Pathogénicité des auto-anticorps anti-SRP et anti-HMGCR au cours des myopathies nécrosantes ...

207 Pages·2017·6.04 MB·French

by  Cecile Bergua

THESE

Pour obtenir le diplôme de doctorat

Spécialité Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie (Immunologie)

Préparée au sein de l’Université de Rouen Normandie

Pathogénicité des auto-anticorps anti-SRP et anti-HMGCR au
cours des myopathies nécrosantes auto-immunes

Présentée et soutenue par
Cécile BERGUA

Thèse soutenue publiquement le 10 novembre 2017
devant le jury composé de
Mme. Guislaine CARCELAIN Professeur, Paris, Université Paris Diderot Présidente
Directeur de recherche, Paris, UPMC
Mme. Rozen LEPANSE Rapporteur
Sorbonne Universités
Directeur de recherche, Paris, UPMC
M. Vincent MOULY Rapporteur
Sorbonne Universités
Maître de conférences, Lyon, Université
Mme. Nathalie STREICHENBERGER Examinateur
Claude Bernard Lyon 1
Docteur es sciences, Rouen, Normandie
M. Laurent DROUOT Co-encadrant de thèse
Université
M. Olivier BOYER Professeur, Rouen, Normandie Université Directeur de thèse

Thèse dirigée par M. Olivier BOYER et co-encadrée par M. Laurent DROUOT,
laboratoire INSERM U1234

1
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier le Pr Olivier Boyer pour m’avoir accordé sa confiance dans
la réalisation de ce projet, pour sa patience et ses conseils.
Je remercie le Pr Guislaine Carcelain, sans qui je n’aurais pas eu l’opportunité de participer
à cette aventure, de me faire l’honneur de présider le jury de ma thèse.
Je remercie le Dr Rozen LePanse et le Dr Vincent Mouly d’avoir accepté d’être les
rapporteurs de cette thèse et d’y avoir consacré une partie de leur temps précieux.
Je remercie le Dr Nathalie Streichenberger d’avoir accepté d’être examinatrice de cette
thèse.
Je remercie également mon co-encadrant, le Dr Laurent Drouot, pour avoir consacré autant
de temps et de professionnalisme à ma formation. Ton calme, ta justesse mais aussi et
surtout ton humour ont été de précieux guides au cours de ces 3 ans. Merci à toi, Fabienne
et Audrey d’avoir été des relecteurs et conseillers éclairés pour mon manuscrit.
Merci à tous ceux qui ont été impliqués, de près ou de loin dans ce projet : Laetitia, Reynald,
Chantal, Rachid, Léa, Laurine B, Laurine L, Gaëtan, Var, Cata, Maud, Céline, Manu, Sarah,
Marie P, Isabelle D, Monsieur Jacquot et toute l’équipe du 2ème.
Merci à Christophe, ton optimisme sans faille et ton enthousiasme ont eu quelque-chose
de salvateur dans les moments difficiles. Et bien sûr merci de m’avoir donné l’opportunité
d’un avenir à Tours !
Un grand merci à celles avec qui je n’ai pas partagé qu’un bureau : Audrey, Maëlle, Hélène,
Marie, Camille, Parvin et Marie-Laure…
…et surtout un merci très particulier à Gwladys avec qui j’ai partagé ces 3 ans de doutes,
de découvertes, de peines et de rires. Merci de m’avoir accompagnée sur Petit Papa Noël.
Merci pour les raccourcis-clavier inutiles. Tout simplement merci d’avoir été là. J’en
regretterais presque que tout ça ait une fin !
Merci à l’Expérimentarium et son équipe, Elise, Claire et Claire, pour votre bienveillance,
votre positivité et vos encouragements. Merci pour cette sacrée aventure !
Enfin, merci à ma famille et mes amis pour avoir supporté mes angoisses, mes problèmes
et mes joies un peu flous, mon absence, mais surtout merci d’avoir toujours été présents
et à l’écoute.
2
Table des matières
ABSTRACT .............................................................................................................................. 7
RESUME ................................................................................................................................. 8
LISTE DES FIGURES ................................................................................................................. 9
LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................ 11
ABREVIATIONS ..................................................................................................................... 12
I- INTRODUCTION ................................................................................................................ 14
A) Le muscle : fonction, structure et régénération ................................................ 15
1. Structure ......................................................................................................... 15
2. Les différents types de fibre musculaire ........................................................ 17
3. Dégénération et régénération ........................................................................ 17
B) Place des myopathies nécrosantes auto-immunes dans les myopathies
inflammatoires ................................................................................................................. 20
1. Les myopathies inflammatoires auto-immunes (hors myopathies nécrosantes
auto-immunes) ............................................................................................................. 21
1.1. Aspects cliniques et paracliniques ........................................................... 21
1.1.1. Diagnostic clinique ............................................................................ 22
1.1.2. Electromyogramme et imagerie par résonnance magnétique ......... 23
1.1.3. Marqueurs biochimiques : enzymes musculaires ............................. 24
1.1.4. Caractéristiques histologiques .......................................................... 25
1.2. Les auto-anticorps au cours des myopathies inflammatoires auto-
immunes ................................................................................................................... 31
1.2.1. Auto-anticorps associés aux myosites............................................... 31
1.2.2. Auto-anticorps spécifiques des myosites .......................................... 34
1.2.3. Association d’auto-anticorps au cours des myosites ........................ 42
1.3. Facteurs de risque .................................................................................... 42
3
1.4. Un cadre nosologique toujours en évolution .......................................... 43
2. Myopathies nécrosantes auto-immunes : émergence d’une nouvelle entité 49
2.1. Le muscle au cours des myopathies nécrosantes auto-immunes ........... 56
2.1.1. Diagnostic clinique et examens complémentaires............................ 56
2.1.2. Electromyogramme et imagerie par résonnance magnétique ......... 56
2.1.3. Analyses biochimiques : enzymes musculaires ................................. 57
2.1.4. Caractéristiques histologiques .......................................................... 57
2.2. Les auto-anticorps spécifiques des myopathies nécrosantes auto-
immunes ................................................................................................................... 60
2.2.1. Auto-anticorps anti-SRP .................................................................... 61
2.2.2. Auto-anticorps anti-HMGCR .............................................................. 67
2.2.3. Associations avec d’autres auto-anticorps........................................ 72
2.3. Facteurs de risque associés ...................................................................... 72
3. Modèles animaux de myosite ......................................................................... 74
3.1. Modèles spontanés .................................................................................. 74
3.2. Modèles induits par régime alimentaire particulier ................................ 74
3.3. Modèles infectieux ................................................................................... 75
3.4. Modèles immunologiques........................................................................ 76
3.5. Modèles transgéniques ............................................................................ 78
C) Pathogénicité des auto-anticorps ...................................................................... 81
1. Preuves de la pathogénicité des auto-anticorps ............................................ 81
2. Mécanismes d’action des auto-anticorps pathogènes ................................... 83
2.1. Auto-anticorps dirigés contre des cibles extracellulaires ........................ 85
2.1.1. Effets médiés par le fragment Fab .................................................... 85
2.1.2. Effets médiés par le fragment Fc ....................................................... 88
2.1.3. Influence de la glycosylation des auto-anticorps .............................. 92
4
2.2. Cas particulier des auto-antigènes intracellulaires .................................. 93
2.2.1. Exposition membranaire conditionnelle des auto-antigènes
intracellulaires ...................................................................................................... 94
2.2.2. Pénétration intracellulaire des aAc ................................................... 95
2.2.3. Effets intracellulaires des auto-anticorps .......................................... 98
3. Pathogénicité des auto-anticorps spécifiques des myosites ........................ 100
3.1. Preuves directes ..................................................................................... 100
3.2. Preuves indirectes .................................................................................. 101
3.3. Preuves circonstancielles ....................................................................... 101
II- OBJECTIFS ...................................................................................................................... 103
III- RESULTATS .................................................................................................................... 105
A) Pathogénicité in vivo des auto-anticorps anti-SRP et anti-HMGCR ................. 106
B) Paramètres influençant la pathogénicité dans le modèle ............................... 137
1. Paramètres liés aux anticorps ....................................................................... 137
1.1. Influence de la cinétique et de la quantité ............................................ 137
1.2. Influence de la quantité et du patient ................................................... 138
1.3. Influence de la cible ............................................................................... 139
1.4. Vers une étude des spécificités épitopiques : développement d’un
anticorps monoclonal anti-HMGCR ........................................................................ 140
1.4.1. Obtention des hybridomes .............................................................. 141
1.4.2. Criblage ............................................................................................ 141
1.4.3. Caractérisation ................................................................................ 143
2. Paramètres liés au receveur ......................................................................... 145
2.1. Transfert aux nouveau-nés .................................................................... 145
2.2. Transfert aux souris mâles ..................................................................... 145
C) Reconnaissance antigénique des auto-anticorps anti-SRP et anti-HMGCR ..... 146
5
IV- DISCUSSION .................................................................................................................. 181
A) Rôle pathogène des auto-anticorps anti-SRP et anti-HMGCR au cours des
myopathies nécrosantes auto-immunes ....................................................................... 182
1. Un premier modèle murin, encore perfectible ............................................ 182
2. Reconnaissance et accessibilité de la cible ................................................... 189
V- CONCLUSION et PERSPECTIVES ..................................................................................... 195
ANNEXE .............................................................................................................................. 197
BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................. 198

6
ABSTRACT
Autoimmune myopathies (AIM), classically called myositis or idiopathic
inflammatory myopathies, represent a group of diseases characterized by clinical,
histopathologic and biologic properties. One of the most notable properties is the presence
of autoantibodies (aAb) in approximately 60% of patients. AIM includes five principal
entities: dermatomyositis, polymyositis, inclusion body myositis, overlap myositis including
the anti-synthetase syndrome and immune-mediated necrotizing myopathies (IMNM).
IMNM have recently been individualized among AIM as severe diseases frequently
associated with aAb directed against Signal Recognition Particle (SRP) or 3-Hydroxy-3-
MethylGlutaryl-CoA Reductase (HMGCR). Since SRP and HMGCR have an intracellular
localization, the role of anti-SRP and anti-HMGCR aAb in the pathophysiology of IMNM
remains unclear. Anti-SRP and anti-HMGCR aAb were recently shown to be pathogenic to
muscle cells in vitro but in vivo effects remain unknown.
During this thesis, I studied the pathophysiological role of anti-SRP and anti-HMGCR
aAb in vivo in mice. Passive transfer of IgG purified from plasma of IMNM patients positive
for anti-SRP and anti-HMGCR aAb to wild-type mice elicited a muscle weakness. Immune-
deficient Rag2-/- mice presented a prolonged muscle deficit, whereas complement
component C3 deficient mice had limited signs. Mice injected with anti-SRP+ IgG displayed
a strong muscle weakness with mild myocytic necrosis. The muscle deficit was milder and
histopathologic findings were not always present in mice receiving anti-HMGCR+ IgG. This
is in accordance with clinical findings in anti-SRP+ patients which present a more severe
disease than anti-HMGCR+ patients. When supplemented with human complement, mice
receiving anti-HMGCR+ IgG showed a more severe muscle deficit. This supplementation
increased the deficit induced by anti-SRP IgG in a milder way. In collaboration with INSERM
UMRS974, we showed that the targets SRP and HMGCR can be detected on the surface of
myofibres in vitro, suggesting that they could be accessible to aAb in vivo.
Together, these results demonstrate for the first time the pathogenic role of anti-
SRP and anti-HMGCR aAb in vivo and the implication of complement, contributing to a
progress in the comprehension of MNAI pathophysiology.
7
RESUME
Les myopathies auto-immunes (MAI), classiquement appelées myosites ou
myopathies inflammatoires idiopathiques, représentent un groupe de maladies définies
par des caractéristiques cliniques, histopathologiques et biologiques. Une des
caractéristiques les plus notables est la présence d’auto-anticorps (aAc) chez environ 60%
des patients. Les MAI regroupent : les dermatomyosites, les polymyosites, les myosites à
inclusion, les myosites de chevauchement incluant le syndrome des anti-synthétases et les
myopathies nécrosantes auto-immunes (MNAI). Les MNAI ont été récemment
individualisées parmi les MAI comme des maladies graves fréquemment associées à la
présence d’aAc dirigés contre la Signal Recognition Particle (SRP) ou la 3-Hydroxy-3-
MéthylGlutaryl-CoA Réductase (HMGCR). La localisation de SRP et HMGCR étant
intracellulaire, le rôle des aAc dans la physiopathologie des MNAI reste mal compris. La
pathogénicité des aAc anti-SRP et anti-HMGCR envers des cellules musculaires cultivées in
vitro a récemment été mise en évidence mais leurs effets in vivo demeurent inconnus.
Au cours de cette thèse, j’ai étudié le rôle physiopathologique des aAc anti-SRP et
anti-HMGCR in vivo chez la souris. Le transfert passif d’IgG de patients atteints de MNAI,
positifs pour les aAc anti-SRP ou anti-HMGCR, à la souris sauvage entraîne un déficit
musculaire. Ce déficit était prolongé chez la souris immunodéficiente Rag2-/-, et limité chez
la souris déficiente pour la fraction C3 du complément. Chez les souris recevant les IgG anti-
SRP+, le déficit musculaire était important et accompagné de quelques signes de nécrose
myocytaire. Les IgG anti-HMGCR+ induisaient une faiblesse musculaire moindre, et des
signes histopathologiques rares ou absents. Ces résultats sont en accord avec l’observation
chez l’homme d’une maladie plus grave chez les patients anti-SRP+ par rapport aux patients
anti-HMGCR+. La supplémentation en complément humain des souris augmentait le déficit
musculaire induit par les IgG anti-HMGCR+ et de façon moindre pour les IgG anti-SRP+. En
collaboration avec l’INSERM UMRS974, nous avons montré que les cibles SRP et HMGCR
peuvent être détectées à la surface des fibres musculaires in vitro, suggérant qu’elles
puissent être accessibles aux aAc in vivo.
Ces résultats démontrent pour la première fois le rôle pathogène des aAc anti-SRP
et anti-HMGCR in vivo et l’implication du complément, contribuant à une avancée dans la
compréhension de la physiopathologie des MNAI.
8
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Structure globale du muscle ................................................................................ 15
Figure 2 : Structure de la myofibre et de la myofibrille ...................................................... 16
Figure 3 : Coloration des différents types de fibre musculaire ........................................... 17
Figure 4 : Etapes de la régénération musculaire ................................................................. 19
Figure 5 : Caractéristiques histologiques du muscle au cours de la dermatomyosite ........ 27
Figure 6 : Caractéristiques histologiques du muscle au cours de la polymyosite ............... 28
Figure 7 : Caractéristiques histologiques du muscle au cours du syndrome des anti-
synthétases .......................................................................................................................... 29
Figure 8 : Caractéristiques histologiques du muscle au cours de la myosite à inclusion .... 30
Figure 9 : Frise chronologique de la découverte des auto-anticorps spécifiques des
myopathies auto-immunes ................................................................................................. 35
Figure 10 : Classification des myopathies auto-immunes en fonction des auto-anticorps 35
Figure 11 : Gènes de susceptibilités associés à certains auto-anticorps............................. 43
Figure 12 : Structure du complexe SRP ............................................................................... 61
Figure 13 : Rôle du complexe SRP ....................................................................................... 61
Figure 14 : Structure de l’enzyme HMGCR .......................................................................... 67
Figure 15 : Comparaison de la structure de la lovastatine et de l’HMG-CoA ..................... 70
Figure 16 : Cytotoxicité dépendante du complément ........................................................ 84
Figure 17 : Cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps ......................... 84
Figure 18 : Fragments obtenables à partir d’une immunoglobuline. ................................. 85
Figure 19 : Auto-anticorps anti-desmogléine au cours des syndromes pemphigus ........... 86
Figure 20 : Auto-anticorps anti-récepteur de l’acéthylcholine au cours de la myasthénie 87
Figure 21 : Auto-anticorps anti-récepteur à la TSH dans les thyroïdites auto-immunes .... 88
Figure 22 : Divers mécanismes impliqués dans l’anémie hémolytique auto-immune ....... 90
Figure 23 : Glycosylation des IgG1 anti-collagène de type II ............................................... 92
Figure 24 : Mécanismes pathogènes liés aux auto-anticorps anti-cytoplasme des
polynucléaires neutrophiles ................................................................................................ 95
Figure 25 : Influence de l’injection d’une forte dose d’IgG anti-HMGCR+ sur une courte
durée .................................................................................................................................. 138
Figure 26 : Influence de l’injection d’une forte dose d’IgG ............................................... 139
9
Figure 27 : Influence de la cible antigénique..................................................................... 140
Figure 28 : Schéma explicatif du test de criblage des hybridomes ................................... 142
Figure 29 : Caractérisation de l’anticorps monoclonal 4.38.............................................. 144
Figure 30 : Localisation des protéines d’intérêt au sein des fibres musculaires ............... 147
Figure 31 : Alignement des séquences Homme et Souris de la protéine HMGCR ............ 184
Figure 32 : Protéines différentiellement exprimées lors d’un transfert passif d’IgG anti-
HMGCR+ ............................................................................................................................. 187
Figure 33 : Réparation du sarcolemme médiée par la Dysferline ..................................... 191
Figure 34 : Possible schéma de la physiopathologie des MNAI à auto-anticorps anti-SRP ou
anti-HMGCR ....................................................................................................................... 193

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