Physiopathologie de la néphropathie lupique

1. 28/11/2013 Néphrologie, Rouen Lise Lelandais Physiopathologie de la néphropathie lupique

2. Le lupus, une maladie auto-immune Auto-Ac Complexes immuns Dépôts dans les organes Dommages tissulaires

3. Plan • Généralités : la néphropathie lupique • Auto-Ac lupiques • Immuns complexes (IC) • 3 mécanismes de formation • Acteurs de la réponse inflammatoire • Lésions tissulaires • Conclusion : schéma récapitulatif

4. La néphropathie lupique (NL) : généralités • Néphropathie lupique : • Cause majeure de morbidité et mortalité dans le lupus • 50% des patients lupiques • 10-30% de progression vers insuffisance rénale terminale. • Atteinte le plus souvent glomérulaire : 6 classes • Autres : • Néphrite tubulo-interstitielle • Atteinte vasculaire (thrombi microvasculaires, MAT) Associées le plus souvent à l’atteinte glomérulaire, aggrave le pronostic

5. Les auto-Ac dans le lupus

6. Auto-Ac retrouvés dans le lupus • Dirigés contre matériel nucléaire. ADN natif = double brin = double strand DNA (dsDNA)

7. Rôle des auto-Ac dans la physiopathologie de la néphropathie lupique • Rôle controversé : • simple marqueur / rôle pathogène ? • Arguments en faveur du rôle pathogène : • Chez l’homme : (Melissa et al., NEJM, 2003) • Etude américaine • 30 millions d’individus, dont 130 ont développé un lupus • 115 sur 130 des patients (88%) ayant développé un lupus avaient des Auto-Ac lupiques avant la survenue de la maladie (moyenne 3.3ans). • Accumulation progressive d’auto-Ac lupiques avant la survenue du lupus • Chez la souris : (Vlahakos et al. J Am Soc Nephrol, 1992) • Injection d’Ac monoclonaux anti-DNA d’origine murine à des souris saines ; • Dépôts d’Ac anti-DNA dans les glomérules ; • Anomalies morphologiques et fonctionnelles.

8. Les Ac anti-dsDNA sont associés à la néphropathie lupique • Modèle murin (Xie et al., Arthritis Rheum, 2003) • Chez les patients lupiques (Winfield et al., J Clin Invest, 1977 January) ELISA spécificité? dsDNA

9. Les Ac anti-dsDNA sont associés à la néphropathie lupique ABC : antigen binding capacity • Chez les patients lupiques (Winfield et al., J Clin Invest, 1977 January) : • Association statistique entre taux d’Ac antiDNA et lupus actif, néphropathie lupique.

10. Les immuns complexes (IC)

11. 3 mécanismes de formation des immuns complexes glomérulaires • IC pré-formés dans le sérum. • Formation in situ. • Planted Antigen theory. Nowling et al., Mechanisms of tissue injury in lupus nephritis, Arthritis research and therapy, 2011.

12. IC pré-formés dans le sérum • IC pré-formés dans le sérum, • dépôts secondaires dans les glomérules. • Souris MRL lpr/lpr • Chez l’homme ?

13. Formation in situ • Fixation des auto-Ac à des antigènes glomérulaires. Réactivité croisée des auto-Ac à des Ag glomérulaires.

14. Réactivité croisée des AcantidsDNA avec des Ag glomérulaires ELISA Lc Fixation à l’ α-actinine Réactivité croisée des Ac anti-dsDNA avec α-actinine (ELISA). + + + DNAse Fixation in vitro des Ac anti-dsDNA au niveau des glomérules et des cellules mésangiales de souris, dépendante de la spécificité pour α-actinine Zhao et al. Arthritis Rheum, 2005 Feb

15. Ag glomérulaires identifiés comme ayant une réactivité croisée avec les Auto-Ac lupiques • α-actinine: • protéine du cytosquelette, • Antiannexine A2 : • Laminine :

16. Plantedantigentheory • Dépôts d’Ag dans la MBG , • fixation secondaire des auto-Ac aux Ag déposés. • Ag = dépôts d’ADN/nucléosomes circulants (apoptose, cellules glomérulaires nécrotiques). - Haute affinité de la MBG pour l’ADN in vitro (Izui et al. J Exp Med. 1976).

17. Colocalisation des Ac anti-dsDNA avec les EDS EDS Biopsies rénales de 3 patients : - néphropathie lupique - Ac anti-dsDNA + • IEM (immune electronic microscopy) : Technique de microscopie électronique permettant de mettre en évidence une colocalisation entre des Ac et des structures vues en microscopie électronique. • EDSs ( electron dense structures) dépôts de chromatine extra-cellulaire (nucléosome : dsDNA+histones) dans la MBG et la matrice mésangiale. • Colocalisation des Ac anti-dsDNA avec EDSs exclusivement. Ac anti-dsDNA Ac anti-dsDNA 163p77 Ac anti-histone H3 Ac anti-TBP Kalaadji et al., Kidney International, 2007.

18. Rôle de la DNase 1 rénale • Destruction de la chromatine issue de l’apoptose ou de la nécrose cellulaire. • Forte expression rénale. • Corrélation inverse chez les patients lupiques entre perte d’expression de la DNase 1 dans le rein et progression de la néphropathie lupique. Seredkina et al., Mol2013 Jul.

19. Dépôts de complexes immuns ? lésions tissulaires Complément Médiateurs de l’inflammation Cellules « résidentes » rénales Cellules immunitaires « infiltrantes »

20. Rôle des cellules rénales résidentes Dépôts d’IC Dépôts tubulo-interstitiels mésangium Sous-endothéliaux Extra-membraneux Cellules épithéliales tubulaires Cellules mésangiales Cellules endothéliales podocytes Modifications structurelles et fonctionnelles Synthèse de cytokines pro-inflammatoires Transition épithélio-mésenchymateuse Activation de la coagulation (synthèse de molécules d’adhésion, vwF) Prolifération cellulaire, Secrétion d’acide hyaluronique, fibronectine podocytopathie

21. Rôle des cellules immunitaires infiltrantes • Chémokines : • recrutement cellules inflammatoires • MCP-1, CCL2, CCL4, CCL5, CYCL10. • IL6 : • prolifération des cellules mésangiales, amplification de la réponse inflammatoire. • IL1 β : • production d’auto-Ac par les LcB, • Production de protéines de la matrice extra-cellulaire par cellules mésangiales. Interaction cellules rénales résidentes /cellules inflammatoires infiltrantes => amplification de la réponse inflammatoire, lésions tissulaires. Yasunori et al., Journal of biomedicine and Biotechnology, August 2011.

22. Rôle du complément • Rôle pathogène évident : • Dépôts glomérulaires de protéines du complément (C3, C4, C1q) : caractéristiques de la néphropathie lupique. • Hypocomplémentémie de consommation • Voie alterne du complément • Blocage de la voie alterne par inhibiteur pharmacologique (CR2-fH) chez modèles murins de lupus => diminution de la sévérité de l’atteinte rénale (Hideharu et al., ArthritisRheum, 2011 April ). • Mais aussi rôle protecteur • Déficiences de facteurs de la voie classique (mutations des gènes codant pour C1, C2, C4) : augmentation de l’incidence de lupus (>80%). • Voie classique : clairance des IC et du matériel issu de l’apoptose cellulaire.

23. Lésions tissulaires Tveita et al., Arthritis Res Ther, 2008 • Inflammation glomérulaire et interstitielle • Induction de fibrose, • Secrétion d’acide hyaluronique de fibronectine par les cellules mésangiales. • Destruction de la MBG : Rôle des MMP (matrix-métallo protéinases) • Dégradation protéolytique de la MBG ; • Facilitation de la formation des IC au niveau de la MBG et de la matrice mésangiale ; • Perte des capacités de filtration de la barrière glomérulaire.

24. Schéma récapitulatif Auto-Ac (anti-dsDNA) IC pré-formés dans le sérum Formation d’IC Formation in situ Planted antigen theory Activation de cellules rénales intrinsèques Activation du complément Production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibrogènes Infiltration de cellules inflammatoires dans le glomérule et l’interstitium Activation de Lc B, expansion clonale Lésions tissulaires : Inflammation, prolifération cellulaire, fibrose.

25. Merci de votre attention…

26. Activation des cellules rénales résidentes Dépôts d’immuns complexes FcR Internalisation par endocytose, voies de signalisation intra-cellulaire TLR ? Activation des cellules rénales résidentes Young et al., Clinical and developmental immunology, 2012.

27. Rôle des TLR (Tolllikereceptors) • TLR : • classe de récepteurs de l’immunité innée. • Expression • Leucocytes +++ (macrophages, cellules dendritiques, Lc B) • cellules rénales résidentes. • TLR9 : cellules épithéliales tubulaires et cellules glomérulaires • TLR4 et 6 : cellules mésangiales et cellules épithéliales tubulaires. • TLR 9 : • activé par dsDNA (motifs CpG hypométhylés ) • Surexprimés par les Lc B chez les patients atteints de lupus Papadimitraki et al., Arthritis Rheum, Nov 2006.

28. Rôle des TLR (Tolllikereceptors) FcγR Lc B • dsDNA • motifs CpG hypométhylés TLR 9 Activation, production d’Ac anti-dsDNA • Activation des Lc B en double étape avec co-signal par TLR. • Activation des cellules rénales résidentes ? Cellule rénale résidente dsDNA TLR 7/9 dsDNA, motifs CpG activation Pui Y Lee et al., J Exp Med. 2008 December.

29. Cas particulier : la GEM lupique (classe 5) • Dépôts sus-épithéliaux • Interposition de la MBG entre lieu des dépôts et espace vasculaire • Pas d’afflux de cellules infiltrantes • Lésions limitées aux cellules épithéliales glomérulaires (podocytes).

30. Rôle de TLR9 • Modèle murin de néphropathie lupique • Injection intra-péritonéale de : • CpG-DNA marqués (activateur de TLR9). • E. Coli : contrôle positif (activation TLR9) • GpC : contrôle négatif Induction d’expression rénale de TLR9 Production d’Ac anti-DNA Accélération du développement de la néphropathie lupique : croissants, fibrose interstitielle. Accélération du développement de la néphropathie lupique protéinurie, score d’activité. Induction d’expression de chémokines pro-inflammatoires H.-J. Anders et al., The FASEB Journal, January 2004.

31. Merci de votre attention…

32. Rôle des cellules résidentes rénales Ex : cellules tubulaires épithéliales proximales (CETP) - activation par les IC - production de cytokines =>inflammation interstitielle • Immunohistochimie : biopsies rénales de patients atteints de NL classe 4 : • fixation d’IgG aux CETP, • Augmentation de production d’IL6 par les CETP. • Culture cellulaire de CETP : • fixation des Auto-Ac aux CETP • changements dans la morphologie cellulaire (élongation, perte d’adhérence entre cellules) • Production de cytokines pro-inflammatoires (IL6, IL1β, TNFα). control NL classe 4 IgG IL6 control Yung S et al. Journal of the American Society of Nephrology. 2005.

33. Bibliographie • Arbuckle et al., Development of autoantibodies before the clinical onset of systemic lupus erythematosus, N Engl J med, 2003 Oct. • Nowling et al., Mechanisms of tissue injury in lupus nephritis, Arthritis Res Ther. 2011 Dec. • Zhao et al. Cross-reactivity of human lupus anti-DNA antibodies with alpha-actinin and nephritogenic potential, Arthritis Rheum 2005 Feb. • Hideharu et al., The benefit of targeted and selective inhibition of the alternative complement pathway for modulating autoimmunity and renal disease in MRL/lpr mice1 , Arthritis Rheum, 2011 April. • Lihua et al, Complement Factor H Deficiency Accelerates Development of Lupus Nephritis, J Am Soc Nephrol. 2011. • Pui et al., TLR7-dependent and FcγR-independent production of type I interferon in experimental mouse lupus, J Exp med 2008 Dec. • Tveita et al., Glomerular matrix metalloproteinases and their regulators in the pathogenesis of lupus nephritis, Arthritis Res Ther. 2008 Dec. • Yung S, Tsang RCW, Sun Y, Leung JKH, Chan TM. Effect of human anti-DNA antibodies on proximal renal tubular epithelial cell cytokine expression: implications on tubulointerstitial inflammation in lupus nephritis. Journal of the American Society of Nephrology. 2005;16(11):3281–3294. • Timmerman JJ, Van Gijlswijk-Janssen DJ, Van Der Kooij SW, Van Es LA, Daha MR. Antigen-antibody complexes enhance the production of complement component C3 by human mesangial cells. Journal of the American Society of Nephrology. 1997 • Ryffel B, Car BD, Gunn H, Roman D, Hiestand P, Mihatsch MJ. Interleukin-6 exacerbates glomerulonephritis in (NZB×NZW)F1 mice. The American Journal of Pathology. 1994 • Tian J, Avalos AM, Mao SY, et al. Toll-like receptor 9-dependent activation by DNA-containing immune complexes is mediated by HMGB1 and RAGE. Nature Immunology. 2007 • Benigni A, Caroli C, Longaretti L, et al. Involvement of renal tubular toll-like receptor 9 in the development of tubulointerstitial injury in systemic lupus. Arthritis and Rheumatism. 2007 • Izui S, Lambert PH, Miescher PA. In vitro demonstration of a particular affinity of glomerular basement membrane and collagen for DNA: a possible basis for a local formation of DNA-anti-DNA complexes in systemic lupus erythematosus. J Exp Med. 1976 • Winfield et al., Avidity of anti-DNA antibodies in serum and IgG glomerular eluates from patients with systemic lupus erythematosus. Association of high avidity antinative DNA antibody with glomerulonephritis, J Clin Invest. 1977 January. • Vlahakos et al., Murine monoclonal anti-DNA antibodies penetrate cells, bind to nuclei, and induce glomerular proliferation and proteinuria in vivo, J Am Soc Nephrol, 1992 Feb. • Seredkina et al., Lupus nephritis: enigmas, conflicting models and an emergingconcept, Mol Med, 2013 Jul. • Yasunori et al., The Role of cytokines in the lupus nephritis, Journal of biomedicine and Biotechnology, august 2011. • The FASEB Journal • express article 10.1096/fj.03-0646fje. • Published online January 20, 2004. • Activation of toll-like receptor-9 induces progression of • renal disease in MRL-Fas(lpr) mice • Hans-Joachim Anders • Arthritis Rheum. 2006 Nov;54(11):3601-11. • Expansion of toll-like receptor 9-expressing B cells in active systemic lupus erythematosus: implications for the induction and maintenance of the autoimmune process. • Papadimitraki ED, Choulaki C, Koutala E, Bertsias G, Tsatsanis C, Gergianaki I, Raptopoulou A, Kritikos HD, Mamalaki C, Sidiropoulos P, Boumpas DT. • Source • University of Crete Medical School, Heraklion, Greece. • http://www.soc-nephrologie.org/PDF/epart/assoc/CJN/2007_eze/01-daniel.pdf • http://www.uptodate.com/contents/diagnosis-and-classification-of-renal-disease-in-systemic-lupus-erythematosus?detectedLanguage=fr&source=search_result&translation=lupus+nephritis&search=n%C3%A9phropathie+lupique&selectedTitle=2~125&provider=google • http://vincentbourquin.files.wordpress.com/2013/04/glomc3a9rulonc3a9phrites-en-bref.pdf • http://www.chu-lyon.fr/web/attached_file/11_Nephropathie_lupique.pdf?ComponentId=kmelia16&attachmentId=19674 • http://www.cuen.fr/umvf/spip.php?rubrique185

34. Formation des IC, 1ère étape dans la genèse des lésions tissulaires dans le lupus • Mauvais clairance des IC : dépôts intra-tissulaires, dont rénaux • Activation du complément (facteurs chémotactiques, infiltration par leucocytes, cellules mononucléées qui phagocytent les complexes immuns) • Perpétuation de l’inflammation glomérulaire (induction de la glomérulosclérose, fibrose intersticielle)

35. Formation des complexes immuns • Formation dans la circulation • Dépôts tissulaires secondaires par défaut de clairance des IC • Formation in situ • Dépôts d’Ag dans le glomérule, liaison secondaire de l’auto-Ac • Liaison de l’auto-Ac à un Ag glomérulaire

36. Les différentes formes de néphropathie lupique dépendent du site de formation des IC

37. Rôle des cytokines et chémokines • Rôle précurseur dans l’inflammation • IL6, IL1β, TNFα, IFN, IL18 … • Production : • cellules rénales résidentes • Leucocytes • Activation de voies de signalisation intra-cellulaire (P38 MAPK) • IL6 : • prolifération des cellules mésangiales, • amplification de l’inflammation glomérulaire. • IL1 β : • stimulation de la production d’auto-Ac par les LcB • Surproduction de protéines de la matrice extra-cellulaire (acide hyaluronique) par les cellules mésangiales. • Chémokines : • recrutement des cellules inflammatoires • MCP-1, CCL2, CCL4, CCL5, CYCL10.

38. Rappel : les différentes classes de néphropathie lupique IC au contact de l’espace vasculaire IC séparés de l’espace vasculaire par MBG

39. Dépôts mésangiaux et sous-endothéliaux • Communication avec l’espace vasculaire • Réponse cellulaire induite par l’activation du complément : Afflux de PNN et cellules mononucléées, prolifération cellulaire. • GN mésangiale ou proliférative focale/diffuse • Classe 2 : hypercellularité mésangiale • Classe 3 et 4 : prolifération cellulaire endo-capillaire +/- extra-capillaire

40. Dépôts sus-épithéliaux • Interposition de la MBG entre lieu des dépôts et espace vasculaire • Pas d’afflux cellulaire • Lésions limitées aux cellules épithéliales glomérulaires (podocytes) • GEM (classe 5)

41. Facteurs déterminant le site de formation des IC • Caractéristiques physico-chimiques de l’Ag • PM • Charge • Spécificité de l’Ag • Ag glomérulaire (cellules épithéliales)

42. Am J Pathol. 2006 Jun;168(6):1779-92. • KalNephritogenic lupus antibodies recognize glomerular basement membrane-associated chromatin fragments released from apoptotic intraglomerular cells. • Kalaaji M, Mortensen E, Jørgensen L, Olsen R, Rekvig OP. Réactivité croisée des auto-Ac à des Ag glomérulaires Kalaaji et al., Arthritis Rheum, 2005.

43. Glomerular apoptotic nucleosomes are central target structures for nephritogenic antibodies in human SLE nephritis, Kalaadji et al., 2006

45. Bibliographie • http://www.soc-nephrologie.org/PDF/epart/assoc/CJN/2007_eze/01-daniel.pdf • http://www.uptodate.com/contents/diagnosis-and-classification-of-renal-disease-in-systemic-lupus-erythematosus?detectedLanguage=fr&source=search_result&translation=lupus+nephritis&search=n%C3%A9phropathie+lupique&selectedTitle=2~125&provider=google • http://vincentbourquin.files.wordpress.com/2013/04/glomc3a9rulonc3a9phrites-en-bref.pdf • http://www.chu-lyon.fr/web/attached_file/11_Nephropathie_lupique.pdf?ComponentId=kmelia16&attachmentId=19674 • http://www.cuen.fr/umvf/spip.php?rubrique185

46. Réactivité croisée des Ac antidsDNA avec des Ag glomérulaires ELISA Lc T Fixation à l’ α-actinine Réactivité croisée des Ac anti-dsDNA avec α-actinine (ELISA). = + + = + + DNAse Fixation in vitro des Ac anti-dsDNA au niveau des glomérules et des cellules mésangiales de souris, dépendante de la spécificité pour α-actinine • Protéinurie • Dépôts glomérulaires Zhao et al. Arthritis Rheum, 2005 Feb

47. Haute affinité de l’ADN pour la MBG • Etude in vitro de l’affinité de l’ADN pour le collagène de la MBG (Izui et al. J Exp Med. 1976) : • MBG isolée à partir de reins humains sains. • Haute affinité de l’ADN pour le collagène et la MBG avec ssDNA>dsDNA. • Affinité diminuée par pH bas et détergents anioniques => importance des charges négatives de l’ADN interagissant avec sites basiques du collagène et MBG. • Moindre affinité des complexes immuns DNA-Ac antiDNA pour le collagène et la MBG que l’ADN seul. • MAIS ADN déjà fixé sur le collagène ou MBG fixe spécifiquement les Ac anti-DNA avec formation de IC stables.

48. Réactivité croisée des AcantidsDNA avec des Ag glomérulaires ELISA Lc Fixation à l’ α-actinine Réactivité croisée des Ac anti-dsDNA avec α-actinine (ELISA). + + + DNAse Fixation in vitro des Ac anti-dsDNA au niveau des glomérules et des cellules mésangiales de souris, dépendante de la spécificité pour α-actinine • Dépôts glomérulaires • Protéinurie Zhao et al. Arthritis Rheum, 2005 Feb