Depuis les premières descriptions cliniques du rejet aigu d’allogreffe, il y a une trentaine d’années, ce problème qui semblait irréversible et incontournable a beaucoup évolué. A l’heure actuelle, le rejet aigu d’allogreffe précoce est le plus souvent contrôlé en augmentant l’immunosuppression ; souvent écrêté, il passe inaperçu et est difficile à distinguer des autres causes de dysfonction d’organe. Pourtant, toute transplantation implique une reconnaissance allogénique chez le receveur, dont un mécanisme immunologique beaucoup plus complexe qu’une simple réponse à un antigène soluble. D’un point de vue d’immunologie fondamentale, la transplantation d’organe ne devrait pas réussir, tant sont fortes les barrières d’histocompatibilité et tant est grande la fréquence des lymphocytes précurseurs alloréactifs. Et pourtant, la transplantation d’organes est une thérapeutique efficace, avec des survies d’allogreffe de 80 à 90p.100 à un an.

Il y a une vingtaine d’années, Medawar démontrait que, chez le lapin, une greffe de peau provenant d’un autre lapin était rejetée par un mécanisme actif avec une mémoire et un rejet accéléré et spécifique des allogreffes secondaires. Plus tard, Medawar, Brent et Billingham montraient que des animaux rendus tolérants, à leur naissance, par l’injection de cellules allogéniques, ne rejetaient pas les greffes de peau du même donneur. Ce double concept de rejet et de tolérance continue, en grande partie, a gouverner l’immunologie de transplantation, mais la complexité de ces deux phénomènes reste telle que leur élucidation complète est encore lointaine.

Aspects morphologiques et fonctionnels du rejet d’allogreffe

  Greffes de peau

Une autogreffe ou une greffe syngénique de peau est rapidement vascularisée des les 2-3 premiers jours et a un aspect normal aux 4e-5e jours ; l’architecture de la peau est conservée avec seuls quelques infiltrats de cellules inflammatoires dues au traumatisme chirurgical.

Une allogreffe primaire entre deux individus génétiquement différents d’une même espèce a un comportement initial analogue à l’autogreffe avec rétablissement vasculaire, mais très rapidement s’installe une infiltration périvasculaire de lymphocytes, lymphoblastes, plasmocytes et macrophages. Vers le 7e jour, la greffe commence a se nécroser, a s’épaissir avec nécrose totale et obstruction de la vascularisation vers le 10ème jour. Le greffon est éliminé, faisant place à une cicatrice. Une différence d’histocompatibilité entre donneur et receveur accélère ce processus si elle est très forte, le retarde parfois sur plusieurs semaines si elle est faible, donnant alors l’aspect trompeur d’une greffe tolérée tandis qu’un rejet chronique peut être démontré sur une biopsie.

Les allogreffes secondaires effectuées à distance (semaines ou mois) d’une première greffe sont rejetées de façon accélérée. L’évolution dans les 3 ou 4 premiers jours est identique à celle de la greffe primaire, hormis le cas précis du rejet hyper aigu du à des anticorps préformés. Mais dès que la vascularisation de la greffe s’établit, le rejet intense détruit le greffon entre le 5e et le 7e jour. Fait essentiel, le rejet secondaire est spécifique des antigènes d’histocompatibilité du premier donneur ; une deuxième greffe d’un donneur non lié génétiquement au premier ne subit pas de rejet accéléré.

  Greffes d’organes

Le destin des greffes d’organes allogéniques est fondamentalement le même que celui des greffes de peau, mais les modalités du rejet diffèrent d’un organe a l’autre, la peau étant le tissu le plus rapidement rejeté.

Le rejet aigu d’allogreffe rénale débute entre le 4e et le 6e jour post transplantation, avec infiltration de l’interstitium rénal par des cellules mononuclées (lymphocytes, monocytes, macrophages) et œdème parfois très important. Artérioles et glomérules sont initialement normaux mais, si le rejet continue à évoluer, des lésions artériolaires (agrégats de plaquettes, de fibrine et prolifération intimale) et glomérulaires (ischémie glomérulaire, fibrose) apparaissent. Dans les rejets chroniques, L’infiltrat cellulaire inflammatoire est généralement modéré ; par contre la fibrose interstitielle est extensive, avec prolifération de l’intima et de la media des vaisseaux de moyen et petit calibres et lésions des glomérules aboutissant a leur destruction.

En clinique, le rejet des greffes d’organe se traduit par la perte progressive des fonctions des greffons : montée de la créatininémie et chute de la natriurèse pour le rein ; altération de la fonction myocardique pour le coeur ; élévation de la bilirubine, des transaminases pour le foie ; hyperglycémie pour le pancréas ; anomalies radiologiques et fonctionnelles respiratoires pour les poumons.

Les rejets secondaires d’organes se traduisent par un rejet accéléré ou même hyper aigu de type humoral. Ce dernier entraine une nécrose typique du greffon dans les minutes ou les heures suivant la transplantation.

  Cas particuliers

• Sites privilégiés
  Certaines allogreffes ne subissent pas de rejet lorsque le greffon est implanté dans un site peu accessible aux lymphocytes du système immunitaire (chambre antérieure de l’œil. tissu cérébral, poche jugale du hamster).

• Tissus privilégiés
  Certains tissus peu ou pas vascularisés, tel le cartilage, résistent au phénomène du rejet.

• Xénogreffes
  Leur destin dépend de l’étendue des différences entre donneur et receveur, avec des espèces concordantes et discordantes. La plupart sont rapidement rejetés, parfois de façon hyper aigue, si le receveur possède des anticorps naturels anti-espèce du donneur.

• La réaction du GVH (graft versus host ou greffon contre l’hôte)
  Elle peut être considérée comme l’inverse ou le symétrique de la réaction de rejet. Le greffon développe une réaction de rejet contre l’hôte, lui-même incapable de rejeter le greffon. Pour que cette réaction se développe, essentiellement au cours de la greffe de moelle, il faut que les cellules greffées soient immunocompétentes (en général des lymphocytes T) et que l’hôte soit immunoincompétent pour des raisons immunologiques (irradiation, drogues immunosuppressives) ou génétiques (injection de cellules parentales a un hybride F1).

Aspects immunologiques du rejet d’allogreffe

Au cours du rejet de greffe, des modifications interviennent au niveau local, c’est-à-dire le greffon, mais aussi régional (ganglions drainant le territoire de la greffe) et enfin systémique.

  Au niveau du greffon

Il existe une réaction de type inflammatoire avec nombreux infiltrats périvasculaires de lymphocytes T actives, monocytes et lymphocytes B. Ces cellules sont capables de proliférer en présence des cellules du donneur in vitro et de les lyser par une réaction de cytotoxicité à médiation lymphocytaire. Un double flux cellulaire existe en sens inverse entre greffe et hôte. La greffe est rapidement envahie par des cellules immunocompétentes de phénotype receveur dans les aires périvasculaires, en particulier au niveau des capillaires veineux, phénomène connu depuis de nombreuses années. Ce processus nécessite la présence sur l’endothélium vasculaire et sur les cellules immunitaires de molécules complémentaires d’adhésion, dont le rôle est fondamental pour la marginalisation et la diapédèse. L’efflux de cellules dendritiques de phénotype donneur, émigrant de la greffe pour se localiser dans la rate du receveur ou elles vont être identifiables 6 jours avant de devenir indétectables, a été démontré récemment. Ce processus de double trafic peut être rapproché d’un microchimérisme temporaire. Un œdème du tissu interstitiel est généralement associé, du à la production de substances solubles inflammatoires de type cytokines lymphokines qui joueront un rô1e dans l’attraction de cellules phagocytaires. Les principales cytokines, synthétisés à la phase précoce par les monocytes macrophages, suite a la présentation de l’antigène sont l’IL1 et l’IL6, fondamentales pour l’immunocompetence des lymphocytes T. En retour, afin d’amplifier nettement cette réponse, sont synthétisés l’interféron gamma par les lymphocytes T et le TNF (tumor necrosis factor) par les monocytes et les lymphocytes T.

  Au niveau des organes lymphoïdes

Les ganglions régionaux d’une greffe augmentent rapidement de volume, avec hypertrophie des zones para corticales, présence de lymphoblastes très jeunes dès les 2e-3e jours et augmentation du débit des lymphatiques afférents et efférents. Des cellules transformées (lymphoblastes) peuvent être présentes dans le sang périphérique.

  Cellules effectrices

• Cellules T CD3
  De nombreuses cellules sont impliquées dans le rejet d’allogreffe, mais les lymphocytes T CD3+ ont un rô1e prédominant, et parmi eux :
  • les lymphocytes T cytotoxiques (Tc , CD 8+) reconnaissent les antigènes d’histocompatibilité de classe I et possèdent une cytotoxicité directe sur la cellule cible. Une cellule effectrice peut détruire successivement plusieurs cellules cibles portant le même antigène. La molécule CD8 se lie plus spécifiquement au domaine alpha 3 des molécules de classe I ;
  • les lymphocytes T auxiliaires (Th, CD4+) reconnaissent les antigènes de classe II. La molécule CD4 se lie a la portion juxta membranaire des molécules de classe II.

Le rôle respectif des cellules CD4+ et CD8+ dans l’allodestruction reste débattu. Dès les années 50, pour Brent et Medawar, l’immunité antigreffe s’apparentait à un phénomène d’hypersensibilité retardée (due a des cellules T auxiliaires ou CD4+), alors que tout suggérait un rôle fondamental des cellules T cytotoxiques classiques. L’importance expérimentale de la médiation du rejet par hypersensibilité retardée a été montrée par plusieurs groupes. Actuellement, cytotoxicité et hypersensibilité retardée sont les deux mécanismes impliqués dans le rejet, chacun étant en fait recruté par la qualité de la cible à reconnaître, puis à détruire.

L’utilisation d’anticorps monoclonaux murins amis sous populations lymphocytaires a permis de caractériser sur coupes biopsiques les cellules infiltrant le greffon. Les cellules T représentent la sous population lymphocytaire la plus abondante, avec un rapport cellules CD8+/CD4+ significativement augmenté par rapport aux contrô1es, sans aucune différence du nombre de lymphocytes B et de monocytes macrophages. L’analyse des cellules infiltrant les greffons est maintenant une technique de routine dans certaines équipes de transplantation.

• Rôle des cellules naturelles tueuses, lymphocytes NK (natura/ killer), dans le système de cytotoxicité dépendante des anticorps ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity)
  Parmi les lymphocytes envahissant le greffon très précocement, les LGL (large granular lymphocytes), très proches des lymphocytes NK, voire identiques, sont en proportion très abondante. Sur le plan expérimental, les LGL ont un pic vers le 4e jour et décroissent ensuite. Les LGL sont aussi présents dans les autogreffes ou la réaction inflammatoire est constituée de lymphocytes et de monocytes sans cellules lymphoblastiques. Le rôle des cellules NK est discuté, d’autant que la fonction NK des lymphocytes périphériques augmente au cours du rejet, sans doute secondairement a la sécrétion d’interféron et d’IL2. Une activité cytotoxique de type ADCC est souvent mise en évidence au sein des cellules du greffon, en testant soit les anticorps périphériques, soit les anticorps fixés aux structures du greffon, et pourrait être impliquée dans les mécanismes du rejet.

• Rôle des lymphocytes B et des macrophages
  Une proportion non négligeable de lymphocytes B est généralement mise en évidence au cours du rejet aigu (20 30 p. 100 du total de l’infiltrat) et leur rôle exact reste méconnu. La présence des plasmocytes secrétant des immunoglobulines in situ démontre une maturation locale de ces cellules. Des lymphocytes B contenant des IgG et des IgM peuvent être mis en évidence très tôt dans le rejet de greffe rénale, mais ils disparaissent rapidement et très peu finalement secrètent des immunoglobulines. La spécificité de ces immunoglobulines reste a déterminer, et il pourrait ne s’agir que d’une activation polyclonale faisant suite a une importante activation T.
  Le système monocytaire-macrophagique représente aussi une portion non négligeable des cellules infiltrant le greffon au stade précoce : 10 p.100 en transplantation expérimentale, et dans une étude de Hancock sur des greffes de rein chez l’homme, 38 p. 100 de la population en cas de rejet modéré, mais plus de 60 p. 100 en cas de rejet sévère Ce système a un rôle important dans la présentation et la reconnaissance des allo- antigènes, la synthèse d’IL1, d’IL6 et de TNF, l’amplification de l’inflammation et dans la cytodestruction directe ou indirecte.

  Implications des lymphokines dans le rejet

Les lymphokines, sécrétées par certaines sous populations lymphocytaires T et monocytaires, ont un rôle majeur dans la réponse allogénique : l’IL1, l’IL6, l’interféron gamma, le TNF et surtout l’IL2 ont pris une place prépondérante dans l’initiation de la réponse immune d’allogreffe. L’IL2 a un rôle capital de médiateur soluble relargué par des sous populations T activées, agissant comme second signal sur les lymphocytes T cytotoxiques. L’IL2 peut dans certaines conditions restaurer l’alloréactivité. En transplantation rénale humaine, une sécrétion importante d’IL2 est contemporaine des crises de rejet aigu. Chez le rat sous ciclosporine, le rejet est associe a une sécrétion importante d’IL2, alors que la tolérance est associée a celle d’IL3. L’implication des lymphokines dans l’induction du rejet, et éventuellement de la tolérance, est renforcée par d’autres arguments indirects : par exemple, l’administration d’anticorps monoclonaux dirigés contre la chaîne alpha de 55 kDa du récepteur de l’IL2 (antigène TAC) prolonge la survie des allogreffes de coeur chez les rongeurs.

La technique d’HIS (hybridation in situ) permet d’étudier la production de cytokines par les populations immunitaires infiltrant le greffon et l’importance probable de l’IL6 dans l’initiation des phénomènes de rejet : l’augmentation de la synthèse d’ARNm de l’IL6 est très importante en cas de rejet aigu, alors que l’ARNm de l’interféron alpha n’est pas détecté ; dans des greffons à fonction rénale normale, aucun signal correspondant à ces lymphokines n’est détecté.

  Analyse clonale du répertoire des lymphocytes actives in vivo par les allo-antigènes

L’étude du rejet par les techniques sus citées est une approche polyclonale de l’ensemble des sous populations cellulaires associées au rejet, dont certaines ne sont qu’accompagnatrices, voire accessoires. Or, tout phénomène de rejet implique l’idée d’une expansion clonale, et donc spécifique, d’un tout petit nombre de cellules T, voire d’une seule cellule T, les autres cellules étant recrutées de façon non spécifique. La théorie de Burnett prédit que tout individu possède un répertoire spécifique contre tous les allodéterminants qui peuvent lui être présentés. En pratique, certaines équipes de recherche, en particulier du centre universitaire de Nantes, ont développé des clones a partir de cellules infiltrant une allogreffe rénale rejetée, grâce a une technique de dilution limite des cellules, en obtenant une seule cellule par puits de culture Cette cellule est ensuite stimulée par les cellules du donneur et des facteurs de croissance lymphocytaire (IL2) permettent sa prolifération. Schématiquement, toutes les cellules ainsi obtenues sont d’origine T (T3+, T1 1+) : la moitié de phénotype T auxiliaire (T4+), l’autre moitié de phénotype suppresseur cytotoxique (CD8+). Tous les clones CD8+ sont cytotoxiques contre les cellules du donneur. Cette approche de l’analyse clonale des cellules effectrices du rejet permet aussi de démontrer in vivo l’efficacité de ces cellules. Ainsi, l’injection chez la souris de clones de CD8+, dirigés contre l’antigene mineur d’histocompatibilité Epal et restreints par le complexe majeur d’histocompatibilité H-2KK, permet d’entraîner un rejet local de peau, de reconnaître de façon spécifique l’antigène mineur Epal, de ne pas recruter de cellules provenant de l’hôte et d’avoir un effet dose-dépendant tout a fait direct.

  Analyse du récepteur des lymphocytes T pour les allo-antigènes

L’utilisation d’anticorps monoclonaux et de clones de cellules T a permis de montrer que le récepteur T est constitué de 2 sous unités fonctionnelles, Ti et CD3, comprenant elles-mêmes plusieurs sous unités. Ti alpha et Ti beta pour Ti sont liées entre elles par un pont disulfure et associées de façon non covalente au complexe CD3, lui-même constitué de plusieurs chaînes. Dans le système de reconnaissance des lymphocytes T, la molécule CD4 reconnait les molécules d’histocompatibilité de classe II, la molécule CD8 reconnaît celles de classe I. Puisque le récepteur T est le pivot fondamental de la reconnaissance et de la fonction effectrice Tc dans une réaction de lyse, spécifique ou non spécifique, il est théoriquement possible d’inhiber la réaction de rejet par l’intermédiaire d’anticorps dirigés contre le récepteur Ti ou contre le récepteur T3. L’inhibition des sous unités Ti est encore au stade de manipulation in vitro, alors que l’efficacité des anticorps monoclonaux anti-T3 a été amplement prouvée en transplantation clinique.

Cibles du rejet d’allogreffe

Les antigènes d’histocompatibilité représentent la cible majeure de la réaction immunitaire. Ce sont principalement les produits des gènes du complexe majeur d’histocompatibilité, mais les produits codeé par les systèmes mineurs, ainsi que certains produits spécifiques d’organes (système Epa pour la peau, par exemple), peuvent jouer un rôle non négligeable dans certains rejets tardifs. Le rôle d’antigènes privés d’organes n’est pas très clair, et dans une suite de travaux importants, Hart et Fabre ont montré que 80 p. 100 des anticorps produits chez le rat après injection d’homogénat de rein étaient dirigés contre les antigènes spécifiques du rein, dont a peu près la moitié contre les allo-antigènes spécifiques du rein. L’allo-antigéne spécifique du rein n’était pas codé par un locus du système majeur d’histocompatibilité et n’induisait pas de lésion de rejet. Cet antigène était localisé au niveau des membranes basales du tube contourné proximal et à quelques-unes des capsules de Bowman. Des résultats semblables ont été obtenus par ce groupe dans des systèmes d’immunisation de foie et de cœur En revanche, des antigènes localisés au niveau de l’endothélium vasculaire (E) peuvent être fortement antigéniques et vulnérables lors du rejet d’allogreffe rénale. Des anticorps anti-E ont été détectés dans le sérum d’à peu près 50 p. 100 des malades présentant un rejet irréversible, et ont été éludés à partir des greffons rejetés. Les antigènes du groupe E sont exprimés sur les monocytes et les granuleux et non sur les lymphocytes non stimulés, sur les plaquettes et les globules rouges. Cet antigène est présent sur l’endothélium vasculaire des capillaires péritubulaires, sur les glomérules et les artères de moyen calibre.

Les antigènes mineurs de transplantation peuvent servir de cibles importantes en transplantation d’organe. Parmi eux, le système H-Y a peut-être un rôle dans le rejet d’allogreffe chez l’homme. Expérimentalement, la réponse immunitaire au système H-Y est un exemple typique de réponse T importante, qui se manifeste par un rejet d’allogreffe, la génération de cellules Tc, une réaction d’hypersensibilité retardée tandis que la réponse humorale est faible. La réponse T inclut différentes sous populations lymphocytaires T, dont l’activation est contrôlée par des gènes de réponse immune (Ir) localisés dans la région K/D ainsi que dans les sous régions IA et IE du complexe majeur d’histocompatibilité de la souris ; le contrôle pourrait être assuré aussi par des gènes Ir non liés au H-2 qui ne sont pas encore définis. De plus, des antigènes de classes I et II sont nécessaires pour la réponse, car ils doivent être associés à l’antigène H-Y pour que celui-ci soit reconnu par les cellules Th et Tc. L’influence délétère du système H-Y a été démontrée en greffe de moelle et de rein chez l’homme.

Modèles d’étude in vitro de la réaction de rejet de l’allogreffe

  Réaction lymphocytaire mixte (MLR)

C’est un test de reconnaissance des allo-antigènes et de prolifération. Mis en présence et cultivés in vitro, les lymphocytes de deux individus génétiquement différents se transforment et prolifèrent. Si la prolifération de l’une des deux populations est inhibée par la mitomycine ou l’irradiation, elle est uniquement stimulante. La deuxième population par contre prolifère. Cette prolifération, quantifiée par l’incorporation de thymidine marquée, est liée à la stimulation par les antigènes d’histocompatibilité de classe II (DR, DP, DQ) de la population stimulante. En cas d’identité a ces loci (jumeaux, individus classe II identiques) aucune prolifération n’apparaît Parmi les lymphocytes qui prolifèrent, les lymphocytes T auxiliaires, T suppresseurs, T cytotoxiques prédominent avec sécrétion de lymphokines et différenciation de cellules mémoires.

  Lymphocytotoxicité à médiation cellulaire (CML)

Cette réaction met en évidence la phase effectrice de la réponse allogènique développée au cours de la CML. Elle permet d’étudier la lyse spécifique de la population répondeuse vis-à-vis de la population stimulante utilisée également comme cible de la lyse. Cette cible est représentée par les lymphocytes, transformés par des mitogènes et marques par un produit radioactif comme le chrome Sl relargué par les cellules détruites. Les antigènes cibles de cette lyse sont principalement les antigènes d’histocompatibilité de classe I.

Conclusion

Il est devenu évident de considérer le rejet d’allogreffe comme éminemment complexe, la notion même d’alloréactivité ne venant que récemment d’être mieux comprise, tant par la présentation antigénique par les molécules du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) que par le répertoire du récepteur des lymphocytes T.

Dans la plupart des circonstances, les lymphocytes T CD3+ CD4+ et CD3+ CD8+ et les macrophages sont les constituants majeurs de 1’infiltrat cellulaire in situ. Mais cet infiltrat est loin d’être totalement spécifique vis-à-vis de l’histocompatibilité du donneur, car de nombreux médiateurs solubles sont potentiellement secrétés localement. Parmi les plus importants, l’IL1, l’IL2, l’IL6, le TNF gamma, l’IL5,..., ont une action de différenciation cellulaire et de prolifération dépassant largement le compartiment des cellules immunitaires, spécifiques ou non de la réponse allogénique. Des mécanismes immunorégulateurs peuvent contrôler cette réponse allogénique, mais sont encore peu définis in vivo et pourraient être préférentiellement expandus lors de tentatives d’induction de tolérance spécifique. Certains de ces circuits (CD4+, CD8+) peuvent d’ailleurs être confondus avec les mécanismes du rejet observes in situ.

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