Laboratoire d’immunologie du CHU de Brest, Unité INSERM U1227, LBAI, Brest
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La polyarthrite rhumatoïde est une maladie inflammatoire chronique auto-immune, touchant près de 0,5% de la population mondiale.
Elle est responsable dans sa phase symptomatique de polyarthrites bilatérales, périphériques, symétriques, chroniques et destructrices, touchant principalement les petites articulations. Des atteintes extra-articulaires sont également possibles : altération de l’état général, syndrome sec, ou atteintes d’organes variables (atteintes pulmonaires pouvant aller jusqu’à la fibrose pulmonaire, atteintes du système nerveux périphérique et/ou central …).
Cette maladie a longtemps été associée à des dommages irréversibles des articulations avec douleurs, déformations et impact fonctionnel majeur. Un diagnostic précoce et les progrès thérapeutiques permettent de nos jours de proposer un objectif de rémission pour une majorité de patients. Cet objectif peut être obtenu grâce à l’utilisation de médicaments ciblant des cytokines inflammatoires comme le TNF (tumor necrosis factor, cytokine produite au sein des articulations atteintes, et participant à l’inflammation chronique de la synoviale articulaire), ou d'autres cibles encore (traitements anti-lymphocytes B, par exemple).
Le diagnostic de polyarthrite rhumatoïde repose sur l’identification clinique et radiologique des atteintes des petites et moyennes articulations, couplée à des analyses biologiques permettant d’identifier :
Des critères de classification pour le diagnostic de la PR ont été proposés par l'ACR/EULAR en 2010 (voir tableau 1) et permettent de fournir une définition standardisée de la maladie. En pratique, ils peuvent aider à poser précocement le diagnostic, mais il est important de noter que ces critères ne doivent pas se substituer à l'opinion d'un expert.
Le modèle physiopathologique actuel admet qu’à la faveur de susceptibilités génétiques, et/ou de facteurs environnementaux, surviennent des modifications post-traductionnelles de protéines du soi conduisant à une rupture de tolérance immunitaire vis-à-vis de ces protéines modifiées.
Des modifications post-traductionnelles de protéines du soi sont généralement la conséquence d’un stress cellulaire, à l'origine de la libération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de l’activation de diverses enzymes favorisant la modification d’acides aminés, et la génération de néo-épitopes. Les cellules en souffrance sont, en conditions physiologiques, rapidement éliminées, et ne conduisent pas à une rupture de tolérance immunitaire durable du fait d’une faible exposition d’auto-antigènes modifiés, dans un contexte inflammatoire contrôlé.
Sous l’influence de facteurs génétiques et environnementaux, une souffrance cellulaire chronique et les modifications post traductionnelles de protéines qui y sont associées, peuvent conduire à rompre cette tolérance. Dans la PR, une des modifications post-traductionnelles clés est conduite par l’action des Peptidyl Arginin Deaminases (PAD) conduisant à la citrullination de résidus arginine présents au sein de certains auto-antigènes tels que la vimentine, le collagène, le fibrinogène, l’alpha-énolase, etc. (voir schéma 1).
Les néo-épitopes citrullinés des auto-antigènes sont reconnus par le système immunitaire comme "dangereux", du fait d'une expression concomitante de la souffrance cellulaire et de l'inflammation associée. Chez un individu exprimant des groupes HLA particuliers, le système immunitaire peut alors développer une réponse anti-(auto)antigènes citrullinés, conduisant à l'apparition des anticorps anti-CCP ou ACPA, très spécifiques de la maladie. La perte de tolérance conduit à une boucle d’amplification avec activation des cellules dendritiques, des lymphocytes T qui engagent une collaboration avec les lymphocytes B pour la production des anticorps spécifiques, participant à la destruction de l’articulation dans un environnement très inflammatoire, en lien avec la production de cytokines comme l’IL-6, l’IL-1, et le TNF.
Cliniquement se développent des synovites avec des dommages structuraux touchant principalement le cartilage articulaire, riche en protéines citrullinées (collagène, fibrine, etc.).
Parmi les nombreux mécanismes et facteurs de risque conduisant à la citrullination des protéines et par la suite à la genèse de la PR, trois d’entre eux se distinguent :
Ces allèles conduisent à la production d’une chaîne protéique "bêta" de HLA-DR partageant une séquence peptidique « QKRAA » (appelée « épitope partagé »). Il a été évoqué que cet épitope partagé prédisposait à la présentation antigénique de dérivés citrullinés spécifiques.
Il a en effet été montré que l’immunisation spécifique vis à vis d'antigènes citrullinés survenait particulièrement en présence du locus HLA-DRB1*04:01 (Hill et al.). Dans cette étude, les auteurs ont étudié l’interaction des peptides dérivés de la vimentine contenant de l’arginine ou de la citrulline et la réponse des LT CD4+ à ces peptides chez des souris transgéniques exprimant l’allèle HLA-DRB1 *04 :01. La citrullination de la vimentine permet notamment d’augmenter considérablement la stabilité de l’interaction peptide antigénique et DRB *04 :01, facilitant la reconnaissance de ces motifs antigéniques par les T CD4+.
Selon une hypothèse physiopathologique défendue par une équipe française, une des enzymes à l’origine de la citrullination, la PAD-IV (= protéine "carrier") modifiée par des peptides citrullinés (= haptènes), pourrait être une cible initiale du processus de rupture de tolérance immunitaire, dans un modèle "protéine carrier modifiée par un haptène". Ainsi, l'enzyme participant à la citrullination serait elle même modifiée (citrullinée) et des peptides issus de sa dégradation seraient présentés par les allèles HLA "à risque".
La citrullination est catalysée in vivo par les enzymes PADs, dont un homologue, « PPAD » (Porphyromonas PAD), est exprimé dans la cavité buccale par la bactérie P. gingivalis. Cette bactérie est responsable de parodontopathies, affections souvent identifiées parmi les antécédents des patients. L’étude de plusieurs bactéries de la sphère orale montre que seule P. gingivalis peut être responsable d’une citrullination abondante des protéines endogènes, produisant alors des cibles antigéniques citrullinées stimulant le système immunitaire. Par opposition, la délétion de l’enzyme bactérienne PPAD chez P. gingivalis abroge totalement la citrullination des protéines dans au niveau de la muqueuse buccale.
L’exposition au tabac ou à la silice est responsable d’une inflammation pulmonaire. L’inflammation chronique des voies respiratoires induite par le tabac (ou la silice) favorise les modifications post-traductionnelles des protéines (dont la citrullination) ainsi qu’une activation persistante du système immunitaire. Le tabagisme est identifié comme un facteur de risque majeur de développer une PR. Le lien spécifique entre tabac, citrullination des protéines et ACPA est suggéré par le fait que seul un tabagisme antérieur est associé aux formes de PR avec ACPA. Certains patients non-fumeurs peuvent développer une arthrite inflammatoire, très souvent sans ACPA et moins érosives (donc moins sévères) mais répondant généralement moins bien aux thérapies basées sur les biomédicaments).
Ces éléments suggèrent que les mécanismes initiaux de mise en place de la réponse auto-immune peuvent se développer au niveau de muqueuses (buccale ou pulmonaire). Pannus synovial et destruction articulaire ne seraient « que » des conséquences secondaires (« victimes collatérales ») de cette rupture de tolérance, initiée par des mécanismes peut -être initialement protecteurs pour l'hôte.
En lien avec ces observations, les protéines modifiées et leurs épitopes « citrullinés » ont longtemps été considérés comme la principale source d’auto-antigènes associés à la survenue de la PR, donnée corroborée par l’identification d’ACPA ou anti-CCP associés à la maladie. Ces anticorps sont détectés au sein de la synoviale des patients et sont dirigés contre des épitopes citrullinés de diverses protéines du tissu articulaire (vimentine, collagène, fibrine, alpha énolase…). La recherche des anticorps anti-CCP reconnaissant un peptide synthétique citrulliné et cyclique (dans le test commercial) représente actuellement une des démarches les plus performantes pour le diagnostic positif de la maladie, avec une spécificité d’au moins 95%, pour une sensibilité d’environ 70% . En comparaison, le dosage des Facteurs Rhumatoïdes (IgM anti-IgG), présente une sensibilité similaire, mais une spécificité plus faible d’environ 80% (très dépendante du test mis en œuvre). En effet, les FR peuvent être observés dans des situations d’inflammation (chronique) sans lien avec la PR elle-même, parfois même chez le sujet sain, âgé.
D’autres auto-anticorps ont également été rapportés chez les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde, ciblant des auto-antigènes ayant subi des modifications post-traductionnelles différentes de la citrullination.
Dans la PR ont également été décrits des anticorps anti-protéines carbamylées (anti-CarP). Ils ciblent des protéines ayant subi une carbamylation, modification post-traductionnelle par fixation non enzymatique d’acide isocyanique sur les groupes NH2 libres des protéines. Ce processus transforme les résidus lysine en homocitrulline, et génère des néo-épitopes au sein des protéines (voir schéma 2).
La carbamylation requiert de l’acide isocyanique et n’est observé qu’a minima chez les sujets sains. Les concentrations d’urée et de cyanate, sources d’acide isocyanique, sont normalement insuffisantes pour provoquer une modification significative des protéines. L’augmentation des taux d’urée au cours de l’insuffisance rénale pourrait favoriser la carbamylation des protéines. Mais c’est surtout au cours de l’inflammation chronique, que la myéloperoxydase (MPO) des polynucléaires neutrophiles favorise la formation d’acide isocyanique à partir de l’acide thiocyanique, sous l’action du peroxyde d’hydrogène. Ainsi, l’augmentation d’activité de la MPO au cours de toute réaction inflammatoire favorise la carbamylation des protéines. L’existence préalable d’un fond inflammatoire chez les patients souffrant de PR pourraient favoriser ainsi le développement de ces anticorps anti-CarP.
Dans un modèle murin, l’immunisation par des peptides préalablement carbamylés induit une réponse immune, avec une prolifération des lymphocytes T CD4+ associée à des signatures « interféron » et TH17. Au plan clinique, les souris développent une arthrite érosive et produisent des anticorps anti-CarP à taux élevés. Le transfert adoptif des lymphocytes T d’animaux immunisés à des animaux non immunisés transfère l’arthrite. En revanche, le transfert passif des anticorps anti-CarP, seuls, à des souris naïves n’induit pas d’arthrite, suggérant que ces auto-anticorps ne sont pas à eux seuls arthritogènes.
Chez l’Homme, les auto-anticorps anti-CarP peuvent être détectés plusieurs années avant les premières manifestations cliniques, parfois avant même l’apparition des anti-CCP. Ils ont été décrits chez près de 8 à 14% des patients souffrant de PR sans anti-CCP (mais aussi chez 10 % de sujets ne souffrant pas de PR, ce qui fait discuter de l'intérêt des anti-CarP comme un marqueur sérologique complémentaire pour le diagnostic de la PR). Un intérêt pronostique a été évoqué.
Au cours de la PR, il a également été décrit des anticorps anti-protéines oxydées. Plus particulièrement, des modifications post-traductionnelles du collagène de type II par des espèces réactives de l’oxygène et du nitrogène, seraient responsables de la création d’autres néo-épitopes associés au développement de la PR. Quatre-vingt-quinze pourcents des patients souffrant de PR présenteraient des anticorps anti-collagène de type II modifié. Ils sont toutefois aussi observés chez des patients souffrant d'autres pathologies, traduisant là encore la spécificité faible de ce marqueur.
Leur contribution à l’induction et/ou l’entretien de la maladie n’est toutefois pas clairement définie à l’heure actuelle.
Il a longtemps été supposé un rôle pathogénique direct des anticorps anti-CCP en raison de leur association avec un profil de maladie rhumatoïde plus sévère et des effets pathogéniques sur divers types cellulaires in vitro.
Une étude publiée en 2023 par _He et al. évoque pourtant l’existence d’auto-anticorps anti-protéines citrullinées qui présenteraient des fonctions protectrices contre l'inflammation et la destruction articulaire, à contre-courant des hypothèses actuelles.
Les auteurs de ce papier ont utilisé un panel d’anticorps anti-CCP monoclonaux provenant de plusieurs patients souffrant de PR. Ces anticorps ont ensuite été « murinisés », par couplage des Fab humains d'auto-anticorps à un fragment Fc murin d’IgG2b, pour permettre leur tolérance au sein d’un modèle d’arthrite testé chez la souris.
Leur réactivité a d’abord été étudiée in vitro vis-à-vis d'un panel de peptides cycliques citrullinés et non citrullinés, dont 54 couvrant la séquence protéique du collagène de type II. Deux anticorps réagissant spécifiquement vis-à-vis des peptides citrullinés ont été transférés de manière passive dans deux modèles murins différents d’arthrite : l’arthrite induite par les anticorps anti-collagène et l’arthrite induite par la glucose-6-phosphate isomérase, dépendante des lymphocytes T. Le transfert passif de ces anticorps à la souris n’a pas montré d’effets arthritogéniques et un des anticorps, (appelé "E4"), a révélé au contraire un profil protecteur.
Chez les souris ayant reçu l’anticorps E4, l’effet « protecteur » se manifestait par un score d’arthrite plus faible, moins de douleurs, et un nombre diminué d’ostéoclastes (responsables de la dégradation du cartilage) au sein des coupes histologiques d'articulations atteintes, comparativement aux souris contrôles. Des analyses complémentaires ont montré que les anticorps E4 ciblaient les motifs du collagène de type II citrullinés, présents au sein de l’articulation de la souris. Ils étaient capables de se lier aux macrophages et aux cellules dendritiques in vivo. Notamment, la liaison de E4 aux macrophages permettait de bloquer le "switch" phénotypique des macrophages en ostéoclastes, ce qui participerait à limiter les dégradations tissulaires. Enfin, l’effet « protecteur » de « E4 » dans le modèle murin d’arthrite induit par le collagène était dépendant de la présence de la fraction constante Fc glycosylée de l’anticorps et de son interaction avec le récepteur Fc gamma R2B (FcyR2B) chez la souris.
L’exploration chez l’Homme rendue possible par l’utilisation de techniques d’immunoprécipitation des complexes immuns puis d’identification des peptides liés aux anticorps par spectrométrie de masse, a montré que E4 était capable de lier de manière quasi-exclusive, l’enzyme alpha-énolase citrullinée, présente dans le liquide synovial des patients atteints de PR. Les complexes immuns E4/alpha-énolase citrullinée avaient une meilleure interactivité avec le FcyR2B que les complexes E4/alpha-énolase non citrullinée et se sont révélés capables de stimuler des macrophages d’origine humaine via leurs récepteurs Fc. De cette interaction résultaient la diminution de l’ostéoclastogénèse (contribuant à l’érosion osseuse et l’atteinte de la synovie) et une augmentation de la production d’IL-10, cytokine immunosuppressive, qui pourrait limiter les dommages liés à l’inflammation.
Les données de cette étude confortent les résultats d’une autre équipe qui a également testé des anticorps anti-CCP de patients atteints de PR responsables d’effets variables chez la souris, tantôt inflammatoires, tantôt protecteurs pour le développement d’une arthrite murine au collagène. Cependant, l’extrapolation de ces résultats chez l’Homme reste pour l’instant sujet à débat, dans la mesure où les anticorps testés ont été modifiés pour être utilisables dans un modèle murin d’arthrite. De même, le profil de glycosylation des anticorps produits chez l'homme dans le contexte inflammatoire de la PR ne sera probablement pas celui qui a conduit à observer les effets tolérogènes chez la souris.
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