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Activation des cellules dendritiques par les xénobiotiques

Marc Pallardy, INSERM UMR 996Université Paris‐SudFaculté de PharmacieChâtenay‐Malabry

Lymphocytes T CD8+Produit spécifique

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Comment un haptène réussit-il à provoquer une sensibilisation ?

• Phase pré-immunologique– Réactivité chimique– Rôle du métabolisme– Polymorphisme génétique

• Phase de sensibilisation– Activation des cellules dendritiques– Présentation de l’haptène– Activation des lymphocytes T

• Phase effectrice– Lymphocytes Th1 vs Th2 vs Th17– Lymphocytes CD8+– Lymphocytes T régulateurs (Treg)

DC et signal de danger

Peripheral organ

Antigen

Immature dendritic cell

Captation antigène

Activation

Migration

T cell

Lymph node

Mature dendritic cell

Présentation antigène

Danger signals (microbial products, RNA, CpG DNA…)

Toll-Like Receptor…IL-12

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MHC II +++CD80, CD 86 +++CD83 ++CD40 +++IL-12 production

MHC II +/-CD80, CD86 –CD83 –CD40 -

Présentationantigène

E-cadherin +++CCR7 –CCR6 ++

E-cadherin -CCR7 +++CCR6 -

Migration

CD1a +/-MR +/-FcR +/-

Capture antigèneCD1a +MR +++ FcR +++

SKIN GANGLIONS

Le cas de l’allergie de contact

Skin

Immature dendritic cell

Chemical uptakeDC activation

Migration

T cell

Mature dendritic cell

Antigen Presentation

What are the danger signals ?•TNF-α, IL-1, HSP 27, Hyaluronic acid, ATP/P2X7, HMGB1, Uric acid ? Chemical sensitizers ?

Chemicals

Lymph node

IL-12

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HYPOTHESESLes haptènes peuvent-ils jouer le rôle de

signal de danger ?• Action directe sur les cellules dendritiques

• Acquisition d’un phénotype de DC “matures”

• Activation de voies de signalisationmimant celles des signaux de danger ?

• Action indirecte sur le microenvironnementcutané• Inflammation• Production de médiateurs par les

kératinocytes

Human CD34+ cells purification

CD34

Column

Human Cord blood cells

Progéniteurs CD34+ différenciées en DC

(1)

(2) (3)

(4)

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Macrophage-like cell

DC Immature

DC mature

Langerhans-like DC

Monocyte

GM-CSFIL-4

GM-CSFIL-4

TGF-β

GM-CSFIL-4

TNF-αPGE2

day 0 day 5-7

Human DC from monocytes

GM-CSF

Modifications phénotypiques(modèle CD34-DC)

NiSO4 DNCBday 7CD1a

MHC-II

CD207

E-cadherin

CD86

CD83

isotype control Ab

hapten stimulated-DC

non stimulated-DC

24 hrs treatmentNiSO4: 500 µMDNCB: 25 µM

Boislève et al, 2004

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Haptens induce DC migration in vitro

culture medium +/- CCL19

200 000 cells% o

f migra

ted

DCs

DNCB

- CCL19 + CCL1905

101520

7,8 %5%

12%

18%

+ CCL19

NiSO4

- CCL19

23,2%

051015202530

0,4%

8,0% 8,9%

% o

f migra

ted

DCs

Transwell® system

control cells 24hDNCB 24hNiSO4 24h

Production cytokines(CD34-DC)

ng/mL Non treated DMSO 0.05%

NiSO4 500 µM

DNCB 25 µM

TNF-α ND 0.02 0.45 NDIL-8 0. 44 0.45 98.7 13.1IL-6 ND ND 8.25 ND

IL-12p40 ND ND 3.05 ND

•TNF‐α production was measured after a 4 hours treatment whereas IL‐8, IL‐6 and IL‐12p40were measured after a 24 hours treatment•ND: not detectable

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Concentration CD86 CD83 CCR7

NiSO4 500 µM 4,2 10,1 2,8

DNCB 25 µM 2,3 6,6 2,4

pPD 75 µM 2,0 2,7 3,2

CIN 100 µM 1,5 0,7 0,8

HCHO 150 µM 4,4 10,8 2,7

BC 0,5 µg/ml 0,9 1,9 0,6

SDS 250 µM 0,9 0,7 0,9

Effets des molécules allergisantes sur le phénotype des CD34-DC

Results are expressed as fold inductionMean of 3 independent experiments

12 10

1249

00

2 0 04 0 06 0 08 0 0

10 0 012 0 014 0 0

Cont r ôl e Ni I FN- γ Ni + I FN- γ NiSO4Control IFN-γ NiSO4 +

IFN-γ

1259

10120

Conc

entr

ation

(pg/

ml)

500

1000

1500

0

† ‡IL-12p70

NiSO4Control NiSO4 +

IFN-γ

Conc

entr

ation

(pg/

ml)

0

10000

50000

70000

90000

IFN-γ

†IL-12p40

Antonios et al, J. Immunol , 2010

NiSO4 et production d’IL‐12 (Mo‐DC)

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Toll-Like Receptors and Signalisation

1 2

3

3

3

Chemical sensitizers activate MAPKs

Western-Blot

p38: P38 MAPK, P-p38: phospho-p38, JNK: Jun Kinase

NiSO4: 500 µMDNCB: 25 µM

Boisleve et al, 2005

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DNCB

NF-kB

IkB

MAPKs(P38MAPK, JNK)

CCR7CD83

CD86IL-8

TNF-α

CD40, HLA-DR,IL12p40, IL-6

?

Boisleve et al, J Invest Dermatol (2004)Boisleve et al, Toxicology (2005)Ade et al, Toxicological sciences (2007)Antonios et al, Toxicology in vitro (2009)Antonios et al J. Immunol (2010)

NiSO4

MAPKs(P38MAPK, JNK)

CD86,CD83 HLA-DR, CD40

NF-kB

IkB

IL-8, IL-6, CCR7

IL-12 p40

IRF-1

ROS ?

P-STAT-1

IFN-γ

IL-12 p35

IL-12 p70

Mo-DCCD34-DC

CD34-DC

NiSO4 est un sensibilisant « humain »

Schmidt M et al, Nat Immunol (2010)

• Le TLR‐4 humain « reconnaît » spécifiquement le Nickel• Rôle pour les Histidine 456 et 458 non‐conservées

Humain Souris

Macrophages

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Médicaments ?

Sanderson JP et al, 2007 

Sanderson JP et al, 2007

Détection d’adduits SMX dans lesMo‐DC après incubation avec SMXet SMX‐NO

Fixation surface cellulaire

Fixation intracellulaire

Adduits proteines‐SMX

Ces adduit et signaux intracellulaires ? 

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Modification du microenvironnement

Inhibiteuracide Hyaluronique

acide Hyaluronique active TLR ?Martin SF et al, 2009

Modification du microenvironnement

Martin SF et al, 2010

•L’absence du récepteur P2X7 inhibe l’allergie de contact mais pas l’irritation de contact•Déficit de production d’IL‐1b par les cellules dendritiques

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Conclusions• Une molécule pour être sensibilisante :

– Doit se fixer aux protéines– Etre reconnue par un récepteur de l’antigène spécifique sur

les cellules T (notion de répertoire)• Le nombre et la qualité des complexes haptène-peptide jouerait

un rôle dans la réponse allergique– Donner un signal de danger aux cellules dendritiques

• Signal provoqué directement ou indirectement via lasécrétion/libération de produits par les cellulesépithéliales ou– Notion d’haptène « complet » (NiSO4) or « incomplet »

(DNCB)– Les mécanismes d’activation ne sont identiques selon les

haptènes: rôle pour la réactivité chimique (cystéine, lysine,potentiel redox…) ?

• Ces notions sont à la base du développement denouveaux tests cellulaires in vitro alternatifs àl’expérimentation animal– Surrogate models to DC: cell lines (U937, THP-1, MUTZ-3)– Voie Nrf-2

Cell lines: THP-1

Miyazawa M et al, Tox in vitro (2007)

HQ: hydroquinone, PG: propyl gallate, FA: formaldehyde, PA: phenylacetaldehyde,EU eugenol, HC: hydroxycitronellal, MP: methyl-paraben; LA: lactic acid

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• THP-1 based assay = hCLAT (human cell lineactivation test)– Evaluated by 5 labs since 2004: P&G, Shiseido, Kao,

Henkel, L’Oréal (2nd ring study ongoing)– In prevalidation at ECVAM

• U937/CD86– Originally developed by L’Oréal and Cosmital SA

(now P&G) with LVMH. Recently transferred inShiseido and Beiersdorf for further evaluation

– In prevalidation at ECVAM• MUTZ-3

– Developed by the « Sensitiv » consortium

ET…

,,, FANNY BOISLÈVE

PHILIPPE ROUSSEAU

Jean-Claude OURLINIsabelle FABREAFSSAPS