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Motif moléculaire associé aux dégâts

Les motifs moléculaires associés aux dégâts (DAMP, Damage Associated Molecular Pattern)[1], également connus sous le nom de motifs moléculaires associés au danger, signaux de danger et alarmines, sont des biomolécules de l'hôte qui peuvent causer et perpétuer une réponse inflammatoire à la suite de dégâts cellulaires de nature non infectieuse. En revanche, les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP, Pathogene Associated Molecular Pattern) initient et perpétuent la réponse inflammatoire induite par les agents pathogènes infectieux[2]. Les DAMP peuvent être des protéines nucléaires ou cytosoliques qui, lorsqu'elles sont libérées de la cellule ou exposées à sa surface, à la suite d'une lésion tissulaire, passent d'un environnement réducteur à un environnement oxydant, entraînant leur dénaturation[3]. Après la nécrose (une sorte de mort cellulaire), l'ADN des cellules tumorales est libéré, avec le potentiel d'être reconnu comme étant un DAMP[4].

Ces structures sont reconnues par des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires.

Historique

Deux articles parus en 1994 laissaient présager une meilleure compréhension de la réaction immunitaire innée, dictant la nature ultérieure de la réponse immunitaire adaptative. Le premier[5] provenait de chirurgiens effectuant des greffes ayant mené un essai prospectif randomisé en double aveugle contre placebo. L'administration de superoxyde dismutase humaine recombinante (rh-SOD) chez des receveurs d'allogreffes rénales cadavériques a montré une survie prolongée du patient et du greffon, ainsi qu'une amélioration des événements de rejet aigu et chronique. Ils ont supposé que l'effet était lié à son action antioxydante sur la lésion initiale de l'allogreffe rénale par ischémie / reperfusion, réduisant ainsi l'immunogénicité de l'allogreffe et des cellules mortes ou stressées. Ainsi, il a été observé que la lésion de reperfusion induite par les radicaux libres contribuait au processus de réponse immunitaire innée et subséquente. Le second article[6] suggérait la possibilité que le système immunitaire détecte le "danger", à travers une série de molécules que nous appelons maintenant les molécules à motifs de lésions associées (DAMP), associées aux dommages, en travaillant de concert avec les signaux positifs et négatifs provenant d'autres tissus. Ainsi, ces deux articles ont ensemble présumé le sens moderne du rôle des DAMP et du rédox passés en revue ici, importants apparemment pour la résistance contre les agents pathogènes chez les plantes et les animaux et pour la réponse aux dommages causés aux cellules. Bien que de nombreux immunologues aient déjà noté que divers "signaux de danger" pouvaient être à l'origine de réponses immunitaires innées, le "DAMP" a été décrit pour la première fois par Seong et Matzinger en 2004[1].

Exemples

Les DAMP varient considérablement en fonction du type de cellule (épithéliale ou mésenchymateuse) et du tissu lésé. Les protéines DAMP comprennent les protéines intracellulaires, telles que les protéines de choc thermique[7] ou HMGB1 [8] (groupe à forte mobilité box 1), et les protéines dérivées de la matrice extracellulaire générées à la suite de lésions tissulaires, telles que des fragments d'acide hyaluronique[9]. Des exemples de DAMP non protéiques comprennent l'ATP, l'acide urique[10] - [11], le sulfate d'héparine[12] et l'ADN[4].

HMGB1

La HMGB1 (High Mobility Group Box 1) est une protéine sécrétée sans leader (LSP) associée à la chromatine, prototypique, sécrétée en particulier par les cellules hématopoïétiques via une voie médiée par le lysosome[13]. HMGB1 est un médiateur majeur du choc endotoxinique (dû au LPS ou lipopolysaccharide)[14] et est reconnu comme étant un DAMP par certaines cellules immunitaires, déclenchant une réponse inflammatoire[8]. Les récepteurs connus pour HMGB1 incluent TLR2, TLR4 et RAGE (récepteur pour les produits terminaux de la glycation avancée)[15]. HMGB1 peut induire la maturation des cellules dendritiques via une régulation positive de CD80, CD83, CD86 et CD11c, entraînant la production d'autres cytokines pro-inflammatoires dans les cellules myéloïdes (IL-1, TNF-a, IL-6, IL-8) et pouvant entraîner une augmentation de l'expression des molécules d'adhésion cellulaire (ICAM-1, VCAM-1) sur les cellules endothéliales.

ADN et ARN

La présence d'ADN ailleurs que dans le noyau ou les mitochondries est perçue comme un DAMP et déclenche des réponses à médiation par TLR9 et DAI(ZBP1) qui stimulent l'activation cellulaire et l'immunoréactivité. Dans certains tissus tels que l’intestin, l’ADN inhibe la réponse immunitaire. De même, les ARN endommagés libérés par les kératinocytes exposés aux UVB activent le TLR3 sur les kératinocytes intacts. L'activation de TLR3 stimule la production de TNF-alpha et d'IL-6, à l'origine de l'inflammation cutanée associée aux coups de soleil[16].

Protéines S100

S100 est une famille multigénique de protéines modulées par le calcium impliquées dans les activités de régulation intracellulaire et extracellulaire en lien avec le cancer et les lésions tissulaires, en particulier neuronales[17] - [18] - [19] - [20] - [21] - [15].

Métabolites de la purine

Les nucléotides (par exemple l'ATP) et les nucléosides (par exemple l'adénosine) qui ont atteint l'espace extracellulaire peuvent également servir de signaux de danger en transmettant des signaux à travers des récepteurs purinergiques[22]. L'ATP et l'adénosine sont libérés à des concentrations élevées après une perturbation catastrophique de la cellule, comme cela se produit lors de la mort cellulaire nécrotique[23]. L'ATP extracellulaire déclenche la dégranulation des mastocytes par la signalisation via les récepteurs P2X7[24] - [22] - [25]. De même, l'adénosine déclenche la dégranulation par les récepteurs de l'adénosine P1. L'acide urique est également un signal de danger endogène libéré par les cellules blessées[26].

Mono et polysaccharides

La capacité du système immunitaire à reconnaître les fragments d'acide hyaluronique est un exemple montrant que les DAMP peuvent être composés de sucres[26].

Cibles cliniques dans diverses pathologies

Théoriquement, l'application de traitements dans ce domaine pour traiter des troubles tels que l'arthrite, le cancer, l'ischémie-reperfusion, l'infarctus du myocarde et les accidents vasculaires cérébraux pourrait inclure les options suivantes :

  1. Prévention de la libération de DAMP [thérapies proapoptotiques; les platines; pyruvate d'éthyle];
  2. Neutralisation ou blocage extracellulaire des DAMP [anti-HMGB1; la rasburicase; les RAGE, etc.];
  3. Blocage des récepteurs DAMP ou de leur signalisation [antagonistes des petites molécules de RAGE, les antagonistes de TLR4, anticorps anti-DAMP-R].

Notes et références
  1. Seong SY, Matzinger P, « Hydrophobicity: an ancient damage-associated molecular pattern that initiates innate immune responses », Nature Reviews. Immunology, vol. 4, no 6,‎ , p. 469–78 (PMID 15173835, DOI 10.1038/nri1372)
  2. Janeway C, « Immunogenicity signals 1,2,3... and 0 », Immunology Today, vol. 10, no 9,‎ , p. 283–6 (PMID 2590379, DOI 10.1016/0167-5699(89)90081-9)
  3. Rubartelli A, Lotze MT, « Inside, outside, upside down: damage-associated molecular-pattern molecules (DAMPs) and redox », Trends in Immunology, vol. 28, no 10,‎ , p. 429–36 (PMID 17845865, DOI 10.1016/j.it.2007.08.004)
  4. Farkas AM, Kilgore TM, Lotze MT, « Detecting DNA: getting and begetting cancer », Current Opinion in Investigational Drugs, vol. 8, no 12,‎ , p. 981–6 (PMID 18058568)
  5. Land W, Schneeberger H, Schleibner S, Illner WD, Abendroth D, Rutili G, Arfors KE, Messmer K, « The beneficial effect of human recombinant superoxide dismutase on acute and chronic rejection events in recipients of cadaveric renal transplants », Transplantation, vol. 57, no 2,‎ , p. 211–7 (PMID 8310510, DOI 10.1097/00007890-199401001-00010)
  6. Matzinger P, « Tolerance, danger, and the extended family », Annual Review of Immunology, vol. 12,‎ , p. 991–1045 (PMID 8011301, DOI 10.1146/annurev.iy.12.040194.005015)
  7. Panayi GS, Corrigall VM, Henderson B, « Stress cytokines: pivotal proteins in immune regulatory networks; Opinion », Current Opinion in Immunology, vol. 16, no 4,‎ , p. 531–4 (PMID 15245751, DOI 10.1016/j.coi.2004.05.017)
  8. Scaffidi P, Misteli T, Bianchi ME, « Release of chromatin protein HMGB1 by necrotic cells triggers inflammation », Nature, vol. 418, no 6894,‎ , p. 191–5 (PMID 12110890, DOI 10.1038/nature00858)
  9. Scheibner KA, Lutz MA, Boodoo S, Fenton MJ, Powell JD, Horton MR, « Hyaluronan fragments act as an endogenous danger signal by engaging TLR2 », Journal of Immunology, vol. 177, no 2,‎ , p. 1272–81 (PMID 16818787, DOI 10.4049/jimmunol.177.2.1272)
  10. Boeynaems JM, Communi D, « Modulation of inflammation by extracellular nucleotides », The Journal of Investigative Dermatology, vol. 126, no 5,‎ , p. 943–4 (PMID 16619009, DOI 10.1038/sj.jid.5700233)
  11. Bours MJ, Swennen EL, Di Virgilio F, Cronstein BN, Dagnelie PC, « Adenosine 5'-triphosphate and adenosine as endogenous signaling molecules in immunity and inflammation », Pharmacology & Therapeutics, vol. 112, no 2,‎ , p. 358–404 (PMID 16784779, DOI 10.1016/j.pharmthera.2005.04.013)
  12. Shi Y, Evans JE, Rock KL, « Molecular identification of a danger signal that alerts the immune system to dying cells », Nature, vol. 425, no 6957,‎ , p. 516–21 (PMID 14520412, DOI 10.1038/nature01991, Bibcode 2003Natur.425..516S)
  13. Gardella S, Andrei C, Ferrera D, Lotti LV, Torrisi MR, Bianchi ME, Rubartelli A, « The nuclear protein HMGB1 is secreted by monocytes via a non-classical, vesicle-mediated secretory pathway », EMBO Reports, vol. 3, no 10,‎ , p. 995–1001 (PMID 12231511, PMCID 1307617, DOI 10.1093/embo-reports/kvf198)
  14. Wang H, Bloom O, Zhang M, Vishnubhakat JM, Ombrellino M, Che J, Frazier A, Yang H, Ivanova S, Borovikova L, Manogue KR, Faist E, Abraham E, Andersson J, Andersson U, Molina PE, Abumrad NN, Sama A, Tracey KJ, « HMG-1 as a late mediator of endotoxin lethality in mice », Science, vol. 285, no 5425,‎ , p. 248–51 (PMID 10398600, DOI 10.1126/science.285.5425.248)
  15. Ibrahim ZA, Armour CL, Phipps S, Sukkar MB, « RAGE and TLRs: relatives, friends or neighbours? », Molecular Immunology, vol. 56, no 4,‎ , p. 739–44 (PMID 23954397, DOI 10.1016/j.molimm.2013.07.008)
  16. Bernard JJ, Cowing-Zitron C, Nakatsuji T, Muehleisen B, Muto J, Borkowski AW, Martinez L, Greidinger EL, Yu BD, Gallo RL, « Ultraviolet radiation damages self noncoding RNA and is detected by TLR3 », Nature Medicine, vol. 18, no 8,‎ , p. 1286–90 (PMID 22772463, PMCID 3812946, DOI 10.1038/nm.2861)
  17. Diederichs S, Bulk E, Steffen B, Ji P, Tickenbrock L, Lang K, Zänker KS, Metzger R, Schneider PM, Gerke V, Thomas M, Berdel WE, Serve H, Müller-Tidow C, « S100 family members and trypsinogens are predictors of distant metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer », Cancer Research, vol. 64, no 16,‎ , p. 5564–9 (PMID 15313892, DOI 10.1158/0008-5472.CAN-04-2004)
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