Recherche sur les maladies infectieuses et immunitaires

Transnet : Lumière sur la réponse immunitaire à la transplantation

Le Dr Kelvin et son collège, le Dr Mark Cameron, ont créé un réseau technique et universitaire au sein de Transnet. Le réseau est fonctionnel et effectue des recherches sur les innovations dans le domaine de la greffe d’organes et de cellules en collaboration avec les membres de Transnet dans tout le Canada.

L’objectif ultime de la recherche en transplantation est la tolérance, c’est-à-dire apprendre à l’organisme à accepter un organe transplanté comme s’il s’agissait d’un des siens, limiter ou abandonner l’utilisation d’immunosuppresseurs et sauver des vies – et c’est ce que vise finalement Transnet, équipe qui a reçu une subvention dans le cadre du concours des Programmes d’excellence en recherche en santé (PERS) de l’Institut des maladies infectieuses et immunitaires en 2002.

On sait très peu de choses des mécanismes ou des « programmes moléculaires » qui interviennent entre l’organe transplanté et le système immunitaire du receveur. « Les organes ne durent pas toujours, et il n’y a pas probablement de bonnes raisons pour l’expliquer – ils ont été conçus pour durer longtemps, pourquoi ne survivent-ils pas longtemps après une transplantation? » se demande le Dr Anthony Jevnikar, membre de Transnet (voir tableau). C’est une question centrale sur laquelle se penche l’équipe. L’approche de base de Transnet consiste à surveiller l’expression des gènes dans un greffon ou un organe transplanté afin de décrire le processus de rejet et de tolérance de la transplantation à l’échelle moléculaire.

Sans immunosuppression, un organe risque d’être rejeté dans les 7 à 10 jours qui suivent la transplantation. Le concept de tolérance n’a cependant rien d’un mythe : un petit nombre de personnes qui, pour une raison ou une autre doivent interrompre le traitement immunosuppresseur, ne rejettent pas les organes qu’elles reçoivent – jamais. Pour le moment, il n’y a pas moyen de savoir qui bénéficie d’un tel avantage. « On ne peut pas dire à quelqu’un aujourd’hui d’arrêter de prendre un médicament pour voir si son organe va survivre », affirme le Dr David Kelvin, chercheur principal de Transnet.

Pour mettre en lumière les mécanismes moléculaires intervenant dans la tolérance ou le rejet d’un greffon, les chercheurs de Transnet utilisent des puces leur permettant d’établir les profils d’expression génique pour les tissus qui les intéressent. Selon Jevnikar, « il ne suffit pas d’examiner un échantillon au microscope pour comprendre le phénomène ». La technologie des puces à ADN était l’idée originale derrière le projet, aux dires du Dr Kelvin. Si l’on obtient une image précoce du profil d’expression génique d’un organe transplanté et on la compare avec des images ultérieures, on pourrait faire ressortir les facteurs qui interviennent dans le rejet chronique – processus lent d’atteinte des organes observé chez presque tous les greffés et débutant dès la première année qui suit la transplantation. Certains de ces mécanismes sont liés au donneur et au traumatisme physique subi par l’organe durant la transplantation, alors que d’autres mécanismes font intervenir les réponses immunitaires du receveur. Une meilleure compréhension de ces causes permettrait aux cliniciens de surveiller de plus près l’état des organes greffés, de détecter les infections avant qu’elles ne soient cliniquement apparentes, d’adapter peut-être le traitement immunosuppresseur en fonction des mécanismes de rejet particuliers à chaque patient. Par exemple, si l’expression de certains gènes semble être associée à un rejet, on pourrait mettre au point des médicaments pour supprimer ces gènes, et vice-versa, prolongeant ainsi la vie de l’organe.

Équipe des Programmes d'excellence en recherche en santé Transnet : Modélisation moléculaire des lésions transplantationnelles alloantigènes-indépendantes et alloantigènes-dépendantes
Chercheur	Affiliation
David Kelvin, chercheur principal	Division of Experimental Therapeutics, Toronto General Research Institute, University Health Network, Université de Toronto
Huifang Chen	Département de chirurgie, Centre hospitalier de l'Université de Montréal
Philip Halloran	Division de néphrologie et d'immunologie, Université de l'Alberta
Anthony Jevnikar	Départements de médecine, de microbiologie et d'immunologie, Université Western Ontario Robarts Research Institute Transplantation Nephrology, Division of Nephrology, LHSC-UC
Gary Levy	Multi-organ Transplant Program, Toronto General Hospital
Joaquin Madrenas	Robarts Research Institute Département de microbiologie et d'immunologie, Université Western Ontario
Peter Nickerson	Médecine interne, Université du Manitoba Laboratoire d'immunogénétique, Société canadienne du sang
James Woodgett	Dept. of Experimental Therapeutics, Ontario Cancer Institute
Jiangping Wu	Laboratoire d'immunologie de la transplantation Département de médecine, Centre hospitalier de l'Université de Montréal
Li Zhang	Division of Cellular and Molecular Biology, Toronto General Hospital Research Institute
Robert Zhong	Chirurgie expérimentale, Programme de transplantation du LHSC Département de chirurgie, Université Western Ontario

Les membres de l’équipe exploiteront la technologie des biopuces pour examiner la réponse immunitaire sous différents angles. Jevnikar s’intéresse particulièrement à la réponse de l’organe aux lésions et à l’inflammation. « Vous avez l’arme du crime ainsi qu’une quantité de cellules mortes tout autour, mais vous ne savez pas ce qui s’est vraiment passé. » Li Zhang et Jiangping Wu, membres de Transnet, adoptent également une approche unique pour élucider les mécanismes qui prolongent la durée de vie des organes transplantés, étudiant respectivement une espèce unique de lymphocytes et une molécule d’activation des lymphocytes (voir encadré).

Mine de gènes

Un membre de l’équipe de recherche du Dr David Kelvin prépare une lame pour l’analyse des microréseaux. Le Dr David Kelvin, qui travaille à l’University Health Network, relevant de l’Université de Toronto, est le chercheur principal au sein d’une équipe qui a obtenu une subvention dans le cadre du concours des Programmes d’excellence en recherche en santé de l’Institut des maladies infectieuses et immunitaires.

Les puces contiennent 18 000 gènes humains. Le profil d’expression génique auquel a fait allusion le Dr Kelvin, révélera la régulation positive, la régulation négative ou le maintien du nombre de gènes immunologiques dans les tissus infectés ou lésés par rapport aux tissus sains. Des données seront recueillies pour les organes qui subissent un rejet aigu (rejet dans les deux à trois semaines suivant la transplantation), un rejet chronique, et les organes sains comme point de référence : on obtiendra ainsi des millions de points de données.

Les données seront regroupées en familles de gènes – groupes de gènes au sujet desquels on dispose déjà d’information. Mais le Dr Kelvin qualifie le tiers du génome humain qui demeure inconnu de mine d’or. « C’est un vrai travail de découverte… C’est ce qui est merveilleux avec cette technologie : elle nous permet d’obtenir et d’étudier ce qu’on n’aurait jamais pu imaginer auparavant. »

La Dre Li Zhang est membre de Transnet  « Quel est le mécanisme moléculaire qui permet à la  cellule d’induire une tolérance à la greffe? Nous avons découvert que les animaux tolérants qui ne rejettent pas les greffes, comme les greffes de peau et les greffes cardiaques, possèdent des populations uniques de lymphocytes T, appelés lymphocytes T régulateurs CD4(-) CD8(-) double négatifs (DN Treg). Nous avons aussi noté que cette population de cellules est accrue chez le receveur tolérant. Nous avons établi que ces lymphocytes double négatifs sont de « bonnes » cellules et que si nous les stimulons, elles viennent à bout des « mauvaises » cellules, et il n’y a pas de rejet. Nous souhaitons maintenant étendre nos recherches des rongeurs aux primates et, idéalement, à certains humains et identifier les gènes qui interviennent dans cette régulation. Nous voulons déterminer si les gènes qui jouent un rôle important dans le fonctionnement de ces lymphocytes régulateurs existent également chez l’humain tolérant aux greffes. À l’heure actuelle, l’un des paramètres diagnostiques cliniques du rejet de greffe est la mise en évidence d’une infiltration lymphocytaire et de lésions tissulaires à la biopsie. La présence de lymphocytes est perçue comme un mauvais signe et le clinicien augmente alors l’immunosuppression. Mais nos recherches indiquent que l’infiltration lymphocytaire peut être « bonne » ou  « mauvaise ». Les bons lymphocytes, c’est-à-dire les lymphocytes régulateurs tentent de protéger l’organe ou le tissu greffé. Je crois que Transnet est une aventure excitante… aujourd’hui il est très difficile de travailler seul parce que le savoir est en pleine explosion, aussi, faut-il  vraiment une collaboration et des efforts concertés si l’on veut faire une percée. »

Les chercheurs ont à coeur d’expliquer bon nombre des facteurs qui influent sur le succès de la transplantation. À l’échelle moléculaire, pourquoi les organes prélevés au même hôpital où a lieu la transplantation survivent-ils plus longtemps? Pourquoi les organes greffés chez un jumeau identique survivent-ils plus longtemps? Pourquoi les foies greffés ont-ils de meilleures chances de survie que d’autres organes (taux de rejet chronique de 2 % comparativement à jusqu’à 20 % pour d’autres organes)?

Selon le Dr Kelvin, la plupart des organes transplantés ont une demi-vie d’environ 5 ans; l’amélioration des ressources diagnostiques aurait ainsi un impact incommensurable sur les greffés. En 2002, plus de 1 800 Canadiens ont bénéficié d’une greffe d’organe. Souffrant souvent d’une insuffisance organique terminale, ils ont eu de la chance. Mais pour la plupart des greffés, ce sursis n’est que temporaire – à cause de divers facteurs, dont la récidive de la maladie initiale, la toxicité des médicaments immunosuppresseurs ou le long processus de rejet. Dans le cas des greffes de rein, la plupart des receveurs retombent sur la liste d’attente. Ceux qui sont en attente d’un autre organe « ne reverront jamais un autre organe », déclare le Dr Kelvin. En date du 31 décembre 2002, plus de 4 000 Canadiens étaient en attente d’une transplantation. Or, même les milliers qui se trouvent sur la liste d’attente ne donnent pas une idée juste des besoins réels. Se faisant le porte-parole de ses collègues cliniciens, le Dr Gary Levy, membre de Transnet, signale qu’aucun clinicien ne place tous ses clients sur la liste d’attente pour une greffe – notamment une transplantation cardiaque – à cause de l’énorme disparité entre l’offre et la demande.

Le mandat original de Transnet était de créer un réseau interactif de cliniciens et de chercheurs en transplantation dans tout le Canada en appliquant les approches de la génomique fonctionnelle à la recherche dans le domaine de la transplantation. L’équipe de base était formée de 11 chercheurs ayant de l’expertise dans différents domaines : modèles d’allotransplantation (transplantation intra-espèce) chez des petits et des gros animaux, lésions transplantationnelles, résultats cliniques, génomique et profil d’expression génique. Lorsque la demande de subvention des PERS III des IRSC a été soumise, l’objectif de l’équipe était d’examiner les modèles d’expression génique dans les tissus et les cellules du rein normal et du rein greffé. Toutefois, elle s’est servie de sa subvention des IRSC (Programme Nouvelles Frontières 2001 en plus de la PERS de 2002) pour obtenir une subvention de Génome Canada, ce qui lui permettait d’augmenter le nombre de chercheurs et d’organes, en incluant notamment les poumons et la moelle osseuse. Le Dr Kelvin ajoute qu’en appariant les profils d’expression des différents organes, des similitudes et des différences peuvent être détectées.

Tromper la réponse immunitaire Dr Jiangping Wu, membre de Transnet « Dans la transplantation ou dans toute réponse immunitaire, les lymphocytes T sont activés. Durant l’activation, il faut essentiellement deux choses. Les cellules ont besoin d’un premier signal pour s’activer, puis d’un facteur de co stimulation. S’il n’y a que le premier signal, et qu’il est faible, le deuxième ne vient pas, et le lymphocyte T ne réagit pas à la stimulation. Dans le cas de la transplantation, le système immunitaire pourrait ne pas être en mesure d’opérer le rejet avec force ou avec toute sa capacité. Un de mes projets consiste à examiner les molécules qui interviennent dans la co stimulation. Nous avons récemment mis en évidence une catégorie de molécules que nous appelons la famille EPH des kinases. Nous avons supprimé un des gènes qui codent pour des molécules appelés EPHB6, et lorsque nous avons reçu les données des micropuces du laboratoire de Kelvin, nous avons reconnu trois ou quatre gènes dont l’expression avait été modifiée. L’un d’entre eux est très intéressant. On l’appelle régulateur de signalisation de protéine G 2, ou RGS2. Donc, si l’on enlève le gène EPHB6, le niveau d’activité du gène RGS2 est en réalité diminué. Il  semble que cela se produire en aval de notre molécule. L’étape suivante consiste à vérifier si le rejet de la transplantation est diminué sans la molécule EPHB6. Donc, grâce à cette opération de Transnet, nous avons pu faire quelque chose de beaucoup plus compliqué pour nous aider à mettre en évidence rapidement les mécanismes moléculaires de cette famille d’EPH. Cela nous servira un jour pour trouver le moyen de manipuler le système immunitaire de façon optimale afin de réduire le rejet du greffon. »

Les similitudes indiqueront les voies communes, alors que les différences pourraient aider à raffiner les traitements en fonction de l’organe.

La capacité de Transnet de transformer une idée en un réseau de recherche fonctionnel et très performant a des retombées au niveau du financement recueilli – l’équipe est également financée par le Réseau canadien pour l’élaboration de vaccins et d’immunothérapies contre le cancer et les infections virales chroniques (CANVAC) et l’University Health Network à Toronto – et des ressources humaines (scientifiques, cliniciens qui en sont membres) et matérielles. Aux dires de Jevnikar, « sans les échantillons provenant des patients, tout cela ne voudrait probablement pas dire grand chose, car nous ne sommes pas vraiment intéressés à préserver les greffons chez les animaux. La participation de cliniciens qui travaillent en première ligne et qui prennent soin des patients est très importante. » Et cette participation est forte, comme les membres de Transnet l’ont constaté : après ses séminaires, Li Zhang est souvent entourée de cliniciens et de pathologistes qui désirent collaborer. Louant la cohésion des chercheurs et intervenants dans le domaine de la transplantation au Canada, Jevnikar estime que le Canada est un terrain idéal pour la recherche qu’effectue Transnet. « Les chercheurs et intervenants canadiens dans le domaine de la transplantation sont assez nombreux, mais pas trop, pour qu’on puisse tenter quelque chose au Canada qui serait très difficile à faire aux É.-U. »

On peut trouver d’autres renseignements sur Transnet à l’adresse suivante : www.transnet.ca