Barrière intestinale
La barrière intestinale est le principal rempart entre l’environnement extérieur et l’intérieur de l’organisme. Ce rempart doit être étanche aux micro-organismes, toxines et polluants tout en laissant passer les minéraux, vitamines et nutriments indispensables au bon fonctionnement du corps. Les chercheurs ont identifiés deux mécanismes qui permettent de réguler la perméabilité intestinale.

Le premier mécanisme est la voie trans-cellulaire. Les nutriments (protéines, lipides, glucides) digérés par la kyrielle d’enzymes du tractus digestif empruntent cette voie, pénètrent dans la cellule épithéliale (cellule qui constitue la paroi intestinale) où ils subissent quelques transformations supplémentaires avant de rejoindre le sang. Cette voie, identifiée de longue date, a été considérée pendant de nombreuses années comme la seule voie de passage possible pour ces nutriments.

Le second mécanisme est la voie para-cellulaire. Elle permet de laisser passer l’eau et les petites molécules solubles de manière passive entre les cellules épithéliales. Les cellules épithéliales sont soudées les unes aux autres par l’intermédiaire de ponts appelées jonctions serrées. Ces jonctions serrées assurent l’étanchéité de la barrière intestinale. Elles empêchent, par leur structure complexe, les grosses molécules, les corps étrangers et les polluants de l’environnement de se frayer un chemin jusqu’au sang.

La jonction serrée est le principal filtre de la voie para-cellulaire et sa fonctionnalité dépend du nombre et de la complexité des brins de protéines trans-membranaires (l’actine) qui la constitue. La jonction serrée est une structure dynamique parfaitement adaptée à des circonstances physiologiques, mais déréglée dans des conditions pathologiques. Elle est caractéristique de l’épithélium intestinale du grêle mais nous verrons qu’elle joue aussi un rôle fondamental au niveau de la barrière hématoméningée.

Pour faire face aux diverses contraintes exercées sur la paroi intestinale, les jonctions serrées doivent être capables de produire des réponses rapides et coordonnées. Il existe donc un système de régulation complexe qui orchestre le degré d’assemblage du réseau de protéines trans- membranaires.

Le système de régulation des jonctions serrées : la zonuline

Les mécanismes impliqués dans la régulation de la voie para-cellulaire ont été mieux compris à partir du moment où les chercheurs ont identifié une bactérie appelée Vibrio cholerae qui colonise dans des conditions pathologiques le tube digestif humain et provoque des diarrhées. Cette bactérie libère une entérotoxine nommée Zot capable d’entrainer le désassemblage du réseau de protéines trans-membranaires des jonctions serrées. L’action de Zot est transmise par une cascade d’évènements intracellulaires qui conduit à la déstructuration des microfilaments d’actine et au démembrement de la jonction serrée. Cette action est rapide, réversible et reproductible.

A partir de ces observations, les chercheurs ont émis l’hypothèse que Zot mimait les effets d’un modulateur endogène qu’ils ont réussi à identifier et qu’ils ont appelé zonuline. Le rôle physiologique exact de la zonuline n’est pas complètement élucidé mais elle est impliquée dans la régulation de l’intégrité des jonctions serrées pour faciliter le mouvement des fluides, de certaines  macromolécules et des leucocytes du sang vers la lumière intestinale et vice versa.

La zonuline
La zonuline est en fait une protéine déjà connue et identifiée par les chercheurs comme étant la Pré-Haptoglobine-2 ou HP-2. Cette molécule était jusque-là considérée comme une molécule inactive ayant pour seule fonction de former des complexes HP-Hb (Hémoglobine) stables, protégeant les tissus des dommages oxydatifs induits par l’hémoglobine.

Il existe trois HPs humaines matures. Ce sont des protéines plasmatiques composées de chaînes peptidiques de type et β. La chaîne β est toujours la même, alors que la chaîne existe sous deux formes différentes. La présence de l’une ou l’autre des chaînes détermine le phénotype des trois HPs humaines : HP1-1 homozygote, HP2-2 homozygote et HP2-1 hétérozygote.

Les stimuli responsables de la libération de zonuline

Parmi le très grand nombre de stimuli potentiels pouvant induire la libération de zonuline, les chercheurs en ont retenus deux principaux : le gluten et les bactéries.

Les bactéries

Les chercheurs ont montré que l’exposition du petit intestin à des bactéries entérotoxiques provoque la sécrétion de zonuline et ce quelque soit l’espèce animale hôte utilisée ou la virulence du micro-organisme testé.

Le gluten

Le gluten est une molécule complexe faite de deux protéines, la gliadine et la gluténine. De nombreuses études ont été réalisées sur la maladie coeliaque qui constitue un bon modèle de toxicité par le gluten .

L’effet de la gliadine n’est observé que lorsqu’elle est administrée dans la lumière du tube digestif. Les chercheurs ont identifié le récepteur intestinal de la gliadine: le CXCR3 présent au niveau des cellules épithéliales de l’intestin. La réponse à la gliadine n’a pas lieu chez les souris déficientes en récepteur CXCR3. En revanche, le CXCR3 est clairement surexprimé chez les patients atteint de maladie coeliaque.

L’interaction de la gliadine avec son récepteur provoque la libération de zonuline. Et la libération de zonuline provoque à son tour la déstructuration du cytosquelette d’actine des jonctions serrées. Ainsi la liaison de la gliadine à son récepteur augmente la perméabilité intestinale.

Les chercheurs ont pu cartographier la molécule de gluten et identifier les fragments responsables de sa toxicité. Ces fragments sont des peptides constitués de quelques acides aminés qui exercent essentiellement trois activités : une activité cytotoxique, une activité immunomodulatoire et une activité d’augmentation de la perméabilité intestinale.

  • le peptide 31 à 43 est cytotoxique
  • le peptide 57 à 89 module la réponse immunitaire
  • les peptides 111 à 130 et 151 à 170 se lient au récepteur CXCR3 et libèrent la zonuline
  • le peptide 261 à 277 induit la libération de l’interleukine 8.

Le peptide 57 à 89 modulant l’immunité est le plus à même de provoquer une réponse immunitaire car il présente à lui seul 6 épitopes. De plus, il est résistant à la dégradation par l’acidité de l’estomac, par les enzymes pancréatiques et par les peptidases (enzymes qui dégradent les protéines) de l’intestin grêle. Il parvient aux tissus lymphoïdes de l’intestin d’une manière quasiment intacte et donc sous une forme très immunostimulante.

Parmi le très grand nombre de stimuli potentiels pouvant induire la libération de zonuline, les chercheurs en ont retenus deux principaux : le gluten et les bactéries.

Les bactéries

Les chercheurs ont montré que l’exposition du petit intestin à des bactéries entérotoxiques provoque la sécrétion de zonuline et ce quelque soit l’espèce animale hôte utilisée ou la virulence du micro-organisme testé.

Le gluten

Le gluten est une molécule complexe faite de deux protéines, la gliadine et la gluténine. De nombreuses études ont été réalisées sur la maladie coeliaque qui constitue un bon modèle de toxicité par le gluten .

L’effet de la gliadine n’est observé que lorsqu’elle est administrée dans la lumière du tube digestif. Les chercheurs ont identifié le récepteur intestinal de la gliadine: le CXCR3 présent au niveau des cellules épithéliales de l’intestin. La réponse à la gliadine n’a pas lieu chez les souris déficientes en récepteur CXCR3. En revanche, le CXCR3 est clairement surexprimé chez les patients atteint de maladie coeliaque.

L’interaction de la gliadine avec son récepteur provoque la libération de zonuline. Et la libération de zonuline provoque à son tour la déstructuration du cytosquelette d’actine des jonctions serrées. Ainsi la liaison de la gliadine à son récepteur augmente la perméabilité intestinale.

Les chercheurs ont pu cartographier la molécule de gluten et identifier les fragments responsables de sa toxicité. Ces fragments sont des peptides constitués de quelques acides aminés qui exercent essentiellement trois activités : une activité cytotoxique, une activité immunomodulatoire et une activité d’augmentation de la perméabilité intestinale.

  • le peptide 31 à 43 est cytotoxique
  • le peptide 57 à 89 module la réponse immunitaire
  • les peptides 111 à 130 et 151 à 170 se lient au récepteur CXCR3 et libèrent la zonuline
  • le peptide 261 à 277 induit la libération de l’interleukine 8.

Le peptide 57 à 89 modulant l’immunité est le plus à même de provoquer une réponse immunitaire car il présente à lui seul 6 épitopes. De plus, il est résistant à la dégradation par l’acidité de l’estomac, par les enzymes pancréatiques et par les peptidases (enzymes qui dégradent les protéines) de l’intestin grêle. Il parvient aux tissus lymphoïdes de l’intestin d’une manière quasiment intacte et donc sous une forme très immunostimulante.

De plus en plus de maladies sont reconnues comme étant directement liées aux altérations de l’étanchéité de la paroi intestinale.

Parmi elles, on retrouve les maladies auto-immunes comme le diabète de type I, la maladie coeliaque, le sclérose en plaque, et la polyarthrite rhumatoïde. Dans ces pathologies, les jonctions serrées laissent passer des antigènes en provenance du milieu intestinal qui mettent le système immunitaire en ébullition. Il produit des anticorps dirigés contre ces antigènes qui peuvent  également cibler certains tissus ou organes du corps selon les prédispositions génétiques de chacun.

L’hyperperméabilité intestinale est également impliquée dans le développement des cancers, des infections et des allergies.

Le mécanisme général

L’épithélium intestinal offre une surface de contact importante entre l’environnement extérieur et son hôte. Comme nous l’avons précédemment décrit, chez les gens sains, une muqueuse intestinale mature avec des jonctions serrées intactes constitue la principale barrière au passage des macromolécules.

La plus grande partie des protéines en provenance du tube digestif traversent la paroi intestinale en empruntant la voie trans-cellulaire. Le passage des protéines dans la cellule épithéliale est suivie d’une dégradation par le lysosome qui convertit les protéines immunologiquement actives en petits peptides inactifs.

Il faut noter qu’une petite quantité d’antigènes immunologiquement actifs, même dans des conditions saines, traverse la barrière intestinale par la voie para-cellulaire. La persistance de ce suintement par voie para-cellulaire est étroitement liée à la tolérance orale de l’organisme. La tolérance orale est la capacité à reconnaitre les antigènes alimentaires comme étant des molécules inoffensives. Ce processus implique un système de régulation très sophistiqué qui peut facilement se dérégler. Lorsque l’intégrité des jonctions serrées est compromise comme par exemple dans les cas de prématurité du bébé, ou lors d’une exposition à des radiations, ou lors d’une chimiothérapie ou encore lors d’une exposition à des toxines libérées par des bactéries, des parasites ou des provenant d’aliments modernes comme la gliadine, la réponse immunitaire aux antigènes de l’environnement peut devenir excessive.

Les cellules spécifiques de la réponse immunitaires au niveau intestinal sont les cellules présentatrices de l’antigène, les lymphocytes T et les lymphocytes tueurs, les lymphocytes B et les leucocytes. Un autre acteur clé de la réponse immunitaire de la sphère digestive est le complexe majeur d’histocompatibilité ou CMH. Ce sont les gènes du système HLA (human leucocyte antigen) qui déterminent la prédisposition génétique à développer telle ou telle pathologie. Il est généralement admis que c’est la conjonction des facteurs environnementaux et des prédispositions génétiques de chacun qui est à l’origine de cette réponse immunitaire aberrante et qui conduit à l’une ou l’autre de ces maladies. Pourtant, toute pathologie confondue, seuls 10% des personnes présentant un facteur de risque génétique développe la maladie. Ceci prouve que les facteurs environnementaux restent prépondérants dans le développement de ces pathologies.

La prédisposition génétique c’est donc la possibilité pour le système immunitaire hôte de reconnaître et de mal interpréter un antigène de l’environnement présent dans le tube digestif. Pour qu’une réaction immunitaire aberrante se mette en place, l’hôte doit être exposé à cet antigène et l’antigène doit passer par la voie para-cellulaire pour être présenté au système immunitaire intestinal. Dans de nombreuses maladies, c’est bien la perte de l’intégrité des jonctions serrées et l’augmentation de la perméabilité intestinale qui est à l’origine d’une réponse immunitaire aberrante qui cible dans un second temps des organes internes.

La maladie coeliaque est une entéropathie chronique provoquée par le système immunitaire avec des manifestations variables et des degrés de sévérité variables. Elle est déclarée par l’ingestion de gliadine du blé et des protéines qui lui sont similaires comme les  prolamines de l’orge et du seigle. Les conséquences de cette réaction immunitaire sont une inflammation des intestins avec lésions des villosités qui se normalise lorsque les patients passent à un régime sans gluten.

ll semblerait que le polymorphisme des HPs (zonuline) soit un facteur de risque génétique pour le développement des manifestations cliniques de la maladie coeliaque. Le phénotype HP2-1 hétérozygote est associé à un très fort risque de maladie coeliaque.

La maladie coeliaque est la seule maladie auto-immune pour laquelle il existe une étroite corrélation entre un gène HLA, une réponse auto-immune humorale spécifique dirigée contre la transglutaminase tissulaire et un facteur de l’environnement : la gliadine.

C’est la conjonction des ces 3 facteurs qui conduit au développement de la maladie. Dans des circonstances physiologiques saines, les jonctions serrées qui conservent leur intégrité, empêchent le passage de la gliadine par la voie para-cellulaire et évite la mise en place d’une réponse immunitaire anormale contre la transglutaminase, empêchant ainsi les lésions tissulaires.

La zonuline est régulée positivement pendant les phases aiguës de maladie coeliaque avec une surexpression du gène de la zonuline par les cellules épithéliales de l’intestin et également par les cellules de la lamina propria (couche profonde de la paroi intestinale). Les taux de zonuline sériques sont bien plus élevés chez les patients atteints de maladie coeliaque que chez les contrôles, tandis que les patients suivant un régime sans gluten présentent des taux de zonuline intermédiaires.

Lorsque le gluten est retiré de l’alimentation, les taux sériques de zonuline diminuent, les intestins reconstituent leur barrière intestinale, les anticorps auto-immuns se normalisent et les dommages intestinaux s’arrêtent complètement.

Pour expliquer le déroulement des évènements mis en place dans la maladie coeliaque, les chercheurs émettent l’hypothèse suivante :

Après ingestion orale, la gliadine interagit avec la muqueuse du petit intestin provoquant la libération d’interleukine 8 par les entérocytes (peptide 261 à 277), conduisant immédiatement au recrutement des neutrophiles (cellules du système immunitaire) de la paroi intestinale. En même temps, les deux peptides qui augmentent la perméabilité intestinale (111 à 130 et 151 à 170) provoquent la libération de zonuline. Le désassemblage des jonctions serrées permet le passage de la gliadine par la voie para-cellulaire. En conséquence la gliadine est reconnue par les macrophages de la sous muqueuse intestinale comme étant un antigène toxique. Cette interaction gliadine/macrophage initie la voie de signalisation qui conduit à la mise en place d’un terrain pro-inflammatoire avec infiltration de cellules mononucléaires dans la sous-muqueuse.

La présence persistante de médiateurs de l’inflammation comme le TNF- (Tumor Necrosis Factor) et l’INF- (Interféron) augmente d’avantage encore la perméabilité intestinale dans les couches profondes de la paroi intestinale accentuant le processus. Ainsi la brèche initiale induite par la zonuline peut être auto-entretenue par un processus inflammatoire.

Sans entrer dans le détail, les mêmes observations ont été obtenues sur le diabète de type I. Le diabète de type I est une maladie auto-immune dans la quelle les cellules du pancréas (cellules des îlots de Langerhans ) responsables de la production d’insuline sont la cible d’anticorps auto-immuns qui les détruisent.

Dans cette maladie, le changement de perméabilité intestinale précède l’apparition de la maladie et est directement corrélée à la présence de gliadine dans le régime alimentaire. Ceci a été mis en évidence aussi bien chez l’humain que chez l’animal.

La différence avec la maladie coeliaque réside principalement dans la prédisposition génétique du patient et dans sa capacité à induire un type de cellule immunitaire bien spécifique : les lymphocytes T 4 responsables de la destruction des cellules des îlots de Langerhans.

La maladie coeliaque et de la diabète de type I sont deux modèles qui mettent clairement en évidence le rôle de l’étanchéité intestinale et de la zonuline dans l’apparition de pathologies graves. Le dérèglement du trafic des macromolécules est inévitablement à l’origine de nombreuses autres pathologies.

Ceci signifie que ces maladies peuvent être freinées ou prévenues par la restauration de la perméabilité intestinale. Donc, en attendant des traitements ciblés, efficaces et sans effet secondaire, le principe de précaution qui ne coûte rien et qui propose au patient de retirer le gluten de son alimentation me semble juste une évidence.