Cytokine

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Structure d'une cytokine, l'interféron de type I.

Les cytokines (du grec cyto, cellule, et kinos, mouvement) sont de petites molécules solubles (masse moléculaire moyenne de 8 à 50 kDa)./ Ce sont des protéines ou des glycoprotéines sécrétées ou membranaires. Synthétisées par les cellules du système immunitaire ou par d'autres cellules ou tissus, elles jouent le rôle de signaux permettant aux cellules d'agir à distance sur d'autres cellules pour en réguler l'activité et la fonction. Moins connues du grand public que les hormones et neuromédiateurs, elles sont tout aussi essentielles à la communication entre cellules. Elles agissent via des récepteurs spécifiques, de manière 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), et ce langage, « universel » est compris par toute les cellules de l'organisme.

Histoire[modifier | modifier le code]

Certains estiment que la première cytokine découverte, en 1957, a été l’interféron, défini à l'époque par son activité anti-virale (une cellule infectée émet un message à sa voisine pour que celle-ci se protège contre l'infection virale), mais l'endogène pyrogène, identifié en 1948 est un facteur émis lors de l'infection pour induire la fièvre.

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

En quelques décennies, les cytokines ont suscité un intérêt croissant dans la Recherche et de la médecine, avec une avalanche d'études et de données. Leur rôle est apparu dans l'embryogenèse, la reproduction (biologie), la gestation, l'hématopoïèse, la réponse immunitaire, l'inflammation, mais aussi dans des processus pathologiques (auto-immunité, sepsis, cancer, hépatites virales, infection par le VIH, maladies inflammatoires chroniques telles qu'entérocolites, maladie de Crohn, polyarthrite rhumatoïde, psoriasis, etc.).

Les cytokines sont aussi devenues thérapeutiques (ex : le G-CSF qui faciliter la reconstitution hématologique, etc.), ou des cibles (ex : TNF dans la maladie de Crohn, la polyarthrite rhumatoïde, etc.).

La grande famille des cytokines[modifier | modifier le code]

  • Interférons ;
  • Interleukines (IL-) : 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 quand on ne connaissait que deux interleukines (IL-1 et IL-2). On en compte aujourd’hui 35 sous l'intitulé IL-, mais il en existe davantage car on compte par exemple 11 membres de la famille de l'IL-1.
  • Chimiokines : ce sont des cytokines de faible poids, ayant en commun un pouvoir chimiotactique. On en connaît plus de 40 ; leur nomenclature est basée sur des points précis de leur structure (CCL1 à CCL28, CXCL1 à CXCL16, XCL1 & 2, CX3CL1) ;
  • famille du facteur de nécrose tumorale (TNF) : iissues d'un gène ancestral commun, elles peuvent aussi être à la surface des cellules ;
  • colony stimulating factors (CSF) : elles jouent un rôle dans l'hématopoïèse, mais peuvent aussi activer les leucocytes matures ;
  • facteurs de croissance de transformation (TGF) : elles sont impliqués dans la cicatrisation et le contrôle négatif de l'inflammation ;
  • lymphokines ou monokines (termes obsolètes) ;
  • prostaglandines : ce sont des métabolites de l'acide arachidonique.

Récepteurs[modifier | modifier le code]

Les récepteurs membranaires semblent pouvoir se classer sous un certain nombre de familles en fonction des domaines qui les constituent :

Ils peuvent être libérés de la surface des cellules et modifier la fonction des cytokines en tant que récepteurs solubles.

Cytokines et hormones[modifier | modifier le code]

Les cytokines se distinguent des hormones de quatre manières, fondamentales :

Les sources[modifier | modifier le code]

Les cytokines sont sécrétées par plusieurs types cellulaires (par exemple par les lymphocytes B). Les hormones quant à elles sont sécrétées par un seul type de cellule spécialisée et localisée.

Les cibles[modifier | modifier le code]

Les cellules principalement ciblées par les cytokines sont nombreuses et incluent les cellules hématopoïétiques, alors que les hormones sont plus spécifiques à une cellule cible. Les cytokines ont un effet pléiotrope (de pleio, plusieurs, et tropos, changement) car elles influent sur des cellules très différentes et induisent des changements divers.

Activités[modifier | modifier le code]

Les cytokines ont un large spectre d’activité. Il existe même une forte redondance ; alors que les hormones ont, essentiellement, une activité unique ou plus restreinte.

Modes d’action[modifier | modifier le code]

Les cytokines qui agissent à distance de la cellule sécrétrice et qui doivent passer par la circulation sanguine pour atteindre leur cible sont dite ENDOCRINES. Celles qui agissent sur les cellules proches de la cellule sécrétrice sont dites PARACRINES. Parfois, une cellule reçoit un signal à travers ses propres récepteurs membranaires par une cytokine qu'elle a elle même sécrétée, celle ci est alors dite AUTOCRINE.

Cytokines et grippe[modifier | modifier le code]

Le virus H5N1 de la grippe aviaire, hautement pathogène, et 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 système immunitaire. La sécrétion de cytokines est si brutale et importante qu'au lieu de réguler l'inflammation, elle provoque des défaillances organiques parfois mortelles.

Cela arrive également lors de certaines « grippes malignes » où une production très abondante de cytokines provoque par exemple un œdème aigu du poumon, lequel perd alors de son élasticité et donc 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 système immunitaire, qui est la « réponse cytokine ».

En 2004 Seo et al. ont montré que la résistance du virus A(H5N1)HP à l’activité antivirale des cytokines était liée à la présence du gène NS1 et, plus précisément, 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 de nécrose tumorale alpha n’altère pas la réplication du virus A(H5N1) [réf. souhaitée].

En 2007, l'autopsie d’un fœtus (atteint par le H5N1) d’une Chinoise de 24 ans, morte du H5N1 HP neuf jours après les premiers symptômes, a révélé la présence de virus H5N1 dans le placenta et le foie du fœtus, mais surtout dans ses poumons, où il a cependant provoqué moins de dégâts que dans ceux de la mère. L'étude suggère que ces faibles dommages pourraient s'expliquer par l’immaturité du système immunitaire du fœtus, qui n'a pas produit de tempête de cytokines et chimiokines face au virus[1].

Il semble exister néanmoins des oiseaux (par exemple des canards) porteurs asymptomatiques chez lesquels le virus ne déclenche pas ce choc cytokinique. Il serait intéressant de comprendre comment ils s'en protègent.

Chez l'homme, ce phénomène semble toucher plus particulièrement 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.
Rare sont les virus capables de produire de tels dégâts et très rapidement. Ils semblent tous caractérisés par une particularité génétique, dont le H1N1 de la grippe espagnole de 1918 et les variants H5N1 HP récemment apparus, Ebola, le SRAS, le MERS et le SARS-CoV-2, source de la pandémie de maladie à coronavirus de 2019-2020.
Les personnes âgées développent souvent des formes pneumoniques avec surinfections. La femme enceinte peut en mourir ou avorter et une étude rétrospective a montré que les fœtus et embryons ayant 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[2].

Cytokines et système immunitaire[modifier | modifier le code]

Les cytokines sont produites en réponse à des antigènes présents à la surface d'organismes étrangers ou à des molécules considérées comme étrangères par le système immunitaire. Répondant à l'antigène, elles stimulent les cellules chargées du développement des défenses immunitaires.
Elles stimulent notammnet la croissance et la différenciation des lymphocytes.
Exemples de cytokines qui médient et régulent l'immunité innée : TNF ou l'interleukine 1.

Étymologie[modifier | modifier le code]

Leur nom vient du grec cyto (cavité ou cellule) et kine (mouvement) [3].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. R. Deng, M. Lu, C. Korteweg et Z. Gao, « Distinctly different expression of cytokines and chemokines in the lungs of two H5N1 avian influenza patients », The Journal of Pathology, vol. 216, no 3,‎ , p. 328–336 (ISSN 1096-9896, PMID 18788084, DOI 10.1002/path.2417, lire en ligne, consulté le 2 juin 2017)
  2. Source : Menno de Jong, Nature Medicine, octobre 2006
  3. (en) Thomas J. Gryczan, « Etymologia: Cytokines », Emerg Infect Dis., vol. 24, no 7,‎ (DOI 10.3201/eid2407.ET2407, lire en ligne, consulté le 11 juillet 2018)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Les cytokines, sous la direction de J.-M. Cavaillon, éditions Masson, 1996.
  • « Molecular mediators: cytokines », J.-M. Cavaillon, dans Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine, deuxième édition, vol. 8, Wiley-VCH Verlag, Weinheim, 2005, pages 431 à 460.