CYTOKINES: FONCTIONS, TYPES ET RÉCEPTEURS - LA BIOLOGIE - 2025

Les cytokines ou cytokines sont de petites protéines de signalisation (certains auteurs les appellent des peptides) qui régulent de nombreuses fonctions biologiques, dont beaucoup sont liées au système immunitaire, à l'hématopoïèse, à la réparation tissulaire et à la prolifération cellulaire.

Le terme «cytokine» regroupe un grand nombre de protéines qui ont des caractéristiques structurelles et fonctionnelles très différentes, et signifie, plus ou moins, «facteurs produits par les cellules», car leur synthèse n'est pas limitée à un seul type de cellule dans le corps.

Processus de publication de Ciokine (Source: www.scientificaimations.com / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Ces protéines sont produites et sécrétées en concentrations élevées par différents types de cellules chez les animaux et peuvent affecter les cellules voisines, c'est pourquoi on dit qu'elles exercent des fonctions de signalisation «paracrine».

Ils peuvent également agir à distance en induisant la sécrétion de facteurs solubles dans la circulation sanguine (fonction endocrinienne ou systémique) et peuvent même agir directement sur la cellule qui les synthétise (fonction autocrine).

Les cytokines sont considérées comme des «symboles» d'une langue spécialisée, dont la signification dépend du contexte dans lequel elles sont exprimées et envoyées d'un endroit à un autre.

Les premières cytokines décrites étaient des lymphokines, produits solubles produits par les lymphocytes en réponse à des antigènes polyclonaux et spécifiques; ceux-ci représentent un groupe important de facteurs de réponse immunitaire.

Fonctions des cytokines

Les cytokines sont des glycoprotéines solubles (et non des immunoglobulines) de petite taille (jusqu'à 40 kDa) qui sont produites et libérées par différents types de cellules du corps, elles peuvent avoir des actions locales ou distantes, qu'elles exercent à des concentrations maximales ou nanomolaires.

Communication dans le système immunitaire

La fonction la plus notable des cytokines est leur participation à la communication entre les différents composants du système immunitaire et à l'échange d'informations entre ces composants et les autres cellules du corps (signalisation intercellulaire).

En d'autres termes, pratiquement toutes les fonctions immunitaires dépendent de l'activité biologique de ces «messagers» systémiques.

Les cytokines présentent un large éventail de fonctions immunologiques, à la fois effectrices et régulatrices, et leurs effets au niveau des tissus et des systèmes biologiques, dans la plupart des organismes où elles sont produites, peuvent être extrêmement étendus et complexes.

Ce sont des effecteurs immunologiques si importants que le type de cytokine produite pendant la réponse immunitaire à un stimulus quelconque détermine initialement si la réponse sera cytotoxique, humorale, cellulaire ou allergique.

Défense contre les virus

Ils sont profondément impliqués dans les processus inflammatoires et dans la défense contre les infections d'origine virale; ils participent à la présentation des antigènes, à la différenciation de la moelle osseuse, à l'activation et au recrutement des cellules, à l'expression des molécules d'adhésion cellulaire, etc.

Ainsi, les cytokines participent non seulement à la défense immunitaire de l'organisme, mais aussi aux processus «normaux», physiologiques et métaboliques, intégrant ainsi les deux aspects de la vie cellulaire et organique.

Facteurs de croissance

De nombreux auteurs considèrent que ces protéines se comportent comme des facteurs de croissance, car des représentants tels que le facteur de nécrose tumorale (TNF), les lymphokines, les interleukines et les interférons (IFN) sont activement liés à la prolifération cellulaire, la mort, la différenciation et le développement dans différents contextes corporels.

Cette vidéo montre une animation dans laquelle un macrophage ingère des bactéries et libère plus tard des cytokines:

Cytokines et hormones?

Divers scientifiques font une analogie entre les cytokines et les hormones, mais ce n'est pas tout à fait correct pour certaines raisons importantes:

- Les hormones sont synthétisées et libérées par des tissus hautement spécialisés, tandis que les cytokines sont produites par un grand nombre de cellules différentes du corps.

- Les hormones sont le principal produit de synthèse des cellules spécialisées qui les produisent, tandis que les cytokines ne représentent qu'une petite quantité des produits synthétisés par une cellule.

- L'expression des hormones intervient en réponse à des signaux de contrôle homéostatiques (dont certains dépendent du cycle circadien), mais les cytokines, en revanche, ne sont exprimées que lorsqu'elles sont spécifiquement stimulées par des événements «nuisibles» à la vie cellulaire.

Types de cytokines

De nombreuses cytokines ont été initialement décrites selon leurs principales fonctions biologiques, mais aujourd'hui elles se caractérisent principalement par leur structure, car elles peuvent exercer une grande diversité de fonctions difficiles à résumer en une courte épithète.

Cependant, la classification actuelle de ces protéines dépend de plusieurs paramètres: certaines ont été identifiées selon «l'ordre numérique» de leur découverte, selon une certaine activité fonctionnelle, selon leur participation aux réponses inflammatoires, selon son origine cellulaire primaire et selon sa similitude structurelle avec d'autres molécules apparentées.

Ainsi, les membres d'une «superfamille» de cytokines partagent des caractéristiques telles que des homologies de séquence, des systèmes récepteurs réciproques, etc., bien que pas nécessairement une similitude structurelle. Certaines familles sont connues:

- La famille TNF - TNF Receptors (Tumor Necrosis Factor), qui comprend des cytokines immunorégulatrices telles que le facteur de nécrose tumorale (TNF), des lymphotoxines et certains ligands cellulaires tels que CD40L (médiatise l'activation des lymphocytes B et T) et FasL ou CD95 (favorise la mort cellulaire programmée).

- La famille des récepteurs IL-1 / IL-1 (Interleukine), groupe où sont classées les cytokines IL-1β, IL-1α, IL-18, IL-33 et IL-36, ainsi que les antagonistes des récepteurs, connu sous le nom d'IL-1RA, d'IL-38 et de cytokine anti-inflammatoire IL-37 (assure la médiation des fonctions physiologiques et de défense).

- La famille des récepteurs IL-1 / IL-1 comprend également des récepteurs de type Toll (TLR), qui agissent comme des molécules du système immunitaire inné pour la reconnaissance des modèles moléculaires associés aux espèces microbienne.

Certains textes de la littérature scientifique connexe regroupent les cytokines en fonction de leur site de production en «cytokines dérivées de phagocytes mononucléaires» et «cytokines dérivées de lymphocytes T». Ils les séparent également en fonction des réponses qu'ils médiatisent: cytotoxiques (antivirales et anticancéreuses), humorales, cellulaires ou allergiques; en plus de ceux qui sont immunosuppresseurs.

- Selon la réponse inflammatoire

Selon qu'elles favorisent ou non des réactions ou réponses inflammatoires, les cytokines sont classées en cytokines pro-inflammatoires et cytokines anti-inflammatoires.

Cytokines pro-inflammatoires

L'inflammation médiée par ces cytokines consiste en une cascade d'expression de produits géniques qui ne sont généralement pas exprimés chez un être humain en bonne santé.

Si certaines endotoxines et autres produits «inflammatoires» sont capables de déclencher l'expression de ces gènes «pro-inflammatoires», les cytokines IL-1 et TNF, et même l'interféron IFN-γ, sont donc particulièrement efficaces dans leur stimulation, donc qui seraient les principales cytokines pro-inflammatoires.

Structure de l'inférence bêta humaine (Source: via Wikimedia Commons)

Que le processus inflammatoire ait été déclenché par une infection, un traumatisme, une ischémie, des lymphocytes T activés ou une certaine toxine, ces deux molécules agissent en synergie pour initier la cascade de médiateurs inflammatoires.

Cytokines anti-inflammatoires

Ces protéines, au contraire, bloquent le processus de réponse inflammatoire ou suppriment l'intensité avec laquelle il se produit. Les interleukines IL-4, IL-10, IL-13 et le facteur de croissance transformant (TGF) -β (qui bloque la production d'IL-1 et de TNF) font partie de ce groupe.

Il existe également l'IL-6 - produite par les cellules B, les cellules T et les monocytes - et l'IL-11 - produite par les cellules stromales et les fibroblastes.

Sur la base de ce qui précède, on dit que le développement d'une maladie (à court ou à long terme) dépend, dans une large mesure, de «l'équilibre» entre les effets des cytokines pro-inflammatoires et anti-inflammatoires.

En fait, certaines recherches suggèrent que la sensibilité à certaines maladies est déterminée génétiquement par l'équilibre dans l'expression des gènes codant pour les deux types de cytokines.

Une condition pathologique progresse alors lorsque les médiateurs anti-inflammatoires fournissent un contrôle qui n'est pas suffisant pour bloquer l'activité pro-inflammatoire (dans les maladies contrôlées par le système immunitaire) ou lorsque le contrôle est exagéré et finit par inhiber la réponse immunitaire, provoquant une le risque d'infection systémique.

Récepteurs

Une partie essentielle de la fonction de toute cytokine est son interaction et son association avec une paire de récepteurs (interaction ligand-récepteur).

Certains auteurs classent les cytokines selon le type de récepteur auquel elles se lient, qui peut être:

- Type I (de la famille des hématopoïétines)

- Type II (de la famille des interférons)

- La famille des récepteurs des protéines TNF (facteur de nécrose tumorale)

- Récepteurs IL-1

- Récepteurs de type péage

- Récepteurs IL-17

- Récepteurs de la tyrosine kinase

- Famille de sérine kinases de récepteur de facteur de croissance transformant

Type I (de la famille des hématopoïétines)

Hormones (érythropoïétine (EPO), thrombopoïétine (TPO) et leptine) et cytokines telles que les facteurs de stimulation des colonies de granulocytes (G-CSF), les agents stimulants de colonies de granulocytes macrophages (GM-CSF) et les interleukines IL-2 à IL-7, IL-9, IL-11 à IL-13, IL-15, IL-21, IL-23, IL-27, IL- 31 et IL-35.

Ces cytokines de "type I" sont caractérisées par la similitude qu'elles partagent dans leurs séquences, car chacune contient quatre hélices alpha antiparallèles avec deux connexions ou boucles, une courte et une longue, qui sont structurellement "disposées" dans une configuration "up-up". »Et« down-down ».

Type II (de la famille des interférons)

Ces récepteurs sont liés par l'interféron IFN-α / β, IFN-γ, les interleukines IL-10, IL-19, IL-20, IL-22, IL-24, IL-26 et IL-28 à IL- 30.

Ce sont des hétérodimères composés de deux sous-unités appelées IFNAR1 et IFNAR2, qui partagent une similitude avec certaines séquences de motifs dans les récepteurs de type I. Ils travaillent principalement avec des cytokines antivirales.

IL-1 et récepteurs de type Toll (TLR)

Ils sont associés à des réponses déclenchées par l'interleukine IL-1α / β, IL-18, IL-33 et IL-36 à IL-38.

Récepteur du facteur de croissance transformant la famille des sérine kinases

Cette famille de récepteurs de cytokines est liée à la réponse des protéines TGF-β1, TGF-β2 et TGF-β3, qui sont produites par les cellules T, les macrophages et d'autres cellules du corps.

Références

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