Les thérapeutiques du futur en allergologie. Cytokines recombinantes, anticytokines, antagonistes des récepteurs de cytokines et inhibiteurs des molécules costimulatrices

Rev Fr Allergol Immunol Clin 2000 ; 40 : 295-300 © 2000 Editions sciennfiques et mddicales Elsevier SAS.Tous droits r6serv6s

Traitements i m m u n o m o d u l a t e u r s actuels et futurs

Les th~rapeutiques du futur en allergologie. Cytokines recombinantes, anticytokines, antagonistes des r6cepteurs de cytokines et inhibiteurs des molecules costimulatrices A.B. Tonnel, A. Tsicopoulos, H. H a m m a d Unitd Inserm 416, mstitut Pasteur de Lille, 1, rue du Professeur-Calmette, 59019 Lille cedex, France

anticytokines / cytokines recombinantes anticytokines / recombinant cytokines

Les maladies allergiques, asthme, rhinite allergique et dermatite atopique, constituent un r6el probl6me de sant6 publique, gdn6rateurs d'un cofit socio6conomique 61ev6, d'autant plus important que leur prevalence cro~t r6guli6rement : elle doublerait tous les 15 ans dans la plupart des pays industrialists. Cela justifie l'intense mouvement de recherche

.._ Chimiokines " Th 2 cytokines

C)

actuel. L'identification de nouvelles cibles, cytokines, chimiokines, mol6cules costimulatrices, a ouvert ~t c6t6 de la recherche pharmacologique classique un champ nouveau. S'appuyant sur une meilleure connaissance des m6canismes physiopathologiques de la r6action allergique (figure 1), ces nouvelles strat6gies de traitement n'en sont encore

"

[ INFLAMMATION ALLERGIQUE

Blocage des interactions C.P.A./T : anti B7.1/B7.2 CTLA4 Ig Cytokines anti-inflammatoires ou anti-cytokines Anti-chimiokines ou antagonistes des r6cepteurs

Figure 1, Les cibles mol6culaires de l'immunomodulation. Application au module allergique.

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A.B. Tonnel et al

qu'~t leurs balbutiements comme en tdmoigne la disparit6 entre une multitude de publications concernant les modules expdrimentaux chez le rongeur, les premiers resultats prometteurs chez le primate et le nombre r6duit des donn6es publi6es ~ ce jour chez l'homme. I1 s'agit dans certains cas de traitements du futur proche : les anticorps humanisds anti-IgE ou les anti-interleukine-5 (anti-IL-5) en sont une illustration ; ce sont des promesses plus lointaines pour d'autres comme les antagonistes des r6cepteurs de chimiokines ou la manipulation des signaux de costimulation qui constituent autant d'hypothbses sdduisantes mais dont la d6monstration de l'efficacit6 in vivo chez l'homme reste ~t apporter [1, 13]. Les cibles de ces traitements du futur sont multiples mais s'articulent logiquement avec le ddveloppement des connaissances concernant la reaction inflammatoire allergique et la balance entre Thl/Th2. Nous envisagerons successivement " - l e s anticorps anti-CD4 ; - les cytokines recombinantes ~ activit6 pro-Thl ; - les inhibiteurs de cytokines et apparent6s (antiIL-4 et anti-IL-5) : - les antagonistes des r6cepteurs de chimiokines ; - les traitements visant ~t modifier les signaux de costimulation entre cellule pr6sentatrice d'antig~ne et lymphocyte T ; - la manipulation des mol6cules d' adh6rence. ANTICORPS MONOCLONAUX ANTI L Y M P H O C Y T E S T Le modble le plus simple concerne l'utilisation d'anticorps anti-CD4 dans la mesure oh l'infiltrat inflammatoire allergique est constitu6 pour une bonne part de lymphocytes T helper. In vitro, l'anticorps anti-CD4 r6duit significativement la proliferation lymphocytaire allergbne-d6pendante et la production d'IL-4 par des cellules mononuc166es du sang p6riph6rique [17]. Diff6rents anticorps antiCD4 ont 6t6 test6s dans le passe en pathologie autoimmune: polyarthrite rhumato~de, psoriasis, sclerose en plaques, etc., mais les effets secondaires 6taient serieux (lymphop6nie de longue dur6e chez certains patients) et les r6sultats m6diocres. Dans l'asthme chronique s~vere, le premier travail publi6 en 1998 dans Lancet [14] concerne l'utili-

sation d'un anticorps chimerique (macaque/homme) anti-CD4. Administr6 sous forme d'une injection unique (~ trois posologies diff6rentes 0,5, 1,5 et 3 mg/kg), il a 6td test6 chez 22 patients atteints d'un asthme chronique severe. Seule la posologie 61ev6e s'avdrait efficace avec une amelioration du d6bit expiratoire de pointe (p < 0,05) et une tendance ~t la reduction des scores symptomatiques. I1 existait, ce qui avait dej~t 6td observe au cours d'etudes ant6rieures, une chute des CD4 (+) maximale ~t la 48 e heure. S'il n'y eut pas. au dire des auteurs, d' effets secondaires serieux, 1'efficacite reste modeste : cette modalit6 de traitement demeure de l'aveu meme des auteurs un traitement exp6rimental. CYTOKINES

RECOMBINANTES

ACTIVITI~ PRO-TH1 Interferon

L'IFN-y appartient aux cytokines de profil Thl : il inhibe la synthbse d'IgE, les fonctions et la prolif6ration de la sous-population Th2. Cette cytokine repr6sente donc un outil potentiel int6ressant. Au cours de la dermatite atopique, l'injection sous cutande d'IFN- 7 entra~ne une am61ioration clinique avec en parall6le une r6duction des 6osinophiles circulants [11]. Boguniewicz [2] rapporte en 1995 une 6tude ouverte sur cinq patients prdsentant un asthme moddr6 et soumis ~t une n6bulisation d'IFN-y pendant trois semaines. La tol6rance 6tait satisfaisante ; la cytokine parvenait effectivement au niveau de l'6pithdlium respiratoire comme l'attestait l'augmentation du A R N m codant pour I'IL-10 au niveau des macrophages alvdolaires. Mais elle n'entra~nait aucune modification des scores symptomatiques ni des donn6es fonctionnelles respiratoires. La seule modification observde 6tait une diminution du pourcentage d'dosinophiles pr6sents dans le liquide du lavage. Cet essai est restd sans lendemain. Interleukine-lO

Son application au domaine de l'allergie est plus hypoth6tique. L'IL-10 a un r61e reconnu de diminution des lymphocytes Thl (diminution de la prolif6ration lymphocytaire antigone sp6cifique [r~duction

Les thdrapeutiques du futur en allergologie

de la synthEse de cytokines inflammatoires comme le TNF-c~, le granulocyte-macrophage colony stimulating factor [GM-CSF]], par le monocyte-macrophage et le neutrophile et h l'inverse sEcrEtion accrue d'IL-1 receptor antagonist). Ces propriEtEs ont conduit ~ proposer I'IL-10 dans des maladies inflammatoires fi support Thl comme l'enc@halomyElite auto-immune ou certaines maladies inflammatoires chroniques du tube digestif [26]. Mais I'IL-10, du fait de son activitE inhibitrice sur la differentiation, 1' activation et la survie de l'Eosinophile, pourrait aussi intervenir dans les maladies allergiques caractdrisEes par un afflux d'dosinophiles [21]. Chez l'animal sensibilisE, I'IL-10 supprime la rEponse inflammatoire ~t l'allerg~ne. I1 existe d'ailleurs un deficit en IL-10 chez le patient asthmatique

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goniste du rEcepteur de I'IL-4 [12] a EtE synthEtisd : il s'agit d'une molecule d'IL-4 mutEe, capable de se lier fi la cha~ne c~ du rEcepteur mais pas h la chaine 7. Elle empeche la fixation de l'IL-4 normale et agit donc comme un antagoniste du rEcepteur. Des Etudes prEliminaires rEalisEes chez le singe sont encourageantes : reduction du taux d'IgE circulant et de l'hyperrEactivitE bronchique ~ l'allerg6ne. I1 est possible d'intervenir plus en aval en inhibant la transcription du signal dEclenchE par l'interaction de I'IL-4 (et de I'IL-13) avec son rEcepteur. Le facteur de transcription incriminE est le STAT-6 : il existe des inhibiteurs du STAT-6 (SOCS-1) qui interrompent la voie de signalisation de I'IL-4 et qui peuvent offrir aussi une nouvelle piste d'intervention dans l'intimitE du processus allergique.

[3]. Anticorps monoclonaux anti-IL-5 Interleukine-12 L'IL- 12 produite par le monocyte-macrophage oriente vers un profil Thl. I1 a EtE dEmontrE rEcemment le rEle de I'IL-12 au cours de l'immunothErapie spEcifique : il existe chez le patient dEsensibilisE un nombre accru de cellules exprimant I'IL-12; ces cellules sont principalement des macrophages. En administration chez la souris, I'IL-12 inhibe effectivement l'hyperrEactivitE bronchique allerg~ne dEpendante, la reaction inflammatoire locale et la sEcrEtion des cytokines de profil Th2. I1 n'y a pas d'application actuelle chez l'homme [7, 18]. INHIBITEURS DE CYTOKINES DE PROFIL TH2 Anti-IL-4 et anti-IL-13 L'IL-4 et IL-13 interviennent darts la synth~se d'IgE par le lymphocyte B mais aussi de fa~on indirecte dans le recrutement des Eosinophiles et le developpement d'une hyperrEactivitd bronchique non spEcifique [4]. L'IL-13 est un puissant inducteur de la sEcrEtion d'Eotaxine par la cellule EpithEliale bronchique [16]. La voie d' approche la plus EtudiEe est 1' inhibition de I'IL-4 via le blocage de son rEcepteur (rEcepteur partagE ~ la fois par I'IL-4 et l'IL-13). Un anta-

L'IL-5 joue un r61e majeur dans les processus de differentiation de l'dosinophile ?a partir des cellules souches mEdullaires, puis de migration des Eosinophiles matures vers le tissu pulmonaire, enfin dans les processus d'activation. L'IL-5 par son activitE anti-apoptotique induit en outre la survie prolongEe de l'Eosinophile. I1 Etait donc logique de tenter d'inhiber ce cha~non essentiel de la reaction inflammatoire allergique. L'anticorps anti-IL-5 (TRF K-5) a l'avantage d'atteindre une cible spdcifique, l'Eosinophile, mais sans altErer la rEponse immunitaire normale. Plusieurs travaux expdrimentaux ont ErE rEalisEs successivement chez la souris [6, 10], le cobaye puis dans le module du singe [19] : l'anti-IL-5 attEnue h la lois l'inflammation pulmonaire et 1' hyperrEactivitE bronchique. Chez la souris, des concentrations tr~s rEduites d'anticorps anti-IL-5 suffisent ~ inhiber l'6osinophilie sanguine et pulmonaire ; il n'y a pas d'effet dE1Etbre sur la rdponse immune. De plus, l'effet se prolonge plusieurs mois, en relation avec des taux rEsiduels d'anti-IL-5 circulants. Chez l'homme, les rEsultats publiEs sont encore limitEs. Leckie et al. [15] ont prEsentd au dernier Congrbs de I'ATS ~ Seattle en 1999, les rEsultats d'une premiere Etude rEalisEe chez 24 patients prEsentant un asthme allergique 1Eger : il en rEsulte ~ la dose optimale (10 mg/kg en une seule injection) une

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reduction du compte d'dosinophiles circulants et des 6osinophiles presents dans l'expectoration induite. En revanche, il n'existe pas, par rapport aux travaux ant6rieurs rEalisds chez le singe, de modifications significatives des reactions immediate et tardive lors du test de provocation h l'allergbne. Mais plusieurs Etudes de phase IIIa portant sur au moins deux anticorps monoclonaux anti-IL-5 de provenance diffErente sont actuellement en cours ~tla fois aux t~tatsUnis et en Europe. INHIBITEURS DE CHIMIOKINES ET A N T A G O N I S T E S DES RF, CEPTEURS DE CHIMIOKINES

Les chimiokines (chemokines) sont de petites molEcules de 6 h 15 kD, rdparties en deux grandes familles : les CXC et CC chemokines. Elles ont pour propriEtd principale d' attirer spEcifiquement les cellules issues du sang vers les tissus lors des proccssus inflammatoires (infectieux ou allergique). Elles sont aussi dotEes de propriEtds activatrices : par exemple, le RANTES exerce un effet histaminolibErateur sur le basophile. Ces chimiokines (plus de 40 ont ErE dEcrites ~t ce jour) exercent leurs effets par l'intermEdiaire de rEcepteurs : les CC et CXC rdcepteurs. Mais la multiplicitE des chimiokines dEcrites h ce jour et l'identification d'un hombre plus restreint de rdcepteurs attestent du caractbre redondant de ces syst~mes [8, 20, 25]. Certaines chimiokines partagent le meme rdcepteur : ~t titre d'exemple, les chimiokines comme l'dotaxine, le RANTES, le MCP-3 et MCP-4 jouent un rEle crucial darts le recrutement des dosinophiles chez 1' asthmatique. Or ces quatre chimiokines ont un rEcepteur commun, le CCR3, largement exprimd ~t la surface de 1' Eosinophile qu'il est possible de moduler. Un ElEment supplEmentaire a justifiE le developpement trEs rapide de la recherche dans ce secteur : on sait que les rdcepteurs de chimiokines jouent un rEle majeur darts l'infectivit6 des cellules par le virus de l'immunoddficience humaine (VIH). Des formes modifides de RANTES, le met-RANTES et I'AOPRANTES, ont donc EtE synthEtisdes qui s'av~rent 6tre expgrimentalement de boris inhibiteurs de l'infection par le VIH. Ces meanes molecules sont intdressantes dans la prise en charge thErapeutique

CHEMOKINES (Eotaxinc, RANTES, MCP 3 et 4)

< 55

Figure 2. Inhibiteurs de chimlokines.

des maladies inflammatoires chroniques et en part> culier de l'asthme. Leur intEret majeur est qu'elles agissent comme des drogues anti-inflammatoires hautement sElectives (notamment sur la lignEe Eosinophile). Deux voies d'approche ont donc EtE testEes en allergologie (figure 2) : - l'utilisation d'anticorps anti-CCR3 humain, qui bloque les capacitds de rdponse (migration selective) des dosinophiles aux chimiokines correspondantes [24]; - la chimiokine modifide met-RANTES, qui exerce le meme effet par occupation du rdcepteur CCR3 par une molecule mutde et de ce fait non fonctionnelle [5, 22]. TRAITEMENTS VISANT A MODIFIER LES SIGNAUX DE COSTIMULATION

Les molecules de costimulation accroissent l'interaction entre la cellule prdsentatrice d' antigbne (CPA) et le lymphocyte T CD4 + [23]. Lors de la prEsentation de l'antig~ne au lymphocyte T, il existe un premier signal spEcifique gdndr6 par l'interaction entre complexe majeur d'histocompatibilitE (MHC II) et rdcepteur T h l'antig6ne (TCR). Mais un < est ndcessaire ~t l'activation du lymphocyte, qui met en jeu les molecules costimulatrices les

Les th&apeutiques du futur en alIergologie

O Allergen

B.7.2 (CD86)

Anti B 7.2

MI-IC I1 @ C I ) ~

28 (CTLA4)

Anti CD28

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travaux de Wegner et Gundel portant sur les anticorps anti-ICAM-1 chez le singe montraient une reduction significative de l'6osinophilie locale et de l'hyperrEactivit6 bronchique. Des anticorps humanisEs anti-VLA4 (le ligand du VCAM-1) ou des peptides inhibiteurs de VLA-4, ont aussi ErE testes chez l'animal. Mais l'enthousiasme initial ne s'est pas confirmE et des craintes ont surgi concernant un risque infectieux potentiel consEcutif au blocage artificiel des processus de migration leucocytaire.

TCR!

CONCLUSION

IL-4 - IL~13 et IL-5 Figure 3. Inhibiteurs des molecules costimulatrices (B 7-1/B 7-2 - CD80/CD86).

B7-1 (CD80) et B7-2 (CD86) prEsentes sur la cellule prdsentatrice d'antigbne et leurs correspondants sur le lymphocyte Th2, les molecules CTLA-4 et CD28. En bloquant l'une ou l'autre de ces molecules costimulatrices, on peut inverser la rEponse Th2 (figure 3). Chez la souris, des anticorps bloquants anti-B7-2 inhibent le ddveloppement de la rEponse IgE, l'afflux d'Eosinophiles au niveau des voies aEriennes et le dEveloppement de l'hyperrEactivitE bronchique [9]. Une autre cible possible est le CTLA-4 exprimde ~t la surface de la cellule T activEe : le blocage de l'activitd costimulatrice du lymphocyte T induit une anergie clonale. En d'autres termes, il transforme un message d'activation en un message tolErogbne. L'utilisation par aerosol d'une protEine de fusion CTLA-4-IgG qui bloque totalement le <~deuxibme signal >>entraine darts un modble d'asthme experimental murin la suppression de l'afflux 6osinophilique et de I'HRB ~ la mEtacholine [27]. M A N I P U L A T I O N DES MOLI~CULES

Cette brbve revue gEnErale tdmoigne de l'extraordinaire foisonnement de la recherche dans le domaine des maladies allergiques. Parmi ces outils thdrapeutiques, 6tablis sur des bases physiopathologiques convaincantes, beaucoup ne passeront pas l'Etape ultime de l'Evaluation clinique. Les obstacles sont nombreux: risques de sensibilisation vis-a-vis d'anticorps monoclonaux m~me humanisEs, stabilitd insuffisante de molecules peptidiques de petite taille. Le recours ~ des molecules non protdiques et non peptidiques, comme commence h en fournir la recherche pharmacologique en matibre d'inhibiteurs de chimiokines ou d'antagonistes de rEcepteurs, appara~t plus prometteuse. Quelles que soient ces difficultds techniques, la rbgle essenfielle sera, selon route probabilitE, de bien ddfinir les cibles (par exemple, une cellule comme l'dosinophile ou un rEcepteur comme le CCR3), cibles qui devront rEpondre h deux critbres : 6tre sdlectives et ne pas perturber le dEveloppement de la reaction immune physiologique.

RI~FF,RENCES 1 2

D'ADHI~RENCE

3

Les molecules d'adhdrence ICAM-1, VCAM-1 (le VCAM-1 6tant impliquE spEcifiquement dans la migration de l'dosinophile), et les sElectines constituaient a priori une cible de choix : les premiers

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