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Hématologie
Système HLA (Suite)
Cours d'hématologie
 


 

Allo-immunisation anti-HLA : origine et mise en évidence

A - ORIGINE DES ALLO-IMMUNISATIONS :

En de très rares occasions, il a pu être identifié des anticorps anti- HLA en l’absence de toute stimulation antigénique.

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Ces anticorps naturels, immunoglobulines (Ig)M cytotoxiques, plus actifs à 4 °C qu’à 37 °C, sont exceptionnels.

En effet, les anticorps anti-HLA sont classiquement des alloanticorps d’immunisation, survenant fréquemment dans trois situations.

1- Transfusions sanguines :

Les données de fréquences d’immunisation varient beaucoup selon la nature des produits transfusés et selon les auteurs.

Cette alloimmunisation est le fait des leucocytes et de leur concentration résiduelle dans les concentrés globulaires ou plaquettaires.

La déleucocytation systématique de ces produits avant leur stockage réduit considérablement ces risques d’immunisation, dès lors que le taux résiduel de ces leucocytes est inférieur à 5 x 106.

2- Grossesses :

La découverte d’anticorps anti-HLA chez les multipares a été largement utilisée pour la description de nouveaux antigènes HLA.

Ces anticorps apparaissent dès la première grossesse et près de 30 % des femmes possèdent de tels anticorps dès la deuxième grossesse.

Les sérums de ces femmes multipares contiennent le plus souvent des mélanges d’anticorps IgG anticlasse I et anticlasse II, et représentent de bonnes sources de sérums-tests anti-HLA pour phénotypage par LCT.

Ils ne joueraient que très exceptionnellement un rôle délétère vis-à-vis du foetus.

La persistance de ces anticorps dans le sérum maternel est extrêmement variable.

3- Transplantations d’organes :

Elles induisent très souvent des réponses humorales fortes, se traduisant par l’apparition d’anticorps cytotoxiques de titre élevé.

Ces immunisations sont très larges, non exclusivement limitées aux spécificités incompatibles de classe I et/ou de classe II du greffon (rein, par exemple), et détectables sans difficulté après transplantectomie.

Elles deviennent, par leur persistance et leur polyspécificité, un handicap pour la sélection de nouveaux donneurs en vue des greffes ultérieures.

B - MÉTHODES D’IDENTIFICATION :

– En routine, les méthodes de LCT sont aussi bien utilisées pour la mise en évidence et l’identification des anticorps anticlasse I que pour celles des anticorps anticlasse II.

Pour ces derniers, il est indispensable d’absorber au préalable, et sur pool de plaquettes de multiples donneurs (environ 400), les anticorps anticlasse I.

Les recherches et identifications utilisent des panels de lymphocytes de référence, sélectionnés et conservés congelés en azote liquide avant utilisation.

– De nouvelles techniques enzymatiques (enzyme linked immunosorbent assay [Elisa]) ou de fluorescence par cytométrie en flux sont disponibles.

Elles visualisent mieux les anticorps IgG qu’IgM et sont d’une grande sensibilité.

Fonctions des molécules HLA :

Le système immunitaire a pour fonction de reconnaître et d’éliminer les structures qui lui sont étrangères (non-soi).

Deux types moléculaires particuliers, les anticorps (Ig) solubles ou membranaires des lymphocytes B et le récepteur à l’antigène des lymphocytes T (TcR), assurent les fonctions de reconnaissance.

Ils ont tous deux la particularité d’une extrême diversité dans leur capacité de reconnaissance, liée à un mécanisme de réarrangement génique.

Ces deux voies de reconnaissance dites « B » et « T » se complètent et peuvent se conjuguer.

Ainsi, les lymphocytes T-helper CD4+, une fois activés, coopèrent avec les lymphocytes B responsables de la réponse humorale.

Les molécules HLA de classes I et II sont les initiateurs de la réponse T par leur capacité de présentation de peptides immunogènes aux lymphocytes T qui les reconnaîtront par leur TcR spécifique.

A - MOLÉCULES HLA PRÉSENTOIRS DE PEPTIDES :

Les sites de présentation de peptides des molécules de classes I et II possèdent une architecture assez superposable, avec toutefois des particularités.

1- Molécules de classe I :

Elles possèdent un site de présentation de peptides, constitué des deux domaines a1 et a2 de la chaîne lourde a. Leur disposition complémentaire et symétrique définit un présentoir composé de structures de type feuillets b assurant le plancher de ce présentoir, et de type hélices a délimitant les bords de ce présentoir.

La fente ainsi ménagée est de 2,5 x 1 nm, donc voisine de celle du site anticorps d’une Ig.

Les deux extrémités de ce site de présentation sont fermées, ce qui limite la taille des peptides à 9 (± 1) acides aminés.

Les acides aminés des parties distales a1 et a2 ainsi engagées dans ce présentoir vont déterminer, par leur nature et leurs caractéristiques, une spécificité de liaison peptidique et une spécificité de reconnaissance par le TcR des lymphocytes T.

Seuls les TcR des lymphocytes T-CD8+ sont en mesure de reconnaître les peptides présentés dans un environnement de molécules HLA de classe I.

2- Molécules de classe II :

Leur site de présentation de peptides est constitué des domaines distaux a1 et b1 des deux chaînes.

Ceux-ci sont disposés de façon complémentaire et symétrique et ménagent un présentoir pouvant accueillir des peptides de 13 à 19 résidus. Les deux extrémités de ce présentoir sont ouvertes.

La structure est identique à celle observée pour les molécules de classe I, avec un plancher de feuillets b et deux hélices a servant de bords à ce présentoir.

Les acides aminés des chaînes a et b impliqués dans ce présentoir vont influencer la spécificité de la liaison entre molécule de classe II et peptide et celle de la reconnaissance de ce complexe par le TcR des lymphocytes T.

Seuls les TcR des lymphocytes T-CD4+ sont en mesure de reconnaître les peptides présentés dans un environnement de molécules HLA de classe II.

Les peptides présentés proviennent de structures antigéniques plus complexes dont l’origine et la dégradation sont différentes selon qu’ils sont pris en charge par des molécules de classe I ou II.

En effet, selon l’origine cellulaire ou non de ces antigènes, les molécules de classe I ou celles de classe II interviennent, définissant ainsi deux voies de présentation.

3- La classe I présente des peptides d’origine endogène aux lymphocytes T-CD8 (ou Ly T cytotoxiques ou CTL) :

Les protéines endogènes (d’origines virale, tumorale…) sont dégradées dans et par un complexe moléculaire cytoplasmique, le protéasome, dont certaines unités sont codées par des gènes localisés dans le CMH (gènes LMP).

Ces peptides hétérogènes en taille sont sélectivement transportés par un transporteur à l’intérieur du réticulum endoplasmique (RE) de la cellule.

Ce transporteur est constitué de deux unités, dont les gènes sont également localisés dans le CMH (gènes TAP).

Les peptides, ainsi sélectionnés quant à leur taille (principalement des nonamères), peuvent être pris en charge par les molécules HLA de classe I synthétisées dans le RE. Ils assurent la stabilité de la molécule de classe I, sa migration intracytoplasmique (via l’appareil de Golgi) et son expression à la surface cellulaire.

Toute perturbation dans les mécanismes de dégradation, transport, chargement, peut conduire à un défaut d’expression des molécules HLA de classe I, même si par ailleurs ces molécules sont correctement synthétisées.

Les peptides d’origine « endogène » ainsi présentés par des molécules HLA de classe I sont reconnus par les lymphocytes T-CD8 + (CTL) et leur TcR.

Cette reconnaissance conduit à la destruction des seules cellules porteuses du CMH du soi (le même CMH que les lymphocytes T) présentant un peptide étranger.

Ce phénomène dit « de double reconnaissance » (acquise lors de la maturation thymique des Ly T) est noté phénomène de restriction (restriction de classe I).

Les différences d’intensité de réponse immunitaire pourraient être le fait de différences d’affinité et de sélectivité de présentation, dépendant des séquences des peptides et du polymorphisme des molécules HLA présentatrices.

4- La classe II présente des peptides d’origine exogène aux lymphocytes T-CD4 (ou Ly T auxiliaires) :

Les cellules spécialisées dans ce type de présentation sont en mesure de capter des antigènes étrangers (bactéries…).

Ces cellules présentant l’antigène (CPA) sont des macrophages, des cellules dendritiques, des lymphocytes B par exemple.

Elles sont capables d’internaliser l’antigène pour le dégrader en peptides, dans des lysosomes.

C’est aussi dans ces compartiments lysosomiaux intracytoplasmiques spécialisés que ces peptides dits « exogènes » sont pris en charge par des molécules HLA de classe II.

Celles-ci, synthétisées dans le RE, sont complexées à une chaîne peptidique dite « chaîne invariante », qui aide à leur transfert vers le compartiment lysosomial spécialisé.

Cette chaîne invariante joue aussi un rôle de blocage du site peptidique, évitant tout chargement intempestif (dans le RE) de la molécule de classe II par des peptides endogènes.

C’est une autre molécule HLA, notée HLA-DM, qui va libérer le site de fixation encombré d’un peptide (CLIP) provenant de la chaîne invariante. Une fois libéré, le site peut se charger d’un peptide exogène (de taille variant de 13 à 19 acides aminés).

De même, cette fixation de peptide stabilise la molécule présentatrice et facilite son transfert à la surface de la cellule présentatrice (CPA).

Ces peptides exogènes présentés par des molécules de classe II sont reconnus par les lymphocytes T-CD4+ avec, là encore, une double reconnaissance CMH du soi et du peptide étranger (restriction de classe II).

La spécificité peptidique et le polymorphisme HLA de classe II expliquent les diversités de réponses immunes observées, notamment dans le cadre de certaines associations entre HLA de classe II et maladies, ou dans celui de l’évolution d’infections virales comme l’hépatite C.

B - INTERVENTION DES MOLÉCULES HLA DE CLASSE I DANS LA LYSE « NATURAL KILLER » :

Les cellules NK sont une sous-population de lymphocytes représentant 5 à 10 % des cellules mononucléées du sang périphérique.

Provenant de la moelle osseuse, elles partagent un progéniteur commun avec les lymphocytes T.

Elles se définissent fonctionnellement par leur capacité à induire la lyse spontanée de cellules tumorales et de cellules infectées par des virus.

Ces cellules NK jouent un rôle important dans la réponse immune contre les bactéries, parasites et virus, à la fois par leur intervention directe dans le processus de cytolyse et en sécrétant des cytokines tels que l’interféron c et le TNFa.

Les mécanismes impliqués sont encore mal connus.

Néanmoins, c’est de l’intervention de multiples récepteurs, inhibiteurs ou activateurs de lyse, que dépend en final l’action préférentielle de ces cellules NK (lyse ou inhibition de lyse).

Dans des conditions physiologiques, la fonction des récepteurs inhibiteurs prédomine, permettant aux cellules NK d’épargner les cellules normales.

Parmi ces récepteurs, certains ont pour ligands des molécules HLA de classe I.

Ils sont regroupés en deux classes : l’une correspondant aux récepteurs appartenant à la superfamille des Ig, c’est le cas des killer Ig-like receptors (KIR) et des Ig-like transcript (ILT) ou des leucocytes Ig-like receptors (LIR) ; l’autre aux récepteurs de type lectine comme par exemple les hétérodimères CD94/NKG2.

Les KIR ont pour ligands des molécules HLA-Cw et HLA-B (épitope Bw4) et peut-être quelques spécificités HLA-A et même HLA-G1 (KIR2DL4) ; les CD94/NKG2 se lieraient à des molécules HLA-E ou HLA-G.

Certains de ces récepteurs fonctionneraient comme des inhibiteurs (CD94/NKG2A), d’autres comme des activateurs (CD94/NKG2C) de lyse NK.

D’autre part, la molécule CD94/NKG2D pourrait se lier à la molécule MICA.

Tout déficit d’expression de molécules HLA de classe I (cellules tumorales ou cellules infectées par des virus) peut conduire à un défaut d’engagement des récepteurs inhibiteurs, favorisant l’action de lyse des récepteurs activateurs par un signal approprié.

C - RÔLE DES MOLÉCULES HLA DANS LA DÉLIMITATION DU RÉPERTOIRE DE RECONNAISSANCE DES LYMPHOCYTES T :

C’est au cours de leur transit dans le thymus que les prothymocytes issus de la moelle osseuse vont subir une maturation particulière, leur donnant un statut de lymphocytes T matures « éduqués » à différencier le soi du non-soi.

Seuls sont sélectionnés les Ly T dont le TcR ne reconnaît que les antigènes HLA du soi.

Cette sélection positive se réalise dans le cortex thymique et les cellules non retenues meurent par apoptose.

Dans la région médullaire du thymus, les lymphocytes T précédemment sélectionnés vont être délétés des cellules dont le TcR reconnaît les peptides autologues présentés par le CMH du soi (sélection dite « négative »).

Cette double sélection aboutit à une population de Ly T dont les TcR reconnaîtront tous les peptides étrangers (non-soi) présentés par des molécules HLA du soi.

Cette éducation particulière va de pair avec l’acquisition de marqueurs de surface ou « clusters de différenciation » (CD) conduisant à deux populations T différentes : une population dite « CD4-positive » reconnaissant les peptides nonsoi présentés par des molécules HLA de classe II du soi (T-helper) et une population dite « CD8-positive » reconnaissant les peptides nonsoi présentés par des molécules HLA de classe I du soi (T cytotoxique).

Ces lymphocytes T matures, doués de reconnaissance avec restriction par les molécules HLA, quittent le thymus pour circuler dans le sang.

Applications cliniques :

De par ses fonctions de présentation sélective d’antigènes peptidiques, la diversité de ses molécules exprimées, son rôle dans la délimitation du répertoire de reconnaissance des lymphocytes T, le système HLA joue un rôle majeur dans la réponse immunitaire.

Ceci explique les implications de ce système de groupe dans la reconnaissance du non-soi en transplantation d’organe et greffe de moelle, dans la susceptibilité ou la résistance à certaines maladies, dans la surveillance antitumorale, en pratique transfusionnelle et dans la génétique de populations ou en médecine légale.

A - HLA ET TRANSPLANTATION D’ORGANES :

L’apport de cellules, de tissus ou d’organes d’un individu à un autre non identique génétiquement, conduit à un risque de rejet immunologique.

D’une façon générale, les systèmes de groupes ABO et HLA sont les obstacles majeurs au succès de ces transplantations.

Très tôt, ces antigènes d’histocompatibilité HLA furent désignés comme antigènes de transplantation.

Des travaux expérimentaux réalisés chez la souris à partir de tumeurs ou de greffes de peau montraient très rapidement la corrélation étroite entre l’identité pour le système H-2 (équivalent HLA murin) entre donneur et receveur et la prise de greffe.

Parallèlement aux rejets cellulaires de greffes, une réponse humorale avec anticorps anti-H-2 était décelable.

Les études de greffes de peau intrafamiliales chez des volontaires, puis les résultats de la transplantation rénale ont permis de considérer le système HLA comme le système majeur régissant les lois de la compatibilité tissulaire.

En situation familiale, le meilleur donneur en termes de survie de fonction du greffon est le germain HLA-identique.

La survie des greffes haplo-identiques est moins longue. La survie des reins de donneurs cadavériques a augmenté régulièrement depuis ces 20 dernières années.

La maîtrise des traitements de trithérapie immunosuppressive (incluant notamment la ciclosporine A), la qualité des typages HLA de classes I et II avec éventuel recours aux techniques d’identification des gènes, ont en effet permis d’importants gains de survie de fonction.

La compatibilité HLA a été diversement appréciée quant à son réel impact sur la survie des greffons, et ce en raison notamment de l’hétérogénéité des pratiques de greffe, de la qualité des typages HLA des donneurs et receveurs, et donc de leur appariement.

La grande majorité des études rétrospectives montre bien encore l’effet bénéfique d’une bonne compatibilité HLA sur la survie du greffon, avec un effet plus marqué de la compatibilité pour les marqueurs classe II.

De même, une limitation du nombre des incompatibilités HLA, en particulier de classe I, réduira le spectre d’immunisation en cas d’échec, facilitant les greffes ultérieures.

Toutes ces données justifient la poursuite d’échanges d’organes sur la base de la recherche du meilleur receveur compatible HLA.

L’établissement français des greffes (EFG) énonce, pour chaque type d’organe, et de manière régulière, les règles d’échanges d’organes.

L’immunisation prégreffe vis-à-vis de marqueurs HLA de classes I et II, due à des transfusions, des grossesses et/ou des transplantations antérieures, doit être régulièrement détectée et identifiée par des tests biologiques répétés.

Ces recherches visent à identifier des anticorps anti-HLA dont la spécificité doit faire refuser toute greffe avec un donneur portant la (ou les) spécificité(s) antigénique(s) HLA correspondante(s).

De plus, et impérativement, en transplantation rénale, un test ultime de compatibilité HLA (test de cross-match) est réalisé entre les cellules lymphocytaires du donneur et les sérums représentatifs des immunisations du receveur.

D’autres paramètres à composantes immunologiques ont été notés comme influençant la survie des greffes rénales.

C’est le cas des transfusions sanguines (concentrés globulaires non déleucocytés) réalisées avant la greffe, au moins 3 semaines avant celle-ci.

Cet effet bénéfique noté dans les années 1970 s’est cependant atténué.

Les risques d’allo-immunisation anti-HLA d’une part, et de transmission d’infections virales toujours possible d’autre part, devraient faire limiter le recours à des protocoles de transfusions systématiques.

Enfin, bien d’autres paramètres influencent la survie des greffons, dont l’âge du donneur et du receveur.

Les bases moléculaires du rejet d’allogreffe sont de mieux en mieux connues et individualisent deux voies d’alloreconnaissance, dites « directe » et « indirecte ».

Elles précisent le rôle des différents récepteurs et ligands impliqués dans la réponse allogénique et le rejet, initiés par la reconnaissance par les lymphocytes T (T4 et T8) du caractère non-soi des éléments greffés.

Les différents immunosuppresseurs utilisés dans la lutte antirejet (corticostéroïdes, azathioprine, sérum antilymphocytaire, ciclosporine, FK-506, anticorps monoclonaux…) sont sélectionnés pour leurs actions complémentaires sur la réponse du rejet.

B - HLA ET GREFFE DE MOELLE :

Les greffes de moelle osseuse ou de cellules souches hématopoïétiques (CSH) allogéniques représentent une alternative thérapeutique majeure dans le traitement d’hémopathies malignes ou de déficits immunitaires sévères, notamment.

Les premières greffes datent de plus de 40 ans et furent réalisées avec succès chez des enfants souffrant de déficits immuns congénitaux.

Depuis, le nombre de greffes réalisées annuellement croît régulièrement.

Ainsi, dans le monde, plus de 16 000 greffes allogéniques furent réalisées en 1997 (contre 28 000 greffes autologues).

Au plan immunologique, la greffe de moelle osseuse allogénique, qui met en présence deux systèmes immunitaires génétiquement différents, est exposée à des conflits de plusieurs origines : la réaction de l’hôte contre le greffon ou rejet, la réaction du greffon contre l’hôte (GvH).

Dans le cas de la réaction GvH, des effets bénéfiques liés à cette réactivité allogénique particulière peuvent être observés sur la prise du greffon et vis-à-vis des cellules malignes.

Cette activité antitumorale est notée « greffon contre leucémie » (graft versus leukemia [GvL]).

Pour ces raisons, seule l’utilisation de greffons HLA identiques au receveur a permis les succès de ces greffes.

En pratique, seulement 30 % environ des patients en attente de greffe de CSH disposent d’un donneur familial HLA identique (greffe familiale dite « géno-identique »).

Ceci a conduit à la constitution de fichiers de donneurs de moelle non apparentés.

Une soixantaine de fichiers recensent plus de 6 millions de donneurs volontaires dans le monde.

Ces donneurs, dont les groupages HLA sont disponibles, sont utilisés en l’absence de donneurs familiaux HLA identiques.

Ainsi, en 1997, plus de 3 500 greffes dites « fichiers » furent réalisées avec des greffons de donneurs non apparentés.

Les identités HLA sont primordiales dans ces greffes dites « phéno-identiques », et ce pour le maximum de loci de classe I (HLA-A, -B et -C) et de classe II (HLA-DR, -DQ et si possible -DP).

Les leucémies restent les indications les plus fréquentes des greffes de CSH allogéniques non apparentées.

Chez les enfants, plus de 60 % de ces greffes sont réalisées pour des patients atteints de leucémies aiguës.

Chez les adultes, plus de 30 % des greffes sont réalisées pour des patients atteints de leucémie myéloïde chronique (données France-Greffe de moelle, 1998).

Le développement de cette thérapeutique dans les 10 dernières années permet aujourd’hui une meilleure compréhension des mécanismes d’acceptation, de rejet de greffe ou de maladie GvH.

En termes de résultats, de nombreux paramètres sont à prendre en compte (maladie initiale et son stade d’évolution, âge du patient, notamment).

L’histocompatibilité HLA doit être considérée, dans les cas de donneurs non apparentés, sous l’angle de typages réalisés en utilisant les techniques de biologie moléculaire basées sur des amplifications par PCR et si nécessaire sur le séquençage.

Ainsi, il apparaît que :

– les identités pour les loci HLA-DRB1 et -DQB1 réduisent les risques de maladie GvH et augmentent la survie ;

– les échecs de greffes sont souvent le fait de disparités HLA de classe I ; ces marqueurs doivent être désormais évalués au niveau allélique ;

– les risques pour les receveurs hommes qui reçoivent un greffon d’une donneuse sont plus élevés que pour toutes autres combinaisons ;

– des disparités pour des antigènes mineurs d’histocompatibilité (AMH) sont des risques potentiels de maladie GvH.

En dehors de ceux liés au chromosome Y (HY), cinq AMH, actuellement référencés HA-1, -2, -3, -4 et -5, sont en partie définissables par des techniques PCR.

Les identités immunogénétiques HLA paraissent encore indispensables. Néanmoins, certaines greffes réalisées, faute de donneurs HLA identiques, apparentés ou non (35 % des cas), avec des incompatibilités au niveau allélique, laissent entrevoir quelques possibilités avec des protocoles de conditionnement et l’administration de très grandes quantités de CSH (CD34+).

D’autre part, il est démontré qu’en greffe autologue, les CSH issues du sang périphérique et mobilisées par l’administration de facteurs stimulants chez le donneur conduisent à une colonisation plus rapide en cellules hématopoïétiques par rapport à la greffe de CSH de moelle osseuse.

Ces résultats semblent se confirmer également en situation de greffe allogénique avec donneur apparenté HLA identique.

La reconstitution hématopoïétique est plus rapide pour les neutrophiles et les plaquettes, la numération des lymphocytes est plus élevée et la durée d’hospitalisation moindre, par comparaison à la greffe de CSH médullaires qui, de plus, conduirait à une probabilité de rechute plus élevée.

Néanmoins, la fréquence d’apparition de maladies GvH aiguës ou chroniques, ainsi que le taux de survie, seraient comparables dans ces deux modalités de greffes, mais ceci reste à confirmer.

Enfin, une autre alternative repose sur l’utilisation du sang de cordon comme une source potentielle de CSH du fait de la richesse en progéniteurs CD34+.

De plus, l’immaturité immunologique des cellules compétentes représente un avantage face au risque de maladie GvH.

En situation familiale, cette greffe obtient de bons résultats.

Les banques de sang de cordon permettent de réaliser des greffes en situation non apparentée.

Les résultats obtenus dans une série de 562 greffes de sang placentaire non apparenté font état d’une prise de greffe dans 80 % des cas à j42 après la greffe, d’un faible taux de maladie GvH (23 % de stades III + IV), dont la sévérité augmente avec l’âge du patient et le degré d’incompatibilité HLA.

Les taux de survie sont voisins de ceux notés avec des greffons médullaires de donneurs non apparentés.

Ce type de greffe est encore limité aux indications pédiatriques ou aux receveurs de faible poids.

C - ASSOCIATIONS HLA ET MALADIES :

1- Considérations générales :

L’existence d’un système immunogénétique très polymorphe et aux fonctions immunitaires primordiales dans l’initiation et le contrôle de la réponse immune a encouragé très tôt des travaux de recherche de susceptibilité à certaines affections.

L’exemple est venu de travaux chez la souris (1964) où la susceptibilité à développer une leucémie viro-induite (virus de Gross) dépendait du système H-2 et de l’haplotype H-2k.

Deux publications françaises démontraient, à la fin des années 1960, que des associations maladies et HLA pouvaient être attendues (maladie de Hodgkin et leucémie aiguë lymphoblastique).

Le véritable impact dans ce domaine concerne l’association HLA et spondylarthrite ankylosante, rapportée la même année (1973) par deux équipes indépendantes.

Les premières évidences de liaison génétique avec des marqueurs du CMH furent d’abord décrites lors d’un congrès international HLA-maladies, tenu à Paris en 1976, puis régulièrement lors des différents workshops-HLA.

En 1985, plus de 500 études rapportaient, dans des domaines très variés de la pathologie, des associations HLA-maladies.

Pour la plupart, l’association exprimée en termes de risque relatif (RR) restait faible, voire quelquefois infirmée par d’autres études.

Pour d’autres maladies, beaucoup moins nombreuses, ces associations étaient fortes et retrouvées dans différentes ethnies.

Elles ont du reste été confirmées régulièrement lors de nouvelles évaluations utilisant les nouveaux outils de typage de la biologie moléculaire des gènes HLA.

Ce dernier point est d’importance pour éviter les nombreux pièges de ce genre d’étude.

Le principe consiste à comparer les fréquences des antigènes HLA de un ou plusieurs locus (A, B, DR, DQ…) observées dans une population de malades, à celles observées dans une population témoin.

Les critères de sélection des malades, des témoins, de leur recrutement géographique, le choix des tests statistiques appropriés et la qualité des techniques de typage retenues sont autant de biais possibles pour des équipes non avisées.

En final, l’expression peut se faire à l’aide du test du chi-2, ou mieux en utilisant la méthode de Woolf et l’expression du RR.

Celui-ci exprime simplement combien de fois est plus fréquente une maladie chez les individus ayant un antigène donné que chez ceux qui ne l’ont pas.

Lorsque l’on étudie non plus des populations mais des familles, on teste en réalité si la fréquence de la transmission d’un caractère génétique, en l’occurrence un antigène ou un haplotype HLA, en même temps que la maladie est le fait du hasard ou non.

La méthode dite des « lod scores » est largement utilisée dans ce cas, ainsi que les méthodes des haplotypes transmis (transmission disequilibrium test [TDT]) ou des haplotypes partagés avec le propositus (identity by descent [IBD]) notamment.

Les méthodes d’analyse du polymorphisme des gènes ont aussi apporté des progrès décisifs.

Les techniques dites RFLP, PCR ou séquençage de gènes, et plus récemment celles utilisant des polymorphismes de répétition (microsatellites), représentent des outils d’une prodigieuse efficacité.

Les maladies associées à HLA sont le plus souvent le résultat d’interaction de plusieurs gènes avec, dans le cas des maladies autoimmunes, l’intervention de facteurs environnementaux.

Mais il semble bien que les gènes du système HLA jouent un rôle majeur dans ces prédispositions génétiques.

Ainsi, dans le diabète insulinodépendant de type 1, le taux de concordance pour des jumeaux monozygotes est de 40-45 %.

Pour des frères ou soeurs HLA identiques, ce taux est de 20 % comparé au taux de 1 % dans le cas de non-identité HLA (deux haplotypes différents) entre individus d’une même fratrie.

2- Principaux exemples d’associations HLA-maladies :

* Avec des marqueurs HLA de classe I :

L’association HLA B27 et spondylarthrite ankylosante est la plus ancienne et l’une des plus fortes, puisque plus de 90 % des patients sont B27 positifs.

La biologie moléculaire, qui permet d’individualiser aujourd’hui plus de 13 variants alléliques B27, n’objective toutefois pas d’allèles résistants, sauf le variant B*2709 semble-t-il.

D’autre part, certains allèles B27 pourraient exposer à un risque moindre (B*2703, B*2706 et B*2708), laissant entrevoir que des changements de séquences, même minimes, dans la molécule B27 (chaîne lourde), conduiraient à des modifications de degré de susceptibilité liées à des spécificités différentes de présentation peptidique.

Deux autres maladies sont fortement associées à des antigènes HLA de classe I : la maladie de Behçet avec l’antigène B51 et le psoriasis avec le marqueur HLA-Cw6.

* Avec des marqueurs HLA classe II :

Malgré leur modalité de présentation de peptides exogènes, peu de maladies bactériennes montrent d’association de susceptibilité avec un antigène classe II, excepté la lèpre.

L’essentiel des maladies associées aux antigènes HLA de classe II appartient aux maladies auto-immunes.

Malgré les mécanismes de tolérance aux protéines du soi, un petit nombre de peptides est potentiellement en mesure d’être mis en cause.

Dans le cas du diabète insulinodépendant (de type I), de très nombreux travaux, collaboratifs ou non, ont rapporté l’association avec des marqueurs HLA de classe I d’abord (A1, B8).

En réalité, cette association est plus étroite avec des marqueurs de classe II par le jeu de déséquilibre de liaison.

Ainsi, les sujets DR3 ou DR4, ou surtout DR3 et DR4, sont-ils très exposés.

Là encore, le déséquilibre de liaison DR4 et DQ3 a montré que cette dernière molécule jouait un rôle prépondérant.

L’hétérogénéité de la molécule DQ3 a révélé une susceptibilité différentielle selon le sous-type DQ3 considéré.

Le variant DQ8 sérologique (ou DQB*0302 en biologie moléculaire) est associé très fortement à la susceptibilité, ce qui n’est pas le cas du variant DQ7 (DQB*0301).

Dès 1987, Todd montrait l’importance des séquences d’acides aminés de la chaîne b de la molécule DQ.

Les sujets possédant un acide aspartique en position 57 de cette chaîne b-DQ sont résistants.

La chaîne a de cette même molécule DQ est également impliquée dans la susceptibilité au diabète insulinodépendant par la nature de l’acide aminé en position 52.

La prise en compte de la nature de ces deux résidus aminés critiques (AA57-b et AA52-a) permet d’expliquer un très grand nombre de cas de susceptibilités ou de résistances, indépendamment de l’origine ethnique.

Dans le cas de la polyarthrite rhumatoïde, la susceptibilité a très tôt été rapportée comme associée à l’antigène DR4.

La biologie moléculaire du gène DR4 a été plus précise en mettant en cause, chez les caucasoïdes, certains variants DR4 (notés DRB1*0401, *0404, *0405 et *0408), mais aussi du fait d’identité de séquence de la chaîne b de la molécule DRB1 avec certains autres variants de molécules DR1 (DRB1*0101) ou DR14 (DRB1*1402), selon l’origine ethnique.

Là encore, il est démontré que seules des régions limitées de la molécule de classe II sont engagées dans cette susceptibilité.

Pour d’autres maladies auto-immunes, telles que la sclérose en plaques et l’arthrite rhumatoïde juvénile, l’association avec une molécule HLA donnée est aussi établie, même si les séquences d’acides aminés impliqués ne sont pas encore clairement spécifiées.

Dans ces associations HLA-maladies, plusieurs mécanismes peuvent être invoqués où les molécules HLA, présentatrices de peptides, jouent un rôle majeur.

D’autres gènes proches des gènes HLA dans le CMH pourraient également jouer un rôle en raison de leur polymorphisme (gènes du TNF par exemple).

D - HLA ET CANCER :

L’expression des molécules HLA de classe I joue un rôle crucial dans la réponse antitumorale.

Une diminution de cette expression, corrélée souvent à l’expression de différents oncogènes, est observable dans de nombreuses cellules tumorales.

Cette observation fut notée pour la première fois en 1976 pour des cellules de lymphomes murins, et retrouvée ensuite dans des tumeurs solides humaines.

Cette baisse d’expression à la surface des cellules leur permettrait d’échapper à la lyse immunologique par les cellules lymphocytaires T cytotoxiques.

Lors du dernier workshop-HLA (1996), la sélection de techniques visualisant la perte d’expression des molécules HLA de classe I par les cellules tumorales (immunohistomarquage, cytométrie en flux) a permis, avec l’utilisation d’anticorps monoclonaux, de standardiser ces mesures de quantification.

Dans ce travail collaboratif, plusieurs types de tumeurs solides ont été évalués.

De 40 à 90 % de ces tumeurs possédaient des altérations dans l’expression des marqueurs de classe I, selon les tissus considérés.

Ces altérations se feraient notamment lorsque apparaissent des métastases.

Différents mécanismes peuvent conduire à ce défaut partiel ou total d’expression, puisque cette perte peut être objectivée à des stades différents de la synthèse, du transport ou de l’expression cellulaire de ces molécules de classe I.

Des mutations de gènes (chaîne lourde a ou b2m), des altérations de facteurs de régulation, de glycosylation ou de transport sont mises en cause.

La non-expression de ces molécules, qui sont des éléments de restriction de la reconnaissance lymphocytaire T, rend plus difficile la destruction des cellules tumorales par les lymphocytes T.

Une sélection immunologique de ces clones « HLA-déficitaires » conduirait à une invasion tissulaire de cellules tumorales favorisant leur diffusion.

Les cellules NK interviennent dans la destruction de cellules tumorales ou de cellules infectées par des virus.

Elles représentent 5 à 10 % des cellules lymphoïdes de l’organisme et sont activées par l’absence ou la modification des molécules de classe I à la surface de leur cible.

Cette cytotoxicité NK serait, chez l’homme, complémentaire de l’immunité T et B.

Il faut noter que ces cellules NK ne reconnaissent jamais des cibles cellulaires autologues normales.

Les cellules NK, chez l’homme, expriment plusieurs familles de récepteurs des molécules HLA de classe I.

Ces récepteurs sont codés par des gènes présents sur le chromosome 19q13.4 et notés KIR et ILT/LIR, ou sur le chromosome 12p12.13 et notés CD94/NKG2.

Ces deux groupes apparaissent hétérogènes fonctionnellement, puisque certains récepteurs pourraient avoir une action activatrice de lyse.

Il a été bien démontré que les molécules HLA de classe I modulent l’activité NK par interaction avec des récepteurs inhibiteurs ou activateurs des cellules NK.

E - HLA EN PRATIQUE TRANSFUSIONNELLE :

Les transfusions de sang total induisaient, il y a encore quelques années, une fréquente immunisation anti-HLA en raison de la nondéleucocytation systématique des produits transfusés.

Désormais, à l’exclusion de certaines indications thérapeutiques (dont les transfusions définies dans des protocoles de transfusions avant greffe rénale), les concentrés globulaires sont déleucocytés.

De même, l’utilisation de plaquettes d’aphérèse avec donneur unique contribue à réduire ce risque d’immunisation et ses complications de type frisson-hyperthermie.

Ces symptômes sont attribués à la libération de substances pyrogènes, suite à la lyse des polynucléaires transfusés.

La déleucocytation se révèle un moyen efficace pour réduire ces allo-immunisations et diminuer la fréquence des états réfractaires aux transfusions de plaquettes.

Ainsi, dans une étude récente, il est montré que le risque d’immunisation anti-HLA avec des produits filtrés (plaquettes et globules rouges) laissant moins de 5 x 106 leucocytes est de moins de 3 % chez des sujets non antérieurement stimulés (par des grossesses et/ou des transfusions antérieures).

Néanmoins, ce risque augmente à 36 % chez des sujets préalablement stimulés (notamment par des grossesses antérieures).

D’autre part, la transfusion d’anticorps anti-HLA éventuellement présents chez le donneur, et surtout d’anticorps antineutrophiles, peut provoquer un oedème pulmonaire non cardiogénique avec fièvre.

Enfin, la transfusion sanguine peut être responsable d’une GvH aiguë, souvent fatale.

Ce risque est extrêmement rare et serait plus souvent observé en cas d’homozygotie HLA du donneur pour un haplotype, alors que le receveur partage cet haplotype.

Une prévention possible de ce risque existe et consiste à irradier le sang transfusé.

Cette attitude est systématique lorsque le receveur est immunodéprimé.

F - HLA ET GROSSESSE :

La gestation est une situation physiologique particulière de greffe semi-allogénique tolérée au moins pendant la grossesse.

S’il existe bien une réponse humorale contre des antigènes foetaux (exemple de l’anémie hémolytique du nouveau-né par immunisation anti- Rhésus), les réponses cellulaires maternelles par lymphocytes T cytotoxiques sont sans effet. Cette particularité immunologique de l’allogreffe foetale avait été notée dès 1953 par Medawar.

L’absence d’expression des antigènes HLA de classe I classiques (HLA-A, -B, -C) par le trophoblaste protégerait le foetus, dont les antigènes HLA sont bien exprimés, d’une réponse allogénique cellulaire.

Le clonage récent du gène HLA non classique noté HLA-G (1987) a permis de préciser le rôle de cette nouvelle molécule exprimée transitoirement par le trophoblaste, comme cela a été montré à partir de 1990.

HLA-G participerait au maintien d’un état de tolérance entre la mère et l’enfant en anergisant la réponse maternelle antipaternelle.

Toutefois, l’expression de HLA-G disparaît des cellules du cytotrophoblaste extravilleux lors de prééclampsies de fin de grossesse.

Le rôle fonctionnel de HLA-G comme élément de tolérance immune pendant la grossesse est encore difficile à préciser.

Il n’est probablement pas univoque, puisque les données récentes montrent que cette molécule HLA non classique est en mesure de présenter des peptides et qu’elle est aussi capable d’inhiber l’activité NK des grands lymphocytes granulaires déciduaux.

Un défaut d’expression de cette molécule peut-il expliquer une partie des avortements à répétition d’origine immunologique ?

Dans cette pathologie, d’autres mécanismes sont proposés comme des phénomènes auto-immuns ou liés à une identité HLA entre époux.

Diverses études statistiquement significatives ont confirmé cette dernière hypothèse et, en particulier, le rôle des identités pour les marqueurs HLA de classe II, ainsi que l’absence d’immunisation anti-HLA.

G - HLA ET POPULATION :

Le système HLA s’est très vite révélé extrêmement précieux pour les généticiens de populations, en raison de son très grand polymorphisme et de la transmission en bloc (haplotypique) de l’ensemble de ses marqueurs présents sur le chromosome 6.

Les techniques d’étude du polymorphisme au niveau génomique permettent l’identification régulière de nouveaux allèles dans chaque série (A, B, C, DR, DQ et DP) lors d’études anthropologiques élargies (études workshop).

De même, l’identification de nouveaux gènes dans cette région CMH, même si leur polymorphisme est plus limité, apporte encore plus d’intérêt à cette région chromosomique.

Les rares recombinaisons chromosomiques entre marqueurs de cette région HLA, le déséquilibre de liaison caractéristique de certains haplotypes, les variations de fréquences d’allèles selon les origines ethniques, les résistances ou susceptibilités aux maladies, représentent des éléments d’études et de compréhension de la dynamique des populations.

L’étude HLA-Provinces françaises (1981-1985) a permis d’établir des ressemblances génétiques entre des régions françaises et le Québec.

Enfin, le polymorphisme HLA et la rareté de certains allèles donnent à ce système immunogénétique une très grande valeur informative dans l’expertise médicolégale appliquée, par exemple, à la recherche ou l’exclusion de paternité.

Conclusion :

Le complexe majeur d’histocompatibilité de l’homme représente une région du bras court du chromosome 6, capitale dans la réponse immunitaire.

Non seulement la densité en gènes fonctionnels, mais aussi la fonctionnalité des produits correspondants, expliquent l’intérêt croissant porté par les immunologistes à cette région du génome.

La duplication et la spécialisation de chaque locus pour des fonctions impliquées dans la présentation d’antigènes peptidiques aux lymphocytes T, dans la surveillance antitumorale, ou encore dans la réponse allogénique expliquent la diversité ou polymorphisme des marqueurs de ce système HLA.

Si la description de ces polymorphismes moléculaires et géniques est l’objet de performances sans cesse améliorées, c’est aujourd’hui l’impact fonctionnel de ce polymorphisme qui attire toutes les attentions en clinique.

Ainsi, la transplantation d’organe, et plus encore la greffe de moelle osseuse se sont développées grâce à une meilleure définition du polymorphisme HLA.

Les études des séquences des antigènes et des gènes HLA impliqués dans la susceptibilité ou la résistance à certaines maladies (essentiellement auto-immunes) expliquent moléculairement les mécanismes de présentation spécifiques de peptides.

Les connaissances biochimiques et structurales des molécules HLA objectivent la localisation de zones fonctionnellement mises en jeu dans l’accrochage de peptides et dans la reconnaissance T.

Même si ces marqueurs HLA ne sont pas seuls en cause dans ces susceptibilités, la sélection observée de certains allèles HLA est remarquable.

Elle assure ainsi à certaines populations une protection contre des pathogènes environnementaux.

Enfin, plus récemment, les fonctions des molécules HLA se sont enrichies et diversifiées.

Dans ce contexte, les mécanismes de cytotoxicité NK donnent un rôle clé aux molécules HLA.

Ainsi, il est désormais bien établi que la balance des effets inhibiteurs ou activateurs de lyse NK est sous contrôle de l’expression par les cellules cibles potentielles, de molécules HLA de classe I.

Des cellules tumorales ou infectées par des virus dont l’expression HLA de classe I est déficitaire seraient ainsi lysées et éliminées par l’activation des cellules NK.

Quels que soient les mécanismes liés à cette diminution, il apparaît que ces déficits observés sont prédictifs de mauvais pronostic.

Des interventions immunothérapeutiques visant à restaurer une expression HLA normale pourraient alors se révéler d’un grand intérêt clinique.

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