Épithélium bronchique et corticothérapie inhalée

REVUE FRAN(~AISE D'ALLERGOLOGIE ET D'IMMUNOLOGIE CLINIQUE

I pith61ium bronchique et corticoth6rapie inhalee Effets

court et a long terme

I. TILLIE-LEBLOND, F. SALEZ, A.B. TONNEL

RI~SUMI~

SUMMARY

La r4action inflammatoire est pr4coce dans la maladie asthmatique, avec modification des constituants de l'@ith61ium bronchique associant la perte de cellules cili6es et une augmentation d e s , goblet cells >~. L'interaction corticoides-cellules @ith61iales bronchiques se caract4rise dans l'asthme par une diminution de l'infiltrat inflammatoire, la r4g6n6ration de la couche 6pith61iale avec r6apparition de cellules cili4es, diminution des d6p6ts de collaghne type III au niveau de la lamina reticularis et inhibition de la synth6se de certaines cytokines pro-inflammatoires et mEdiateurs (parmi lesquels I'IL-5, GM-CSF et l'endothEline). Sur les Etudes effectuEes long terme, aucun effet dE1Et6re de la corticothErapie inhalEe sur la muqueuse bronchique n'a EtE notE. Toutes les Etudes soulignent l'efficacitE et l'innocuitE de cette thErapeutique dans l'asthme.

B r o n c h i a l e p i t h e l i u m a n d i n h a l e d corticosteroids. Short a n d l o n g t e r m effects. - The inflammatory reaction develops early in asthma, with changes in the constituents of bronchial epithelium including loss of ciliated cells and an increase in goblet cells. The interaction between corticosteroids and bronchial epithelial cells is characterized in asthma by a decrease in inflammatory infiltrate, regeneration of the epithelial layer with reappearance of ciliated cells, a decrease in type III collagen deposits in the lamina reticularis and inhibition of the synthesis of certain proinflammatory and mediator cytokines (including IL-5, GM-CSF and endotheline). No harmful effect of inhaled corticosteroids on the bronchial mucosa has been found in long term studies. All studies emphasize the efficacy and safety of such treatment for asthma.

L'asthme ne se r6sume pas au seul bronchospasme et g la coexistence d'une hyperr4activit6 bronchique n o n sp6cifique. Tout un faisceau d'arguments souligne l'importance de la r6action inflammatoire locale, m6me & un stade tr~s prdcoce de l'6volution de la maladie. Ces constatations justifient le fait que l'inflammation repr6sente d6sormais la cible th6rapeutique premi6re dans l'asthme. Mais le probl6me se pose aussi de savoir si les corticoides inhal4s sont capables de

contr61er cette rdaction inflammatoire locale, sans exercer d'effet ddl6t6re, m~me apr6s u n usage prolongS.

Service de Pneumologie, H6pital Albert Calmette, 59037 LILLE CEDEX. Tir6s & part : Pr A.B. Tonnel, adresse ci-dessus. Expos6 pr6sent6 & la 22* Journ6e Parisienne d'ImmunoAllergologie Infantile, 19 novernbre 1994.

L'I~PITHI~LIUM BRONCHIQUE : LES PRINCIPALES CONSTATATIONS AU COURS DE LA MALADIE ASTHMATIQUE La preuve initiale de l ' i n f l a m m a t i o n dans l'asthme a 6t6 acquise/~ partir de documents anatomo-pathologiques, issus de malades d6c6d6s d'dtat de mal asthmatique : la muqueuse et la sousmuqueuse 6taient le si6ge d'un infiltrat cellulaire TILLIE-LEBLOND I., SALEZ F., TONNEL A.B. - Epith61ium bronchique et corticoth6rapie inhal6e. Effets & court eta. long terme.

Rev. ft. Allergol., 1995, 35 (1), 23-27. © Expansion Scientifique Franfaise, 1995

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massif, l'dpith61ium desquam6, parfois totalement abras6, avec pr6sence de bouchons m u q u e u x obstruant les bronchioles p6riph6riques. Le recours plus ais6 aux biopsies bronchiques, grgce ~t la bronchofibroscopie, les techniques du lavage broncho-alvdolaire ont confirm6 ces altdrations de la muqueuse respiratoire in vivo chez

des asthmatiques dont le profil de sdvdritd est plus modeste [4, 9, 12]. Les biopsies retrouvent la destruction irrdguliOre de l'@ithdlium de surface, avec la perte de la ciliature bronchique. I1 est int6ressant de noter un contraste entre le grand nombre de cellules cili6es retrouv6es dans le liquide de lavage alv6olaire r6alis6 chez l'asthmatique, et celui plus r6duit, quasi inexistant, de cellules issues de la couche basale : cette constatation sugg6re, c o m m e le souligne Montefort [16], un site 16sionnel privil6gi6, se situant entre la couche basale qui reste adh6rente la lamina propria et la couche superficielle de l'6pithdlium qui desquame massivement. Les processus de r6paration de l'6pith61ium, n o t a m m e n t la r66pith61isation restent real connus : d a n s un travail r6cent, Demoly [6] a compar6, par immuno-cytochimie, le pourcentage de cellules en situation de prolif6ration chez l'asthmatique, le bronchitique chronique, et une population t6moin. Le nombre de cellules PCNA (+) (PCNA = proliferation cell nuclear antigen), reste faible chez l'asthmatique par comparaison au f u m e u r dont l'6pith61ium pr6sente des capacit6s de prolif6ration, c'est-~-dire une positivit6 PCNA nettement accrue. I1 n'est pas fait mention dans ce travail de modification des ph6nom~nes de prolif6ration cellulaire locaux, apr6s corticoth6rapie, bien que 8 sur 28 des asthmatiques 6tudi6s fussent effectivement sous corticoth6rapie inhal6e. Mais il apparait logique de penser que ce facteur de prolif6ration ne repr6sente qu'un 616ment parmi d'autres susceptibles d'expliquer la cicatrisation de la muqueuse bronchique. Au niveau de la sous-muqueuse bronchique, trois types d'anomalies sont pr6sents : une fibrose sous-6pith61iale, un infiltrat inflammatoire riche en 6osinophiles, - une hyperplasie des glandes muqueuses. I m m 6 d i a t e m e n t sous la m e m b r a n e basale, on observe un d6p6t de substance collaghne, donnant l'aspect de ~ pseudo-6paississement de la membrane basale ,, [20]. I1 s'agit de collag6ne de type I, III et V, produit par des myofibroblastes situ6s imm6diatement sous l'6pithdlium. Cette production de collag6ne, qui est 6troitement correl6e ~t l'afflux d'6osinophiles et de mastocytes, souligne les relations privildgi6es entre fibroblastes et c ellules de l'inflammation. I1 s'agit, ici encore, -

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d'un processus de r6paration face ~ l'agression a6rog6ne. Dans la s o u s - m u q u e u s e elle-m6me, l'616ment essentiel est un affiux majeur de cellules inflammatoires : mastocytes, 6osinophiles et lymphocytes T. Elles sont pr6sentes dans la sousmuqueuse, mais aussi dans l'6paisseur m6me de l'6pith61ium [1, 9, 12]. Les conditions du trafic cellulaire sont encore mal connues : les 6osinophiles par exemple migrent prdf6rentiellement ~t partir d'ouvertures (,, gaps ,,) observdes sur les veinules post-capillaires. L'6tude au microscope 61ectronique r6v61e effectivement la pr6sence d'6osinophiles en situation intra-vasculaire, ~ l'interface avec l'endoth61ium des veinules et des capillaires de la paroi bronchique, puis un passage intramuqueux, ce qui sugg6re un r61e actif des mol6cules d'adh6sion dans ce trafic cellulaire. Les techniques immuno-cytochimiques r6v61ent d'ailleurs une expression accrue de la E-selectine, au niveau des parois vasculaires et de I'ICAM1 au niveau de l'6pith61ium de rev~tement lui-m~me [8]. Le fait important est que toutes ces anomalies morphologiques sont pr6sentes trbs pr6cocement, m6me ~ u n stade off les patients restent asymptomatiques. Jeffery [9], le premier, avait montr6 chez 11 asthmatiques dont 7 strictement asymptomatiques, un 6paississement de la m e m b r a n e basale, et parfois une perte de l'6pith61ium. En 1993, Laitinen [12] effectue chez 14 asthmatiques dont la dur6e d'dvolution est tr6s brhve (2 12 mois) et qui n'ont jamais regu un traitement autre que les [32-mim6tiques, des biopsies bronchiques larges sous bronchoscope ~ tube rigide. Cette m6thodologie lourde a pour b u t d'6viter les alt6rations ~ m6caniques ,, avec arrachage de r6pith61ium souvent observ6es lors des biopsies sous fibroscopie. I1 observe m0me a c e stade tr6s prdcoce de l'asthme, une augmentation des mastocytes, des 6osinophiles, des lymphocytes, de m0me des macrophages, toutes anomalies d6celables aussi bien au niveau de la lamina propria que de l'6pith41ium de surface, en m4me temps qu'une desquamation de l'6pith61ium, avec perte des cellules cili6es et qu'une augmentation des ,, goblet cells ,,. L'analyse en ultrastructure confirme aussi la relation entre la richesse de l'infiltrat en 6osinophiles de la m u q u e u s e bronchique, le niveau d'HRB, et l e s , altdrations fines ,, de l'6pith61ium : Oyashi [17] observe en effet chez des asthmatiques hyperrdactifs un 61argissement des espaces intercellulaires (,~ tight junctions ,,), bien visibles au m i c r o s c o p e 61ectronique, d6j~ signal6 ant6rieurement mais rattach6 ici ~ l'infiltration 6osinophilique. Toutes les 16sions a n a t o m o p a t h o l o g i q u e s de l'asthme b r o n c h i q u e sont r6sum6es dans le tableau I Rev.fr. Allergol., 1995, 35, 1.

/EP1THF.LIUMBRONCHIQUE ET CORTICOTHERAP1E INHALEE * T A B L E A U I. - L 6 s i o n s a n a t o m o p a t h o l o g i q u e s dans l'asthme bronchique

616mentaires

LumiOre bronchique - H y p e r s 4 c r 6 t i o n a v e c f o r m a t i o n de b o u c h o n s m u q u e u x - Cellules 4pith61iales d e s q u a m d e s - l~osinophiles a v e c c o r p s de C r e o l a et c r i s t a u x de C h a r c o t - L e y d e n (lysophosphatase)

Muqueuse bronchique - D i m i n u t i o n d u n o m b r e des cellules cilides - A u g m e n t a t i o n d u n o m b r e des cellules ~t m u c u s ( g o b l e t cells) - D e s q u a m a t i o n de l ' 6 p i t h d l i u m

Sous-muqueuse bronchique - F i b r o s e sous-6pith61iale (collaghne I e t III) - I n f i l t r a t i o n c e l l u l a i r e f i c h e e n 4 o s i n o p h i l e s et cellules m o n o n u c166es - H y p e r p l a s i e des g l a n d e s s o u s - m u q u e u s e s - H y p e r t r o p h i e de la m u s c u l a t u r e b r o n c h i q u e

EFFETS DES CORTICOIDES INHALI~S SUR L'IEPITHI~LIUM BRONCHIQUE Les travaux r6alis4s ~t ce jour sont encore peu n o m b r e u x : la plupart concernent les effets des corticoides locaux ~ court ou ~ m o y e n terme, c'est-a-dire aprhs une p6riode de traitement allant de 6 semaines ~ 3-4 tools. Seuls deux travaux scandinaves rapportent des r6sultats fi 6ch6ance plus longue, mais ne comportent qu'une analyse morphologique assez succincte. En pratique, les modifications observ4es sous corticoides inhal6s sont de 2 types : - modifications morphologiques, r6alis6es en microscopie optique ou 61ectronique qui concernent l'4volution de l'infiltrat, et des 16sions du rev~tement 6pith61ial ; - modifications fonctionnelles, grfice aux techniques i m m u n o - c y t o c h i m i q u e s portant notamment sur l'6volution sous traitement du profil des cytokines produites in situ. l~tudes ~ court et h m o y e n terme

Modifications morphologiques Le fait important est la r4duction de l'infiltrat cellulaire inflammatoire prdsent dans la sousmuqueuse. La premi6re 6tude non contr61de [7] indique aprhs 6 semaines de dipropionate de b6clom4tasone (BDP), une diminution significative des mastocytes, des 6osinophiles, et des lymphocytes T. D'autres travau~ [ 10, 11 ] ont compar6 budesonide et terbutaline : les r4sultats sans surprise Rev.fr. Allergol., 1995, 35, 1.

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objectivent une diminution des mastocytes et des 6osinophiles dans le groupe trait4 par corticoYdes locaux ; il n'y a pas de modification du nombre des lymphocytes, ni de r6duction d'6paisseur de la lamina reticularis. Par contre Laitinen [ 11 ] souligne la r4g6n6ration de la couche 6pith41iale avec r4apparition des cellules cili6es ainsi que du r6seau des ramifications nerveuses intra-6pith6liales.

Modifications fonctionnelles A t'4chelle mol4culaire, les glucocorticoides inhibent la synthhse des principales cytokines (ILl, IL-2, IL-3, 4, 6 et 8, mais aussi GM-CSF, TNF et IFN 1). Deux travaux rdcents [ 18, 21 ] montrent aussi les effets des corticoides sur l'interleukine 5 : la dexam6thasone inhibe l'expression du g6ne de I'IL-5 chez le sujet normal ; chez l'atopique, on observe aussi une diminution de la p r o d u c t i o n et de l'expression du ghne de I'IL-5 par des cellules mononuc166es raises en culture en pr6sence de dexam6thasone. Ce r6sultat est o b t e n u ~ la dose de 109 10-6 mold, c'est-g-dire compatible avec des valeurs obtenues en thdrapeutique. I1 semble d'ailleurs que le corticoide, quel qu'il soit - dexam6thasone ou m6thylprednisolone - agisse plus au niveau de l'expression du ghne qui serait le site d'action privildgi6 des corticoides que de la production m4me du m4diateur. Cette activit6 inhibitrice, d6tectable in vitro avec l'ensemble des cytokines, qu'elles soient de type Thl ou Th2, a aussi 6t6 4valu6e in vivo. D. Robinson [19] a analys6 par LBA, 18 patients asthmatiques, lesquels recevaient pendant deux semaines 0,6 mg/kg/j de prednisolone. Les donn4es ont 4t4 compardes avant et aprhs traitement, et montrent en m4me temps qu'une diminution des 4osinophiles, une diminution des cellules exprimant le mRNA p o u r I'IL-4 et I'IL-5, ce qui contraste avec un a c c r o i s s e m e n t des cellules exprimant le mRNA p o u r I'IFN Y. On retrouve donc un effet b4ndfique des corticost4roides sur le profil des cytokines produites in situ, changement de profil qui va de pair avec la r6duction de l'6osinophilie locale. A c6t6 de I'IL-5, une autre cytokine joue un r61e important vis-a-vis de l'6osinophile : c'est le GMCSF (granulocyte-macrophage colony stimulating factor). Comme I'IL-5, il accroit la production et la diff4renciation de l'6osinophile, ainsi que sa survie, participant donc g la pdrennisation de llinflammation 6osinophilique au niveau des voles a6riennes. Le GM-CSF provient de sources multiples : mastocyte, macrophage, 4osinophile lui-

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m6me, mais aussi cellules 6pith61iales bronchiques [ 15].

l~tudes/l long terme

Sousa [24] a montr6 que des corticoides inhalds entrainaient in vivo une r6duction de la sdcrdtion de GM-CSF par l'6pithdlium bronchique.

L'existence d'effets d616t6res au niveau de la muqueuse bronchique de l'asthmatique n'a pas 6t6 rapportde. I1 n'y a pas d'augmentation du risque infectieux, exception faite de la candidose oro-pharyng6e, qui n'int6resse qu'exceptionnellement les voies respiratoires sous-glottiques. A la diffdrence des dermo-corticoides, it n'y a pas d'amincissement de la m u q u e u s e b r o n c h i q u e ni d'anomalies de l'6pith61ium lui-m~me rapport6es aprhs usage prolong6 des corticoides inhal6s. Une des explications avancdes pour expliquer cette importante diff6rence avec les dermo-corticoides, serait une moindre sensibilit6 des fibroblastes du tractus respiratoire ~ Faction des corticoides par rapport aux fibroblastes cutan6s [22]. Sur le plan clinique, deux 6tudes ont 6t6 publides, rapportant les effets d'une corticoth6rapie prolong6e chez l'asthmatique. La premi6re [13] concerne 10 patients, trait6s pendant 11 mois ~t la moyenne de 1 600 gg de bud6sonide. L'endoscopie bronchique ne retrouvait pas d'anomalie m a c r o s c o p i q u e de l'arbre trach6o-bronchique (absence d'atrophie muqueuse, absence de route ulc6ration). L'examen microscopique confirmalt l'examen macroscopique, et permettait d'6carter toute notion d'atrophie de la m u q u e u s e et/ou du tissu conjonctif sous-muqueux. Lundgren [14] a examin6 l'influence d'une corticoth6rapie inhal6e chez 6 patients atteints d'asthme s6v6re et trait6s quotidiennement pendant 10 ans par une dose de 600 ~ 800 gg de bud6sonide. Aprhs 10 ans de corticoth6rapie locale, par rapport ~ la biopsie initiale, il observe une r6duction significative du n o m b r e des cellules inflammatoires ; la plupart des cellules 6pith61iales pr6sentent une ciliature normale. Chez les 2/6 patients porteurs de 16sions de m6taplasie malpighienne avant traitement, on retrouve ces m4mes 14sions, mais de m o i n d r e 6tendue apr6s traitement. En microscopie 61ectronique, ~t balayage, la proportion d'6pith61ium non cili6 diminue consid6rablement apr6s traitement chez 4 des 6 patients ; quelques anomalies des cils sont observ4es chez 4 malades. Par contre, si les s y m p t 6 m e s se sont amendds, le degr6 d'HRBNS est inchang6.

Cette limitation de la production de GM-CSF, apr6s 6 semaines de BDP (1 000 mg/jour), est corr616e fi l'am61ioration des signes cliniques, des valeurs spirom6triques et de I'HRBNS. Dans une 6tude contr616e versus placebo, men6e pendant 4 mois, C. Trigg [25] confirme, en m6me temps qu'une r6duction des mastocytes, des 6osinophiles < et de I'ECP dans le liquide de lavage, une r6duction d'expression du GM-CSF au niveau de l'6pith61ium de surface. L'originalit6 de cette 6tude, peut-6tre lide ~ la dur6e du traitement, est la diminution des d6p6ts de collag6ne de type III au niveau de la lamina reticularis : celle-ci passe de 29,7 + 4,4 g m ~ 19,8 + 3,4 (p = 0,04), ce qui sugg6re que ce pseudo-6paississement de la membrane basale est probablement plus l'indice d'une inflammation bronchique aigu~ que d'un processus fibrosant chronique. Une autre approche consiste fi 6valuer les crit~res d'activation lymphocytaire in situ. Wilson [27] a 6tudi6 chez 9 asthmatiques atopiques soumis une corticothdrapie br6ve (6 semaines) les modifications des populations lymphocytaires T : alors que t o u s l e s param6tres (scores symptomatiques, DEP, r6activit6 ~ la mdtacholine) s'am61iorent, il n'y a pas, dans ce ddlai, de modification du n o m b r e des cellules T, ni du r a p p o r t CD 4 (+)/CD 8(+), tant au niveau du sang que du LBA. Par contre, sous BDP, les stigmates d'activation lymphocytaire (CD25 et HLA-DR en particulier) r6gressent. Enfin il existe ~ c6t6 des cytokines d'autres cibles potentielles pour les glucocortico~des : Vittori [26] a montr6 une expression accrue de l'endothdIine sur les cellules 6pith61iales bronchiques de l'asthmatique : l'addition in vitro dans le milieu de culture d'hydrocortisone montre une r6duction de la quantit6 d'endothdline lib6r6e. Cette action in vitro sur l'endoth61ine qui est un des plus puissants b r o n c h o c o n s t r i c t e u r s connus m6riterait d'6tre confirm6e in vivo et avec les corticoides inhal6s ; parmi les cytokines le Transforming Growth Factor 13 (TGF [3) constitue lui aussi une mol6cule d'int6rat : le TGF-B6ta participe aux processus de r6paration tissulaire [5], or on salt que les corticoides in vitro, n o t a m m e n t la dexam4thasone [23] entrainent une r6gulation positive du TGF 13 (analys4 en termes de p r o d u c t i o n et d'expression du mRNA). Ici encore, les cons6quences au niveau de la m u q u e u s e bronchique sous l'effet de corticoides locaux m6riteraient d'6tre approfondies.

En conclusion Aprbs 10 anndes d'utilisation des corticoides inhal6s dans l'approche th6rapeutique de la maladie asthmatique, routes les 6tudes c o n c e r n a n t l'6pith6lium bronchique s'accordent p o u r souligner l'efficacit6 de ce traitement, non seulement en termes d'am61ioration clinique ou spiromdtrique, mais aussi sur le plan de la morphologie Rev. fr. Allergol., 1995, 35, 1.

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de la m u q u e u s e elle-m6me : l'6pith61ium se r6g6n6re, l'infiltrat inflammatoire s'att6nue, sans qu'apparaissent, m4me ~tlong terme, d'effets d616t6res c o m m e ceux observfs avec les dermo-corticoides. I1 est n6cessaire de rester prudent, de ne pas oublier l'existence d'autres effets syst4miques

potentiels des corticoides. Mais, en l'6tat actuel des connaissances, il n'y a pas, c o n c e r n a n t la m u q u e u s e respiratoire elle-m6me, de restriction ~t envisager ~t l'emploi m6me prolong6 des corticoides locaux ni chez l'adulte ni chez l'enfant [3, 23].

~EPITHELIUM BRONCH1QUE

ET CORT1COTHERAPIE

INHALEE

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