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Immunopharmacologie des antifongiques modernes

En plus de leurs effets inhibiteurs et fongicides in vitro, les agents antifongiques modernes interagissent in vivo avec les fonctions immunitaires de l’hôte impliquées dans la défense contre les pathogènes fongiques. La nature de ces interactions est diverse et dépend du médicament, du statut immunologique de l’hôte et du champignon. pathogène Compte tenu du rôle important de la réponse immunitaire de l’hôte dans le contrôle des infections fongiques invasives, l’immunomodulation par des médicaments antifongiques peut s’avérer cliniquement significative. L’élucidation de l’immunopharmacologie de ces médicaments peut aider à concevoir des schémas thérapeutiques spécifiques associés à un dysfonctionnement immunologique défini

Infection fongique invasive L’IFI est une cause majeure de morbidité et de mortalité chez les patients gravement immunodéprimés Les déficits immunitaires associés aux IFI incluent une neutropénie profonde et soutenue, une greffe de cellules souches hématopoïétiques ou d’organes solides, un traitement aux corticostéroïdes à forte dose, en particulier chez les patients Le résultat de l’IFI chez les patients fortement immunodéprimés reste désastreux, malgré la disponibilité des médicaments antifongiques modernes [1, 3] Par conséquent, l’amorçage de la réponse immunitaire de l’hôte comme un complément à la thérapie antifongique conventionnelle représente un direction importante pour la recherche future [4-6] Les 15 dernières années ont vu une accélération dans le développement de médicaments antifongiques Notre arsenal d’agents antifongiques systémiques comprend maintenant 5 classes de médicaments, dont les principaux sont l’amphotéricine B AmB et ses formulations lipidiques, les azoles , et les échinocandines Bien que les mécanismes antifongiques directs de ces médicaments sont bien chara Figure 1, les antifongiques ont également des effets indirects sur les champignons, dont certains ne sont apparus que récemment. Une meilleure compréhension de ces propriétés immunopharmacologiques peut être déterminante dans la conception d’un traitement médicamenteux rationnel pour les IFI.

Aperçu de la réponse immunitaire de l’hôte aux champignons

Conidies qui échappent à la phagocytose par les AMs germent dans les hyphes et sont ciblées par les neutrophiles, qui sont attirés vers les poumons par des signaux chimiotactiques et libération d’intermédiaires réactifs de l’oxygène et de la teneur en granules extracellulaire [60, 62] Si un pathogène fongique parvient à rompre ces premières lignes de défense, la réponse immunitaire adaptative est mise en jeu. Les antigènes fongiques sont collectés et traités par les cellules dendritiques les ganglions où ils sont présentés aux lymphocytes T régulateurs T auxiliaires et régulateurs [43] [43] Ces cellules orchestrent l’immunité cellulaire et cellulaire aux champignons [43] Une fois activées, les lymphocytes T auxiliaires développent soit les cytokines protectrices Th1 TNF-α, IFN-γ , IL-1, IL-6 et IL-12 ou Th2 non-protectrices cytokines IL-10, IL-4, et IL-5 TNF-α est une cytokine défensive clé contre les champignons TNFa stimule l’activité antifongique des neutrophiles et des macrophages et polarise les cellules T helper vers une réponse Th1 [63, 64] Les champignons ont développé une variété de mécanismes pour échapper – et, dans certains cas, réguler – la réponse immunitaire de l’hôte à la production de molécules piégeuses, comme la mélanine, le mannitol et la catalase, permet aux champignons de résister aux dommages causés par les intermédiaires réactifs de l’oxygène [65] Plusieurs champignons, tels que Histoplasma capsulatum, ont acquis des moyens de survivre dans les cellules phagocytaires; ceux-ci comprennent l’inhibition de la fusion phagosome-lysosome [66], la compétition avec les cellules hôtes pour les nutriments essentiels [66], la commutation phénotypique [67], et la production d’antioxydants [65] β-Glucane dans la paroi cellulaire de H capsulatum une couche externe d’α-glucane, qui empêche la reconnaissance par les cellules phagocytaires hôte [68] Ce mécanisme d’évasion réussie a été postulé pour sous-tendre la virulence de H capsulatumEvasion de l’immunité innée par commutation phénotypique est une stratégie employée par plusieurs champignons pathogènes Par exemple, la germination d’Aspergillus fumigatus conidia et la génération d’hyphes invasifs tissulaires sont associés à une perte de signalisation TLR4 et à une réponse TLR4 pro-inflammatoire associée à une réponse TLR2 majoritairement anti-inflammatoire [69] Chez Candida albicans, une paroi cellulaire multicouche contrôle l’exposition des schémas moléculaires associés aux pathogènes aux cellules immunitaires Une couche externe de résidus mannosyle N et O est reconnue par le mannose r respectivement à l’intérieur de l’écorécepteur et du TLR4 [49], et protège une couche interne de β-glucane de la reconnaissance par le complexe dectine-1-TLR2, sauf aux cicatrices en herbe [39] L’importance de cette configuration est mise en évidence par l’augmentation de la production de cytokines en démasquant la couche de β-glucane Comme les cicatrices ne se forment pas durant la croissance filamenteuse, le passage du phénotype levure au phénotype pseudohyphe élimine l’exposition aux β-glucanes et la signalisation dectin-1 [70] Enfin, les champignons peuvent endommager directement les cellules immuno-suppressives. Il a été démontré que la mycotoxine produite en abondance par A fumigatus hyphae inhibe la migration, la phagocytose et l’explosion respiratoire dans les neutrophiles et les macrophages et induit l’apoptose de ces cellules [71-73] La nature et le degré du défaut immunologique sous-jacent déterminent non seulement aux IFI mais aussi à la présentation clinique, aux caractéristiques histopathologiques et à l’histoire naturelle de l’infection. Une réponse immunitaire réussie à un envahissement pathogène fongique se termine sur la capacité du système immunitaire à éliminer le pathogène tout en minimisant les dommages collatéraux [74] Ainsi, bien que certains déficits immunitaires soient associés à une capacité à éliminer les champignons envahisseurs, d’autres sont caractérisés par une réponse immunitaire dérégulée et exubérante. La spécificité du statut immunitaire de l’hôte peut être mise en évidence par les caractéristiques contrastées de l’aspergillose pulmonaire invasive IPA chez l’hôte neutropénique par rapport à l’hôte non neutropénique traité par les corticostéroïdes [75] Chez les animaux et les patients atteints de neutropénie induite par chimiothérapie, l’IPA est associée à la présence de nombreux hyphes envahissant les vaisseaux sanguins et les tissus, thrombose, nécrose coagulante, hémorragie, un exsudat inflammatoire mononucléaire peu abondant et dissémination éventuelle [76, 77] En revanche, l’IPA chez les corticostéroïdes est associée à une infiltration tissulaire par les neutrophiles. de la pneumonie et de la bronchiolite, de la nécrose inflammatoire et de quelques éléments fongiques [76-79] Hematopo Les greffés de cellules souches iétiques avec IPA développent un profil de lésion tissulaire similaire à celui des patients neutropéniques, probablement en association avec une altération de la migration des neutrophiles vers les poumons [79, 80] Ainsi, il semble que, malgré une forte charge fongique et la dissémination sont les éléments clés de la pathogenèse chez les patients atteints de neutropénie absolue ou fonctionnelle, chez l’hôte traité aux corticostéroïdes, c’est la réponse inflammatoire excessive qui est responsable d’une grande partie des lésions tissulaires et de la mortalité

AmB: un médicament pro-inflammatoire

AmB, un polyène produit par Streptomyces nodosus, exerce son activité fongicide rapide en se liant à l’ergostérol dans la membrane fongique et formant des oligomères qui agissent comme des pores transmembranaires, à travers lesquels le potassium et d’autres molécules intracellulaires sont perdues AmB agit additivement in vitro avec AM et neutrophiles contre une variété de champignons filamenteux pathogènes [13] Si AmB augmente ou atténue la production de gliotoxine par A fumigatus est controversée; des résultats discordants ont été décrits dans des études in vitro [81] et in vivo [82] AmB désoxycholate AmB-D est un puissant stimulant pro-inflammatoire des cellules immunitaires innées Cliniquement, l’activité pro-inflammatoire de AmB-D est associée à une toxicité aiguë liée à l’infusion, se manifestant par la rigueur, les frissons, la myalgie et les effets de la fièvre qui se sont révélés corrélés avec l’augmentation des taux sanguins de cytokines inflammatoires [7] Les cellules mononucléaires et les neutrophiles exposés in vitro à l’AmB-D libèrent rapidement une variété de cytokines inflammatoires TNF-α, IL- 6, IL-1RA et IL-1β, chimiokines IL-8, MCP-1 et MIP-1β, oxyde nitrique, prostaglandines, intermédiaires réactifs de l’oxygène et molécule d’adhésion intercellulaire 1 [8, 9, 15, 83] Stimulation de Les cellules immunitaires innées par AmB sont médiées par TLR2 et CD14 et impliquent une cascade de signalisation qui inclut la protéine adaptatrice MyD88 et le facteur nucléaire κB, aboutissant à la régulation à la hausse des gènes codant pour les cytokines inflammatoires [10]. interagit avec l’immunité humorale adaptative Les survivants de candidose invasive ont des taux sériques élevés d’anticorps dirigés contre la protéine de choc thermique 90, un chaperon moléculaire fongique, comparé aux non survivants [84] Des études in vitro et sur des modèles animaux ont démontré une activité synergique de l’AmB. combinaison avec des anticorps anti-protéine de choc 90 [21] Dans un essai clinique randomisé, le traitement des patients atteints de candidose invasive avec une combinaison d’anticorps monoclonaux anti-protéine de choc 90 et d’AmB L-AmB liposomale a entraîné un taux de réponse significativement plus élevé 58; P & lt; 001 et plus faible mortalité attribuable, comparé à L-AmB seul [22] AmB a également été montré pour moduler la réponse des cellules T auxiliaires chez la souris avec candidose en induisant un phénotype protecteur Th1 [19] Cependant, des travaux récents suggèrent que les propriétés pro-inflammatoires robustes Balloy et coll. [76] ont montré que le traitement par AmB-D réduit la mortalité chez les souris neutropéniques traitées par chimiothérapie par IPA mais n’a aucun effet sur la mortalité. chez les souris traitées par les corticostéroïdes: 100% de ces animaux sont morts au jour 8 de l’infection, indépendamment du fait qu’ils aient été traités avec AmB ou le véhicule médicamenteux seul Une explication possible de ces résultats est que, dans le contexte du traitement aux corticostéroïdes, AmB ne parvient pas à atténuer et même favoriser les dommages tissulaires causés par une inflammation excessive

Formulations lipidiques d’AmB: Immunomodulation par le transporteur lipidique

Trois formulations lipidiques d’AmB ont été développées dans le but de délivrer des doses d’AmB plus élevées tout en minimisant la toxicité rénale et liée à la perfusion. Les différentes formulations lipidiques ont des effets distincts sur la production de cytokines inflammatoires dans les monocytes. En revanche, le complexe lipidique AmB ABLC et L-AmB régulent à la baisse ou n’ont aucun effet sur l’expression des gènes de cytokines inflammatoires dans les macrophages [7, 11] Ces schémas de production de cytokines reflètent la tendance de ces gènes. formulations pour provoquer une toxicité liée à la perfusion; des réactions plus sévères sont provoquées par AmB-D et ABCD, alors que la sévérité est atténuée par L-AmB et ABLC [7, 11] Les différentes propriétés immunomodulatrices de L-AmB, comparées à celles de AmB-D, peuvent conférer un avantage à L -AmB dans le traitement des IFI chez des hôtes non neutropéniques traités aux corticostéroïdes L-AmB présente une activité additive avec les cellules phagocytaires de l’hôte contre une variété de champignons filamenteux médicalement importants [13, 20, 85-87] Contrairement à AmB-D, cette interaction positive est plus prononcée en liaison avec les neutrophiles qu’avec les macrophages La question de savoir si les neutrophiles sont la cible préférée de l’immunomodulation par L-AmB reste floue Bellocchio et al [14] ont trouvé que, contrairement à la réponse polarisée TLR2 à AmB-D, L-AmB induit TLR4 -dépendance de la signalisation dans les neutrophiles in vitro Ces chercheurs avancent une hypothèse selon laquelle l’activation de TLR4 est associée à un schéma plus anti-inflammatoire de la production de cytokines, l’IL-10 étant produite de préférence au TNF-α. L-AmB peut être associé à des degrés moindres de lésions tissulaires inflammatoires au cours d’une infection fongique, une propriété qui peut être particulièrement importante chez l’hôte exposé aux corticostéroïdes [44]. L’effet de L-AmB sur les neutrophiles est important chez les neutrophiles de TLR2 à TLR4. due, au moins en partie, aux propriétés anti-inflammatoires des liposomes eux-mêmes. On sait depuis longtemps que l’administration de liposomes à des souris provoquées par des endotoxines les protège de la mort induite par des endotoxines d’une manière dose-dépendante [88]. le sérum, les liposomes unilamellaires adsorbent le fibrinogène et la fibronectine, activent le complément et fixent C3bi et sont ensuite endocytés par les monocytes et les neutrophiles en engageant le récepteur du complément de l’intégrine 3 [88, 89] Ces événements déclenchent une cascade de signalisation intracellulaire liée à l’inhibition des protéines activées par les mitogènes kinase et la régulation négative subséquente de CD18, le ligand de la molécule 1 d’adhésion intercellulaire endothéliale [88] Ainsi, les liposomes peuvent atténuer L’exposition des neutrophiles aux sites d’inflammation Nous avons récemment montré que le prétraitement de souris traitées aux corticostéroïdes avec des liposomes vides améliore la clairance et la survie fongiques après inoculation intranasale de A fumigatus [20] Remarquablement, l’effet protecteur des liposomes se rapproche de 10 mg / kg de L-AmB et était significativement supérieur à celui d’une dose de 1 mg / kg d’AmB-D [20] L-AmB peut atteindre un équilibre favorable chez les animaux traités aux corticostéroïdes; En plus d’optimiser l’administration d’AmB au site d’infection, les liposomes protègent l’hôte contre une activation immunitaire trop zélée et des lésions tissulaires subséquentes associées à l’exposition aux corticostéroïdes et aux propriétés pro-inflammatoires de l’AmB [20].

Azoles: Activité synergique avec les phagocytes contre les champignons

Azoles exercent une activité antifongique en inhibant la déméthylase de l’enzyme C-14α du cytochrome P-450 En conséquence, la synthèse de l’ergostérol est inhibée, alors que les méthylstérols toxiques C-14a s’accumulent dans la cellule. Cependant, il a été montré que les azoles coopèrent avec les cellules immunitaires et les cytokines contre les pathogènes fongiques. Le fluconazole et le voriconazole structurellement similaire agissent en synergie avec les cellules phagocytaires contre les albicans C. Cette interaction est encore améliorée si les phagocytes sont activé par un facteur stimulant les colonies de granulocytes et de monocytes, facteur stimulant les colonies de granulocytes, ou IFN-γ [23-28] Bien qu’in intrinsèquement fongistatiques, les azoles renforcent l’activité fongicide in vitro des monocytes, des macrophages et des neutrophiles contre les albicans [26-28 Des concentrations inhibitrices de fluconazole augmentent également la phagocytose de Cryptococcus neoformans, Les mécanismes pour les interactions azole-phagocytes sont incomplètement compris, mais il existe des preuves que l’appauvrissement en ergostérol rend les cellules fongiques plus sensibles aux dommages oxydatifs et non-oxydatifs des phagocytes Un phénotype sensible aux superoxydes a été mis en évidence chez des albicans C traités à l’azole et chez un mutant déficient en déméthylase C-14α [31] En outre, les azoles augmentent l’exposition des champignons à l’oxyde nitrique, une puissante molécule effectrice produite par IFN-γ- macrophages stimulés [91], en inhibant la dégradation de l’oxyde nitrique par la flavohémoglobine fongique [23, 32] En outre, les azoles présentent une activité synergique avec l’oxyde nitrique contre diverses espèces de Candida [33] Enfin, les azoles inhibent la transformation des espèces Candida de la levure à la forme hyphale , facilitant ainsi la clairance de ce pathogène par les phagocytes [92] D’autres effets plus directs sur le système immunitaire ont été récemment décrits: le voriconazole était fou nd induire l’expression de TLR2, l’activité du facteur nucléaire kB, et TNF-α dans les monocytes humains [36] En outre, le fluconazole induit une réponse Th1 protectrice chez les souris présentant une candidose invasive ou muqueuse [19] Th1 par l’administration d’IL-12 facilite l’activité du fluconazole contre C albicans [37] et C neoformans [38]

Echinocandines: Le démasquage des β-glucanes améliore le démembrement des champignons par les neutrophiles et les macrophages

Les échinocandines sont des lipopeptides qui agissent en inhibant la synthèse du 1,3-β-d-glucane, un composant majeur des parois cellulaires de Candida, Aspergillus et d’autres moisissures opportunistes. La perturbation de l’intégrité de la paroi fongique entraîne une croissance aberrante, dans le cas des champignons filamenteux, ou de la rupture cellulaire et de la lyse osmotique, dans le cas des espèces Candida localisation. Parce que les champignons filamenteux sont inhibés mais non détruits par les échinocandines, l’efficacité de ces médicaments dans le traitement et la prévention de l’aspergillose of echocandins in vivo Récemment, les échinocandines ont montré des propriétés immunostimulantes La présence de monocytes et de macrophages – mais pas de neutrophiles – à une échinocandine a entraîné une inhibition in vitro accrue de A fumigatus [41, 42] L’activité fongistatique des cellules mononucléaires exposées à la caspofungine était supérieur à celui de la caspofungine ou des cellules mononucléaires non exposées [41] β-Glucanes, un composant majeur de la cellule Cependant, dans des conditions normales, les épitopes de β-glucane sont masqués par d’autres constituants de la paroi cellulaire, les rendant indétectables par les cellules immunitaires de l’hôte [ L’exposition de C albicans à des concentrations sublétales de caspofungine a entraîné le démasquage du β-glucane, provoquant la libération de cytokines pro-inflammatoires par les champignons exposés [40]. Une perturbation similaire de la réponse inflammatoire de l’hôte et de la maladie fongique responsable du masquage des β-glucanes chez les albicans C Il est donc supposé que le démembrement des β-glucanes par la caspofungine et l’amélioration subséquente de la reconnaissance fongique par les cellules immunitaires de l’hôte sont une conséquence de la modulation de ce réseau génétique. champignon filamenteux La caspofungine a augmenté l’exposition aux β-glucanes de la paroi cellulaire dans les hyphes d’une variété de pathogènes. lds, y compris A fumigatus, Scedosporium apiospermum et Rhizopus oryzae [40, 94] Dans ces études, l’augmentation de l’hypophyse était associée à une augmentation de l’expression de la dectine-1 dans les neutrophiles [40] et à la libération de TNF-α par les macrophages [94] Des résultats similaires ont été observés avec la micafungine [94], suggérant que le démasquage du β-glucane est probablement un effet de la classe des échinocandines. Des études récentes ont documenté des résultats surprenants sur l’utilisation des β-glucanes. avantages in vivo de l’utilisation de la caspofungine dans le traitement des infections causées par des moisissures généralement résistantes à ce médicament Les souris acido-cétotiques diabétiques avec une infection disséminée à R oryzae ont un taux de survie amélioré lorsqu’elles sont traitées avec une combinaison de ABLC et de caspofungine comparées aux souris. traité par ABLC seul [95] En outre, la caspofungine a montré une activité dans les modèles murins contre les moules Fusarium solani [96, 97] et Scedosporium prolificans [98] Ces résultats suggèrent que les échinocandines, en vertu de leur activité immunomodulatrice unique, peuvent jouer un rôle dans le traitement des infections causées par des champignons intrinsèquement résistants à cette classe de médicaments

Résumé

La manipulation de la réponse immunitaire en complément d’un traitement antifongique est susceptible de devenir un élément important dans la prise en charge des IFI Les cliniciens traitant des infections fongiques devront regarder au-delà des mesures in vitro standard de l’activité antifongique, comme la CMI ou concentration minimale efficace Une compréhension plus complète des lésions immunologiques sous-jacentes aux IFI et de l’activité immunomodulatrice des médicaments antifongiques peut guider la sélection des schémas thérapeutiques appropriés pour des situations cliniques données. Actuellement, la plupart des données sur les effets de l’immunomodulation sur les champignons pathogènes proviennent d’études in vitro ou animales. Des résultats prometteurs ont été obtenus lors d’essais cliniques évaluant l’utilisation d’anticorps monoclonaux [22, 99] et de cytokines [100]. En attendant des résultats plus définitifs dans des essais plus importants, l’utilisation créative des propriétés immunomodulatrices des antifongiques disponibles alternative lors du traitement de ces potentiellement dévastatine g infections

Remerciements

Conflits d’intérêts potentiels DPK a reçu un soutien de recherche et des honoraires de Schering-Plough, Pfizer, Astella Pharma et Enzon Pharmaceuticals, et Merck REL a reçu un soutien de recherche et des honoraires de Schering-Plough, Astella Pharma, Enzon Pharmaceuticals et Merck RB-A: pas de conflits