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Immunologie en diabétologie : une greffe réussie...

DOSSIER

2 Altérations immunologiques

du diabète de type 1

Que savons-nous ?

Dr Danièle Dubois-Laforgue*

Résumé Le diabète de type 1 (DT1) est caractérisé par une destruction sélective des cellules b pancréatiques d’origine auto-immune, conduisant dans des délais variables à une carence totale en insuline. Son diagnostic positif repose sur la mise en évidence, dans le sérum des patients, d’autoanticorps dirigés contre des déterminants antigéniques insulaires. La maladie résulte d’événements stochastiques survenant sur un terrain de prédisposition génétique et impliquant des facteurs environnementaux, encore largement méconnus. Trois étapes sont déterminantes dans la survenue de la maladie : anomalies de la tolérance centrale, permettant la sélection de lymphocytes autoréactifs ; activation et recrutement de ces lymphocytes au niveau des îlots pancréatiques, par un agent qui reste spéculatif ; altération des mécanismes de régulation périphérique, permettant l’expansion de la réponse immune aboutissant à terme à la destruction des cellules b. La meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans le développement de l’auto-immunité, conjointement aux données issues des premiers essais d’immuno-intervention chez l’Homme, ouvre de nouvelles perspectives en termes de prévention secondaire (visant à inhiber la réponse immune déjà engagée) et tertiaire (au stade de diabète, permettant de préserver les cellules b résiduelles). La possibilité d’une prévention primaire de la maladie (visant à éviter le déclenchement de l’auto-immunité) reste utopique, car nécessitant l’identification de l’événement initiateur de la réponse immune et/ou une intervention précoce sur la sélection thymique.

Données cliniques Le diabète de type 1 présente une grande hétérogénéité phénotypique (1). Initialement décrit chez les enfants et caractérisé par une carence insulinique aiguë, le DT1 survient en fait dans la moitié des cas après l’âge de 20 ans, avec un continuum de présentation clinique, allant de l’acidocétose révélatrice au diabète pauci-symptomatique évoquant parfois un diabète de type 2 (forme *MCU-PH, service du Pr Boitard, hôpital Cochin - Hôtel-Dieu, Paris

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reconnue sous le terme de LADA, Latent Autoimmune Diabetes in the Adults). La mise en évidence de marqueurs sériques d’auto-immunité revêt ici tout son intérêt, permettant d’établir le diagnostic étiologique du diabète. De plus, dans un tiers des cas, le DT1 s’associe à d’autres maladies auto-immunes spécifiques d’organes (les plus fréquentes étant les thyroïdites), témoignant d’une auto-immunité plus diffuse. Enfin, dans 10 % des cas, le diabète est familial. Il

est vraisemblable qu’à cette hétérogénéité clinique corresponde une hétérogénéité génétique et immunologique.

Données histologiques L’une des façons d’aborder la physiopathologie des maladies auto-immunes est d’en étudier l’organe cible. Du fait de la mauvaise accessibilité du pancréas, les données histologiques disponibles sont essentiellement issues d’études postmortem ou de modèles murins. Chez la souris NOD (Non Obese Diabetic, modèle de diabète auto-immun spontané), des cellules dendritiques et des macrophages infiltrant le pancréas sont visibles dès l’âge de 3 semaines. Des lymphocytes (à prédominance T, LT) apparaissent ensuite en périphérie des îlots (péri-insulite), puis les envahissent (insulite, initialement constituée de LT de type CD4, puis CD8). L’évolution ultérieure est marquée par une destruction des cellules b (insulite destructrice) et la survenue du diabète après l’âge de 15 semaines. Chez l’Homme, l’insulite apparaît très limitée chez les sujets non diabétiques mais porteurs d’autoanticorps.

Au diagnostic de diabète, l’insulite est constituée majoritairement de lymphocytes T CD8, et est nettement plus marquée chez l’enfant Diabète & Obésité • Octobre 2013 • vol. 8 • numéro 72

que chez l’adulte. Très à distance du diagnostic, l’insulite n’est plus visible, mais il persiste chez certains patients des îlots contenant des cellules b (2). Il est à noter, chez l’Homme comme chez la souris, une distribution focale de l’insulite : au sein du même pancréas coexistent des îlots sains, des îlots infiltrés et des îlots totalement détruits, suggérant un processus évoluant par vagues successives.

Marqueurs immunologiques Les anticorps Les marqueurs immunologiques du DT1 aujourd’hui utilisés sont essentiellement représentés par des autoanticorps spécifiques d’antigènes : anticorps dirigés contre l’insuline (IAA), la glutamate décarboxylase (GADA), la tyrosine phosphatase IA-2 (IA-2A), et plus récemment identifié, le transporteur de zinc ZnT8 (ZnT8A). Ces anticorps sont détectables avant l’émergence de l’hyperglycémie, permettant d’identifier une phase préclinique de la maladie (3). Chez les enfants à risque génétique, ils sont détectables dès l’âge de 9 mois, les IAA étant les premiers à apparaître, suivis des autres spécificités. Le nombre d’autoanticorps présents, plus que leur titre, est prédictif de l’évolution vers le diabète, les IA2-A et les ZnT8A étant de plus des marqueurs de l’agressivité du processus auto-immun. Au diagnostic de diabète, des auto-anticorps sont détectés chez 90 % des patients. Ils persistent à long terme (plus particulièrement les GADA), présents encore chez 60 % des patients après 25 ans d’évolution, ce qui permet de poser, a posteriori, le diagnostic de diabète auto-immun. La signification de la persistance de ces anticorps n’est pas connue.

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Les cellules T L’étude des lymphocytes T, si elle apparaît plus proche de la physiopathologie du DT1 que celle des anticorps (qui n’ont pas d’effet pathogène direct), est de réalisation plus difficile : la fréquence en périphérie des LT autoréactifs est faible, leur technique d’étude délicate et de standardisation récente.

Les LT circulants, de surcroît, ne constituent qu’un témoin indirect du processus intrapancréatique.

Des anomalies quantitatives ou qualitatives de sous-populations lymphocytaires T ont été observées chez les patients au diagnostic de diabète et dans la période préclinique (cf. infra). De manière plus spécifique, des lymphocytes T CD4 et CD8, dirigés contre l’insuline, la GAD et la tyrosine phosphatase IA-2, ont été mis en évidence chez les patients présentant un DT1 de diagnostic récent et chez les sujets

visant les LT (cyclosporine, corticoïdes) au stade clinique de la maladie sont autant d’arguments en faveur d’un rôle majeur des lymphocytes T dans la survenue du DT1. Il est actuellement admis que les LT CD4 (sous-populations Th1 et probablement Th17) initient et orchestrent la réponse immune adaptative, et que les LT CD8, cytotoxiques, sont les principaux effecteurs de la destruction des cellules b. D’autres cellules interviennent dans la maladie : les macrophages et les cellules dendritiques, qui ont un rôle primordial en tant que cellules présentatrices indispensables à l’activation des LT CD4. Les lymphocytes B, longtemps négligés, interviennent certainement au stade de propagation de l’auto-immunité, de par leur excellente capacité de présentation des antigènes, expliquant en partie l’efficacité des anticorps anti-CD20 (rituximab) en

La possibilité d’une prévention primaire de la maladie (visant à éviter le déclenchement de l’auto-immunité) reste utopique. non diabétiques porteurs d’autoanticorps (4). Les tests cellulaires, outre marqueurs prédictifs dont la valeur reste à définir, pourraient constituer de bons marqueurs intermédiaires au cours des essais de prévention de la maladie.

Les acteurs de la maladie auto-immune

prévention tertiaire de la maladie.

Enfin, plusieurs cytokines participent aux différentes phases de la maladie, recrutant et activant les LT (IL12, IL2, IFNg), créant un environnement pro-inflammatoire propice à l’expansion de la réponse immune (IL23, IL17, IL6), ou encore exerçant un effet cytotoxique direct sur les cellules b (TNFa, IL1b).

L’autoantigène cible Les effecteurs Les données histologiques, la mise en évidence, chez des patients transplantés après récidive de la maladie auto-immune sur le greffon, de lymphocytes T capables de lyser les cellules b, ou encore l’efficacité partielle des immunosuppresseurs

La nature de l’autoantigène cible de la réponse immune est encore débattue : une trentaine d’antigènes ont en effet été mis en évidence, dont seuls l’insuline et le transporteur de zinc ZnT8 sont spécifiques des cellules b. Cette multitude d’autoantigènes relève d’une 269

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diversification de la réponse immune une fois les premières cellules b détruites, ces dernières offrant au système immunitaire de nouvelles spécificités antigéniques. Des données indiquent que l’antigène primordial pourrait être l’insuline chez les enfants à risque génétique de développer la maladie. Les données chez l’adulte sont moins évidentes, possiblement en faveur de la GAD. Il est en fait probable que l’autoantigène initial diffère selon les patients, et notamment selon leur génotype HLA de la classe II, dont on connaît l’importance dans la sélection des antigènes présentés au système immunitaire (5).

Anomalies immunologiques Anomalies de tolérance centrale (rev in 6) L’existence de LT autoréactifs en périphérie sous-entend qu’ils ont échappé au niveau du thymus à la sélection négative, qui s’opère lors d’une interaction forte entre le récepteur du lymphocyte T et l’antigène présenté par les cellules thymiques. Le terrain génétique semble déterminant dans les anomalies de cette tolérance dite centrale. Un exemple majeur en est la polyendocrinopathie auto-immune de type 1 (PEA1 ou APECED), maladie rare caractérisée par une auto-immunité endocrinienne diffuse et comportant dans 20 % des cas un DT1. La PEA1 est liée à des mutations du gène AIRE, qui altèrent l’expression (et donc la présentation) d’antigènes tissu-spécifiques au niveau de l’épithélium thymique, favorisant ainsi l’émergence de clones T autoréactifs (7). Au cours du DT1 “classique”, plusieurs polymorphismes génétiques influençant la sélection thymique ont été mis 270

en évidence. Ils concernent en premier lieu les gènes HLA de classe II, qui déterminent 50-60 % de la prédisposition à la maladie. Les molécules codées par les allèles de susceptibilité (DQB1* 0302 et 0201 notamment) permettraient, du fait d’une instabilité du complexe HLApeptide autoantigénique, la sélection de LT autoréactifs. Le VNTR du gène de l’insuline, contrôlant le niveau d’expression de l’insuline, contribue lui pour 5-10 % à la prédisposition à la maladie : les allèles de classe I, associés à une faible expression thymique de l’insuline, favoriseraient la sélection de LT

produisent des cytokines régulatrices (TGFb, IL10). Le syndrome IPEX (Immunodeficiency, Polyendocrinopathy and Enteropathy X-linked), caractérisé par l’existence de multiples manifestations auto-immunes incluant un DT1 de survenue précoce, souligne l’importance des Treg dans le contrôle de la réponse immune. Cette maladie rare est liée à des mutations du gène FOXP3 situé sur le chromosome X, responsables d’une absence de cellules T régulatrices (7). Le DT1 “classique” n’a pas été associé à des polymorphismes de ce gène,

Le rôle même de la cible du processus autoimmun, la cellule b, reste à ce jour peu exploré.

Anomalies de la tolérance périphérique (rev in 6)

mais en revanche à certains du gène CD25. Récemment, une mutation du gène SIRT-1, gène entre autres impliqué dans l’acétylation de FoxP3 nécessaire à sa fonction, a été rapportée dans une famille présentant un DT1 “monogénique” (8). D’une manière plus large, tous les polymorphismes associés à une réduction de l’activation lymphocytaire (gènes PTPN22, CTLA4, UBASH3A…) pourraient contribuer à la survenue du DT1 par le biais d’une baisse de la fonction des Treg.

Différents types cellulaires interviennent dans la régulation de la réponse immune une fois engagée, en particulier les cellules T régulatrices (Treg), lymphocytes T CD4 exprimant à leur surface le marqueur CD25, l’un des composants du récepteur de haute affinité pour l’interleukine 2 (IL2).

Ces cellules, dont l’activation et la fonction sont respectivement sous la dépendance de taux faibles d’IL2 et de l’expression du facteur de transcription FoxP3,

L’étude des Treg aux différents stades du DT1 (prédiabète, diabète récent, diabète ancien) indique l’existence d’un nombre normal de ces cellules en périphérie. Un défaut de fonction a été suggéré par certains auteurs, ou encore une résistance des LT effecteurs à leur effet suppresseur, non confirmé par d’autres (9). L’existence en périphérie de LT exprimant FoxP3 mais produisant de l’interferon g (cytokine effectrice) conjointement à

dirigés contre l’insuline. Des polymorphismes des gènes PTPN22 et CTLA-4 associés au DT1 mais également à d’autres maladies auto-immunes (thyroïdites, maladie cœliaque) pourraient induire également des anomalies du processus de sélection négative, par le biais d’une diminution de la signalisation lymphocytaire, et donc de la force d’interaction entre LT autoréactifs et cellules thymiques.

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celle de Treg ayant une réduction de l’expression de FoxP3 a été rapportée chez des patients présentant un DT1 récent. Au niveau des îlots, une étude indique de la même façon une réduction de l’expression de FoxP3 au sein des Treg associée à une expansion de la population Th17, pro-inflammatoire. Il semble en fait exister au cours du DT1 une certaine instabilité des Treg qui, perdant l’expression de FoxP3 (sous l’action de cytokines inflammatoires ?), acquièrent un phénotype Th17 effecteur (10).

Un des effets des anticorps antiCD3 et des anticorps anti-CD20, traitements ayant montré une efficacité partielle en prévention tertiaire du DT1, semble bien être l’expansion de Treg. L’effet de l’injection de Treg expandues ex vivo est actuellement à l’étude chez des enfants (11). L’induction de Treg par administration de faibles doses d’IL2 est une autre approche thérapeutique actuellement développée (9).

D’autres types cellulaires sont impliqués dans la régulation de la réponse immune. Les cellules iNKT, lymphocytes T présentant un récepteur monomorphe, exercent des fonctions suppressives par le biais de la sécrétion d’IL4.

L’injection de ligands du récepteur, tels le glycolipide aGalSer ou la molécule C20:2, prévient la survenue du DT1 chez la souris NOD. Chez les patients présentant un DT1 récent, des anomalies de nombre et/ou de fonction des cellules iNKT circulantes, ainsi qu’une inaptitude des iNKT issues des ganglions pancréatiques à sécréter de l’IL4 ont été décrites (12). Le rôle exact de ces cellules dans la survenue de la maladie n’est pas encore éclairci.

Les données concernant d’autres cellules suppressives, telles les Diabète & Obésité • Octobre 2013 • vol. 8 • numéro 72

LT Tr1, sécrétant de l’IL10, et les LT Th3, sécrétant du TGFb, sont encore très parcellaires.

Rôle de l’immunité innée / interaction avec l’environnement Le rôle de l’environnement dans la survenue du DT1 est suggéré, entre autres, par l’absence de concordance complète pour la maladie chez les jumeaux monozygotes, et par l’augmentation récente de l’incidence de la maladie (de 3 à 4 % par an en Europe), alors même que la prévalence des allèles HLA à fort risque diminue parmi ces nouveaux cas de DT1. Les hypothèses mécanistiques sont multiples : - théorie de l’accélération et de la surcharge, reliant environnement et augmentation des besoins en insuline, et expliquant ainsi l’augmentation particulière de l’incidence de la maladie chez les enfants de moins de 5 ans ; - théorie de l’hygiène, attribuant l’augmentation de l’incidence des maladies auto-immunes à une déviation de la réponse immune du fait d’une moindre stimulation par les agents infectieux ; - théorie du terrain fertile, suggérant l’induction, par les agents infectieux, d’un état propice à l’activation de l’auto-immunité…

Les suspects sont également nombreux : agents infectieux et notamment entérovirus, protéines du lait de vache, gluten, céréales, carence en vitamine D, ou plus récemment microbiote intestinal, dont on connaît l’impact sur la maturation et la différenciation des Treg et des LT Th17 (13), excès de sel...

Néanmoins, à ce jour, aucun facteur d’environnement n’a fait preuve de son implication directe dans la survenue du DT1. Les raisons en sont diverses : intervention probablement précoce (voire prénatale),

comme suggéré par la cinétique d’apparition, des autoanticorps chez les enfants à risque génétique, caractère probablement ubiquitaire n’ayant un impact que sur une minorité d’individus, diversité d’un patient à l’autre et/ou d’un stade à l’autre (initiation, propagation) de la maladie.

Le système immunitaire inné constitue un pont entre environnement et autoréactivité. Négligé jusqu’à récemment dans la physiopathologie du DT1, son rôle dans l’initiation du processus autoimmun apparaît primordial (14).

Le recrutement et l’activation des cellules du système inné (macrophages, cellules dendritiques, polynucléaires neutrophiles) sont induits par la reconnaissance de motifs non spécifiques issus d’agents exogènes (lipoprotéines, acides nucléiques, protéines) par des récepteurs (notamment les Tolllike receptors, TLR), exprimés à leur surface et au niveau des cellules endothéliales. Lorsque prolongée, la réponse immune innée induit l’activation de la réponse adaptative, par le biais de cytokines proinflammatoires, en particulier le TNFa. Dans le contexte du DT1, la présentation d’antigènes insulaires produits à l’occasion d’une lyse des cellules b, à des LT autoréactifs, par le système immunitaire inné, pourrait induire une activation du processus auto-immun. La réalité de cette séquence d’événements a récemment été illustrée dans le modèle de la souris NOD, l’événement initiateur étant dans ce cas l’apoptose physiologique des cellules b survenant dans la période périnatale (15). Tout autre événement (exposition à des agents viraux ou toxiques) induisant une lyse des cellules b et une inflammation chronique des îlots, pourrait, selon le même scénario, activer une réponse 271

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auto-immune dirigée contre les cellules b… sous réserve de l’existence de LT autoréactifs.

En conclusion Depuis les premiers essais d’immuno-intervention développés dans les années 1980, plusieurs points clés ont été mis en évidence dans les processus conduisant à la destruction des cellules b au cours du DT1 : effet “permissif” du thymus

dans la sélection de cellules T autoréactives, en partie génétiquement déterminé, stimulation du système immunitaire inné par des facteurs environnementaux ou intrinsèques, décisive dans le déclenchement de l’activation de l’immunité adaptative, existence d’un déséquilibre de la balance entre cellules T effectrices et cellules T régulatrices, d’origine vraisemblablement mixte, génétique et environnementale. Ces données modifient les approches

thérapeutiques de prévention, tournées actuellement vers une limitation de l’activation par le système inné et/ou vers une stimulation des cellules régulatrices. Le rôle même de la cible du processus auto-immun, la cellule b, reste à ce jour peu exploré. n

Mots-clés : Diabète de type 1, Auto-immunité, Cellules b pancréatiques, Prévention

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rendez-vous de l’industrie Lecteur de glycémie et cétonémie

FreeStyle Optium Neo : un système de mesure de la glycémie et de la cétonémie Abbott a annoncé avoir obtenu l’approbation du marquage CE (Conformité Européenne) en Europe pour le système de mesure de la glycémie FreeStyle Optium Neo. Ce système présente les caractéristiques suivantes : • un écran à fort contraste piloté par icônes conçu pour une utilisation facile ; • un design élégant, transportable et discret ; • des alertes de tendance glycémique, qui interpellent visuellement les patients lorsqu’ils sont en hypo- ou hyperglycémie ; •u ne fonction de gestion de l’insuline, qui permet aux professionnels de santé de planifier le protocole insulinique dans le lecteur pour leurs patients. Partant de la dose prescrite, le lecteur a été conçu pour permettre aux patients d’enregistrer leurs doses d’insuline réelles en utilisant les flèches haut ou bas. Cette fonction a été conçue pour permettre aux patients et aux professionnels de santé d’examiner les doses d’insuline enregistrées et les résultats de glycémie.

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Le système FreeStyle Optium Neo d’Abbott sera disponible en Europe dans les semaines à venir. Les personnes diabétiques intéressées par le système FreeStyle Optium Neo doivent consulter leur médecin. n

Essai clinique

Évaluer l’efficacité et l’innocuité de la Réparixine dans le cadre d’une greffe de cellules autologues d’îlots La société biopharmaceutique italienne Dompé a annoncé le lancement du REP0112, un essai multicentrique en double aveugle randomisé de phase II/III visant à évaluer l’efficacité et l’innocuité de la Réparixine dans le cadre d’une greffe de cellules autologues d’îlots, une procédure dans laquelle, contrairement à une greffe en provenance d’un donneur, les cellules pancréatiques sont prélevées sur le pancréas du patient lui-même, ayant fait l’objet d’une ablation chirurgicale à cause d’une pathologie pancréatique. Le recrutement du premier patient est prévu pour la fin de l’année 2013 et les résultats sont attendus pour début 2016. n Diabète & Obésité • Octobre 2013 • vol. 8 • numéro 72