Tipos de enquadramento

La réponse immunitaire induite après infection mycobactérienne est dans la majorité des cas suffisante pour empêcher le développement de la maladie mais ne permet malheureusement pas l’élimination complète du germe. La localisation intracellulaire du pathogène nécessite pour contrôler l’infection une réponse immunitaire de type cellulaire plutôt qu’une réponse de type humoral (figure 11). Les lymphocytes T et leur production de cytokines, activant le macrophage, jouent un rôle très actif et important dans le contrôle de la maladie (133).

a) Les lymphocytes T yS et « Natural killer »

Les lymphocytes « Natural Killer (NK) » et yô interviennent précocement après une infection mycobactérienne dans l’immunité naturelle (26).

Les récepteurs antigéniques des lymphocytes T (TCR) sont des hétérodimères formés par l’association de deux chaînes polypeptidiques a et P ou y et 5. La plupart des lymphocytes T portent des récepteurs a-p. Les lymphocytes T exprimant le récepteur y-S constituent 1 à 5% des cellules du sang périphérique et des organes lymphoïdes aussi bien chez l’homme que chez la souris. Ils sont mieux représentés dans les tissus, en particulier au niveau des épithéliums des muqueuses. Avec la maturité, 50% des lymphocytes humains T yô expriment le marqueur Vy9A^ô2. Ces cellules s’accumulent très précocement durant une infection murine par M. tuberculosis et dans les lésions de patients lépreux (155, 269).

L’utilisation de souris KO dont le gène ô TCR ou le gène yS TCR a été inactivé ne permet pas de conclure quant au rôle et à l’importance de cette population de cellules T yô; les résultats obtenus étant contradictoires. En effet, des souris KO pour le gène STCR, infectées avec une faible dose de M. tuberculosis par aérosol, réagissent comme des souris wild type (112). Une infection à faible dose par voie intraveineuse de souris KO pour le gène yô TCR révèle une faible augmentation de la croissance mycobactérienne chez celles-ci entre le 15®™ et le 30®™ jour après infection. Néanmoins, par la suite, les souris KO et les souris wild type seront capables de contrôler l’infection. Par contre, une forte dose de M tuberculosis injectée par voie intraveineuse sera fatale pour ces mêmes souris (214). En dépit de l’absence de différence de sensibilité à l’infection des souris ô TCR'^', le granulome formé présente une infiltration de neutrophiles au lieu d’une infiltration à prédominance lymphocytaire comme observée chez les souris wild type (112). Cela suggère que ces cellules T yô interviennent en début d’infection dans la formation du granulome et attireraient les lymphocytes et les monocytes sur le lieu de l’infection.

Des études réalisées chez l’homme montrent également des résultats opposés. En effet, dans une première expérience le nombre de cellules T Vy9A^ô2 positives, au niveau du sang et du liquide de lavage broncho-alvéolaire, de patients présentant une tuberculose pulmonaire active par rapport à des patients présentant une autre maladie granulomateuse est diminué (235). Par contre, dans une deuxième expérience une activation des lymphocytes T yô de patients tuberculeux est observée (26).

Les cellules T yô humaines reconnaissent des antigènes mycobactériens non peptidiques contenant du phosphate, des phospholigands (382). Cette population de lymphocytes T yô stimulée par les phospholigands produit de l’IFN-y et exprime une activité mycobactériocide dépendant de la présence de granules. Les cellules T yô activées après interaction des antigènes mycobactériens aux TCR induisent une suractivation du ligand de Pas (CD95L), induisant l’apoptose des cellules porteuses de la molécule Pas (CD95) dont les leucocytes recrutés sur le site de l’infection (254). A ce propos, Li et al ont montré que la diminution des cellules T

Vy9A^ô2, dans le sang et dans les poumons, chez des patients ayant une tuberculose pulmonaire est liée à leur mort cellulaire induite après l’induction de l’expression du Pas et du FasL sur les cellules T yô par les antigènes de M tuberculosis (234).

Les cellules tueuses naturelles (cellules NK) sont définies comme des lymphocytes à larges granules (LGL) qui expriment à leur surface l’antigène CD 16. Ces cellules lymphoïdes sont douées de propriétés cytotoxiques mais dépourvues de spécificité antigénique, ce qui les distingue des lymphocytes T cytotoxiques. Les cellules NK représentent une source importante

présentation des CZI I CMH de classe II Légende : | a: CMH classe II CMH classe I Peptide présenté Récepteur Cellule T Molécule costimulatrice B7 Récepteur costimulateur CD28 Molécule costimulatrice CD40 Récepteur costimulateur CD40 Marqueur de surface CD4 Marqueur de surface CD8 Active Inhibe Sécrétion Différentiation Réponse Cellulaire Réponse humorale

Figure 12; Représentation schématique de la réponse immunitaire. L’antigène dégradé en peptides peut être présenté selon un contexte de présentation aux molécules du CMH de classe I or de classe II, responsable de l’activation des lymphocytes pCTL CD8+ ou pTH CD4+. Selon la séerétion de eytokines IL-12 or IL-4 produites, la réponse immune est différenciée en réponse à médiation cellulaire (Thl) ou à médiation humorale (Th2). M(t>= macrophage, DC:Cellules dendritiques, APC: Cellules présentatrices de l’antigène, pTh: Lymphocytes T auxiliaires, pCTL: Lymphocyte T Cytotoxiques, NK: Cellules Natural Killer (Figure réalisée par le Dr Erik Jongert)

d’IFN-y au cours de l’infection mycobactérienne. En réponse à l’IL-12 produite par les macrophages activés, les lymphocytes NK produisent de riEN-y et peuvent dès lors rapidement et précocement après infection activer les macrophages (202, 424, 430). Par cette synthèse d’IFN-y, les cellules NK entretiennent et amplifient en retour l’activation des macrophages. Une étude récente, effectuée sur des monocytes humains infectés par M. tuberculosis H37Rv, a montré que des lymphocytes NK non activés isolés chez des sujets positifs ou négatifs pour la PPD sont capables d’induire rapidement la mort de M. tuberculosis. La diminution du nombre de CFU apparaît durant les premières 24h de culture, elle n’est pas associée à la production d’IFN-y par les cellules NK et n’implique ni l’apoptose des cellules selon un processus utilisant l’interaction FasL et Fas, ni la libération de granules cytotoxiques (47).

Une protection n’est possible que par l’interaction entre les macrophages infectés et les cellules T spécifiques induites. Une représentation schématique générale de la réponse immune induite par des antigènes bactériens ou viraux est reprise dans la figure 12.

Différentes populations de cellules T sont impliquées dans le contrôle de l’infection par M. tuberculosis. Aussi bien les lymphocytes T CD4^ que les lymphocytes CD8^ y jouent un rôle essentiel (295). Ceci a été démontré, dans un modèle murin, par l’augmentation très rapide du nombre des lymphocytes activés dans les ganglions drainant les poumons, 1 semaine après une infection par M tuberculosis virulent (125). Entre 2 et 4 semaines après l’infection, ces cellules T activées migrent dans les poumons et présentent un phénotype de cellules effectrices mémoires (357). On retrouve ces cellules au niveau de granulomes où elles contrôlent l’infection mycobactérienne (327). Les lymphocytes T CD4^ et CD8^ participent activement dans la réponse immunitaire mémoire (355).

b) Les lymphocytes T CD4'’

La localisation phagosomiale de la mycobactérie a pour conséquence une présentation préférentielle des peptides antigéniques en association avec des molécules d’histocompatibilité de classe II (CMH II), ce qui entraîne l’activation des cellules T CD4^ (figure 13). L’importance de la population des lymphocytes T CD4^ a pu être démontrée par plusieurs études dans lesquelles les cellules T CD4^ étaient inactivées. En effet, des souris dont les cellules T CD4^ ont été retirées par l’utilisation d’anticorps monoclonaux ainsi que des souris CD4 ''' ou CMH ir^', sont plus sensibles à l’infection mycobactérienne (54, 277, 297). Une preuve non négligeable de leur importance se reflète chez les personnes atteintes du sida, chez qui la forte diminution en cellules T CD4 provoque une sensibilité accrue à la tuberculose (352).

Figure 13: Métabolisme et présentation des peptides dérivés d’antigènes par les molécules CMH de classe II.

Figure 14; Métabolisme et présentation des peptides dérivés d’antigènes endogènes par les molécules CMH de classe I.

La fonction principale de ces lymphocytes de type Thl activés est la production d’ILN-y permettant l’activation des macrophages et la mise en place des mécanismes anti- mycohactériens (301). Bien entendu, les lymphocytes T CD4^ induisent la production d’autres cytokines dont l’IL-2, qui constitue un important facteur de croissance pour les cellules T CDS"^. L’IFN-y et l’IL-2 sont produits par la sous-population cellulaire de type Thl alors que l’IL4, l’IL-5 ou encore TIL-10 sont produites par les cellules de type Th2. Seuls les lymphocytes auxiliaires CD4^ de type Thl interviennent dans l’immunité protectrice anti-mycobactérienne. Chez des souris CD4'^‘, la concentration en IFN-y est fortement diminuée en début d’infection. Néanmoins, 3 semaines après infection, la concentration en IFN-y dans les poumons est identique chez la souris wild type et la souris déficiente en cellules T 004"^ grâce à la production assurée par les cellules T CD8^ (384). Cependant, malgré cette production tardive, les souris succombent à l’infection (54). La déplétion en cellules T CD4’^ entraîne chez la souris la réactivation d’une tuberculose latente malgré la présence d’IFN-y et de N0S2 (347). On peut dès lors supposer que la production d’IFN-y par les lymphocytes T CD4"^ est une fonction très importante, mais que ces cellules présentent certainement d’autres rôles dans le contrôle de l’infection par M tuberculosis. Des expériences effectuées chez l’homme suggèrent une fonction cytolytique de certaines cellules T CD4 ^ (197, 381). Un des mécanismes retenus serait l’apoptose, médiée par le ligand FAS, des macrophages infectés ce qui réduirait la viabilité des mycobactéries (286).

c) Les lymphocytes T CD8+

La localisation intraphagosomiale des mycobactéries prédit un rôle moins important des cellules T CD8^, dont l’activation nécessite la présentation des antigènes par les molécules d’histocompatibilité de classe I (CMH I) (figure 14). Pourtant, de nombreuses expériences ont démontré le rôle essentiel de ces cellules dans la protection contre l’infection (365). Chez des souris |32m'^', TAP'^', CD8a'^' et déficiente pour la perforine, la sensibilité à l’infection est augmentée par rapport aux souris wild type (23, 75, 136). Les souris les plus sensibles sont celles présentant une inactivation de la p2-microglobuline (373). Les souris KO pour la P2m ne manquent pas seulement de cellules T CD8 fonctionnelles. En effet, la molécule p2m s’associe aussi avec les molécules du CMH de classe Ib et les molécules CDl. De plus, elle interagit également avec une protéine du CMH de classe I appelée Hfe (protéine associée au récepteur de la transférine), qui est impliquée dans la régulation de l’absorption du fer. Comme décrit précédemment, le fer est un élément essentiel à la croissance de la mycobactérie ainsi tout dérèglement de son contrôle par l’hôte peut amoindrir les défenses de celui-ci.

Deux théories sont avancées quant à la présentation des antigènes mycobactériens par les molécules CMH de classe I. Une première hypothèse, en comparaison avec un travail effectué

sur les Salmonella, est la prise en charge de corps apoptotiques par les macrophages ou les cellules dendritiques (« cross-priming ») permettant ainsi une présentation via le TAP aux cellules T CD8^ (434). L’apoptose est effectivement induite après infection mais reste un événement précoce. La deuxième hypothèse serait la formation de pores bidirectionnels par les mycobactéries dans la membrane phagosomiale entourant les bacilles, ce qui permettrait aux antigènes mycobactériens de pénétrer dans le cytoplasme de la cellule infectée. Bien entendu, ces pores permettraient aux mycobactéries de survivre par le passage de nutriments nécessaires à leur croissance (385).

La lipoprotéine de 19-kDa de M. tuberculosis exprimée sous forme recombinante dans une mycobactérie à croissance rapide, peut délivrer des peptides reconnus par les molécules CMH de classe I par un mécanisme indépendant de la molécule TAP. Il découle de cette étude que la présentation via les molécules de CMH de classe I pourrait être plus efficace lors d’une infection par une mycobactérie à croissance rapide que lors d’une infection par le BCG (282).

Une voie d’activation non classique des lymphocytes T cytotoxiques fait intervenir des molécules de présentation CDl de structure similaire aux CMH de classe I mais peu polymorphique, fortement exprimées sur les cellules dendritiques (273, 364). Ces molécules appartiennent à deux groupes: le groupe I comprenant le CD la, CDl b et le CD le et le groupe II incluant la molécule CDld. Chez l’homme les deux groupes sont exprimés alors que seul le groupe II est présent chez la souris. Le groupe I présente différents glycolipides de la paroi mycobactérienne dont les mannosides phosphoinositol, le LAM et les acides mycoliques aux cellules double négative T CD4 CD8' (DN) ou CD8^ qui expriment le récepteur ap (52, 317, 348). Récemment, une présentation aux cellules T CD4^ a été décrite. Contrairement aux CMH de classe I, il s’agit ici d’une présentation d’épitopes non protéiques. Des expériences réalisées sur des souris, présentant une délétion génétique en molécule CDld, montrent que celles-ci ne sont pas plus sensibles à l’infection par M. tuberculosis que des souris wild type (23). Les cellules T CD8^ de restriction CDl produisent de riPN-y et ont une activité cytotoxique. La description de molécules CDl du groupe I chez le cobaye et l’homme pourra aider à étudier le rôle des cellules T utilisant ces molécules de présentation dans la protection induite après infection (90).

Une autre voie d’activation utilise les molécules CMH de classe Ib ou H-2M3 qui présentent des antigènes N-formylés mycobactériens aux cellules T CD8^ (372). Cette voie est spécifique pour des antigènes procaryotes car les protéines formylées n’existent pas chez les eucaryotes. Sa participation dans la réponse immunitaire est visualisée par la réponse CTL et la réduction de la charge bactérienne, après infection par M. tuberculosis, suite à une immunisation de souris avec des peptides N-formylés (109).

La fonction double des lymphocytes T CD8^ est la la lyse des cellules infectées et la production de cytokines dont essentiellement riPN-y. Suite à la reconnaissance de l’antigène, ces lymphocytes vont produire de l’IFN-y, cytokine essentielle à l’activation des mécanismes de défense des macrophages. La production d’IFN-y par les cellules T CD8^, dans les poumons de souris infectées par M. tuberculosis, est cependant plus faible par rapport à la production induite par les lymphocytes T CD4^ (356).

La lyse de macrophages infectés par les CTL fait intervenir la perforine, le granzyme B, la granulysine ou l’association Fas/Fas ligand. La perforine est une protéine de 65-kDa impliquée dans la formation de pores permettant la libération du granzyme B, protéases à sérine, et par conséquent sa pénétration dans la cellule cible. Dans les infections virales, la lyse par les cellules T CD8^ est principalement médiée par la perforine. Le rôle de cette perforine est encore mal défini dans le cas d’une infection par M tuberculosis(222). En effet, d’une part, des CTL provenant des poumons de souris infectées par M. tuberculosis lysent des macrophages via la perforine (358). D’autre part, des animaux présentant une inactivation du gène de la perforine ou de la granzyme se comportent comme des souris wild type (75). Un mécanisme compensatoire pourrait exister chez ces animaux car le nombre de cellules T CD8^ activées sécrétant de l’IFN-y dans les poumons est considérablement augmenté. Les lymphocytes T CD8 reconnaissant les molécules CDl sont également capables de lyser les macrophages infectés par l’introduction de granules toxiques, les granulysines, dans la cellule via des pores formés par la perforine (376). Cela entraîne une diminution de la viabilité des mycobactéries par altération de l’intégrité de leur membrane. Le gène ou l’homologue de la granulysine n’a pas été démontré chez la souris jusqu’à présent.

Des réponses en lymphocytes T CD8^ ont pu être observées contre des protéines de filtrat de culture de M bovis BCG et de M. tuberculosis (99, 100). Parmi les antigènes spécifiques auxquels répondent les cellules T CD8^, on retrouve ESAT-6, la lipoprotéine de 19-kDa, la protéine de 38-kDa et l’Ag85. La présence de cellules T CD8^ sécrétrices d’IFN-y reconnaissant des peptides de l’antigène ESAT-6, a pu être détectée dans le sang périphérique de patients tuberculeux et de personnes saines qui ont été en contact avec la tuberculose (219). Un peptide, comprenant les acides aminés 88 à 97 de la séquence de la lipoprotéine de 19-kDa de M. tuberculosis, présenté par HLA-A*0201 est reconnu par les cellules T CD8^ circulantes des patients présentant une tuberculose active et des individus sains positifs pour la PPD (270). Une forte réactivité des cellules T CD8^ dirigée contre la protéine de 38-kDa de M. tuberculosis a été observée chez des sujets sains exposés à M tuberculosis (423). Un nombre élevé de cellules CTL spécifiques de trois épitopes de l’Ag85A est retrouvé chez des individus sains vaccinés

avec le BCG (369). Deux épitopes de l’Ag85B sont fortement reconnus par des cellules T CD8^ chez l’homme et la souris transgénique dont l’haplotype HLA-A est respectivement HLA- A’'‘0201 et HLA-A2/K*’ (143). Trois peptides au niveau du complexe antigénique 85 sont reconnus par les cellules T CD8^ chez des sujets sains vaccinés avec le BCG dans un contexte d’histocompatibilité B*35, qui est relativement commun en Afrique de l’Ouest (207).

d) Les lymphocytes B

Bien que la réponse humorale ne permette pas d’obtenir une protection contre des organismes intracellulaires, la production d’anticorps pourrait être importante pour le diagnostic de la maladie. L’examen bactériologique des crachats et le test cutané à la PPD sont deux tests de dépistage de la tuberculose disponibles à l’heure actuelle. Le test cutané à la PPD est un test indirect reflétant la réponse immunitaire de l’individu après une exposition à des mycobactéries. Il est positif chez les personnes primo-infectées et ayant une tuberculose active. H pose cependant quelques inconvénients majeurs tels que l’absence de spécificité chez des sujets vaccinés au préalable avec le BCG ou ayant eu un contact avec des mycobactéries de l’environnement. Parfois, des patients infectés simultanément avec M tuberculosis et avec le VIH présentent une anergie à la PPD. La sensibilité du test cutané à la PPD chez des patients tuberculeux ayant une culture positive a été estimée à 87%, avec une spécificité de 80% chez des sujets sains non vaccinés. La variabilité pour la lecture du test est située quant à elle entre 13 et 15% (39). n serait donc très avantageux de disposer d’un diagnostic de la maladie basé sur la détection d’anticorps spécifiques selon le stade de la maladie et ceci indépendamment d’une vaccination préalable par le BCG.

Des taux importants d’AC spécifiques sont observés chez la plupart des patients souffrant de tuberculose active alors que ces mêmes anticorps sont presque indétectables chez les personnes saines primo-infectées.

Bothamley et al montrent que PstS-1 (38-kDa) est un candidat potentiel pour la détection de patients présentant une tuberculose pulmonaire active (39). Le diagnostic de la tuberculose basé sur un seul antigène ne permet cependant pas d’obtenir une sensibilité optimale.

Plusieurs études ont dès lors évalué la réponse humorale induite chez des patients tuberculeux en présence d’un ensemble de plusieurs antigènes de M. tuberculosis. La majorité des sera de patients tuberculeux contiennent des anticorps dirigés contre un ou plusieurs antigènes mycobactériens. Le nombre et la spécificité des antigènes reconnus varient considérablement d’un individu à l’autre. Cette hétérogénéité de la reconnaissance antigénique par les anticorps

des sera de patients tuberculeux ne permet pas d’obtenir un test de diagnostic suffisamment spécifique (247, 323).

La valeur diagnostic de la détection d’antigènes a également été évaluée. Bentley-Hibbert et al

ont démontré que la détection élevée d’AgSS dans le sérum peut constituer un test simple et rapide pour le diagnostic de la tuberculose active. Celle-ci n’est pas affectée par une infection concomitante avec le VIH (28). Landowski et al ont évalué la valeur diagnostic de la combinaison de deux anticorps, anti-Ag85 et anti-peptide 85B, dans le but d’augmenter la sensibilité observée avec un seul anticorps anti-Ag85 chez des patients tuberculeux et des sujets contrôles du Chili. L’utilisation d’un deuxième anticorps dirigé contre un autre épitope de la protéine s’est avéré augmenter la sensibilité mais diminuer la spécificité. Cette étude suggère que l’utilisation d’un ensemble optimal d’anticorps pourrait accroître la sensibilité et la spécificité du test sérologique pour le diagnostic de la tuberculose active (220). La PPD est constituée d’antigènes communs à plusieurs mycobactéries. Afin d’augmenter la spécificité, l’utilisation d’un test cutané contenant plusieurs antigènes spécifiques de M. tuberculosis a été envisagé. Un ensemble d’antigènes a été évalué par test cutané chez le cobaye sensibilisé avec