Cytokine

Les cytokines sont des substances solubles de communication synthétisées par les cellules du dispositif immunitaire ou par d'autres cellules et/ou tissus, agissant à distance sur d'autres cellules pour en réguler l'activité et la fonction.



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Cytokine

Les cytokines sont des substances solubles de communication synthétisées par les cellules du dispositif immunitaire ou par d'autres cellules et/ou tissus, agissant à distance sur d'autres cellules pour en réguler l'activité et la fonction. Le terme cytokine est peu connu du grand public tandis qu'avec les hormones et les neuromédiateurs, ces molécules sont principales à la communication de nos cellules.

Leur action, par l'intermédiaire de récepteurs spécifiques, peut être paracrine (cellules proches), endocrine (cellules ou tissus distants), juxtacrine (cellules en contact), ou autocrine (sur la cellule productrice ou une cellule proche du même type). Il s'agit de protéines ou de glycoprotéines. Il apparaît actuellement que les cytokines représentent un langage universel dans le dialogue mené entre les différentes cellules de l'organisme.

Les cytokines ont une masse moléculaire moyenne de 8 à 50 kDa

Histoire

Certains considèrent que la première cytokine a été identifiée en 1957. Il s'agit de l'interféron, défini à l'époque par son activité anti-virale (une cellule infectée émet un message pour sa voisine pour que celle-ci se protège contre l'infection virale). Mais on peut aussi estimer qu'il s'agit de l'endogène pyrogène, identifié en 1948, comme un facteur émis au cours de l'infection pour induire la fièvre.

Le terme «cytokine» fut introduit en 1974 par Stanley Cohen.

En quelques décennies, les cytokines ont connu une explosion d'intérêt dans les domaines de la recherche et de la médecine qui a abouti à une avalanche d'informations. Il a été mis en avant l'implication des cytokines dans les processus liés à l'embryogenèse, la reproduction (biologie) , la gestation, l'hématopoïèse, la réponse immunitaire, l'inflammation. Mais les cytokines contribuent aussi à des situations pathologiques comme : auto-immunité, sepsis, cancer, maladies inflammatoires chroniques (entérocolites, maladie de Crohn, polyarthrite rhumatoïde, psoriasis, etc. ), hépatites virales, l'infection par le VIH... Les cytokines peuvent être aussi des agents thérapeutiques (ex. G-CSF pour favoriser la reconstitution hématologique…) ou des cibles (ex. TNF dans maladie de Crohn, polyarthrite rhumatoïde…)

La grande famille des cytokines

Il s'agit de cytokines regroupées sous cette terminologie sans parenté biochimique ni de fonction, mais classées par commodité au gré des découvertes. Le terme a été créé en 1979 à une époque où on ne connaissait que deux interleukines (IL-1 et IL-2). On compte actuellement 35 cytokines sous l'intitulé IL-. Ceci dit il en existe davantage, puisqu'on compte par exemple 11 membres de la famille de l'IL-1.

Définit la totalité des cytokines de faible poids ayant toute en commun un pouvoir chimiotactique. On en connaît plus de 40, actuellement. Leur nomenclature est basée sur des points précis de leur structure (CCL1 à CCL28, CXCL1 à CXCL16, XCL1 & 2, CX3CL1)

Des membres issus d'un gène ancestral commun, pouvant aussi être à la surface des cellules

Des cytokines jouant un rôle dans l'hématopoïèse, mais également pouvant activer les leucocytes matures.

Des facteurs de croissance impliqués dans la cicatrisation et le contrôle négatif de l'inflammation.

Récepteur

Les récepteurs membranaires semblent pouvoir se classer sous un certain nombre de familles suivant les domaines qui les forment :

Ne pas confondre Cytokine et hormone

Les cytokines se distinguent des hormones par quatre principes fondamentaux

Les cytokines sont sécrétées par plusieurs types cellulaires. Les hormones quant à elles sont sécrétées par un seul type de cellule spécialisée et située.

Les cellules essentiellement ciblées par les cytokines sont nombreuses et incluent les cellules hématopoïétiques, tandis que dans le cas des hormones, celles-ci sont plus spécifiques de leurs cellules cibles.

Les cytokines ont un large spectre d'activité. Il existe même une forte redondance. Quant aux hormones, elles ont principalement une activité unique ou plus restreinte.

Les hormones ont un mode d'action endocrine (agissent à distance après avoir été véhiculées par le sang), tandis que pour les cytokines il est multiple : paracrine, autocrine juxtacrine et endocrine.

Exemples de cytokines

Cytokines et grippe

Le virus H5N1 hautement pathogène de la grippe aviaire, comme le H1N1 responsable de la grippe espagnole de 1918-1919, déclenchent chez l'homme (non vacciné ni immunisé) comme chez l'animal (non vacciné ni immunisé) une réaction anormalement vive du dispositif immunitaire. La sécrétion de cytokines est si brutale et importante qu'au lieu de réguler l'inflammation elle provoque des défaillances organiques quelquefois mortelles. Cela arrive aussi lors de certaines "grippes malignes" où une production particulièrement abondante de cytokines provoque par exemple un œdème aigu du poumon, lequel perd alors de son élasticité et par conséquent de sa fonctionnalité. L'expression «tempête de cytokines» décrit ce phénomène.

Début 2003, l'équipe de Robert WEBSTER a montré que le H5N1 déjouait une des fonctions du dispositif immunitaire qui est la «réponse cytokine».
S. H. Seo et al. ont montré en 2004 que la résistance du virus A (H5N1) HP à l'activité antivirale des cytokines était liée à la présence du gène NS1 et plus exactement à l'acide glutamique en position 92 de la séquence d'acides aminés. Des porcs expérimentalement infectés avec un virus recombinant reconstitué par génétique inverse, porteur du gène de la protéine non structurale (NS1) du virus A (H5N1) isolé à Hong Kong, ont développé une grippe cliniquement plus sévère que lors d'une infection par le virus "sauvage".

De plus, les études in vitro sur culture de cellules pulmonaires porcines infectées montrent que l'adjonction au milieu de culture d'interféron alpha, gamma et de facteur nécrose tumorale alpha, n'altère pas la réplication du virus A (H5N1).

En 2007, l'autopsie d'un fœtus (atteint par le H5N1) d'une femme chinoise de 24 ans, morte du H5N1 HP neufs jours après les premiers symptômes, a révélé la présence de virus H5N1 dans le placenta et le foie du fœtus, mais en particulier dans ses poumons où il a cependant génèré moins de dégâts que dans ceux de la mère. L'étude suggère que ces faibles dommages puissent être expliqués par l'immaturité du dispositif immunitaire du fœtus, qui n'a pas produit de tempête de cytokines et chemokines face au virus[1].

Il semble exister néanmoins des oiseaux (ex : canards) porteurs asymptomatiques chez lesquels le virus ne déclenche pas cette «tempête de cytokines». Il serait intéressant de comprendre comment ils s'en protègent.

Chez l'homme, ce phénomène semble toucher surtout les jeunes et les adultes dans la pleine force de l'âge, ce qui expliquerait que les enfants et les personnes âgées aient été moins touchés par la grippe espagnole et le sont aussi moins par le H5N1 depuis son apparition en 1997 et son extension en 2003.

On ne connaît que deux virus, caractérisés tous deux par une particularité génétique, capables de produire de tels dégâts et si rapidement : le H1N1 de 1918 et les variants H5N1 HP récemment apparus. Les personnes âgées développent fréquemment des formes pneumoniques avec surinfections. La femme enceinte peut en mourir ou avorter. Une étude rétrospective a montré que les fœtus et embryons qui ont survécu à la pandémie de 1918 chez des mères ayant contracté le virus semblent en avoir gardé des séquelles durables mais la responsabilité des cytokines n'a pas été étudiée pour l'embryon ou le fœtus.

(Source : Menno de Jong, Nature Medicine, oct 2006)

Cytokines et dispositif immunitaire

Les cytokines sont produites en réponse soit à des microbes, soit à des antigènes. Une fois qu'elles ont répondu à l'antigène, elles stimulent les cellules chargées du développement des défenses immunitaires.

Elles stimulent la croissance et la différenciation des lymphocytes.

Exemples de cytokines qui médient et régulent l'immunité innée : TNF (tumor necrosis factor ; par exemple le TNFα) ou l'interleukine 1 (IL1).

Sources principales

Références

  1. Rapport publié par le publié par le centre d'étude des maladies infectieuses de Pékin, journal The Lancet, Septembre 2007

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"Example of a Cytokine storm"

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