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Infection Chronique et Inflammation chez le Patient Infection Chronique et Inflammation chez le Patient Atteint de MucoviscidoseAtteint de Mucoviscidose

Patrick Plésiat/Gérard CouetdicPatrick Plésiat/Gérard CouetdicEA3186, IFR133EA3186, IFR133

UFR SMP BesançonUFR SMP Besançon

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Rappel: la mucoviscidoseRappel: la mucoviscidose

Mucoviscidose ou fibrose kystiqueMucoviscidose ou fibrose kystique– Maladie génétique autosomique récessive grave et fréquente (1:2500 naissances Maladie génétique autosomique récessive grave et fréquente (1:2500 naissances

dans la population européenne; 1:12000 au Moyen-Orient)dans la population européenne; 1:12000 au Moyen-Orient)

– Hétérozygotes sains (?) 1:25 individusHétérozygotes sains (?) 1:25 individus

DéficitDéficit– Défaut de la Défaut de la perméabilité aux ions Clperméabilité aux ions Cl-- des cellules épithéliales des glandes exocrines des cellules épithéliales des glandes exocrines

et des voies respiratoireset des voies respiratoires

– Absence ou altération des Absence ou altération des canaux ioniques CFTRcanaux ioniques CFTR (cystic fibrosis transmembrane (cystic fibrosis transmembrane conductance) qui normalement permettent la sortie des Clconductance) qui normalement permettent la sortie des Cl-- après activation par une après activation par une protéine kinase AMPc-dépendanteprotéine kinase AMPc-dépendante

– Production de Production de secrétions visqueusessecrétions visqueuses obstruant les voies respiratoires, le pancréas obstruant les voies respiratoires, le pancréas et/ou les glandes séminales. et/ou les glandes séminales.

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Expression clinique de la maladieExpression clinique de la maladie

Maladie très polymorpheMaladie très polymorphe– Formes sévèresFormes sévères avec affections pulmonaires graves et insuffisance pancréatique; avec affections pulmonaires graves et insuffisance pancréatique;

issue fatale rapideissue fatale rapide

– Formes atténuéesFormes atténuées aux conséquences pulmonaires variées et suffisance aux conséquences pulmonaires variées et suffisance pancréatique; issue fatale à ± long terme (25 - 30 ans)pancréatique; issue fatale à ± long terme (25 - 30 ans)

– Formes asymptomatiquesFormes asymptomatiques avec absorption normale des aliments et des graisses avec absorption normale des aliments et des graisses

Génotype et phénotypeGénotype et phénotype– 2 allèles “sévères” entraînent plus souvent une insuffisance pancréatique que 2 2 allèles “sévères” entraînent plus souvent une insuffisance pancréatique que 2

allèles “atténués” allèles “atténués”

– D ’autres facteurs peuvent moduler la sévérité et la progression de la maladie:D ’autres facteurs peuvent moduler la sévérité et la progression de la maladie:» contexte génétique de l ’individu: gènes modulateurscontexte génétique de l ’individu: gènes modulateurs» environnement: qualité des soins, conditions de vie, précocité du diagnostic..environnement: qualité des soins, conditions de vie, précocité du diagnostic..

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Les défauts du CFTRLes défauts du CFTR

Gène et protéineGène et protéine– Gène sur le bras long du Gène sur le bras long du chromosome 7chromosome 7– Protéine dimérique de 1480 aa / sous-unité, 6 segments transmb, sites de Protéine dimérique de 1480 aa / sous-unité, 6 segments transmb, sites de

phosphorylation (domaine R), site de liaison aux nucléotides triPOphosphorylation (domaine R), site de liaison aux nucléotides triPO4 4 (NBF), même (NBF), même famille de famille de transporteurstransporteurs que glycoprotéines-P que glycoprotéines-P

– Plus de 600 mutations décritesPlus de 600 mutations décrites: substitutions d ’aa, délétions, protéines tronquées… la : substitutions d ’aa, délétions, protéines tronquées… la mutation mutation F508 représente 50 à 80% des mutationsF508 représente 50 à 80% des mutations

Les dégâts causés par les mutationsLes dégâts causés par les mutations– F508F508 empêche la maturation correcte de la protéine, sa glycosylation et sa migration empêche la maturation correcte de la protéine, sa glycosylation et sa migration

jusqu’ à la membrane cellulairejusqu’ à la membrane cellulaire– Autres mutations:Autres mutations: perturbent la synthèse de la protéine, sa migration ou son insertion perturbent la synthèse de la protéine, sa migration ou son insertion

correcte dans la mb, diminuent la conductance du canal...correcte dans la mb, diminuent la conductance du canal...– Conséquences indirectes (?):Conséquences indirectes (?): augmentation de l ’absorption du Na augmentation de l ’absorption du Na++, de la sulfatation , de la sulfatation

des protéines et diminution de la sialylation des glycoprotéinesdes protéines et diminution de la sialylation des glycoprotéines

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Mutations du gène Mutations du gène cftrcftr

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Mucoviscidose et infectionMucoviscidose et infection

Le problème infectieuxLe problème infectieux– La colonisation microbienne chroniqueLa colonisation microbienne chronique des principales voies aériennes des principales voies aériennes

conduisant à des exacerbations infectieuses répétées est une cause majeure conduisant à des exacerbations infectieuses répétées est une cause majeure de morbidité et de mortalitéde morbidité et de mortalité

– Allongement considérable de la Allongement considérable de la durée de viedurée de vie des patients CF au cours des des patients CF au cours des 20 dernières années du à une meilleure prise en charge:20 dernières années du à une meilleure prise en charge:

» nutritionnelle (diététique)nutritionnelle (diététique)» respiratoire (kinésithérapie, fluidifiants)respiratoire (kinésithérapie, fluidifiants)» antibactérienne (antibiotiques)antibactérienne (antibiotiques)

Le problème microbiologiqueLe problème microbiologique– Complexité de la physiopathologie de l’infectionComplexité de la physiopathologie de l’infection

» environnement pulmonaire unique chez les patients atteints de CFenvironnement pulmonaire unique chez les patients atteints de CF» persistance de germes sur de nombreuses annéespersistance de germes sur de nombreuses années» nature particulière des microorganismesnature particulière des microorganismes

– Développement constant de la résistance aux antibiotiquesDéveloppement constant de la résistance aux antibiotiques

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Facteurs favorisant la colonisation bronchiqueFacteurs favorisant la colonisation bronchique

Hyperviscosité du mucusHyperviscosité du mucus– Causes:Causes:

» Déshydration par modification des caractéristiques ioniquesDéshydration par modification des caractéristiques ioniques» Augmentation de la sulfatation des protéoglycanesAugmentation de la sulfatation des protéoglycanes

– Conséquences:Conséquences:» Diminution de la clearance mucociliaireDiminution de la clearance mucociliaire» Augmentation de l’adhésion bactérienne au mucusAugmentation de l’adhésion bactérienne au mucus

Défenses immunitaires locales diminuéesDéfenses immunitaires locales diminuées– Défensine trachéo-bronchique inhibée par [NaCl] (?)Défensine trachéo-bronchique inhibée par [NaCl] (?)

– Etat inflammatoire local précoce (PNN et IL-8 présents avant 1 an)Etat inflammatoire local précoce (PNN et IL-8 présents avant 1 an)

Adhérence bactérienne favoriséeAdhérence bactérienne favorisée– Surproduction d’un récepteur cellulaire / ganglioside (asialo-GM1) par les Surproduction d’un récepteur cellulaire / ganglioside (asialo-GM1) par les

tissus lésés…tissus lésés…

– Intégrine Intégrine 5ß1, fibronectine, laminine, CFTR...5ß1, fibronectine, laminine, CFTR...

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Hypothèse physiopathologiqueHypothèse physiopathologique

Colonisation / InfectionColonisation / Infection

Réaction inflammatoireRéaction inflammatoireImmuncomplexesImmuncomplexes

Altération de l’épithélium bronchiqueAltération de l’épithélium bronchique

Réaction inflammatoireRéaction inflammatoire

Exacerbations infectieuses etExacerbations infectieuses etinsuffisance respiratoireinsuffisance respiratoire

élastaseélastaseprotéases...protéases...

++++

élastaseélastaseexotoxine Aexotoxine Aexoenzyme S...exoenzyme S...

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Microorganismes de la mucoviscidoseMicroorganismes de la mucoviscidose

BactériesBactéries– Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa (80-90%)(80-90%)

– Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus (30%)(30%)

– Haemophilus influenzae Haemophilus influenzae (15%)(15%)

– Streptococcus pneumoniae ±Streptococcus pneumoniae ±

– Bacilles Gram- non fermentants ±:Bacilles Gram- non fermentants ±:» Burkholderia (ex. Pseudomonas) cepacia Burkholderia (ex. Pseudomonas) cepacia (2%)(2%)» Stenotrophomonas (ex. Pseudomonas) maltophiliaStenotrophomonas (ex. Pseudomonas) maltophilia» Alcaligenes xylosoxydansAlcaligenes xylosoxydans» Legionella pneumophila...Legionella pneumophila...

AutresAutres– Virus respiratoire syncitialVirus respiratoire syncitial

– Aspergillus spp.Aspergillus spp.

1010

Séquence de la colonisationSéquence de la colonisation

S. aureusS. aureusH. influenzaeH. influenzae

P. aeruginosa smooth typeP. aeruginosa smooth typeP. aeruginosa mucoïde (alginate)P. aeruginosa mucoïde (alginate)

B. cepaciaB. cepaciaS. maltophiliaS. maltophilia

S. pneumoniaeS. pneumoniae

Aspergillus sp.Aspergillus sp.Mycobactéries atypiquesMycobactéries atypiques

1111

Colonisation trachéo-bronchique par Colonisation trachéo-bronchique par P. aeruginosaP. aeruginosa

– Age moyen d’acquisition: 8 ans (écarts extrêmes)Age moyen d’acquisition: 8 ans (écarts extrêmes)

– Plus dePlus de 95%95% des patients finissent par être des patients finissent par être coloniséscolonisés par la bactérie par la bactérie

– La colonisation s’accompagne d’une La colonisation s’accompagne d’une détérioration de la fonction pulmonairedétérioration de la fonction pulmonaire = étape importante dans l’évolution de la maladie= étape importante dans l’évolution de la maladie

– La plupart du temps, les patients sont colonisés par une La plupart du temps, les patients sont colonisés par une souche unique de souche unique de P.P. aeruginosaaeruginosa pouvant se diversifier en plusieurs morphotypes ou en sous-pouvant se diversifier en plusieurs morphotypes ou en sous-populationspopulations

– Sous l’effet du stress, les Sous l’effet du stress, les bactéries se modifientbactéries se modifient et produisent de l’ et produisent de l’alginatealginate (souches muqueuses), perdent des caractères spécifiques(souches muqueuses), perdent des caractères spécifiques

– L’apparition de L’apparition de P. aeruginosa P. aeruginosa bouleverse la prise en charge des patients sur bouleverse la prise en charge des patients sur le plan de l’antibiothérapiele plan de l’antibiothérapie

1212

P. aeruginosa: P. aeruginosa: facteurs de virulencefacteurs de virulence

protéase alcalineprotéase alcalinecollagénasecollagénaseélastasesélastases

sidérophoressidérophores

pyocyaninepyocyanine

alginatealginateslimeslime

hémolysineshémolysines

exotoxines S,T,Uexotoxines S,T,U

exotoxine Aexotoxine A

Effet inoculum par Effet inoculum par quorum sensingquorum sensing

LPS, piliLPS, pili

phospholipasesphospholipases

1313

Effets des facteurs de virulenceEffets des facteurs de virulence

ProduitProduit EffetEffet

.Alginate.Alginate AntiphagocytaireAntiphagocytaireInhibe le chimiotactisme des PNNInhibe le chimiotactisme des PNNNeutralise les radicaux oxydatifsNeutralise les radicaux oxydatifs

Glycoprotéine slimeGlycoprotéine slime LeucopénieLeucopénieMitogénèse des lymphocytesMitogénèse des lymphocytesActive la voie alterne du complémentActive la voie alterne du complément

Exotoxine AExotoxine A Gène la fonction macrophagiqueGène la fonction macrophagiqueSupprime la fonction T lymphocytaireSupprime la fonction T lymphocytaire

ProtéasesProtéases Inactivent le complémentInactivent le complémentInactivent l ’inhibiteur de la protéinase Inactivent l ’inhibiteur de la protéinase 11Clivent les Ig et les récepteurs du complémentClivent les Ig et les récepteurs du complémentFavorisent la libération de mucineFavorisent la libération de mucineGênent l ’action des PNNGênent l ’action des PNNDégradent l ’interféron gammaDégradent l ’interféron gamma

CytotoxinesCytotoxines Toxiques pour PNN et lymphocytesToxiques pour PNN et lymphocytes

PyocyaninePyocyanine Inhibe la prolifération lymphocytaireInhibe la prolifération lymphocytaireInhibe la production de superoxydesInhibe la production de superoxydesInhibe le mouvement ciliaireInhibe le mouvement ciliaire

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ConclusionsConclusions

Voies de recherche : contrôle de l’infection-inflammationVoies de recherche : contrôle de l’infection-inflammation

– Optimisation de l’administration des antibiotiques (aérosols, liposomes)Optimisation de l’administration des antibiotiques (aérosols, liposomes)

– Recherche de produits anti-virulence, anti-adhérence…Recherche de produits anti-virulence, anti-adhérence…

– Recherche d’inhibiteurs de mécanismes de résistanceRecherche d’inhibiteurs de mécanismes de résistance

Complexité du problèmeComplexité du problème

– Retard dans l’application des méthodes de thérapie géniqueRetard dans l’application des méthodes de thérapie génique

– Pas de nouveaux produits antibiotiques (défensines)Pas de nouveaux produits antibiotiques (défensines)

– Anti-inflammatoires néfastesAnti-inflammatoires néfastes

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EA3186 PERAIEA3186 PERAI

Mécanismes de résistance de Mécanismes de résistance de P. aeruginosa P. aeruginosa aux antibiotiquesaux antibiotiques– Systèmes d’efflux actifSystèmes d’efflux actif

Diagnostic de l’infection pulmonaire à Diagnostic de l’infection pulmonaire à P. aeruginosaP. aeruginosa– Réponse anticorpsRéponse anticorps

– PCR en temps réelPCR en temps réel

Infection et inflammation…Infection et inflammation…– Etude du statut inflammatoire des patients CFEtude du statut inflammatoire des patients CF

– Modulation de l’expression génique des mécanismes de résistance de Modulation de l’expression génique des mécanismes de résistance de P.aeruginosa P.aeruginosa en réponse à des éléments de la réponse inflammatoire en réponse à des éléments de la réponse inflammatoire (macrophages, PNN, radicaux libres, NO…) (macrophages, PNN, radicaux libres, NO…)