’apparition du syndrome auto-immun, les souris génétiquement déficientes pour l’IL-2 (ou son récepteur) présentent un nombre normal de lymphocytes T CD4+ , CD8+ , et de lymphocytes B. En revanche, elles ont un déficit quantitatif en Treg très marqué, responsable du syndrome auto-immun observé chez ces souris. En effet, l’administration à ces souris déficientes pour le récepteur de l’IL-2 de Treg issus de souris normales permet de prévenir le syndrome auto-immun [8]. L’IL-2 est impliquée non seulement dans la génération thymique de ces cellules régulatrices mais également dans leur survie et leur prolifération à la périphérie ainsi que sur leur fonction suppressive [9,10]. Une prédisposition au développement de certaines pathologies auto-immunes est
également liée au gène IL-2 ou à son récepteur [11]. À fortes doses, l’IL-2 peut améliorer les réponses immunitaires en faisant proliférer les lymphocytes T effecteurs conventionnels. À faibles doses, l’IL-2 peut indirectement supprimer la réponse immunitaire en favorisant la survie et la fonction des Treg. De fac¸on remarquable, l’administration d’IL-2 exogène entraîne une forte expansion des Treg [12,13]. Une étude chez des patients lymphopéniques atteints de cancers a montré que l’injection de faibles doses d’IL-2 (trois millions UI par jour par voie sous-cutanée, trois fois par semaine, pendant 16 semaines) entraîne une forte expansion des Treg dans le sang [12]. Les Treg ont un faible seuil de réponse à la signalisation par le récepteur à l’IL-2 qui permet leur développement et leur homéostasie [14]. Les Treg ont la particularité d’exprimer constitutivement et très fortement à leur surface le CD25 (IL-2R␣) qui est un récepteur trimérique de haute affinité à l’IL-2. À l’inverse, l’expression du CD25 chez les cellules T conventionnelles est régulée par la stimulation du récepteur aux lymphocytes T (TCR) et également par un contact avec l’IL-2. Ces dernières utilisent préférentiellement des récepteurs de faible affinité pour l’IL-2 (i.e. le CD122 ou IL-2R et le CD132 ou common cytokine receptor chain). L’utilisation de faibles doses d’IL-2 pourrait donc représenter une nouvelle classe de médicaments « immunomodulateurs », spécifiques de l’expansion et l’activation des Treg. Ce type de traitement pourrait donc être bénéfique dans les maladies auto-immunes, notamment celles associées à un déficit en Treg comme les vascularites cryoglobulinémiques liées au virus de l’hépatite C (VHC) [15]. Plusieurs équipes, dont la nôtre, ont par ailleurs observé dans différentes maladies auto-immunes (i.e. lupus, purpura thrombopénique, cryoglobulinémie) une restauration du pool circulant de Treg après traitement [15,16]. Il a été récemment montré dans un modèle de diabète auto-immun murin (i.e. souris NOD) que l’administration de faibles doses d’IL-2 pendant cinq jours à l’apparition du diabète permettait d’induire une rémission durable du diabète chez les animaux traités [17]. L’IL-2 n’a pas stimulé les cellules T effectrices diabétogènes mais spécifiquement stimulés les Treg. En effet, si plus de 200 traitements différents peuvent prévenir le diabète auto-immun murin, très peu sont efficaces pour obtenir une rémission de la maladie.
3. Utilisation de l’immunothérapie par interleukine-2 chez l’homme Sur ces données préliminaires, nous avons estimé que l’induction de lymphocytes T régulateurs pourrait avoir des effets bénéfiques pour les patients présentant une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard. Nous avons donc proposé de mener une étude pilote, ouverte, de phase 1-2 pour évaluer la tolérance et la réponse immunologique (i.e. l’objectif principal était l’augmentation de 4 % des Treg circulants) à de faibles doses d’IL-2 chez des patients présentant une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard (i.e. traitement antiviral ou rituximab) [18]. Quatre cycles de traitement par IL-2 par voie sous-cutanée à trois millions UI/jour (MUI) de j1 à j5, ont été réalisés à j0, S3, S6, et S9. La première cure d’IL-2 était réalisée à demi-dose, soit à 1,5 MUI par jour pendant cinq jours et en hospitalisation afin d’évaluer la tolérance. L’utilisation de l’IL-2, selon un schéma similaire, avait été bien tolérée dans une étude menée quelques années plus tôt par l’équipe de Laurent Alric chez des patients infectés par le VHC, mais sans vascularite associée [19]. Les dix patients inclus dans notre étude présentaient une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard et ne recevaient aucun autre traitement antiviral ou immunosuppresseur pendant l’immunothérapie par IL-2. La tolérance du traitement a été satisfaisante puisque nous n’avons pas observé d’effet secondaire de
D. Saadoun, P. Cacoub / La Revue de médecine interne 34 (2013) 133–135
grade 3 ou 4, ni de poussée de la vascularite. Sous faibles doses d’IL2, le pourcentage de Treg (CD4+ CD25high FOXP3+ ) a atteint un pic à la fin de la troisième cure chez tous les patients. L’augmentation de la valeur médiane des Treg à la fin de la troisième cure d’IL2 correspondait à une augmentation de 420 % de la proportion des Treg initiaux. La proportion des Treg est restée significativement élevée 129 à 150 jours après le traitement initial, soit deux fois la valeur de référence. Nous avons pu également vérifier que ces Treg induits par l’IL-2 étaient pleinement fonctionnels. Cette augmentation était sélective puisque le ratio Treg/T effecteurs a augmenté sous traitement par IL-2 et que nous n’avons pas observé d’activation des autres sous-populations lymphocytaires T. Seul l’augmentation de cellules NK était notée. Au cours de chaque cure de traitement par IL-2, nous avons observé une augmentation de la proportion de Treg. Nous ne savons pas si cette augmentation était consécutive à l’augmentation de la dose (i.e. de 1,5 à 3 MUI), à la répétition du traitement, ou les deux. Une amélioration clinique a été observée chez la majorité des patients (8/10) notamment en ce qui concerne le purpura et les arthralgies. Un patient a par ailleurs normalisé son sédiment urinaire sous IL-2. Enfin, nous avons réalisé une étude du transcriptome des cellules mononuclées circulantes avant et après traitement par IL-2. Nous avons observé en effectuant une analyse non supervisée une diminution significative des gènes associés au stress oxydatif et à l’inflammation incluant la voie régulant le nuclear factor-k B (NFkB) sous traitement par IL-2. D’autres études sont en cours afin de d’optimiser les modalités d’administration de l’IL-2 (doses, nombre de cures, durée de traitement, association à d’autres immunosuppresseurs, etc.) et de déterminer si ce traitement par faibles doses d’IL-2 est efficace dans d’autres maladies inflammatoires et auto-immunes. De manière intéressante, une étude américaine évaluant l’efficacité de faibles doses (0,3, 1 et 3 MUI/m2 de surface corporelle/jour pendant huit semaines) d’IL-2 dans le traitement de la maladie du greffon contre l’hôte (graft versus host [GVH]) chronique, réfractaire aux corticoïdes, est parue au même moment [20]. En effet, une perturbation de l’homéostasie des Treg a été clairement démontrée dans la GVH [20]. Vingt-neuf patients ont été inclus dont 23 étaient analysables. La tolérance a été bonne aux doses de 0,3 et 1 MUI/m2 de surface corporelle d’IL-2 (i.e. doses proches de celles utilisées dans notre étude). Les patients recevaient pour la plupart en association des immunosuppresseurs (corticoïdes [n = 27], mycophénolate mofétil [n = 16], des inhibiteurs de la calcineurine [n = 14], du sirolimus [n = 12] et de l’imatinib [n = 2]). Une augmentation sélective des Treg (CD4+ CD25high FOXP3+ ) a été observée chez tous les patients, avec un pic médian obtenu à la quatrième semaine de traitement et une augmentation des Treg de huit fois la valeur initiale. Douze patients ont eu une amélioration clinique définie comme majeure (i.e. amélioration de plusieurs sites de la GVH chronique) et la dose moyenne de corticoïdes a pu être diminuée de 60 % sous IL-2. Deux patients ont pu interrompre leur traitement immunosuppresseur et deux autres ont arrêté les corticoïdes. 4. Conclusion En résumé, l’IL-2 est un facteur de croissance des lymphocytes T avec des rôles opposés sur le système immunitaire. À fortes doses, l’IL-2 peut améliorer les réponses immunitaires en faisant proliférer les lymphocytes T effecteurs conventionnels. À faibles doses,
135
l’IL-2 peut indirectement supprimer la réponse immunitaire en favorisant la survie et la fonction des Treg. Les travaux récents [18,20] permettent d’ouvrir la voie pour l’utilisation de l’IL-2 à visée imuno-régulatrice chez l’homme. Les futurs essais impliquant un plus grand nombre de patients permettrons de déterminer l’efficacité du traitement par IL-2 et d’autres approches visant à augmenter le nombre et la fonction des Treg dans les maladies autoimmunes et inflammatoires et dans la GVH chronique. À l’inverse, des traitements inhibant le nombre et la fonction des Treg sont en cours dans le cancer. Déclaration d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts en relation avec cet article. Références [1] Sakaguchi S, Sakaguchi N, Asano M, Itoh M, Toda M. Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol 1995;155:1151–64. [2] Hori S, Nomura T, Sakaguchi S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science 2003;299:1057–61. [3] Baecher-Allan C, Brown JA, Freeman GJ, Hafler DA. CD4+CD25high regulatory cells in human peripheral blood. J Immunol 2001;167:1245–53. [4] Brunkow ME, Jeffery EW, Hjerrild KA, Paeper B, Clark LB, Yasayko SA, et al. Disruption of a new forkhead/winged-helix protein, scurfin, results in the fatal lymphoproliferative disorder of the scurfy mouse. Nat Genet 2001;27:68–73. [5] Bennett CL, Christie J, Ramsdell F, Brunkow ME, Ferguson PJ, Whitesell L, et al. The immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome (IPEX) is caused by mutations of FOXP3. Nat Genet 2001;27:20–1. [6] Cantrell DA, Smith KA. The interleukin-2 T-cell system: a new cell growth model. Science 1984;224:1312–6. [7] Sadlack B, Merz H, Schorle H, Schimpl A, Feller AC, Horak I. Ulcerative colitis-like disease in mice with a disrupted interleukin-2 gene. Cell 1993;75:253–61. [8] Fehervari Z, Yamaguchi T, Sakaguchi S. The dichotomous role of IL-2: tolerance versus immunity. Trends Immunol 2006;27:109–11. [9] Fontenot JD, Rasmussen JP, Gavin MA, Rudensky AY. A function for interleukin 2 in Foxp3-expressing regulatory T cells. Nat Immunol 2005;6:1142–51. [10] Setoguchi R, Hori S, Takahashi T, Sakaguchi S. Homeostatic maintenance of natural Foxp3(+) CD25(+) CD4(+) regulatory T cells by interleukin (IL)2 and induction of autoimmune disease by IL-2 neutralization. J Exp Med 2005;201:723–35. [11] Matesanz F, Fedetz M, Leyva L, Delgado C, Fernandez O, Alcina A. Effects of the multiple sclerosis associated -330 promoter polymorphism in IL2 allelic expression. J Neuroimmunol 2004;148:212–7. [12] Zhang H, Chua KS, Guimond M, Kapoor V, Brown MV, Fleisher TA, et al. Lymphopenia and interleukin-2 therapy alter homeostasis of CD4+CD25+ regulatory T cells. Nat Med 2005;11:1238–43. [13] Ahmadzadeh M, Rosenberg SA. IL-2 administration increases CD4+ CD25(hi) Foxp3+ regulatory T cells in cancer patients. Blood 2006;107:2409–14. [14] Malek TR. The biology of interleukin-2. Annu Rev Immunol 2008;26:453–79. [15] Saadoun D, Rosenzwajg M, Landau D, Piette JC, Klatzmann D, Cacoub P. Restoration of peripheral immune homeostasis after rituximab in mixed cryoglobulinemia vasculitis. Blood 2008;111:5334–41. [16] Vallerskog T, Gunnarsson I, Widhe M, Risselada A, Klareskog L, van Vollenhoven R, et al. Treatment with rituximab affects both the cellular and the humoral arm of the immune system in patients with SLE. Clin Immunol 2007;122:62–74. [17] Grinberg-Bleyer Y, Baeyens A, You S, Elhage R, Fourcade G, Gregoire S, et al. IL-2 reverses established type 1 diabetes in NOD mice by a local effect on pancreatic regulatory T cells. J Exp Med 2010;207:1871–8. [18] Saadoun D, Rosenzwajg M, Joly F, Six A, Carrat F, Thibault V, et al. Regulatory T-cell responses to low-dose interleukin-2 in HCV-induced vasculitis. N Engl J Med 2011;365:2067–77. [19] Alric L, Thebault S, Peron JM, Balard P, Metivier S, Pipy B, et al. Pilot study of interferon-alpha-ribavirin-interleukin-2 for treatment of nonresponder patients with severe liver disease infected by hepatitis C virus genotype 1. J Viral Hepat 2006;13:139–44. [20] Koreth J, Matsuoka K, Kim HT, McDonough SM, Bindra B, Alyea 3rd EP, et al. Interleukin-2 and regulatory T cells in graft-versus-host disease. N Engl J Med 2011;365:2055–66.
Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
Éditorial
Immunothérapie par interleukine-2 dans le traitement des maladies auto-immunes Interleukin-2 immunotherapy in auto-immune disorders D. Saadoun ∗ , P. Cacoub Service de médecine interne 2, laboratoire I3 « immunologie, immunopathologie, immunothérapie », UMR CNRS 7211, Inserm U959, centre de référence des maladies auto-immunes rares, hôpital Pitié-Salpêtrière, 83, boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris, France
i n f o
a r t i c l e
Historique de l’article : Disponible sur Internet le 9 novembre 2012 Mots clés : Auto-immunité Immunothérapie Lymphocytes T régulateurs Interleukine 2
Keywords: Autoimmunity Immunotherapy Regulator T lymphocytes Interleukin 2
Les maladies auto-immunes contribuent sensiblement à la morbidité et la mortalité. L’auto-immunité est la première cause de morbidité chez les femmes et est l’une des dix principales causes de décès chez les femmes de moins de 65 ans. Élucider les mécanismes qui suppriment naturellement l’auto-réactivité est essentielle à la compréhension de l’auto-immunité, et l’exploitation de ces voies à des fins thérapeutiques permettra des approches ciblées pour traiter les maladies auto-immunes. Les thérapies traditionnelles des maladies auto-immunes se sont appuyées sur les médicaments immunosuppresseurs qui inhibent les réponses immunitaires inflammatoires de manière non ciblée. Ces agents sont très efficaces pour de nombreux patients et restent donc le gold standard actuel. Cependant, l’utilisation prolongée de ces traitements expose le patient aux infections par des agents opportunistes et à long terme augmente le risque de malignité. En outre, les avantages d’un grand nombre de ces médicaments sont contrebalancés par la toxicité et des effets secondaires graves. Ainsi, le développe-
∗ Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (D. Saadoun).
ment de stratégies thérapeutiques plus ciblées et mieux tolérées est indispensable. 1. Utilisation thérapeutique des lymphocytes T régulateurs Bien que de multiples mécanismes existent pour contrôler les réponses immunitaires dirigées contre des auto-antigènes, l’un des principaux repose sur une population unique de lymphocytes T appelés cellules T régulatrices (Treg), dont la découverte dans les années 1990 a été une étape importante dans l’immunologie [1]. Les Treg représentent une sous-population de lymphocytes T CD4+ qui expriment fortement la chaîne ␣ du récepteur de l’interleukine-2 (IL-2), le CD25, et le facteur de transcription Foxp3 [2]. Les Treg représentent environ 2 % des cellules T CD4+ dans le sang périphérique chez l’homme [3]. Les souris déficientes en Foxp3 développent de novo une gastrite auto-immune, une thyroïdite, un diabète, une dermatite, et une maladie intestinale inflammatoire, et décèdent autour de l’âge de trois à quatre semaines [4]. Les patients avec des mutations dans le gène Foxp3 (appelé IPEX syndrome) ont un phénotype similaire. Ils développent des entéropathies inflammatoires, un syndrome
0248-8663/$ – see front matter © 2012 Publié par Elsevier Masson SAS pour la Société nationale française de médecine interne (SNFMI). http://dx.doi.org/10.1016/j.revmed.2012.10.003
134
D. Saadoun, P. Cacoub / La Revue de médecine interne 34 (2013) 133–135
poly-endocrinien, et un dérèglement du système immunitaire [5]. Schématiquement, le contrôle des réponses immunitaires inflammatoires ou auto-immunes est déterminé par le rapport entre les cellules T effectrices (ou conventionnelle) et les Treg. Parce que les Treg jouent un rôle clé dans l’auto-immunité, ils ont émergé comme la population à exploiter pour traiter les maladies autoimmunes. L’idée derrière cette approche est simple : isoler ces cellules, les activer et les expandre ex vivo, et les réinjecter à des patients atteints de maladies auto-immunes. Bien que cette idée ait été proposée il y a plus de 15 ans, les essais cliniques explorant l’innocuité et l’efficacité potentielle du transfert adoptif des Treg dans le traitement des maladies auto-immunes humaines ne sont qu’en voie de réalisation. En raison essentiellement d’un manque de connaissance sur la biologie fondamentale de ces cellules chez l’homme. La population idéale de Treg pour envisager un transfert adoptif consiste en des cellules hautement purifiées, spécifiques d’antigène, stables et fonctionnelles (i.e. suppressives). Le premier obstacle pour obtenir une telle population est la difficulté à isoler des Treg hautement purifiés. Parce que les Treg représentent environ 2 % des cellules T CD4+ dans le sang périphérique chez l’homme, une phase d’expansion de ces cellules est indispensable avant tout transfert adoptif. Dans de nombreux cas, le ou les antigènes cibles des maladies auto-immunes ne sont pas connus. Enfin, la question de la fonctionnalité de ces cellules reste un problème important puisque la fonction suppressive des Treg n’est pas stable dans le temps et peut varier dans certains contextes.
2. Immunothérapie par interleukine-2 : rationnel L’interleukine 2 (IL-2) a été initialement appelée T cell growth factor ou T-lymphocytotrophic hormone vers la fin des années 1970 du fait de sa capacité à faire proliférer les lymphocytes T en culture. Pendant longtemps elle a donc été considérée comme une molécule centrale dans la stimulation de l’immunité adaptative [6]. Pour cette raison, de nombreux essais cliniques avec administration d’IL-2 ont été réalisés pour améliorer les traitements de certains cancers et de certaines maladies infectieuses dans les années 1990 et 2000. Dans l’infection par le VIH, une bonne réponse viro-immunologique a été observée sous IL-2. En revanche, dans le traitement des cancers (i.e. cancer du rein, mélanome), les résultats ont été souvent décevants. Des données récentes permettent de mieux comprendre le rôle plus complexe qu’initialement décrit de l’IL-2 dans le système immunitaire. En effet, à l’opposé de ce qui était attendu, les souris génétiquement déficientes pour l’IL-2 (souris knock-out pour l’IL-2) meurent vers l’âge de un à deux mois d’un syndrome auto-immun sévère avec une forte stimulation et expansion des lymphocytes T conventionnels [7]. Ce résultat montre non seulement que les lymphocytes T n’ont pas besoin d’IL-2 in vivo pour s’activer et proliférer normalement mais aussi que cette cytokine joue un rôle immuno-régulateur puissant. Cette fonction inattendue de l’IL-2 s’explique maintenant par le fait que cette cytokine joue un rôle déterminant dans l’homéostasie des Treg, cellules régulatrices par excellence des maladies auto-immunes [8]. Avant l’apparition du syndrome auto-immun, les souris génétiquement déficientes pour l’IL-2 (ou son récepteur) présentent un nombre normal de lymphocytes T CD4+ , CD8+ , et de lymphocytes B. En revanche, elles ont un déficit quantitatif en Treg très marqué, responsable du syndrome auto-immun observé chez ces souris. En effet, l’administration à ces souris déficientes pour le récepteur de l’IL-2 de Treg issus de souris normales permet de prévenir le syndrome auto-immun [8]. L’IL-2 est impliquée non seulement dans la génération thymique de ces cellules régulatrices mais également dans leur survie et leur prolifération à la périphérie ainsi que sur leur fonction suppressive [9,10]. Une prédisposition au développement de certaines pathologies auto-immunes est
également liée au gène IL-2 ou à son récepteur [11]. À fortes doses, l’IL-2 peut améliorer les réponses immunitaires en faisant proliférer les lymphocytes T effecteurs conventionnels. À faibles doses, l’IL-2 peut indirectement supprimer la réponse immunitaire en favorisant la survie et la fonction des Treg. De fac¸on remarquable, l’administration d’IL-2 exogène entraîne une forte expansion des Treg [12,13]. Une étude chez des patients lymphopéniques atteints de cancers a montré que l’injection de faibles doses d’IL-2 (trois millions UI par jour par voie sous-cutanée, trois fois par semaine, pendant 16 semaines) entraîne une forte expansion des Treg dans le sang [12]. Les Treg ont un faible seuil de réponse à la signalisation par le récepteur à l’IL-2 qui permet leur développement et leur homéostasie [14]. Les Treg ont la particularité d’exprimer constitutivement et très fortement à leur surface le CD25 (IL-2R␣) qui est un récepteur trimérique de haute affinité à l’IL-2. À l’inverse, l’expression du CD25 chez les cellules T conventionnelles est régulée par la stimulation du récepteur aux lymphocytes T (TCR) et également par un contact avec l’IL-2. Ces dernières utilisent préférentiellement des récepteurs de faible affinité pour l’IL-2 (i.e. le CD122 ou IL-2R et le CD132 ou common cytokine receptor chain). L’utilisation de faibles doses d’IL-2 pourrait donc représenter une nouvelle classe de médicaments « immunomodulateurs », spécifiques de l’expansion et l’activation des Treg. Ce type de traitement pourrait donc être bénéfique dans les maladies auto-immunes, notamment celles associées à un déficit en Treg comme les vascularites cryoglobulinémiques liées au virus de l’hépatite C (VHC) [15]. Plusieurs équipes, dont la nôtre, ont par ailleurs observé dans différentes maladies auto-immunes (i.e. lupus, purpura thrombopénique, cryoglobulinémie) une restauration du pool circulant de Treg après traitement [15,16]. Il a été récemment montré dans un modèle de diabète auto-immun murin (i.e. souris NOD) que l’administration de faibles doses d’IL-2 pendant cinq jours à l’apparition du diabète permettait d’induire une rémission durable du diabète chez les animaux traités [17]. L’IL-2 n’a pas stimulé les cellules T effectrices diabétogènes mais spécifiquement stimulés les Treg. En effet, si plus de 200 traitements différents peuvent prévenir le diabète auto-immun murin, très peu sont efficaces pour obtenir une rémission de la maladie.
3. Utilisation de l’immunothérapie par interleukine-2 chez l’homme Sur ces données préliminaires, nous avons estimé que l’induction de lymphocytes T régulateurs pourrait avoir des effets bénéfiques pour les patients présentant une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard. Nous avons donc proposé de mener une étude pilote, ouverte, de phase 1-2 pour évaluer la tolérance et la réponse immunologique (i.e. l’objectif principal était l’augmentation de 4 % des Treg circulants) à de faibles doses d’IL-2 chez des patients présentant une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard (i.e. traitement antiviral ou rituximab) [18]. Quatre cycles de traitement par IL-2 par voie sous-cutanée à trois millions UI/jour (MUI) de j1 à j5, ont été réalisés à j0, S3, S6, et S9. La première cure d’IL-2 était réalisée à demi-dose, soit à 1,5 MUI par jour pendant cinq jours et en hospitalisation afin d’évaluer la tolérance. L’utilisation de l’IL-2, selon un schéma similaire, avait été bien tolérée dans une étude menée quelques années plus tôt par l’équipe de Laurent Alric chez des patients infectés par le VHC, mais sans vascularite associée [19]. Les dix patients inclus dans notre étude présentaient une vascularite cryoglobulinémique associée au VHC, réfractaire aux traitements standard et ne recevaient aucun autre traitement antiviral ou immunosuppresseur pendant l’immunothérapie par IL-2. La tolérance du traitement a été satisfaisante puisque nous n’avons pas observé d’effet secondaire de
D. Saadoun, P. Cacoub / La Revue de médecine interne 34 (2013) 133–135
grade 3 ou 4, ni de poussée de la vascularite. Sous faibles doses d’IL2, le pourcentage de Treg (CD4+ CD25high FOXP3+ ) a atteint un pic à la fin de la troisième cure chez tous les patients. L’augmentation de la valeur médiane des Treg à la fin de la troisième cure d’IL2 correspondait à une augmentation de 420 % de la proportion des Treg initiaux. La proportion des Treg est restée significativement élevée 129 à 150 jours après le traitement initial, soit deux fois la valeur de référence. Nous avons pu également vérifier que ces Treg induits par l’IL-2 étaient pleinement fonctionnels. Cette augmentation était sélective puisque le ratio Treg/T effecteurs a augmenté sous traitement par IL-2 et que nous n’avons pas observé d’activation des autres sous-populations lymphocytaires T. Seul l’augmentation de cellules NK était notée. Au cours de chaque cure de traitement par IL-2, nous avons observé une augmentation de la proportion de Treg. Nous ne savons pas si cette augmentation était consécutive à l’augmentation de la dose (i.e. de 1,5 à 3 MUI), à la répétition du traitement, ou les deux. Une amélioration clinique a été observée chez la majorité des patients (8/10) notamment en ce qui concerne le purpura et les arthralgies. Un patient a par ailleurs normalisé son sédiment urinaire sous IL-2. Enfin, nous avons réalisé une étude du transcriptome des cellules mononuclées circulantes avant et après traitement par IL-2. Nous avons observé en effectuant une analyse non supervisée une diminution significative des gènes associés au stress oxydatif et à l’inflammation incluant la voie régulant le nuclear factor-k B (NFkB) sous traitement par IL-2. D’autres études sont en cours afin de d’optimiser les modalités d’administration de l’IL-2 (doses, nombre de cures, durée de traitement, association à d’autres immunosuppresseurs, etc.) et de déterminer si ce traitement par faibles doses d’IL-2 est efficace dans d’autres maladies inflammatoires et auto-immunes. De manière intéressante, une étude américaine évaluant l’efficacité de faibles doses (0,3, 1 et 3 MUI/m2 de surface corporelle/jour pendant huit semaines) d’IL-2 dans le traitement de la maladie du greffon contre l’hôte (graft versus host [GVH]) chronique, réfractaire aux corticoïdes, est parue au même moment [20]. En effet, une perturbation de l’homéostasie des Treg a été clairement démontrée dans la GVH [20]. Vingt-neuf patients ont été inclus dont 23 étaient analysables. La tolérance a été bonne aux doses de 0,3 et 1 MUI/m2 de surface corporelle d’IL-2 (i.e. doses proches de celles utilisées dans notre étude). Les patients recevaient pour la plupart en association des immunosuppresseurs (corticoïdes [n = 27], mycophénolate mofétil [n = 16], des inhibiteurs de la calcineurine [n = 14], du sirolimus [n = 12] et de l’imatinib [n = 2]). Une augmentation sélective des Treg (CD4+ CD25high FOXP3+ ) a été observée chez tous les patients, avec un pic médian obtenu à la quatrième semaine de traitement et une augmentation des Treg de huit fois la valeur initiale. Douze patients ont eu une amélioration clinique définie comme majeure (i.e. amélioration de plusieurs sites de la GVH chronique) et la dose moyenne de corticoïdes a pu être diminuée de 60 % sous IL-2. Deux patients ont pu interrompre leur traitement immunosuppresseur et deux autres ont arrêté les corticoïdes. 4. Conclusion En résumé, l’IL-2 est un facteur de croissance des lymphocytes T avec des rôles opposés sur le système immunitaire. À fortes doses, l’IL-2 peut améliorer les réponses immunitaires en faisant proliférer les lymphocytes T effecteurs conventionnels. À faibles doses,
135
l’IL-2 peut indirectement supprimer la réponse immunitaire en favorisant la survie et la fonction des Treg. Les travaux récents [18,20] permettent d’ouvrir la voie pour l’utilisation de l’IL-2 à visée imuno-régulatrice chez l’homme. Les futurs essais impliquant un plus grand nombre de patients permettrons de déterminer l’efficacité du traitement par IL-2 et d’autres approches visant à augmenter le nombre et la fonction des Treg dans les maladies autoimmunes et inflammatoires et dans la GVH chronique. À l’inverse, des traitements inhibant le nombre et la fonction des Treg sont en cours dans le cancer. Déclaration d’intérêts Les auteurs déclarent ne pas avoir de conflits d’intérêts en relation avec cet article. Références [1] Sakaguchi S, Sakaguchi N, Asano M, Itoh M, Toda M. Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol 1995;155:1151–64. [2] Hori S, Nomura T, Sakaguchi S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science 2003;299:1057–61. [3] Baecher-Allan C, Brown JA, Freeman GJ, Hafler DA. CD4+CD25high regulatory cells in human peripheral blood. J Immunol 2001;167:1245–53. [4] Brunkow ME, Jeffery EW, Hjerrild KA, Paeper B, Clark LB, Yasayko SA, et al. Disruption of a new forkhead/winged-helix protein, scurfin, results in the fatal lymphoproliferative disorder of the scurfy mouse. Nat Genet 2001;27:68–73. [5] Bennett CL, Christie J, Ramsdell F, Brunkow ME, Ferguson PJ, Whitesell L, et al. The immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome (IPEX) is caused by mutations of FOXP3. Nat Genet 2001;27:20–1. [6] Cantrell DA, Smith KA. The interleukin-2 T-cell system: a new cell growth model. Science 1984;224:1312–6. [7] Sadlack B, Merz H, Schorle H, Schimpl A, Feller AC, Horak I. Ulcerative colitis-like disease in mice with a disrupted interleukin-2 gene. Cell 1993;75:253–61. [8] Fehervari Z, Yamaguchi T, Sakaguchi S. The dichotomous role of IL-2: tolerance versus immunity. Trends Immunol 2006;27:109–11. [9] Fontenot JD, Rasmussen JP, Gavin MA, Rudensky AY. A function for interleukin 2 in Foxp3-expressing regulatory T cells. Nat Immunol 2005;6:1142–51. [10] Setoguchi R, Hori S, Takahashi T, Sakaguchi S. Homeostatic maintenance of natural Foxp3(+) CD25(+) CD4(+) regulatory T cells by interleukin (IL)2 and induction of autoimmune disease by IL-2 neutralization. J Exp Med 2005;201:723–35. [11] Matesanz F, Fedetz M, Leyva L, Delgado C, Fernandez O, Alcina A. Effects of the multiple sclerosis associated -330 promoter polymorphism in IL2 allelic expression. J Neuroimmunol 2004;148:212–7. [12] Zhang H, Chua KS, Guimond M, Kapoor V, Brown MV, Fleisher TA, et al. Lymphopenia and interleukin-2 therapy alter homeostasis of CD4+CD25+ regulatory T cells. Nat Med 2005;11:1238–43. [13] Ahmadzadeh M, Rosenberg SA. IL-2 administration increases CD4+ CD25(hi) Foxp3+ regulatory T cells in cancer patients. Blood 2006;107:2409–14. [14] Malek TR. The biology of interleukin-2. Annu Rev Immunol 2008;26:453–79. [15] Saadoun D, Rosenzwajg M, Landau D, Piette JC, Klatzmann D, Cacoub P. Restoration of peripheral immune homeostasis after rituximab in mixed cryoglobulinemia vasculitis. Blood 2008;111:5334–41. [16] Vallerskog T, Gunnarsson I, Widhe M, Risselada A, Klareskog L, van Vollenhoven R, et al. Treatment with rituximab affects both the cellular and the humoral arm of the immune system in patients with SLE. Clin Immunol 2007;122:62–74. [17] Grinberg-Bleyer Y, Baeyens A, You S, Elhage R, Fourcade G, Gregoire S, et al. IL-2 reverses established type 1 diabetes in NOD mice by a local effect on pancreatic regulatory T cells. J Exp Med 2010;207:1871–8. [18] Saadoun D, Rosenzwajg M, Joly F, Six A, Carrat F, Thibault V, et al. Regulatory T-cell responses to low-dose interleukin-2 in HCV-induced vasculitis. N Engl J Med 2011;365:2067–77. [19] Alric L, Thebault S, Peron JM, Balard P, Metivier S, Pipy B, et al. Pilot study of interferon-alpha-ribavirin-interleukin-2 for treatment of nonresponder patients with severe liver disease infected by hepatitis C virus genotype 1. J Viral Hepat 2006;13:139–44. [20] Koreth J, Matsuoka K, Kim HT, McDonough SM, Bindra B, Alyea 3rd EP, et al. Interleukin-2 and regulatory T cells in graft-versus-host disease. N Engl J Med 2011;365:2055–66.