L’action anti-infectieuse du neutrophile repose sur ses capacités de migration transendothéliale, de phagocytose, « d’explosion oxydative » et de dégranulation [ 1]. De manière physiologique, les PN transitent dans la circulation sanguine en « roulant » sur les cellules endothéliales de la paroi vasculaire (processus de rolling). En réponse à la détection de produits bactériens (peptides formylés, lipopolysaccharides) ou sous l’influence de molécules attractives [leucotriène (LT)B₄, la chimiokine CXCL8 ou IL(interleukine)-8, fragments du complément, etc.], le PN exprime à sa surface des molécules d’adhérence qui vont lui permettre de traverser la paroi endothéliale et de migrer vers le site enflammé. Il reconnaît spécifiquement des motifs présents à la surface des micro-organismes (bactéries, virus), ce qui déclenche leur phagocytose. La dégradation des pathogènes ainsi ingérés s’effectue par deux mécanismes concomitants : la production de formes réactives de l’oxygène (ROS : reactive oxygen species) par la NADPH oxydase et la libération, par les granules des PN, de protéines enzymatiques (myéloperoxydase, élastases, lysosyme, gélatinase) et antimicrobiennes (lactoferrine, bactericidal/permeability-increasing protein (ou BPI), défensines) [ 2, 37]. Récemment, un nouveau mécanisme bactéricide mis en œuvre par les PN a été décrit : l’expulsion de filaments appelés NET (neutrophil extracellular traps) ou « filets », fibres composées de chromatine et de protéases qui emprisonnent et tuent des microbes hors de la cellule. En plus de leurs propriétés antimicrobiennes, ces filets peuvent servir d’entrave physique, empêchant ainsi la diffusion des microbes [ 3]. Il a aussi été suggéré que le neutrophile pourrait participer à l’immunité adaptative en adoptant, en réponse à des stimulus spécifiques, une fonction de cellule présentatrice d’antigène affectant l’action des cellules immunitaires [ 4].

Les PN sont la source de nombreux médiateurs de l’inflammation : des cytokines [IL-1β, TNF-α (tumor necrosis factor-α)], des chimiokines [CXCL8, CCL3 et 4 (MIP-1α et β)], des facteurs de croissance [G-CSF (granulocyte colony-stimulating factor), GM-CSF (granulocyte/macrophage colony-stimulating factor)] et des médiateurs lipidiques [LTB₄, thromboxane (TX)A₂, prostaglandine (PG)E₂]. Ces médiateurs peuvent agir de manière paracrine ou autocrine (Figure 1). Les PN peuvent ainsi orchestrer la suite de la réponse immunitaire en influençant les cellules environnantes et en attirant d’autres leucocytes vers ce site. Cette production de médiateurs inflammatoires est en grande partie influencée par des agents stimulants, les cytokines et les endotoxines bactériennes (LPS) comptant parmi les inducteurs les plus efficaces [ 5]. Elle peut aussi être réprimée par des cytokines dites anti-inflammatoires comme l’IL-10, l’IL-13, ou l’IL-1RA (receptor antagonist) [ 6].

Le TNF-α et l’IL-1β sont deux des principales cytokines pro-inflammatoires sécrétées par le neutrophile. Par leur action autocrine, elles amplifient plusieurs fonctions du neutrophile comme l’adhérence aux cellules endothéliales ou la production de ROS. Elles agissent aussi sur de nombreux types cellulaires et permettent, entre autres, le recrutement et l’activation des macrophages et des cellules dendritiques [ 7]. De fait, elles sont la cible de certains traitements des maladies inflammatoires auto-immunes qui visent à bloquer leur action [ 8]. La chimiokine CXCL8 est sécrétée par les PN en grande quantité mais peut également être produite par les monocytes, les fibroblastes et les cellules endothéliales, épithéliales ou synoviales. Toutefois, CXCL8 cible presque exclusivement le neutrophile et déclenche sa migration dirigée, sa dégranulation, ainsi que l’explosion oxydative [ 9].

Les médiateurs lipidiques produits par le neutrophile sont, quant à eux, issus du métabolisme de l’acide arachidonique provenant des membranes cellulaires. La voie métabolique de la COX-2 (cyclo-oxygénase inductible) aboutit à la formation de PGE₂ et de TXA₂ [ 10] tandis que celle de la 5-LO (5-lipoxygénase) produit le LTB₄, un puissant chimioattractant et activateur des leucocytes [ 11]. La TXA₂ a des effets pro-inflammatoires : il active les plaquettes et promeut leur agrégation, ainsi que la production de TNF-α et d’IL-1β par les monocytes. La PGE₂ est dotée, selon le contexte cellulaire, de fonctions pro ou anti-inflammatoires. Elle peut provoquer fièvre, hyperalgésie, vasodilatation, et favoriser l’extravasation des fluides (œdème) contribuant ainsi à l’inflammation. En revanche, la PGE₂ peut réduire l’activation des phagocytes (PN et monocytes) en bloquant leur production de TNF-α et d’IL-1β et en inhibant la plupart de leurs fonctions inflammatoires via une augmentation d’AMP (adénosine monophosphate) cyclique intracellulaire [ 12, 13].

L’adénosine est un nucléoside présent dans toutes les cellules ; elle agit comme autacoïde (hormone locale) dans de très nombreuses fonctions tissulaires et exerce notamment un rôle protecteur et inhibiteur dans des systèmes infectieux. L’adénosine est relarguée par les cellules dans le milieu extracellulaire. Sa concentration dans les vaisseaux sanguins est faible car elle est rapidement internalisée par les globules rouges [ 18], ce qui n’est pas le cas dans les tissus interstitiels. Au site inflammatoire, l’accumulation d’adénosine peut être importante en raison de la libération d’ATP (hydrolysé en adénosine par les 5’-nucléotidases) par les cellules endommagées ou ischémiques et de l’augmentation du nombre de neutrophiles. L’adénosine peut alors agir sur les quatre sous-types de récepteurs qui lui sont spécifiques [ 19]. Les PN sont particulièrement sensibles à l’adénosine : l’activation du récepteur de type A_2A, qu’ils expriment, inhibe leurs principales fonctions et l’expression de ce récepteur augmente dans les PN en réponse à un stimulus inflammatoire [ 20]. Aucun autre mécanisme de régulation de l’inflammation in vivo n’est capable de compenser l’absence de ce récepteur : ce phénomène est illustré chez la souris A_2AR^−/− qui développe des lésions tissulaires majeures en réponse à des concentrations infimes de stimulus inflammatoires. Ces résultats montrent bien le caractère essentiel et non redondant de l’adénosine dans la limitation de l’inflammation via l’activation du récepteur A_2A [ 21].

L’adénosine inhibe l’adhérence des PN à la paroi endothéliale [ 22], ainsi que l’explosion oxydative et la dégranulation [ 23]. L’activation du récepteur A_2A par ce nucléoside provoque un changement majeur dans le profil de sécrétion des médiateurs lipidiques par les PN (Figure 2). D’une part, il bloque la libération de l’acide arachidonique de la membrane plasmique et la translocation de la 5-LO vers la membrane nucléaire, empêchant ainsi la synthèse de LTB₄ [ 24]. D’autre part, il potentialise l’expression de la COX-2 (transcrit et protéine), in vitro et in vivo [ 25, 26]. Dans le modèle d’inflammation de la poche d’air dorsale¹, les PN qui s’accumulent en réponse à une injection de LPS (lipopolysaccharide) expriment deux fois moins de COX-2 lorsque les expériences sont réalisées avec des souris A_2AR^−/− qu’avec des souris sauvages. Ainsi le neutrophile, d’abord reconnu comme source majeure de LTB_4, devient, à la suite de l’activation du A_2AR, une cellule productrice plutôt de PGE₂, en réponse à de l’acide arachidonique exogène [ 27]. Compte tenu des effets immunomodulateurs de la prostaglandine PGE₂ (soit l’inhibition de la production d’anions superoxydes, la dégranulation, la synthèse de LTB₄ et de cytokines), l’augmentation de l’expression de COX-2 dans le neutrophile est, dès lors, un phénomène clairement anti-inflammatoire.

L’adénosine produit aussi un effet majeur sur la sécrétion de cytokines et de chimiokines par le neutrophile activé [ 28] : elle inhibe quasi complètement, via A_2AR, l’expression et la sécrétion de TNF-α par les neutrophiles stimulés par le LPS. Sont également inhibées CCL3, CCL4, CXCL2 (MIP-2α) et CCL20 (MIP-3α), chimiokines de la famille des MIP (macrophage inflammatory peptides), dans des proportions de 50 à 90 %. L’adénosine semble avoir peu d’effet sur CXCL8, ce qui est en accord avec le peu d’effet du nucléoside sur le mouvement des neutrophiles. Les cibles principales du récepteur A_2A dans les PN activés sont donc le TNF-α et les chimiokines de la famille des MIP. Ceci a été confirmé in vivo par le fait que la sécrétion de ces chimiokines est exacerbée chez les souris A_2AR^−/− . En accord avec ces observations, dans le modèle des poches d’air dorsales appliqué aux souris A_2AR^−/− , on observe une augmentation des ARNm codant TNF-α, CCL3 et CCL4 dans les PN neutrophiles infiltrés dans la poche après une injection de LPS. L’activation du récepteur A_2A peut également inhiber la sécrétion de matrix metalloproteinases (MMP), protéines qui participent à la dégradation matricielle, par exemple MMP9 [ 29].

En outre, si l’adénosine prévient la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires majeures, elle augmente en contrepartie la production de cytokines ayant des propriétés anti-inflammatoires, telles que l’oncostatine M, qui peut inhiber la synthèse de TNF-α en réponse au LPS [ 30]. Ainsi les effets anti-inflammatoires de l’adénosine sur le neutrophile ne se traduisent pas uniquement par une inhibition des voies pro-inflammatoires ; il se produit un réel changement dans le profil sécrétoire et phénotypique des PN qui adopte dès lors un profil « d’arrêt » de l’inflammation.

Les voies intracellulaires relayant les activités anti-inflammatoires du récepteur A_2A ne sont pas encore bien décrites. Un des mécanismes possibles semble mettre en jeu l’activation de sérines/thréonines phosphatases qui, à leur tour, inactivent des enzymes importantes dans la cellule [ 31]. Le récepteur A_2A est positivement couplé à l’adénylate cyclase et donc à une augmentation de l’AMP cyclique intracellulaire [19] ; cela semble constituer l’événement majeur causé par l’adénosine [26, 32, 33]. En effet, l’augmentation de l’AMP cyclique intracellulaire, indépendamment de l’activation du récepteur, mime les effets inhibiteurs de l’adénosine, notamment l’augmentation de l’expression de COX-2 [26]. La signalisation enclenchée par l’AMP cyclique passe en général par l’activation du facteur de transcription CREB (cAMP responsive element binding protein) via sa phosphorylation par la protéine kinase A ; CREB pouvant activer directement la transcription de gènes en se fixant sur leur région promotrice contenant un CRE (cAMP response element) ou en inhiber indirectement d’autres en bloquant le facteur de transcription NF-κB (nuclear factor-κB) qui contrôle la transcription de nombreuses cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, par exemple) [ 34]. L’AMP cyclique active également les enzymes p38, PI3K et ERK1/2 [ 35]. À noter que ces protéines kinases activent également les voies de signalisation des agonistes pro-inflammatoires, LPS et fMLP (formyl-Met-Leu-Phe), qui amorcent la synthèse de COX-2 [ 36]. L’adénosine via l’augmentation de l’AMP cyclique potentialise ces voies pour augmenter la synthèse de COX-2 et induire alors une synthèse et une sécrétion accrues de PGE₂. La PGE₂ libérée provoque à son tour une augmentation d’AMP cyclique dans le neutrophile ; elle alimente ainsi une boucle que l’on pourrait nommer la boucle d’inhibition du neutrophile. La PGE₂ inhibe non seulement les principales fonctions du neutrophile mais encore la synthèse de LTB₄. Ainsi, cette boucle favorise la synthèse de PGE₂ anti-inflammatoire au détriment de la synthèse de LTB₄ pro-inflammatoire. La Figure 3 résume les mécanismes connus provoqués par l’augmentation de l’AMP cyclique dans le neutrophile.

En plus du changement LTB₄/PGE₂, c’est un tout nouveau programme génétique qui se met en route après l’activation du récepteur A_2A dans le neutrophile. Des travaux en cours dans notre laboratoire étudient, par la technique de puce à ADN et de PCR en temps réel, l’ensemble des gènes modulés par suite de l’activation du récepteur A_2A dans le neutrophile humain activé. L’activation du récepteur A_2A modifie l’expression d’une vingtaine de gènes reliés aux mécanismes inflammatoires. Ces gènes codent pour des facteurs de transcription, des protéines régulatrices, des récepteurs et des cytokines. L’expression d’un certain nombre de ces gènes est augmentée soulignant encore une fois une réponse active de la cellule et non pas une simple inhibition.