Photo : lymphocytes T (© Guilaine Boursier).

L’équilibre entre les lymphocytes T (LT) CD4⁺ effecteurs ou conventionnels (Teff) et les lymphocytes T régulateurs (Treg) est indispensable au maintien de la tolérance immunitaire. Les maladies auto-immunes se développent lorsque cette tolérance est rompue chez des patients ayant une prédisposition génétique. Des facteurs environnementaux ou immunologiques peuvent être impliqués dans le déclenchement de ces pathologies. Par exemple, une réactivité croisée entre certains autoantigènes et des antigènes microbiens serait un des mécanismes expliquant l’apparition d’une auto-immunité (→) [ 32].

(→) Voir l’article de M. Mirabel et al., m/s n°6-7, juin-juillet 2012, page 633

La mutation de certaines molécules régulant négativement l’activité des LT, telles que le CTLA-4 (cytotoxic T-lymphocyte antigen 4), peut également entraîner l’apparition de maladies auto-immunes. Les thérapies visant à restaurer la fonctionnalité ou le nombre des Treg in vivo dans un certain nombre de pathologies pourraient donc être envisagées dans le futur. L’utilisation de ces cellules est également envisageable lors des transplantations, comme traitement de la maladie du greffon contre l’hôte et dans l’allergie [ 2– 4, 31].

• Dans le diabète de type 1, la réponse effectrice auto-immune dirigée contre les cellules β des îlots de Langerhans du pancréas conduit à la destruction de ces cellules. Chez les souris NOD (non obese diabetic), modèle murin de diabète de type 1, la déplétion ou l’altération des Treg entraîne une destruction accélérée des cellules β des îlots [4]. À l’inverse, la maladie ne se développe pas si l’on transfère des Treg spécifiques d’antigènes de ces mêmes cellules [ 5].
• Dans le lupus érythémateux disséminé, il existe un déficit quantitatif et qualitatif en Treg, qui sont plus susceptibles à l’apoptose induite par Fas (ou CD95) [ 6]. Le transfert de Treg dans un modèle de souris lupique, avant et après le développement de la maladie, entraîne un ralentissement de l’évolution de la pathologie [ 7].
• Les souris ayant reçu des Treg simultanément à l’induction expérimentale d’une encéphalite auto-immune, qui représente un modèle murin de sclérose en plaques, sont protégées de l’apparition de la pathologie, et l’infiltration du système nerveux central par des cellules inflammatoires y est moindre. Le transfert de Treg chez des souris déficientes pour le gène codant pour l’IL(interleukine)-10, une cytokine régulatrice, ne montre pas la même efficacité, suggérant que cette cytokine intervient dans la protection qu’exercent les Treg contre l’encéphalite auto-immune expérimentale [ 10].
• L’implication des Treg a également été démontrée dans des modèles expérimentaux d’auto-immunité comme la polyarthrite rhumatoïde, la polymyosite et le psoriasis ; le transfert de Treg CD4⁺CD25⁺ peut y montrer une diminution de la sévérité de la pathologie [ 9, 10].
• L’immunité locale de l’intestin est finement régulée afin de permettre une réponse adaptée contre les agents pathogènes, tout en épargnant la flore commensale et les antigènes alimentaires. La maladie de Crohn est due à une dérégulation de cette immunité - principalement envers les antigènes de la flore intestinale - qui est responsable d’une colite inflammatoire. Chez ces patients, l’étude de biopsies de côlon a révélé un taux élevé de Treg Foxp3⁺ dans la lamina propria. Les Treg de la lamina propria ont la propriété de sécréter de l’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire qui semble être un élément clé de la régulation de l’inflammation du côlon chez la souris [ 8].

Ces expériences établissent l’importance des Treg dans le contrôle de la réponse auto-immune ainsi que du cas particulier de la maladie de Crohn ; ces cellules pourraient donc représenter une thérapie cellulaire d’avenir pour la restauration de la tolérance immunitaire dans les maladies auto-immunes où les Treg sont le plus souvent quantitativement et/ou qualitativement déficitaires. De nombreux travaux ont permis de développer des méthodes d’isolement et d’amplification ex vivo des Treg de patients en vue de leur utilisation, le plus souvent de manière autologue (Figure 1), pour restaurer ou induire la tolérance.

Figure 1. Principe de la thérapie cellullaire. Actuellement, deux protocoles de thérapie cellulaire autologue sont utilisés en essai clinique dans les maladies auto-immunes. Les étapes sont : (1) isolement, purification et amplification des nTreg du patient et réinjection ; (2) induction puis sélection des iTreg spécifiques d’antigènes à partir des LT CD4+ du patient et réinjection.

Figure 1. Principe de la thérapie cellullaire. Actuellement, deux protocoles de thérapie cellulaire autologue sont utilisés en essai clinique dans les maladies auto-immunes. Les étapes sont : (1) isolement, purification et amplification des nTreg du patient et réinjection ; (2) induction puis sélection des iTreg spécifiques d’antigènes à partir des LT CD4+ du patient et réinjection.

Dans des modèles murins d’auto-immunité, le transfert adoptif de Treg permet d’obtenir de nettes améliorations cliniques [10]. In vitro, les capacités suppressives des Treg dépendent de leur activation via le TCR (T cell receptor), suggérant que les Treg spécifiques de l’antigène sont plus efficaces que des Treg polyclonaux [ 11]. On peut penser que ces thérapies cellulaires seraient d’autant plus efficaces que les Treg seraient purs, stables dans leur fonction et à longue durée de vie. Différentes stratégies d’isolement et/ou d’enrichissement de Treg humains polyclonaux ou spécifiques d’antigènes ont été décrites, mais aucune n’est à ce jour consensuelle. Ces stratégies varient selon le type de Treg utilisés. On distingue les Treg naturels CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺, dérivés du thymus (nTreg), et les Treg induits (iTreg), différenciés en périphérie (→) [31].

(→) Voir l’article de A. Siri et al., m/s n°6-7, juin-juillet 2012, page 646

Les Treg envisagés à ce jour en thérapie cellulaire sont les nTreg CD4⁺ et les Treg induits de type 1 (Tr1) producteurs d’IL-10. Quelques essais cliniques de thérapie cellulaire en cours de développement dans les maladies auto-immunes sont présentés dans le Tableau I .

Récemment, la notion de plasticité des Treg est apparue : certains Treg ne conservent pas constamment leur capacité suppressive [ 24]. Parmi les nTreg, une minorité de cellules peuvent perdre leur expression de Foxp3 et se différencier en Teff [ 25]. Une telle possibilité de conversion des Treg en Teff est dangereuse, surtout si les Treg injectés sont spécifiques d’un antigène du soi. Prévenir cette différenciation in vivo augmenterait la sécurité des produits de thérapie cellulaire. Chez la souris, la régulation de l’expression de Foxp3 par les nTreg est, entre autres, dépendante de modifications épigénétiques comme la déméthylation de l’ADN ou le remodelage de la chromatine par des histones déacétylases [ 26, 27]. Il faudra néanmoins déterminer si la plasticité des Treg in vivo chez l’homme est comparable à ce qu’elle est dans les modèles murins.

De même, le contrôle de la fonction suppressive in vivo des Treg enrichis in vitro n’a pas encore été évalué. On ne connaît pas encore tous les mécanismes de suppression des Treg humains in vivo et leur identification sur la base de marqueurs membranaires reste difficile. Il est donc nécessaire de valider pour chaque pathologie des modèles fonctionnels in vivo pour évaluer de manière fiable les capacités suppressives des Treg.

Le risque d’immunosuppression systémique lié à une activité excessive des Treg peut entraîner une augmentation de la fréquence des cancers (apparition de cellules cancéreuses ou rechutes cancéreuses) et entraver les réponses anti-infectieuses. Néanmoins, la spécificité antigénique des Tr1 permet de limiter le risque d’immunosuppression systémique, ce qui n’est pas le cas des nTreg polyclonaux.

La plupart des essais de thérapie cellulaire utilisent des Treg CD4⁺CD25^fort ou des CD4⁺CD25⁺CD127^-. On pourrait envisager d’utiliser des sous-populations de ces Treg enrichies en cellules ayant des fonctions suppressives, une survie ou une migration meilleures. Il a par exemple été observé que parmi les nTreg, les cellules CD45RA⁺ ont des capacités accrues d’expansion et de survie en culture. Les thérapies géniques offrent également des possibilités intéressantes. La spécification de Treg via leur expression d’une molécule de CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) chimérique reconnaissant un auto-antigène d’intérêt, permet d’augmenter l’effet thérapeutique des Treg dans un modèle de sclérose en plaques [ 28]. Des nTreg polyclonaux rendus spécifiques d’un antigène par transfert de LT portant un récepteur à cet antigène (issus de souris transgéniques) ont été décrits par l’équipe de Bluestone dans le diabète de type 1 chez la souris, et ils pourraient constituer une nouvelle stratégie de thérapie cellulaire. Augmenter la fonction suppressive des LT pourrait aussi être envisagé en forçant l’expression du gène Foxp3 sous le contrôle d’un promoteur spécifique de ces cellules. De même, en cas de mutation du gène Foxp3, comme dans le syndrome IPEX^2, [31], le recours aux nucléases en doigt de zinc permettrait de réparer les mutations [ 29]. L’introduction d’un gène suicide peut également être envisagée pour éliminer les Treg en cas d’immunosuppression systémique trop intense. Il pourrait aussi être proposé de transduire certains récepteurs aux chimiokines pour orienter la migration des Treg sur le site d’intérêt. La thérapie génique offre certainement des perspectives d’avenir, mais comporte néanmoins ses propres risques et alourdirait encore le protocole de thérapie cellulaire.

Une question qui n’est pas encore résolue concerne la dose thérapeutique de Treg qui devrait être utilisée. Celle-ci n’est pas standardisée, et dépend certainement des pathologies ciblées, des types de Treg utilisés et de la variabilité individuelle entre patients. Généralement, des doses supérieures à 10⁶ Treg sont nécessaires [ 30]. Or, la faible fréquence des Treg parmi les cellules mononucléées sanguines requiert des phases d’amplification très coûteuses et reste un frein au développement des techniques de thérapie cellulaire.

Enfin, dans certaines maladies auto-immunes, une résistance des Teff à l’action suppressive des Treg a été démontrée. Le recours précoce à la thérapie cellulaire pourrait minimiser cet effet. Cependant, les maladies auto-immunes sont souvent diagnostiquées tardivement et, à ce jour, il n’existe pas de tests prédictifs de la survenue de telles maladies.

La thérapie cellulaire par Treg semble être une approche personnalisée et attractive. À ce jour, de nombreux travaux en ont confirmé la logique, la faisabilité et la sécurité. Déjà quelques essais cliniques ont débuté dans les maladies auto-immunes. Toutefois, l’utilisation de Treg en immunothérapie est encore limitée par la difficulté d’obtention de cellules spécifiques d’un antigène, et d’un nombre suffisant de Treg stables pour assurer une efficacité clinique. Les résultats des essais cliniques en cours et la poursuite des recherches sur la stabilité et les spécificités fonctionnelles propres à chaque population de Treg devraient apporter des informations précieuses dans les prochaines années. Le transfert de tolérance à des patients présentant des maladies auto-immunes est encore un défi fort coûteux, mais dont le concept est très innovant. L’association à des stratégies de thérapie génique pourrait aider à son optimisation.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.

Les auteurs remercient Benoit Salomon pour ses conseils avisés lors de la rédaction de ce manuscrit, ainsi que le soutien et l’aide de Leslie Gosse, Jeffrey Bluestone et Arnaud Foussat ainsi que de la promotion ITB 2010-2011 et de son équipe enseignante.