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Pourquoi cibler la voie de signalis ation du TNFa?

Le TNFa (tumor necrosis factor a) est une cytokine pro-inflammatoire jouant un rôle central dans les réactions inflammatoires et immunitaires en général, et dans la pathogenèse de la maladie de Crohn et la recto-colite hémorragique (RCH) en particulier. Ayant une activité autocrine, paracrine et chimiotactique, le TNFa est d'abord synthétisé sous une forme transmembranaire de 26 kDa. Le clivage de la queue cytoplasmique du TNFa membranaire par une métalloprotéinase entraîne la sécrétion d'une molécule soluble de 17 kDa. Le TNFa est sécrété par une grande variété de types cellulaires, comme les lymphocytes T et les macrophages activés, en réponse à divers types de stimuli, microbiens ou non.

Une fois sécrété, le TNFa exerce son action sous forme de trimère reconnu par deux récepteurs, le récepteur de type I (p55) et le récepteur de type II (p75). La voie de signalisation du TNFa est vitale et étroitement régulée afin de permettre au système immunitaire de monter une réponse inflammatoire appropriée contre l'intrusion de pathogènes.

La reconnaissance du TNFa régule en particulier la mort cellulaire, la migration leucocytaire en induisant l'expression des molécules d'adhérence et l'activation d'autres types cellulaires, en induisant des métalloprotéinases et d'autres cytokines pro-inflammatoires comme l'interleukine 1 (IL-1) et l'interleukine 6 (IL-6).

Le nombre de cellules productrices de TNFa est considérablement accru dans la lamina propria de l'intestin des patients atteints de maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI). Le concept de spécificité des réponses de cytokine est clairement démontré par l'atténuation de la réponse inflammatoire chez les patients souffrant de MICI par blocage pharmacologique du TNFa en utilisant des anticorps monoclonaux (encadré 1).

Encadré 1 Qu'est-ce qu'un anticorps monoclonal? Un anticorps monoclonal présente une très grande spécificité du fait qu'il est défini pour reconnaître un seul épitope (partie d'un antigène reconnue par un récepteur ou une immunoglobuline). L'origine “étrangère” des anticorps monoclonaux provoque une réponse immunitaire qui va limiter leur fixation à leurs épitopes respectifs et leur élimination rapide de l'organisme. Pour éviter ces inconvénients, différentes techniques tendent à améliorer la qualité et l'immunogénicité des anticorps monoclonaux : les anticorps dits “chimériques”, qui comportent une fraction humaine à 75 %, correspondent à la greffe des parties constantes d'immunoglobuline humaine sur les parties variables d'un anticorps murin, et sont censés être plus immunogènes (en dehors des anticorps totalement murins) ; les anticorps dits “humanisés”, qui comportent une fraction humaine à 90 %, sont produits par fermentation microbienne ou par des souris transgéniques contenant seulement une partie des gènes humains à l'origine des Ac ; ils sont potentiellement mieux tolérés dans l'organisme humain ; les anticorps monoclonaux dits “humains” sont théoriquement non immunogènes et sont produits par la technologie de “phage display” ou par des modèles de souris transgéniques. Les anticorps monoclonaux ont clairement permis de nombreuses avancées dans les domaines diagnostique, thérapeutique (cancers, maladies inflammatoires) et préventif (rejet de greffes).

Vers un blocage pharmacologique "à la carte" du TNFa

Ces dernières années, la prise en charge de la maladie de Crohn et de la RCH a été révolutionnée par l'introduction des biothérapies ^[1-4]. En effet, l'arsenal thérapeutique des gastro-entérologues s'est enrichi du blocage pharmacologique du TNFa, qui englobe à ce jour trois molécules anti-TNFa : l'infliximab (Rémicade®), l'adalimumab (Humira®) et, plus récemment, le certolizumab ou CDP870 (Cimzia®) [figure]. Cependant, les mécanismes d'action de ces traitements restent mal connus : cytotoxicité dépendante du complément et apoptose des cellules T et des monocytes ont notamment été évoquées.

Mis sur le marché en 1999, l'infliximab, anticorps chimérique monoclonal anti-TNFa, est le premier traitement "biologique" des MICI. Il s'agit d'une IgG 1 composée d'un fragment constant humain et de séquences variables murines. Avec une constante d'affinité de 1010 mol/l-1, la demi-vie de l'infliximab après une perfusion intraveineuse de 5 ou 10 mg/kg est de 8 à 9,5 jours. L'élimination de l'infliximab de la circulation sanguine est de 9,8 ml/h. En revanche, le seuil thérapeutique de la concentration sanguine minimale d'infliximab n'a pas encore été déterminé. Après une perfusion unique de 5 mg/kg, les concentrations sanguines atteignent un pic de 118 mg/ml, sont considérées comme thérapeutiques jusqu'à huit semaines et deviennent indétectables à 12 semaines, alors que des concentrations thérapeutiques sont encore observées 12 semaines après une perfusion de 10 mg/kg.

L'adalimumab est une immunoglobuline recombinante IgG 1 monoclonale "humaine" de demi-vie de 12 à 14 jours qui se lie, comme l'infliximab, au TNFa membranaire et soluble. Sa structure et sa fonction sont indissociables des anticorps naturels chez l'homme. Cet anticorps est aussi efficace que l'infliximab pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR).

Le certolizumab a été construit en greffant les régions obligatoires courtes et hypervariables de l'anticorps monoclonal murin sur le fragment d'immunoglobuline Fab humaine. Le certolizumab est donc quant à lui un fragment Fab' de demi-vie de 14 jours, complètement "humanisé", dont le pouvoir biologique neutralisant est maintenu. Le fragment Fab' est couplé chimiquement à deux molécules de polyéthylène glycol, ce qui permet d'augmenter sa demi-vie de deux semaines environ et autorise des doses moins fréquentes. Le certolizumab ne présentant pas la partie de Fc de l'anticorps, il exerce son activité en se liant spécifiquement au TNFa soluble, et non au TNFa membranaire.

L'adalimumab et le certolizumab se différencient de l'infliximab par leur administration par voie sous-cutanée et leur moindre immunogénicité. Seul l'infliximab possède une AMM dans la maladie de Crohn (luminale et fistulisée) et dans la RCH ; il s'administre par voie intraveineuse, contrairement à l'adalimumab et au certolizumab, qui se prennent par voie sous-cutanée.

Plusieurs autres agents anti-TNFa, en revanche, bien qu'ayant démontré un effet thérapeutique dans certaines pathologies inflammatoires rhumatologiques et dermatologiques comme le psoriasis et la PR, se sont révélés inefficaces dans la maladie de Crohn et ne sont plus à l'étude dans cette indication, tel le CDP-571 (Humicade®, immunoglobuline IgG 4, anti-TNFa monoclonal humanisé à 95 %), le nerelimomab (immunoglobuline IgG 1 anti-TNFa, dimère du disulfure avec la chaîne g1 légère de l'anticorps monoclonal de souris BAYX1351), l'étanercept (Enbrel®, protéine recombinante de fusion entre p75 et IgG 1), et l'onercept (r-hTBP-1, protéine recombinante du récepteur monomérique p55).

Encadré 2 Comment est produit un anticorps monoclonal? Les techniques de production et les applications des anticorps monoclonaux ont sans cesse évolué depuis le prix Nobel de G. Kohler et C. Milstein en 1975 sur la technique des hybridomes, qui a révolutionné la médecine et l'industrie pharmaceutique. Schématiquement, des anticorps monoclonaux sont produits par diverses techniques : la technique de culture cellulaire d'un hybridome, c'est-à-dire une cellule formée par la fusion cellulaire d'un lymphocyte B (cellule productrice d'anticorps à durée de vie très courte) avec une cellule tumorale de myélome (apportant l'immortalisation cellulaire). Les lymphocytes B sécréteurs d'anticorps monoclonaux sont généralement obtenus après immunisation avec l'antigène d'intérêt. La fusion est possible en rendant de plus en plus perméable les membranes de cellules. Grâce à des techniques de culture cellulaire et à des apports nutritifs particuliers, les hybridomes produisent de grandes quantités de l'anticorps désiré, comme l'infliximab, en se multipliant rapidement et indéfiniment ; la technique du "phage display", initialement développée par G. Smith en 1985, qui permet la sélection d'une immunoglobuline humaine présentant une haute affinité et une forte spécificité contre le TNFa, tel l'adalimumab (composé des régions variables à chaînes lourdes et légères, une région constante IgG 1:k) ; la technique de la fermentation microbienne, qui représente une alternative de production moins coûteuse et qui est désormais utilisée pour la synthèse de biothérapies, tel le certolizumab.

L'adalimumab a obtenu une AMM pour la maladie de Crohn en mai 2007, et le dossier du certolizumab est en cours d’examen par l'Agence du médicament. La généralisation de leur emploi nécessitera de la part des gastro-entérologues une bonne connaissance des indications, des modalités d'emploi, des effets secondaires et de leur prévention. L'introduction des anti-TNFa dans le traitement de la RCH a, quant à elle, été retardée du fait des premiers essais thérapeutiques contradictoires, mais également d'un dogme Th1/Th2 qui reste toutefois contesté dans la pathogenèse des MICI. Schématiquement, la physiopathologie de la maladie de Crohn et de la RCH semblait, en particulier, se distinguer respectivement sur le profil de sécrétion des cytokines de type Th1, comme le TNFa, et de type Th2, comme l'IL-15. Les différences d'efficacité observées avec les molécules anti-TNF chez les sujets souffrant de MICI restent pour l'instant inexpliquées, ce qui souligne la nécessité de poursuivre la recherche concernant leurs mécanismes d'action (encadré 2).

Mathias Chamaillard
Physiopathologie des maladies inflammatoires de l'intestin, Inserm U 795 - Hôpital Pierre Swynghedauw, Lille.
 

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Références

1. Rutgeerts P, Van Assche G, Vermeire S. Optimizing anti-TNF treatment in inflammatory bowel disease. Gastroenterology 2004;126:1593-610.
2. Sandborn WJ, Faubion WA. Biologics in inflammatory bowel disease: how much progress have we made? Gut 2004;53:1366-73.
3. Korzenik JR, Podolsky DK. Evolving knowledge and therapy of inflammatory bowel disease. Nat Rev Drug Discov 2006;5:197-209.
4. Pizarro TT, Cominelli F. Cytokine therapy for Crohn's disease: advances in translational research. Annu Rev Med 2007;58:433-44.