Quelques études importantes et intéressantes réalisées l’année dernière dans le domaine de la rhumatologie sont résumées. Comme dans tous les domaines, les possibilités techniques et analytiques s’accélèrent de manière exponentielle dans la recherche fondamentale. De ce fait, le nombre d’études publiées chaque année en rhumatologie ne cesse d’augmenter et les recherches et les publications n’ont jamais été aussi nombreuses dans tous les domaines de la rhumatologie.
L’article suivant résume quelques études importantes et intéressantes réalisées l’année dernière dans le domaine de la rhumatologie. Il convient de noter que la sélection des études est, d’une part, totalement subjective et, d’autre part, évidemment incomplète. Comme dans tous les domaines, les possibilités techniques et analytiques s’accélèrent de manière exponentielle dans la recherche fondamentale. De ce fait, le nombre d’études publiées chaque année en rhumatologie ne cesse d’augmenter et le nombre de recherches et de publications dans tous les domaines de la rhumatologie n’a jamais été aussi élevé. (Fig. 1). Mais seul le temps nous dira combien de ces résultats auront un impact réel à long terme sur notre compréhension des maladies rhumatologiques.
Biopsies guidées par ultrasons et analyses de cellules uniques
Dans l’analyse des causes pathogéniques, outre les études sur les cellules sanguines et les anticorps, les examens des tissus synoviaux ont pris une importance considérable ces dernières années, notamment dans l’analyse de la polyarthrite rhumatoïde (PR). D’une part, la réalisation de biopsies synoviales guidées par ultrasons s’impose de plus en plus et est effectuée de manière routinière dans de nombreux endroits. D’autre part, les progrès réalisés dans le développement des technologies d’analyse de cellules individuelles ouvrent de nouvelles possibilités d’étude différenciée des modifications de populations de cellules individuelles dans l’articulation. Ces analyses de cellules individuelles permettent de mesurer séparément dans chaque cellule l’expression des gènes, appelée transcriptome, ainsi que l’expression des protéines et même les modifications de la chromatine. Jusqu’à présent, la plupart des études utilisent des mesures du transcriptome pour définir des populations de cellules et analyser les changements de leur composition et de l’expression des gènes chez les patients. Cependant, avec les progrès et l’amélioration du rapport coût-efficacité dans ce domaine, il est probable qu’il y aura de plus en plus d’études mesurant simultanément les modifications de la chromatine, du transcriptome et de l’expression des protéines dans les cellules individuelles. L’analyse de cellules uniques de tissus complexes permet de caractériser les types, sous-types et phénotypes cellulaires d’un tissu et d’identifier ainsi les cellules activées dans une maladie et donc potentiellement clés dans la pathogenèse (Fig. 2).
L’Accelerated Medicine Partnership (AMP) des États-Unis est un précurseur dans ce domaine. Ce consortium, financé en partie par l’industrie et en partie par le gouvernement, a déjà pu présenter plusieurs études dans lesquelles des types de cellules immunitaires, mais aussi des cellules stromales, ont pu être caractérisés dans différents tissus cibles et dans différentes maladies rhumatismales. Dans le synovium, de nouveaux types de cellules immunitaires pertinentes pour la PR ont déjà été décrits et différents sous-types de fibroblastes ont été définis [1]. Ces données ont été complétées l’année dernière et ont permis de mieux analyser la formation et la fonction des différentes populations de fibroblastes.
Interactions entre l’endothélium et les fibroblastes dans le synovium de la PR
Dans leur première publication, les auteurs ont identifié différents sous-types de fibroblastes synoviaux dans les tissus [1]. Il a été possible de distinguer principalement les fibroblastes synoviaux CD90 négatifs, qui se trouvent dans le lining synovial, et les fibroblastes synoviaux CD90 positifs, qui se trouvent dans le sublining. Les auteurs ont alors exploré l’hypothèse de l’établissement d’un gradient dans le tissu synovial qui favoriserait la formation de ces différents sous-types de fibroblastes [2]. En effet, l’analyse du ligand-récepteur a permis de montrer que les cellules endothéliales stabilisent le sous-type de fibroblastes CD90-positif via l’activation de la voie de signalisation Notch. Cette activation était plus forte dans les tissus RA que dans les tissus OA. En utilisant des modèles de souris knock-out Notch3, respectivement l’inhibition pharmacologique de la voie Notch, les auteurs ont montré que l’inhibition de Notch est une nouvelle cible potentielle pour le traitement de la PR, car l’arthrite chez la souris a été significativement influencée positivement [2]. Dans l’ensemble, cette étude s’inscrit élégamment dans les études précédentes qui ont montré que dans la PR, ce sont surtout les fibroblastes CD90 positifs qui s’étendent [1] et que les fibroblastes du lining sont plutôt responsables de l’invasion et les fibroblastes du sublining plutôt de la réponse inflammatoire [3]. Cette nouvelle étude suggère maintenant que l’activation de l’endothélium entraîne la mobilisation de populations locales de fibroblastes dans la PR, ce qui entretient ensuite l’inflammation. En résumé, la voie de signalisation Notch est ici intéressante en tant que cible thérapeutique potentielle, d’une part, et le rôle de l’activation endothéliale dans la PR, d’autre part, qui devra certainement être étudié plus avant à l’avenir (Fig. 3).
Nouvelle population de macrophages dans le tissu synovial
Notre connaissance de la population de macrophages dans le tissu synovial s’est également considérablement accrue au cours de l’année dernière. Culeman et ses collègues ont étudié différentes populations de marcrophages dans l’articulation chez la souris et leur comportement au cours du développement de l’arthrite [4]. Des macrophages ont notamment été trouvés dans la doublure synoviale (CX3CR1+), dont la disposition et les contacts cellules-cellules semblent isoler le synovium de l’intérieur de l’articulation. Lorsque l’on induit de l’arthrite chez la souris, cette architecture du lining se modifie. Les macrophages ouvrent leurs contacts cellule-cellule et se forment maintenant en palissade. Les fibroblastes de la gaine, qui se trouvaient sous cette couche de macrophages dans l’articulation saine, se sont en quelque sorte glissés entre eux et sont entrés davantage en contact avec l’intérieur de l’articulation. Ces macrophages ne se multiplient pas par division, mais sont probablement alimentés par un pool de macrophages CX3CR1 négatifs proliférant dans le lining, qui se différencient en cette population CX3CR1 positive. Il est important de noter que cette modification morphologique des macrophages a également été observée dans la doublure synoviale des patients atteints de PR, mais pas chez les patients atteints d’arthrose. Dans l’arthrose, c’est-à-dire dans un synovium relativement sain, ces macrophages sont positifs pour TREM2, ce qui est un marqueur d’une sous-population de marcrophages anti-inflammatoires. Lorsque cette population de macrophages a été déplétée chez la souris, l’évolution de l’arthrite a été plus rapide et plus grave. Cette population spécialisée de macrophages semble donc avoir une fonction de barrière importante dans l’articulation. (Fig. 3). La stabilisation de cette barrière, par exemple par l’imatinib, qui stabilise les jonctions serrées dans la barrière hémato-encéphalique et qui a également eu un effet positif sur l’apparition de l’arthrite chez la souris dans cette étude, pourrait donc tout à fait constituer une nouvelle approche thérapeutique pour les patients atteints de PR.
Une autre étude s’est intéressée de près à la population de macrophages dans l’articulation. Dans ce cas, le tissu synovial de patients atteints de PR en rémission clinique a été comparé à celui de patients souffrant de PR active [5]. Là encore, un grand nombre de populations différentes de macrophages ont été trouvées dans le tissu synovial. Chez les patients atteints de PR active, on trouvait surtout des populations de macrophages dits MerTK-négatifs, qui présentaient un profil d’expression pro-inflammatoire. Chez les patients atteints de PR en rémission, ce sont surtout les macrophages MerTK-positifs, qui peuvent en outre exprimer TREM2, qui étaient fortement enrichis. Ces macrophages MerTK-positifs présents dans la gaine synoviale sont probablement les macrophages de la barrière TREM2-positifs présents dans la gaine, déjà décrits chez la souris et chez les patients atteints d’arthrose dans l’étude susmentionnée. Des expériences de co-culture avec des macrophages MerTK positifs et des fibroblastes synoviaux ont montré que la présence de ces macrophages permettait aux fibroblastes de produire moins de facteurs pro-inflammatoires et de destruction des articulations [5]. Inversement, les fibroblastes synoviaux ont pu influencer l’expression de ce phénotype de macrophage anti-inflammatoire. Il semble donc y avoir une interaction étroite dans le synovium entre les fibroblastes et les macrophages, qui peuvent s’influencer et se façonner mutuellement aux différents stades de la PR. A l’avenir, il serait intéressant de voir si la présence de macrophages MerTK-positifs dans le synovium est un biomarqueur pronostique pour une chance accrue de rémission sans médicament et si l’on pourrait éventuellement commencer à réduire le traitement chez ces patients sans risquer une poussée de la maladie.
Prédiction des poussées de la maladie chez les patients atteints de PR
Le pronostic des poussées de la maladie chez les patients atteints de PR a fait l’objet d’une étude publiée dans le New England Journal of Medicine [6]. Ici, une goutte de sang a été prélevée au bout du doigt de 4 patients chaque semaine pendant une période de 1 à 4 ans et des mesures mensuelles de l’activité de la maladie ont été effectuées. Le sang de ces gouttes de sang a été séquencé afin de trouver un modèle d’expression des gènes avant ou pendant une poussée de la maladie. En effet, deux clusters de gènes ont été identifiés, qui étaient toujours mesurables dans le sang avant une poussée. En se basant sur les gènes régulés dans ces clusters, on pouvait deviner que l’un d’entre eux provenait probablement de cellules immunitaires. Mais l’autre ressemblait étonnamment plus à un profil connu des fibroblastes synoviaux. Ils ont réussi à isoler ces “cellules mésenchymateuses pré-inflammatoires” (PRIME) dans le sang de patients supplémentaires atteints de PR et à montrer que ces cellules PRIME sont en fait la population cellulaire qui produit la signature génétique recherchée. Ces données pourraient donc signifier qu’avant une poussée, des cellules mésenchymateuses, par exemple des fibroblastes synoviaux provenant des articulations, s’échappent dans le sang et que ce processus est un signe précurseur de la poussée ou déclenche la poussée. L’origine et le rôle de ces cellules dans la PR ne sont toutefois pas encore clairs et seront certainement abordés dans de futures études.
Nouvelles découvertes sur l’origine du lupus érythémateux disséminé (LED)
On sait depuis longtemps qu’une sous-population particulière de granulocytes, appelés granulocytes à faible densité (LDG), est présente dans le sang des patients atteints de LED et on a suggéré qu’elle jouait un rôle dans la formation de la signature de l’interféron dans le LED. Une nouvelle analyse a montré que les monocytes, d’une part, et les LDG, d’autre part, sont responsables de la production élevée de gènes de réponse à l’interféron chez les patients atteints de LED [7]. En outre, l’étude a montré, à l’aide d’analyses de cellules individuelles, que cette sous-population LDG peut également être subdivisée et que ces différents phénotypes sont corrélés à différents paramètres cliniques. On a surtout distingué deux sous-types de LDG, ceux qui sont CD10-positifs et ceux qui sont CD10-négatifs. Le CD10 étant un marqueur de maturation des granulocytes neutrophiles, les LDG CD10 négatifs sont probablement un précurseur immature. Ces granulocytes neutrophiles immatures étaient incapables de faire des pièges extracellulaires nucléaires (NET) in vitro, présentaient moins d’activité chimiotactique et phagocytaire que les granulocytes CD10 positifs, mais produisaient en revanche plus de myéloperoxydase, ce qui indique une plus grande capacité de dégranulation. En conséquence, ce sont surtout les LDG matures CD10 positifs qui ont été corrélés avec des paramètres cliniques tels que les lésions organiques et le taux de filtration glomérulaire. Cela suggère que ces mêmes fonctions exercées par les LDG CD10-positifs matures, telles que la formation de NET, la chimiotaxie et la phagocytose, jouent un rôle dans la pathogenèse de ces symptômes.
Un groupe de chercheurs de Bethesda, aux États-Unis, a présenté une nouvelle approche visant à clarifier la manière dont cette formation de NET pourrait être déclenchée dans le LED [8]. Ce groupe a montré que les canaux anioniques voltage-dépendants (VDAC) s’oligomérisent et, stabilisés par l’ADN mitochondrial libre, forment un canal dans la membrane mitochondriale à partir duquel l’ADN mitochondrial peut s’échapper dans le cytoplasme. Cet ADN mitochondrial a déclenché dans le cytoplasme, d’une part, une réponse à l’interféron et, d’autre part, la formation de NET dans les LDG déjà mentionnés. Dans les cellules sanguines de patients atteints de LED, ces canaux mitochondriaux ont été trouvés avec une fréquence accrue et, dans un modèle de souris lupique, le blocage de la formation de ces canaux dans les mitochondries a entraîné une diminution de l’ADN mitochondrial dans le cytoplasme, une réduction de la production d’interféron, une diminution de la formation de NET et une amélioration des paramètres cliniques. Ce traitement a également permis de réduire la formation de NET dans les granulocytes de patients atteints de LED. Le blocage de cette protéine de canal pourrait donc constituer une nouvelle approche prometteuse dans le traitement du LED.
L’analyse des cellules B fournit des informations sur le développement de maladies à médiation immunitaire
Les nouvelles technologies ont également aidé à analyser en profondeur les cellules B et leurs récepteurs dans différentes maladies à médiation immunitaire [9]. Les cellules B de patients atteints de vascularite associée aux ANCA (AAV), de LED, de maladie de Mb. Crohn, Mb. Behçet, la granulomatose éosinophile avec polyangéite (EGPA, anciennement syndrome de Churg-Strauss) et la vascularite à IgA. L’étude s’est penchée sur les isotypes, les gènes du locus IGHV, c’est-à-dire la chaîne lourde du récepteur des cellules B, et la clonalité du répertoire des cellules B, et a découvert des choses intéressantes. Les anticorps IgA étaient surreprésentés dans toutes les maladies étudiées, sauf dans l’AAV et l’EGPA. Étant donné que la sécrétion d’IgA est principalement stimulée par le système immunitaire de la muqueuse, par exemple dans l’intestin, on pouvait s’attendre à ce que les patients atteints de la maladie de Mb. Crohn, le taux d’IgA est élevé. Il a toutefois été surprenant de constater que des taux très élevés d’IgA ont également été mesurés chez des patients atteints de LED. Dans le cas du LED, cela pourrait également indiquer une stimulation de la muqueuse, par exemple dans l’intestin. L’analyse des gènes codant pour la région variable de la chaîne lourde de l’immunoglobuline a également révélé des différences intéressantes. L’expression des gènes IGHV6 et IGHV4 était particulièrement élevée dans le LED, l’EGPA et la Mb. Crohn augmente. Ces gènes ont déjà été associés à l’autoréactivité. L’expression élevée des gènes IGHV1 dans les cellules B de patients atteints de tuberculose a été exceptionnelle. Behçet, car la surproduction de ces gènes est principalement associée aux infections. Cela renforce l’hypothèse selon laquelle l’infection pourrait être liée à l’apparition du Mb. Behçet pourrait être à l’origine de cette situation. L’étude de la clonalité des cellules B dans les différentes maladies a montré que chez les patients atteints de LED et de Mb. Crohn, l’expansion des clones ainsi que la diversité des clones de cellules B étaient augmentées. Bien que cela soit attendu, cela montre à l’inverse que dans les autres maladies, malgré une forte activation du système immunitaire, la clonalité des cellules B est normale. En outre, cette étude a également examiné les modifications du répertoire des cellules B après le traitement, montrant que différents traitements immunosuppresseurs ont des effets différents sur le répertoire des cellules B. Les résultats de l’étude ont montré que le répertoire des cellules B était plus important que celui des autres cellules. Un traitement par le mycophénolate mofetil a entraîné une augmentation de la proportion de cellules B productrices d’IgM et d’IgD et, par conséquent, une diminution du nombre de cellules B subissant une commutation d’isotype. En revanche, après le traitement par rituximab, le nombre de cellules B circulantes a fortement diminué, mais les cellules B persistantes avaient pour la plupart changé d’isotype et s’étaient étendues de manière clonale. Dans le cas de l’AAV, on a trouvé principalement des cellules B produisant des IgA après le rituximab, et dans le cas du LED, des IgG1 ou des IgG2.
Résumé
En résumé, ce sont surtout les méthodes d’analyse les plus récentes, basées sur des cellules individuelles, qui ont permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur la fonction de certains sous-types de cellules, tant dans les tissus sains que dans les tissus malades. Nous pouvons ainsi différencier de plus en plus précisément les processus pathologiques dans les différentes maladies rhumatismales, ce qui, nous l’espérons, conduira à l’avenir à de nouvelles thérapies pour les différentes maladies. Dans le domaine de la rhumatologie, le passage de la recherche fondamentale à de nouvelles méthodes de traitement a déjà été effectué avec succès à plusieurs reprises.
Messages Take-Home
- Les biopsies synoviales guidées par ultrasons et les analyses de cellules uniques sont devenues un élément important de la recherche translationnelle.
- L’inhibition pharmacologique des notch et la stabilisation des jonctions serrées des macrophages dans la gaine synoviale constituent de nouvelles cibles thérapeutiques pour la PR.
- La formation de NET et la production de gènes d’interféron dans le LED par un sous-type particulier de granulocytes neutrophiles sont en corrélation avec les symptômes cliniques.
- L’inhibition de la formation de canaux dans la membrane mitochondriale est une nouvelle cible thérapeutique dans le LED.
Littérature :
- Zhang F, et al : Définition de l’état des cellules inflammatoires dans les tissus synoviaux de la polyarthrite rhumatoïde en intégrant la transcriptomique des cellules uniques et la cytométrie de masse. Nat Immunol 2019 ; 20 : 928-942.
- Wei K, et al : La signalisation Notch drive synovial fibroblast identity and arthritis pathology. Nature 2020 ; 582 : 259-264.
- Croft AP, et al : Distinct fibroblast subsets drive inflammation and damage in arthritis. Nature 2019 ; 570 : 246-251.
- Culemann S, et al : Les macrophages synoviaux résidents renouvelés localement fournissent une barrière protectrice pour l’articulation. Nature 2019 ; 572 : 670-675.
- Alivernini S, et al : Distinct synovial tissue macrophage subsets regulate inflammation and remission in rheumatoid arthritis. Nat Med 2020 ; 26 : 1295-1306.
- Orange DE, et al : Identification of Three Rheumatoid Arthritis Subtypes by Machine Learning Integration of Synovial Histologic Features and RNA Sequencing Data. Arthritis Rheumatol 2018 ; 70 : 690-701.
- Mistry P, et al : Les analyses transcriptomiques, épigénétiques et fonctionnelles impliquent la diversité des neutrophiles dans la pathogenèse du lupus érythémateux systémique. Proc Natl Acad Sci USA 2019 ; 116 : 25222-25228.
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- Bashford-Rogers RJM, et al. : Analyse du répertoire des récepteurs de cellules B dans six maladies à médiation immunitaire. Nature 2019 ; 574 : 122-126.
InFo DOULEUR & GERIATRIE 2021 ; 3(1) : 6-9
