Facteurs de prédisposition génétiques à la fibrose au cours de la sclérodermie systémique

La revue de médecine interne 26 (2005) 294–303 http://france.elsevier.com/direct/REVMED/

Mise au point maladies orphelines

Facteurs de prédisposition génétiques à la fibrose au cours de la sclérodermie systémique Genetic factors predisposing to fibrosis in systemic sclerosis B. Granel a,b,*, C. Chevillard a, A. Dessein a a

Inserm U 399, faculté de médecine de La Timone, 27, boulevard Jean-Moulin, 13385 Marseille cedex 05, France b Service de médecine interne, CHU Nord, chemin des Bourrelly, 13915 Marseille cedex 20, France Reçu le 2 septembre 2004 ; accepté le 12 décembre 2004 Disponible sur internet le 09 mars 2005

Résumé Propos. – La physiopathologie de la sclérodermie systemique fait intervenir un composant d’auto-immunité, des lésions vasculaires et un processus de fibrose anormale caractéristique de cette maladie au sein des autres maladies auto-immunes systémiques. Des facteurs génétiques de susceptibilité à cette maladie sont montrés par l’existence de formes familiales et d’une population Choctaw américo-indienne à haute prévalence de la maladie, ainsi que par l’analyse de modèles animaux expérimentaux. Actualités et Points forts. – Nous proposons une analyse de la littérature publiée à ce jour sur les résultats concernant l’étude des gènes codant pour des facteurs potentiellement impliqués dans le processus de fibrose de la sclérodermie systémique. Il s’agit de cytokines (TNF-a, interleukine-1, chémokines), de facteurs de croissance (TGF-b), de protéines de la matrice extracellulaire (collagène, fibrilline, fibronectine) et d’agents modulant le tonus vasculaire (enzyme de conversion de l’angiotensine et NO synthase). Perspectives et projets. – L’identification de facteurs génétiques intervenant dans la susceptibilité à la fibrose de la sclérodermie systémique permettrait une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans cette maladie et l’identification de cibles thérapeutiques immunomodulatrices, au même titre que ce qui est fait dans la polyarthrite rhumatoïde. © 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Abstract Purpose. – Physiopathology of systemic sclerosis includes autoimmunity factors, endothelial lesions and abnormal fibrotic process which characterizes this disease in the field of systemic autoimmune disorders. Genetic factors of susceptibility are showed by possibility of familial forms of the disease, Choctaw American Indians homogenous population with high disease prevalence of systemic sclerosis and experimental animal models. Key points. – We propose a review of the articles published to date in the literature concerning genetical analysis of genes coding for factors potentially involved in the fibrotic process of systemic sclerosis. This includes cytokines (TNF-a, interleukin-1, chemokines), growth factors (TGF-b), extracellular matrix proteins (collagen, fibrillin, fibronectine) and agents acting on vascular tone (angiotensin-converting enzyme and NO synthase). Perspectives. – Identification of genetic factors involved in the susceptibility to fibrosis of systemic sclerosis would lead to a better understanding of physiopathological mechanisms of this disease and to therapeutic targets using immunomodulation with drugs, such as already performed in rheumatoid arthritis. © 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés. Mots clés : Sclérodermie systémique ; Fibrose ; Gènes ; Cytokines ; Facteurs de croissance Keywords: Systemic sclerosis; Fibrosis; genes; cytokines; Growth factors

* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (B. Granel). 0248-8663/$ - see front matter © 2005 Elsevier SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.revmed.2004.12.012

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Lexique 1 CTGF EGF GVHD ICAM-1 IFN-c IL LFA-1 MCP-1 MEC MIP MMP NF-jB OD PBMC PDGF RR TIMP TGF-b TNF

Connective Tissue Growth Factor Epidermal Growth Factor Réaction du greffon contre l’hôte InterCellular Adhesion Molecule-1 Interferon-gamma Interleukine Lymphocyte Function-Associated Antigen-1 Monocyte Chemoattractant Protein-1 Matrice Extra Cellulaire Macrophage Inflammatory Protein Matrix MetalloProteinases Nuclear Factor kappa B Odd Ratio Peripheral Blood Mononuclear Cells Platelet Derived Growth Factor Risque Relatif Tissue Inhibitor of Metalloproteinases Transforming Growth Factor-beta Tumor Necrosis Factor

1. Introduction La sclérodermie systémique (SS) est une affection généralisée du tissu conjonctif et de la microvascularisation caractérisée par une fibrose tissulaire et une oblitération des vaisseaux. Le processus de fibrose (cutanée et viscérale) est une des principales caractéristiques de la SS au sein du groupe des maladies auto-immunes systémiques dont elle fait partie. La SS est une maladie rare avec une prévalence dans la population française de 11 à 16 cas pour 100 000 habitants, ce qui permet d’estimer à 6000 le nombre de patients souffrant de SS en France [1].

2. Processus de réparation tissulaire et fibrose 2.1. Cicatrisation et réparation tissulaire Le processus normal de réparation tissulaire consiste en une prolifération des fibroblastes et une augmentation de la production des protéines de la MEC. La MEC est composée essentiellement de collagène, de fibronectine, de protéoglycanes et de glycosaminoglycanes. La fibronectine est une glycoprotéine impliquée dans les interactions entre les cellules et la MEC. La fibrilline 1, protéine microfibrillaire, est aussi un composant majeur de la MEC. Les microfibrilles sont retrouvées dans les tissus sous forme soit isolée soit associée aux fibres élastiques. Les fibroblastes activés et recrutés après un traumatisme se différencient en myofibroblastes, ces derniers jouant le rôle de charpente intercellulaire et sécrètent eux aussi des protéines de la MEC. Le processus normal de réparation tissulaire est très contrôlé, au même titre que la réponse inflammatoire, afin d’éviter sa persistance ou son amplification, qui seraient délétères pour l’organisme. Ces régulations sont effectuées par

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des signaux « profibrotiques » qui entrent en compétition avec des signaux négatifs. L’ensemble de ces signaux comprennent des cytokines, des chémokines (cytokines caractérisées par leurs propriétés chimioattractives) et des facteurs de croissance produits au site lésionnel (Fig. 1) [2]. Parmi les agents profibrosants, le TGF-b jouerait un rôle majeur. C’est un homodimère synthétisé par une grande variété de cellules (monocytes–macrophages, lymphocytes, fibroblastes, cellules endothéliales et plaquettes). Il en existe trois isoformes (TGF-b1, TGF-b2 et TGF-b3) qui se lient au même récepteur mais qui diffèrent dans leur expression tissulaire. Dans cette revue, les trois isoformes seront regroupées sous la dénomination de TGF-b. Le TGF-b est un puissant activateur des fibroblastes : il induit la production de cytokines–facteurs de croissance, l’expression de leurs récepteurs (TGF-bR et PDGFR), l’expression d’intégrines, la prolifération des fibroblastes, leur chimiotaxie et leur différenciation en myofibroblastes. Il protège aussi les myofibroblastes du processus d’apoptose [3]. Il augmente la sécrétion de la MEC par les fibroblastes, diminue la production de protéases responsables de la dégradation de cette MEC (les MMP) et augmente la synthèse de leurs inhibiteurs (les TIMP). Enfin, il induit la synthèse du PDGF et du CTGF, deux facteurs de croissance impliqués également dans le processus de fibrose. La voie de signalisation du TGF-b fait intervenir deux récepteurs transmembranaires (TGF-bRI et TGF-bRII) ayant une activité sérine–thréonine kinase et des facteurs de signalisation appelés Smad qui sont actifs après phosphorylation. Smad2 et Smad3 sont impliqués dans la régulation positive avec activation de la transcription de gènes impliqués dans la fibrose alors que Smad6 et Smad7 ont un rôle dans la régulation négative. Le PDGF est un facteur de croissance des cellules d’origine mésenchymateuse, induisant la prolifération des fibroblastes et la synthèse de protéines de la MEC. Son récepteur (PDGFR) est exprimé par les fibroblastes et les myofibroblastes.

Fig. 1. Équilibre entre les agents inflammatoires et profibrosants [2].

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Le CTGF est un peptide riche en cystéine, de structure proche de celle du PDGF. Les fibroblastes humains produisent de forte quantité de CTGF après activation par le TGF-b. Le TNF-a est une cytokine pro-inflammatoire dont on connaît l’importance dans les maladies rhumatismales, en particulier la polyarthrite rhumatoïde. Le TNF-a est souvent considéré comme un agent profibrosant, et il a, par exemple, été associé à divers processus de fibrose comme la fibrose périportale au cours de certaines parasitoses [4,5]. Cependant, plus récemment, des propriétés antifibrosantes ont été montrées ; le TNF-a serait capable d’inhiber la voie de signalisation du TGF-b [6] (inhibition de la phosphorylation de Smad3 et de l’expression du TGF-bRII), d’inhiber l’induction de la production du CTGF par le TGF-b et il serait aussi capable d’augmenter la production des collagènases [7]. L’IL-1-a, sécrétée préférentiellement par les monocytes– macrophages, est une cytokine pro-inflammatoire et aussi profibrosante. Elle peut cependant avoir, selon son environnement, un rôle de régulation négative du processus de fibrose (antagoniste du TGF-b, inhibition de la synthèse de collagène et stimulation des collagènases). L’IFN-c est la cytokine pour laquelle les propriétés antifibrosantes sont les mieux connues : elle inhibe la synthèse des protéines de la MEC par les fibroblastes et les myofibroblastes, stimule des protéases impliquées dans la dégradation de cette matrice (MMP) et inhibe les inhibiteurs de ces protéases (TIMP). Le processus de fibrinolyse fait intervenir des protéases, les MMP, qui ont un rôle de dégradation (de digestion) de la MEC. La famille des MMP consiste en une vingtaine de types ayant différents substrats, incluant les collagènases, les gélatinases, la stromélysine et les MMP de membrane [8]. Elles sont inhibées par les TIMP. Une inhibition des MMP associée à une stimulation des TIMP induit la fibrose. Outre les fibroblastes et les myofibroblastes, les autres cellules nécessaires à la réparation tissulaire sont les lymphocytes, les monocytes–macrophages et les cellules endothéliales activées. L’interaction entre ces cellules amplifie les phénomènes de réparation tissulaire (synthèse de cytokines– facteurs de croissance, agents modulant le tonus vasculaire, phénomène d’adhésion et de recrutement cellulaire...).

2.2. Fibrose au cours de la SS Le développement d’une fibrose au cours de la sclérodermie peut être induit par des facteurs d’environnement (comme par exemple l’exposition à la silice observée dans certaines sclérodermies professionnelles), des facteurs d’auto-immunité (la fibrose pulmonaire s’observe le plus souvent chez les patients ayant des autoanticorps anti-topoisomérase I alors que l’hypertension artérielle pulmonaire vasculaire est une complication classique du syndrome CREST avec autoanticorps anticentromère) et des facteurs vasculaires. L’ischémie chronique observée chez les patients SS, en rapport avec une microangiopathie occlusive et un défaut d’angiogénèse, induit la fibrose. Ce composant vasculaire semble également être influencé par le terrain génétique du patient. Le développement d’une fibrose anormale pourrait être du à un mauvais contrôle du processus de cicatrisation avec persistance de signaux profibrotiques et/ou insuffisance de signaux de régulation négative (Fig. 1). Parmi les facteurs profibrotiques, le TGF-b a été le plus étudié. Malgré l’existence de résultats contradictoires concernant une sécrétion accrue de TGF-b par les fibroblastes de SS par rapport à des fibroblastes contrôles, plusieurs observations plaident pour son implication dans la physiopathologie de la SS et sont résumées dans le Tableau 1 [9–20]. Le TGF-b semble être fortement impliqué dans l’initiation de la fibrose, mais pas dans son maintien, son expression étant limitée à la phase précoce de la SS et non à la phase tardive [21]. Les études ont montré une activation de la voie du TGF-b (augmentation de l’expression de Smad3 et de la phosphorylation de Smad2 et 3) dans les fibroblastes de SS comparés aux fibroblastes contrôles [18]. Une autre étude a montré une diminution de l’expression de Smad7 avec pour conséquence un défaut de régulation négative qui pourrait être responsable du phénotype « activés » des fibroblastes de la SS [19]. Le CTGF semble être impliqué dans l’entretien du processus de fibrose. Les fibroblastes de SS produisent de forte quantité de CTGF après activation par le TGF-b. Le CTGF serait responsable d’une boucle d’amplification autocrine qui permettrait la poursuite du processus de fibrose (Fig. 2). Plu-

Tableau 1 Données sur l’implication du TGF-b et du CTGF dans la sclérodermie TGF-b [9–20] Expression élevée du TGF-b dans la peau des patients sclérodermiques, à la phase initiale de la maladie Expression élevée des récepteurs du TGF-b par les fibroblastes de sclérodermie et état d’activation constitutive de ces récepteurs (activation spontanée de la voie de signalisation passant par les Smads) Production accrue de TGF-b dans le lavage bronchoalvéolaire des patients sclérodermiques ayant une fibrose pulmonaire Les thérapies anti-TGF-b ou l’annulation génétique du gène du TGF-b préviennent le développement de la fibrose dans les modèles animaux de SS (GVHD, bléomycine et souris tsk1) CTGF [22–28] Expression élevée de CTGF dans la peau des patients sclérodermiques surtout à la phase scléreuse et corrélation positive avec la sévérité de la fibrose Taux sérique élevé de CTGF au cours de la sclérodermie et corrélation positive avec la sévérité de la fibrose Expression constitutive de CTGF par les fibroblastes de sclérodermie (indépendamment du TGF-b) et expression inductible par le TGF-b L’iloprost diminue la synthèse de CTGF par les fibroblastes de sclérodermie L’inhibition du CTGF (Ac monoclonaux ou anti-sens) diminue la synthèse de collagène par les fibroblastes activés par du TGF-b

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Fig. 2. Cascade de la fibrose au cours de la SS.

sieurs observations suggèrent un rôle important du CTGF dans la SS et sont résumées dans le Tableau 1 [22–28]. Le schéma actuel proposé serait que le TGF-b instaure le processus de fibrose à la phase précoce de la SS, suivi secondairement d’un maintien de ce processus par la sécrétion continue du CTGF [29,30]. L’infiltrat inflammatoire observé dans la phase précoce (phase « inflammatoire ») de la SS est composé de monocytes–macrophages et de lymphocytes T (Fig. 2). Cette infiltration est associée à une importante production de MCP-1 par les fibroblastes de SS (en comparaison aux fibroblastes de sujets normaux) [31]. MCP-1 est un puissant agent chimiotactique des monocytes–macrophages. Il pourrait être impliqué directement dans le processus de fibrose puisque sa neutralisation réduit la production du TGF-b et la synthèse du collagène par les fibroblastes en culture [31]. Au cours de la SS, les lymphocytes T expriment un profil de sécrétion de type TH2, caractérisé par une augmentation de l’expression de l’IL-4 et de l’IL-13. Chez l’homme, une élévation plasmatique de l’IL-4 et de l’IL-13 est observée au cours de la SS [30]. L’IL-4 et surtout l’IL-13 ont des effets profibrosants

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majeurs. Les modèles murins ont permis d’analyser le rôle de ces cytokines dans le processus de fibrose : un traitement par de l’anticorps anti-IL-4 ou l’invalidation du gène de l’IL4 ou de son récepteur (IL-4R) chez des souris prévient le développement d’une fibrose cutanée [32]. L’IL-4 exerce son action profibrosante via l’augmentation de la sécrétion du TGF-b et du collagène par les fibroblastes. L’IL-13 augmente l’expression du TGF-b par les macrophages alvéolaires. Les souris surexprimant le gène de l’IL-13 développent une fibrose pulmonaire avec une accumulation importante de collagène [33]. L’action profibrosante de l’IL-13 dépendrait, au moins en partie, de l’induction de chémokines (dont MCP-1) permettant le recrutement dans les tissus de cellules inflammatoires (monocytes–macrophages, polynucléaires éosinophiles et lymphocytes) (Fig. 2) [34,35]. Les fibroblastes de SS présentent des caractéristiques phénotypiques particulières qui sont résumées dans le Tableau 2 : augmentation de la production de protéines de la MEC, anomalies de l’expression de certains récepteurs de surface et anomalies des voies de signalisation. Parmi l’ensemble des cytokines régulant les fibroblastes, le TGF-b pourrait avoir un rôle prépondérant dans l’induction du processus de fibrose pathologique au cours de la SS. Un élément majeur de l’homéostasie vasculaire est la NO synthase endothéliale (eNOS). Elle représente une des trois isoformes de la NOS (à côté de la NOS « inductible » et de la NOS « neuronale »). Elle catalyse la transformation de l’arginine en acide nitrique (NO), qui est un vasodilatateur endothélial, un inhibiteur de l’adhésion des plaquettes et des leucocytes et un inhibiteur de l’agrégation et de la prolifération des cellules musculaires lisses. Une baisse de l’activité constitutive de la eNOS pourrait entraîner une anomalie de régulation du tonus vasomoteur, une augmentation des phénomènes d’adhésion cellulaire et un épaississement de la paroi endothéliale, le tout favorisant le processus de fibrose. Yamamoto et al. [36] ont estimé la concentration de NO dans le sérum de patients atteints de SS. Contrairement à ce qui était attendu, les taux de NO dans le sérum des patients SS étaient supérieurs à ceux mesurés dans le groupe témoins. Dans cette même étude, l’analyse immunohistochimique des lésions cutanées de SS montrait que la NOS inductible était également exprimée au sein de la peau des patients SS par les cellules mononucléées, les cellules endothéliales et les fibroblastes, alors qu’elle n’était pas normalement exprimée par la peau de sujets contrôles. Un même résultat fut obtenu par l’équipe de Takagi et al. [37] avec une corrélation positive entre les taux sériques de NO et l’étendue de l’atteinte cutanée, la rapi-

Tableau 2 Anomalies des fibroblastes au cours de la SS Production accrue de protéines de la MEC, des TIMP et d’agents impliqués dans le processus de fibrose (TGF-b, CTGF, IL-4, MCP-1) Forte expression des récepteurs du TGF-b et du PDGF. Une voie d’activation paracrine mais aussi autocrine des fibroblastes par le TGF-b est suggérée Différenciation accrue en myofibroblastes, cellules capables de sécréter de grandes quantités de protéines de la MEC Résistance à l’apoptose induite par Fas, grâce à l’action du TGF-b Forte expression basale de radicaux oxygénés et de l’hème oxygénase-1 Expression accrue de ICAM-1 et des récepteurs de l’IL-4 Production élevée de CTGF, par une voie dépendante et indépendante du TGF-b

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dité d’évolution et l’existence d’une alvéolite fibrosante. Cependant une autre étude conduite par Allanore et al. [38] a mesuré les taux de NO sécrétés par les PBMC de patients SS et a mis en évidence une diminution simultanée de la production de NO et de la synthèse de la eNOS chez les SS. Il est donc difficile de conclure sur le rôle du NO au cours de la SS et il semble que l’on ait un effet paradoxal : une baisse de la synthèse spontanée ou constitutive de NO par l’endothélium contribue au développement de lésions vasculaires mais une augmentation de la sécrétion inductible du NO (par la NOS inductible) par les cellules endothéliales, les fibroblastes, les cellules mononucléées infiltrant la peau ainsi que par les PBMC provoque une augmentation de la synthèse de nitrates et des lésions toxiques vasculaires [39]. Au cours de la SS, le passage de la NOS endothéliale constitutive à la NOS inductible, lors d’une production accrue de radicaux libres, contribue à la transformation d’un NO protecteur à un NO toxique expliquant ainsi la dualité des fonctions du NO observée au cours de la SS. 3. Modèles expérimentaux de sclérodermie systémique Les modèles animaux de SS sont des outils intéressants permettant de mieux comprendre l’influence de la génétique dans l’expression de la maladie. Ils permettent d’étudier un phénotype après invalidation de certains gènes d’intérêt (comme les gènes impliqués dans la fibrose). Cependant, les modèles animaux ne reproduisent pas toujours avec exactitude les caractéristiques de la SS humaine par exemple, les souris Tight skin 1 (tsk1) développent aussi un emphysème pulmonaire qui n’est habituellement pas observé au cours de la SS. Les souris tsk1 sont hétérozygotes pour une mutation dans le gène de la fibrilline 1 (FBN1) caractérisée par une duplication intragénique de 30–40 kb. Ces souris présentent une fibrose cutanée proche de la SS humaine associée à une fibrose viscérale et développent des anticorps antinucléaires et antitopoisomérase I. Les souris MRL/lpr qui sont invalidées pour le gène du récepteur de l’interferon-gamma (MRL/lprcR-/-) sont un autre modèle étudié [40]. Les souris MRL/lpr développent une maladie autoimmune de type lupique et meurent d’une glomérulonéphrite. Les souris MRL/lprcR-/- sont protégées de la glomérulonéphrite mais développent une fibrose cutanée, pulmonaire, rénale et hépatique caractérisée histologiquement par une infiltration de cellules mononucléées, une importante accumulation de collagène, une synthèse locale de cytokines et une vasculopathie (prolifération intimale et thrombi) dans les organes lésés (reins, foie, poumons, cœur et peau) [40]. Un phénotype sclérodermique peut également être induit par l’injection chez les souris normales de bléomycine ou de chlorure de vinyle dans la peau. Ces souris développent une fibrose cutanée mais n’ont généralement pas d’atteinte viscérale associée. L’induction d’une réaction de GVHD murine peut également reproduire un phénotype sclérodermiforme [41].

4. Les facteurs génétiques sont-ils impliqués dans le développement de la SS ? L’impossibilité de définir des modèles génétiques simples de déclenchement de la maladie — modèles obéissant clairement aux lois de Mendel — indique que très probablement le déterminisme de cette maladie fait intervenir plusieurs gènes à différents loci. De plus, comme les autres maladies autoimmunes systémiques, la SS a un déclenchement multifactoriel. Il fait intervenir des facteurs environnementaux (par exemple la silice et les solvants organiques), des facteurs hormonaux (la SS est une maladie à nette prédominance féminine), ou des facteurs médicamenteux (bléomycine). Certains éléments suggèrent que des facteurs génétiques tiennent également une place dans la physiopathogénie de la SS : • des variations de prévalence, de phénotype et de caractéristiques immunologiques selon les groupes ethniques [42]. Les femmes de race noire, par comparaison aux femmes de race blanche, développent davantage de sclérose cutanée, ont davantage d’atteintes viscérales avec un plus mauvais pronostic et ont plus souvent des anticorps antitopoisomérase I. Il existe une population américo-indienne (population Choctaw) vivant dans l’Oklahoma, caractérisée par une forte prévalence de SS (environ 0,5 %). Cette population est intéressante car elle est très homogène au plan clinique (SS dans sa forme cutanée diffuse, fibrose pulmonaire, positivité des anticorps antitopoisomérase I) et génétique. Elle a permis de mettre en évidence une mutation dans le gène de la fibrilline (FBN1) (voir chapître V) ; • l’existence de formes familiales de SS avec une fréquence variant de 1,5 % [43] à 7 % des cas [44]. Dans ces formes, les parents du premier degré d’un sujet atteint ont un risque accru de maladie estimé de 11 à 158 fois plus important que dans la population générale [42] ; • la prévalence accrue de maladies auto-immunes ainsi que la positivité de la recherche d’anticorps antinucléaire chez les proches de patients sclérodermiques [42] ; • une association de certains allèles des gènes du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH ou HLA) avec cette maladie. Dans une des plus grandes études publiées à ce jour sur 206 patients sclérodermiques d’origine caucasienne, une association a été observée avec le HLADR5 chez les patients ayant une forme diffuse, avec le HLA-DR1 chez les patients avec une forme limitée et avec le HLA-DR3/DRw52a et la fibrose pulmonaire [45]. Une association avec l’allèle DQA1*0501 a également été retrouvée chez des sujets d’origine caucasienne de sexe masculin ayant une SS diffuse ainsi que dans la population américo-indienne Choctaw [46]. Les auteurs de cet article considèrent que l’association avec DR1 précédemment trouvée était liée à un déséquilibre de liaison avec le DQA1. La recherche d’une association entre SS et allèles du HLA est compliquée par les origines ethniques diverses des patients étudiés ; • enfin, certains modèles animaux montrent que des modifications génétiques peuvent être déterminantes dans

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l’apparition de cette maladie, comme par exemple les souris tsk1 et les souris MRL/lprcR-/-.

5. Fibrose et SS : données génétiques actuelles Une revue de la littérature sur l’ensemble des données génétiques publiées dans le processus de fibrose, est proposée. 5.1. Le Collagène La SS est caractérisée par une régulation anormale de l’expression des gènes impliqués dans la production et le recyclage du collagène. Plusieurs études ont montré que les fibroblastes de patients atteints de SS produisent davantage de collagène que les fibroblastes normaux. Cette augmentation de transcription semble autonome et persistante dans les expériences de cultures in vitro. Le collagène de type I, protéine prédominante dans les lésions de fibrose, est codé par deux gènes : COL1A1 et COL1A2. Hata et al. [47] ont étudié l’implication de COL1A2 dans le processus pathologique en se focalisant sur deux microsatellites situés respectivement dans le promoteur et le premier intron de ce gène. Cette étude fut effectuée sur une population japonaise regroupant 209 témoins sains et 93 patients atteints de SS. Parmi les diverses combinaisons haplotypiques possibles, les homozygotes (CA)13CGCACA(CG)6(CA)8–(GT)12 étaient plus fréquents chez les patients que chez les témoins avec une valeur de p de 0,03 et un RR de 6,93. Ceci signifie que les individus porteurs de cet haplotype ont un risque sept fois plus élevé de développer la pathologie. Cette association est encore plus franche si l’on ne considère que les patients de sexe masculin produisant des anticorps antinucléaire (p = 0,004 et RR > 32). Ces mêmes auteurs ont montré à travers des expériences in vitro (gène reporteur) que cette combinaison haplotypique induisait à elle seule une augmentation de 130 % de la transcription de ce gène [48]. 5.2. Le TGF-b Plusieurs groupes de recherche ont émis l’hypothèse que la synthèse anormale des protéines de la MEC rencontrée chez les patients SS pourrait être la conséquence d’une production anormale en protéines régulatrices. Susol et al. [49] ont recherché sur une population caucasienne regroupant 196 témoins et 161 patients slérodermiques (10 formes diffuses et 151 formes limitées) des associations entre des microsatellites situés dans plusieurs gènes candidats (TGF-b1, TGF-b2, TGF-b3, PDGF, TIMP1 et COL5A2). Seuls les marqueurs situés à proximité des gènes TGF-b2, TGF-b3 et TIMP1 ont donné des associations significatives (0,001 < valeur de p < 0,03). Une deuxième étude menée en Ecosse par Crilly et al. [50], incluant 147 témoins et 152 patients SS (63 ayant la forme diffuse et 89 ayant une forme localisée), n’étudia que deux polymorphismes affectant les codons 10 et 25 de la protéine

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TGF-b1. Le polymorphisme TGF-b T869C dans le codon 10, est caractérisé par une substitution T–>C, résultant en un changement d’acide aminé d’une leucine en une proline (Leu10Pro). Le deuxième polymorphisme est localisé dans le codon 25 est caractérisé par une substitution G–>C (TGF-b G915C), résultant en un changement d’arginine en proline (Arg25Pro). Ces deux polymorphismes sont associés à une synthèse accrue de TGF-b. Une fréquence significativement plus élevée du TGF-b T869C chez les patients SS en comparaison avec le groupe témoin à été observée (48 % versus 38 %, p = 0,004). Par la suite, cette association fut confirmée dans une étude portant sur une population Japonaise [51]. Il s’agit de l’étude de Sugiura et al. [51], conduite sur 87 patients SS, 30 ayant la forme diffuse et 57 la forme limitée. Parmi ces patients, 34 avaient une fibrose pulmonaire. Une proportion plus élevée (p = 0,05) du polymorphisme TGF-b T869C dans le sous-groupe de patients SS avec une fibrose pulmonaire a été observée. Vu la faible taille de l’échantillon, ce résultat « suggestif » est néanmoins intéressant. 5.3. La Fibrilline 1 L’étude de la fibrilline 1 est importante dans le modèle de la SS car le gène de la fibrilline 1 (FBN1), localisé sur le chromosome humain 15q21-1, est la région synténique du chromosome 2 murin muté dans le modèle expérimental tsk. Des taux élevés d’anticorps anti-fibrilline 1 ont été observés aussi bien dans le modèle murin que chez des patients SS de la population Choctaw [52,53]. Une première analyse génétique menée par Tan et al. sur la population Choctaw a montré qu’un haplotype s’étendant sur 2 cM, incluant le gène FBN1, était rencontré plus fréquemment chez les patients SS [54]. Par la suite, ces même auteurs conduirent une étude plus détaillée du gène FBN1 à la fois sur leur population de référence (19 patients et 49 témoins) et sur une population d’origine Japonaise (regroupant 53 patients et 50 témoins) [55]. Ils montrèrent que l’un des polymorphismes (caractérisé par une substitution T–>C dans l’intron C) était plus fréquent chez les patients Choctaw (p = 0,0032, OR 3,1), mais pas dans la population Japonaise [56]. Sur le plan fonctionnel, les fibroblastes des SS assemblent normalement les microfibrilles contenant la fibrilline 1 dans la MEC mais la stabilité des microfibrilles est diminuée, avec disparition rapide de la fibrilline 1 en rapport avec une dégradation protéolytique accélérée [56]. L’instabilité dans l’assemblage des microfibrilles pourrait induire une synthèse inappropriée de TGF-b et favoriser ainsi le processus de fibrose. Il est aussi possible que les fragments de microfibrilles libérés activent les fibroblastes de façon continue ainsi que le système immunitaire avec synthèse d’anticorps anti-fibrilline 1 [52,56]. Il est à noter que des anomalies du métabolisme de la fibrilline 1 au sein de la MEC ont ensuite été observées chez les parents de patients SS totalement asymptomatiques [57]. 5.4. La Fibronectine La fibronectine est une glycoprotéine de la MEC qui a été détectée en quantité augmentée dans la peau des patients SS

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[58]. Dans le poumon, la fibronectine a des propriétés chiomioattractives et adhésives envers les fibroblastes. Avila et al. [59] ont mené la seule étude génétique disponible à ce jour sur ce gène situé en 2q34-q36. Cette analyse, qui incluait 161 patients et 253 témoins du Royaume Uni, portait sur l’analyse de cinq polymorphismes de restriction (RFLP). Ils ont mis en évidence une fréquence accrue de certains génotypes du gène de la fibronectine chez les SS ayant une fibrose pulmonaire, avec un RR de 2. Les auteurs suggèrent que l’étude du génotype de la fibronectine chez les patients SS permettrait de mieux évaluer les patients à risque de développer une fibrose pulmonaire, mais ceci doit être confirmé sur d’autres études [59]. 5.5. Le TNF-␣ Une production spontanée élevée de TNF-a par les PBMC de patients sclérodermiques a été retrouvée par rapport aux PBMC de sujets témoins [60]. Cette différence était plus importante si l’on ne considérait que des patients atteints de formes diffuses. Takeuchi et al. [61] ont analysé la contribution des polymorphismes de microsatellites (TNFa et TNFb) sur deux autres cohortes, japonaise (54 patients) et allemande (50 patients). Ils ont montré une association entre l’allèle TNFa13 (microsatellite TNFa allèle 13) et la SS chez les Japonais. La fréquence du TNFa13 était de 42,6 % chez les SS d’origine japonaise (toute forme confondue) et de 63,6 % dans le sous-groupe anticorps anti-Scl70 positifs. Ceci était significativement plus élevé en comparaison avec la population de SS d’origine allemande (respectivement p = 0,01, OR de 8,5, IC : 2,4–32 et p = 0,02, OR de 3, IC : 3,3–800) [61]. TNFa13 étant en déséquilibre de liaison avec le HLA (HLA DRB*1502), il est difficile de conclure si le TNFa13 contribue, par lui-même, à la pathogénèse de la SS. Pandey et al. [62] firent aussi une étude sur une population japonaise regroupant 50 patients et 60 témoins. Leur analyse porta uniquement sur les polymorphismes TNF-a-308 et TNFa-238 et TNF-b+252 situé dans le premier intron du gène du TNF-b. Seul ce dernier fut associé au risque de développer la maladie [62]. Dans un article récent de Sato et al. [63], 214 patients atteints de SS d’origine anglaise ont été analysés (85 anticorps anticentromère positifs, 47 antitopoisomérase I positifs et 49 ayant ni les anticentromère ni les antitopoisomérase I) et comparés à une population témoins (sujets sains). Cinq polymorphismes dans la région promotrice du TNF (site de liaison de NF-jB) ont été étudiés. L’association la plus forte concernait les allèles TNF-1031C et TNF-863 A et les patients anticentromères positifs, par rapport aux patients antitopoisomérase positifs (respectivement 64,7 % versus 29,8 % et 51,8 % versus 17 %, p < 0,0001) [63]. 5.6. Polymorphisme dans le gène de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) et de la NO synthase d’origine endothéliale (eNOS) L’étude de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA) repose sur l’implication du système rénine–angioten-

sine dans la fibrinolyse, l’activation et l’agrégation plaquettaire ainsi que sur le rôle vasoconstricteur de l’angiotensine II. Concernant les études génétiques sur les polymorphismes de la eNOS dans la SS, seuls Fatini et al. [64] ont recherché des associations avec des polymorphismes présents dans les gènes de l’ECA et de la eNOS. Les auteurs ont observé une fréquence accrue d’un polymorphisme de l’ECA (ECA D, OR de 3, p = 0,003) et de la eNOS (eNOS 894T, OR de 2, p = 0,04) chez les patients SS, par rapport à une population de sujets témoins [64] . 5.7. L’interleukine 8 et les récepteurs de chémokines L’IL-8 est un membre de la famille de CXC des chémokines et est codé par un gène situé sur le chromosome 4 (4q12q21). C’est un puissant chimioattractant des polynucléaires neutrophiles que l’on retrouve dans le poumon en cas de fibrose pulmonaire. L’étude du lavage bronchoalvéolaire et du tissu pulmonaire des patients SS ayant une fibrose alvéolaire a mis en évidence une concentration élevée d’IL-8 [65]. À ce jour, il n’y a eu qu’une étude du polymorphisme du gène de l’IL-8 et des gènes codant pour ses deux récepteurs, que sont le CXCR-1 et le CXCR-2, situés sur le chromosome 2 (2q34-q35). Cette étude a retrouvé une fréquence significativement plus élevée de deux polymorphismes localisés dans le gène du CXCR-2 chez les patients SS (avec ou sans fibrose pulmonaire), comparé aux sujets contrôles avec un OR de 2 [66]. Ce résultat suggère que ces polymorphismes pourraient être impliqués dans la physiopathogénie de la SS, mais pas dans la fibrose pulmonaire. 5.8. L’interleukine 1 Kawaguchi et al. [67] ont montré que les fibroblastes de SS isolés de zone cutanée scléreuse ont une expression constitutionnelle élevée d’IL-1a (ARN et protéine), à la différence des fibroblastes normaux. L’IL-1a, active à la membrane cellulaire, aurait un rôle dans le contrôle du processus de fibrose en induisant la synthèse de l’IL-6 et du PDGF. Le gène codant pour l’IL-1a, situé sur le chromosome 2q13-21, est polymorphe en position -889. Ce polymorphisme est associé à une augmentation de production de l’IL-1a. Une fréquence accrue du polymorphisme –889T de l’IL-1a chez les patients SS d’origine Caucasienne comparés aux contrôles a été retrouvée (63 % versus 42 %, p = 0,01, OR de 2) [68]. Au total, les études génétiques de patients SS se sont heurtées à plusieurs difficultés : la faible prévalence de cette maladie dans la population générale, la rareté des formes familiales, la diversité phénotypique clinique de la maladie et enfin sa complexité génétique. Les études génétiques sont assez complexes car les cohortes étudiées sont de taille restreinte et se caractérisent par des fonds génétiques différents. De ce fait, elles peuvent donner des résultats opposés d’une étude à l’autre sans que la qualité individuelle des analyses puisse être remise en compte. De plus, bien souvent l’évaluation statistique reste à la limite de la significativité, ce qui peut se

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Tableau 3 Polymorphismes génétiques les plus importants retrouvés associés à la sclérodermie systémique Gène étudié Collagène (COL1A2) TGF-b

Fibrilline (FBN1) Fibronectine TNF

ECA et eNOS CXCR-2 IL-1a

Résultats Haplotypes plus fréquents chez les sclérodermies d’origine japonaise

RR 6,9

Réf 47

1) Polymorphismes du TGF-b2, TGF-b3 et TIMP plus fréquents chez les sclérodermies d’origine anglaise 2) Polymorphisme + 869 dans le codon 10 du TGF-b1 plus fréquents chez les sclérodermies d’origine Ecossaise 3) Polymorphisme + 869 (présence de l’allèle C) plus fréquents chez les sclérodermies ayant une fibrose pulmonaire d’origine japonaise Polymorphisme dans l’intron C plus fréquent chez les Américo-Indiens (Choctaw)

– 4,8 –

49 50 51

3,15

55

Génotypes plus fréquents chez les sclérodermies avec fibrose pulmonaire d’origine anglaise 1) Polymorphisme de microsatellite (TNFa13) du TNF-a plus fréquent chez les sclérodermies d’origine japonaise 2) Polymorphismes du TNF-b +252 situé dans l’intron 1 du TNF-b plus fréquent chez les sclérodermies d’origine japonaise 3) Allèle C du TNF-a–1031 et TNF-a–863 plus fréquent chez les sclérodermies d’origine anglaise Fréquence accrue d’un polymorphisme de l’ECA de la eNOS chez les sclérodermies d’origine italienne Polymorphisme du gène CXCR-2 chez les sclérodermies d’origine anglaise Fréquence accrue du polymorphisme –889T chez les sclérodermies d’origine slovaque

2 8,5 – –

59 61 62 63

2–3 2 2

64 66 68

comprendre lors d’analyses de faibles échantillons et qui demande bien sûr confirmation sur une plus grande cohorte de patients. Elle ne tient bien souvent pas en compte de la comparaison de multiples variables qui nécessite de corriger la valeur du p en le divisant par le nombre de variables testées.

6. Conclusion Une contribution génétique au processus de fibrose semble exister au cours de la SS, impliquant l’intervention de nombreux gènes. Les études à ce sujet nécessitent d’être poursuivies afin de mieux comprendre l’influence de ces polymorphismes génétiques (Tableau 3) dans le développement de la maladie.

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