Microchimérisme foeto-maternel et auto-immunité

1. Microchimérisme foeto-maternel et auto-immunité Thierry Schaeverbeke CHU de Bordeaux, Université Victor Segalen Bordeaux 2

2. Qu’est-ce que le chimérisme ? • présence chez un individu de cellules issues d’un autre individu • source de microchimérisme : • transfusion sanguine • transplantation d’organe • grossesse

3. Comment a-t-on mis en évidence le microchimérime foeto-maternel ? • sclérodermie : sex ratio entre 3/1 et 15/1 • pic de fréquence dans les années du post-partum (35 - 50) • la sclérodermie ressemble à une réaction du greffon contre l’hôte hypothèse : des cellules souches de l’enfant pourraient avoir été transférées à la mère pendant la grossesse, donnant naissance à des cellules immunitaires qui reconnaissent la mère comme un corps étranger !

4. Recherche de cellules foetales circulantes chez des femmes sclérodermiques ayant accouché de garçon • PCR qualitative du DNA Y positive chez : • 32/69 femmes avec SSc (46%) • 1/25 des témoins (p<0.001) • PCR quantitative du DNA Y sur sang total : • 11,1/16 ml cellules fetales chez les femmes avec SSc • 0,38/16 ml chez les femmes témoins saines • 1,3/16 ml chez les sœurs saines Nelson JL. Lancet 1998; 35: 559 Artlett C, N Engl J Med, 1998

5. Mais les choses ne sont pas si simples... • PCR quantitative, présence de cellules mâles : • chez 16% (0,07 - 0,29) des femmes avec SSc • 21,7% (0,07 - 0,44) des femmes avec d’autres maladies auto-immunes • 25% (0,14 - 0,40) des femmes saines • Le taux de cellules est similaire dans les 3 groupes... Le microchimérisme existe également chez des femmes saines il ne paraît ni plus fréquent ni quantitativement plus important en cas de sclérodermie... Gannagé M, Eur J Immunol, 2002

6. Mauvaise analogie entre GvHD et sclérodermie • présentation clinique cutanée différente • fibrose papillaire dans la GvHD scléreuse, sans atteinte péricapillaire • fibrose réticulaire engainant les vaisseaux dans la sclérodermie • dépôt granuleux d’IgM dans 86% des GvHD scléreuses versus 10 à 42% des sclérodermies • atteinte oesophagienne et rénale rare dans la GvHD • peu ou pas d’anticorps anti-topoisomerase I dans la GvHD

7. Mais... il reste à expliquer la présence de ces cellules !

8. En fait... plusieurs microchimérismes • microchimérisme foetal = transfert de cellules du foetus ou du placenta à la mère • microchimérisme maternel = transfert de cellules maternelles au foetus • microchimérisme gémellaire = transfert de cellules entre jumeaux • transfusions • transplantations d’organes

9. Microchimérisme fetal :pendant la gestation cellules foetales placenta foetus mâle • Présence de cellules fœtales dans la circulation maternelle pendant la gestation : • Dès la 6° semaine de gestation • En nombre de plus en plus important jusqu’à l’accouchement • Chez 100% des femmes enceintes testées • En faible nombre : 1 à 6 cellules nucléées/ml Ariga et al, Transfusion 2001

10. Microchimérisme foetal :après la gestation • cellules foetales détectable chez 30-50% des femmes en l’absence de toute pathologie • persistance des cellules foetales dans le sang circulant jusqu’à 27 ans après l’accouchement • persistance de cellules mésenchymateuses foetales dans la moelle osseuse jusqu’à 50 ans après la gestation Lambert et al, Blood, 2002 Bianchi et al, PNAS, 1996 O’Donoghue et al, Lancet, 2004

11. Microchimérisme maternel :Transfert de cellules de la mère àl’enfant • PCR d’haplotypes HLA maternels non partagés : • présence de cellules maternelles chez ≈ 50% d’adultes normaux S. Maloney, 1999

12. Échanges placentaires de cellules souches pendant la grossesse placenta mais aussi au moment de l’accouchement ou de la délivrance : exemple de l’immunisation anti-rhésus

13. Quelle est la nature des cellules transférées ? • caractérisation des cellules microchimériques dans le sang circulant : • lymphocytes T, lymphocytes B, monocytes, cellules NK • pas de différence entre malades sclérodermiques et témoins Suggère le transfert de cellules souches hématopoïétiques à longue durée de survie Certaines de ces cellules peuvent se différencier en cellules immunitaires Evans PC. Blood 1999; 93: 2033

14. Comment expliquer la persistance au long cours de cellules “étrangères” ? • les cellules fœtales pourraient échapper au système immunitaire maternel du fait des homologies HLA ou via la diffusion (leakage) des antigènes paternels • les cellules foetales pourraient interagir avec les cellules T-régulatrices et induire des phénomènes de tolérance • les cellules maternelles présentent lors de la constitution du système immunitaire de l’enfant pourraient être intégrées dans le répertoire du soi

15. Synthèse • le microchimérisme est un phénomène banal... physiologique ? • aboutit au transfert de cellules souches hématopoïétiques de l’enfant à la mère et de la mère à l’enfant • ces cellules souches persistent au long cours • une femme : • transfère des cellules souches à ses enfants • véhicule des cellules souches : • de chacun de ses enfants • et de générations antérieures, transmises par sa mère

16. Phénomène physiologique ? • le fait que le microchimérisme soit très fréquent n’exclue pas que ce transfert cellulaire puisse être parfois à l’origine de pathologies • pourrait être une des explications au fait que les maladies auto-immunes soient plus fréquentes chez la femme • pourrait également être impliqué dans d’autres maladies...

17. Rôle potentiel dans des pathologies dysimmunitaires liées à la grossesse

18. Dermatose polymorphique gravidique • dermatose bénigne d'étiologie inconnue • 0,5 à 2% des grossesses • papules rosées disposées selon les vergetures abdominales • respect relatif de la région péri-ombilicale • présence de cellules Y dans l’épiderme de femmes enceintes d’un garçon : • 5/10 femmes ayant une DPG et enceintes d’un garçon • 0/13 femmes ayant une autre dermatose ou une peau normale (p<0.05) Aractingi S, Lancet, 1998

19. Dermatose polymorphique gravidique cellules intradermiques foetales chromosome Y en fluorescence verte

20. Atrésie biliaire néonatale biopsie hépatique d’un garçon / atrésie biliaire : chr Y en vert, chr X en rouge • hybridation XY sur biopsies hépatiques de 8 garçons présentant une atrésie biliaire (AB) et 2 hépatites néonatales (HN) • microchimérisme maternel chez 7/8 AB vs 0/2 HN • PCR quantitative : 1-142 copies ADN maternel / 25.000 copies ADN patients Suskind DL. BMC Gastroenterology 2004, 4:14

21. Rôle potentiel dans des pathologies auto-immunes à distance de la grossesse

22. Lupus • recherche post-mortem de cellules microchimériques dans 48 organes provenant de femmes LED vs 146 organes sains de témoins sans maladies auto-immunes appariés sur le sexe et l’âge • organes : reins, foie, coeur, poumons, rate, ganglions Kremer ICL. Ann Rheum Dis 2007; 66: 1568–1573

23. Gougerot Sjögren • 56 femmes présentant un Sjögren • 27 échantillons de PBMC, 42 biopsies glandes salivaires et 9 lavages broncho-alvéolaires • identification du chromosome Y par PCR et fluorescence in situ Kuroki M. Ann Rheum Dis 2002; 61: 1041–1046

24. Gougerot Sjögren • identification de cellules Y + dans la BGS de 3 femmes Sjögren Kuroki M. Ann Rheum Dis 2002; 61: 1041–1046

25. Polyarthrite rhumatoïde • 20% des femmes atteintes de polyarthrite rhumatoïde n’ont pas de groupe HLA de prédisposition (ni DR4, ni DR1) • hypothèse : ce groupe pourrait-il être transféré par microchimérisme ? • = hypothèse NIMA (non-inherited maternal HLA alleles)

26. Polyarthrite rhumatoïde • Prélèvements de cellules mononucléées (PBMC) extraites à partir du sang de femmes atteintes de PR non porteuses des HLA-DRB1*04 (n = 43) ou de HLA-DRB1*01 (n = 33) et à partir du sang de sujets témoins sans PR (n = 64 pour HLA-DRB1*04 et n = 46 pour HLA-DRB1*01) • Extraction de l’ADN • Typage génétique de HLA par technique SSO (single sequence oligonucleotide)

27. Polyarthrite rhumatoïde • Les cellules microchimériques (cM) HLA-DRB1*04 ou 01 sont plus souvent présentes chez les patientes atteintes de PR (sans épitope partagé) que chez les témoins • Le microchimérisme permet de transmettre l’épitope partagé aux patientes atteintes de PR n’ayant pas de gènes HLA qui codent pour cet épitope Expression de cMHLA-DRB1*04 5 % 500 000 PR (n = 43) 300 000 Témoins (n = 64) 1 % 10 000 9 000 7 000 5 000 Nombre de cM/million de PBMC 3 000 p = 0,031 1 000 0,1 % 800 600 400 200 0 = 1 patient N. Lambert, 2008

28. Diabète de type 1 Cellules microchimériques maternelles • recherche d’ADN maternel chez : • 94 enfants et adultes diabétiques : 51 % + • 54 de leurs frères et soeurs non diabétiques : 33 % + • 17 témoins sains : 17 % + Nelson, J. Lee et al. P. N. A. S. 2007; 104, 1637-1642

29. Diabète de type 1 • autopsie de 4 pancréas : 3 sujets sains et un diabétique • cellules productrices d’insuline porteuses d’ADN maternel dans les 4 cas • 2 fois plus de cellules ß maternelles dans le cas de diabète... suggère que les cellules maternelles soient venues à la rescousse du pancréas défaillant microchimérisme = acteur ou gardien de l’auto-immunité ? Nelson, J. Lee et al. P. N. A. S. 2007; 104, 1637-1642

30. Rôle potentiel dans la réparation tissulaire ?

31. Les cellules foetales sont pluripotentes Hybridation in situ + immunomarquage pour étudier le phénotype cellulaire Thyroïde chromosome X : rouge chromosome Y : vert marquage en immunofluorescence rouge par un anticorps anti-cytokératine 14 à 60% des cellules chimériques identifiées dans des tissus épithéliaux sont cytokératine positifs (marqueur épithélial) Khosrotehrani, JAMA 2004

32. Les cellules foetales sont pluripotentes Organes hématopoïétiques (rate, ganglions) 90% des cellules chimériques expriment CD45 (marqueur leucocytaire) marquage en immunofluorescence rouge par un anticorps anti-CD 45 Khosrotehrani, JAMA 2004

33. Les cellules foetales sont pluripotentes Foie 4% des cellules chimériques expriment heppar-1 (marqueur des hépatocytes) marquage en immunoperoxydase par un anticorps anti-heppar-1 Khosrotehrani, JAMA 2004

34. Différenciation des cellules chimériques selon l’organe où elles gîtent • Chez des femmes ayant eu des grossesses antérieures, 4 à 60% des cellules fœtales microchimériques identifiées expriment des marqueurs de différenciation hépatique ou épithéliale dans des tissus comme la thyroïde, l’intestin, le col utérin ou le foie. • A l’inverse, dans les organes hématopoïétiques (rate, ganglions), les cellules expriment des marqueurs leucocytaires dans 90% des cas Khosrotehrani, JAMA 2004

35. Différenciation des cellules chimériques selon l’organe où elles gîtent • des cellules fœtales multipotentes sont capables d’adopter divers phénotypes tissulaires maternels : Pregnancy Associated Progenitor Cells (PAPCs) • ces cellules fœtales pourraient participer à la réparation tissulaire maternelle en cas de lésion tissulaire

36. lésion tissulaire XY XX XY XX Hypothèse 2 XY XY XX XX XX XY XY XY XX Réaction de rejet garçon hébergeant des cellules souches provenant de sa mère recrutement de cellules souches pour réparer le tissu lésé Hypothèse 1 femme hébergeant des cellules souches provenant de son fils

37. Synthèse • de nombreuses études ont mis en évidence la présence de cellules chimériques dans des tissus maternels (ou infantiles) atteints d’une pathologie dysimmunitaire • ces cellules sont-elles pathogènes ? • ces cellules participent-elles à la réparation tissulaire ? • sont-elles de simples reliquats de la grossesse (bystanders... “badauds”) ? • la signification de leur présence est-elle univoque ou peut-elle varier d’une pathologie à l’autre - d’un patient à l’autre ?

40. Rôle potentiel dans des pathologies tumorales

41. Cancers chez les transplantés • cancers et lymphomes sont des complications fréquentes chez les transplantés, et surviennent volontiers sur les transplants • étude d’une série de tumeurs cutanées de femmes greffées par des reins de sexe masculin • trafic de cellules chimériques tant au sein des tumeurs malignes et bénignes • mise en évidence chez une femme d’un carcinome dont la totalité de la tumeur était composée de kératinocytes masculins • cette receveuse avait également à un autre site une lésion de dysplasie précancéreuse qui comprenait certains kératinocytes masculins les cellules chimériques qui dégénèrent échappent-elles plus souvent au contrôle immunitaire ? Aractingi et al, Cancer Res, 2005

42. Conclusion • la sagesse populaire prétend qu’un peu de nous persiste au travers de nos enfants • la science vient confirmer ce concept, au moins pour les femmes, grâce aux transferts cellulaires foeto-maternels • ces échanges cellulaires foeto-maternels sont très fréquents • les cellules souches échangées pourraient être impliquées : • dans les pathologies auto-immunes • dans la réparation tissulaires • dans le développement de cancers