Phagocytose et dissolution des cristaux d’urate monosodique et de pyrophosphate de calcium par les macrophages et les cellules géantes multinucléées : rôle des lysosomes

Introduction

Les cristaux d’urate monosodique (UMS) et de pyrophosphate de calcium (PPC) sont responsables de poussées inflammatoires récurrentes dépendantes de l’interleukine (IL)-1β produite par les macrophages. La coexistence des cristaux d’UMS et de PPC est fréquente dans les liquides articulaires et dans les tophus. Les dépôts de cristaux d’UMS et de PPC sont organisés en lobules entourés de cellules géantes multinucléées (CGM) qui proviennent de la fusion des macrophages. Les cristaux activent les macrophages soit par interactions directes avec la membrane cellulaire soit après leur phagocytose. Nos objectifs sont de décrire la phagocytose des cristaux et leurs devenirs intracellulaires dans les macrophages et les CGM.

Matériels et méthodes

Des cristaux synthétiques d’UMS et de PPC ont été utilisés pour stimuler différents types de macrophages (lignées murine RAW264.7 et humaine THP-1, macrophages isolés de la moelle osseuse (BMDM) et cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC)). La phagocytose des cristaux a été évaluée in vitro en utilisant des cristaux greffés de nanoparticules organiques fluorescentes (FON). Le devenir intracellulaire a été évalué par enregistrement continu de 18 à l’aide d’un microscope apotome. Le rôle des lysosomes et de la pompe V-ATPase a été évalué en utilisant une sonde à pH (Lysosensor Dnd dextran) et un inhibiteur pharmacologique (bafilomycine A1).

Résultats

Les macrophages (lignées et cellules primaires murines et humaines) et les CGM ont phagocyté rapidement les cristaux d’UMS et de PPC. Tous les cristaux ont été phagocytés par les macrophages après une heure de stimulation. En histologie, les cristaux d’UMS ont été identifiés dans les CGM des tophus prélevés des patients. In vitro, les cristaux d’UMS et de PPC ont induit la formation des CGM à partir des RAW264.7. Ces CGM ont phagocyté une plus grande quantité de cristaux que les macrophages d’origine. Après leur phagocytose, les cristaux pouvaient être expulsés vers le milieu extérieur ou vers une autre cellule, ou être dissouts. La dissolution n’a été observée que pour les cristaux d’UMS et seulement après 48 heures de stimulation (Figure 1A). Après 5 jours de stimulation, tous les cristaux d’UMS ont été dissouts. Aucune dissolution des cristaux de CPP n’a été observée, y compris après 7 jours de stimulation. À 48 h de stimulation, la capacité de dissolution des cristaux d’UMS variait en fonction des cellules : les RAW264.7 ont dissout 17,5 % des cristaux d’UMS présents dans le champ d’enregistrement, les BMDM et THP-1 ont respectivement dissout 24,3 % et 56,0 % des cristaux (Figure 1B). Les CGM on dissout une grande partie des cristaux qu’elles ont phagocytés. La dissolution des cristaux d’UMS était accompagnée d’une mort de la cellule dans une grande majorité des cellules RAW264.7 et des PBMC. En revanche, elle n’était pas associée à une mort des THP-1. Enfin, nous avons observé que la phagocytose et la dissolution des cristaux d’UMS étaient associées à une augmentation du nombre de lysosomes et de son acidification. L’inhibition de l’acidification des lysosomes par la bafilomycine A1 a empêché complètement la dissolution des cristaux d’UMS (Figure 1C)

Conclusion

Après leur phagocytose, les cristaux d’UMS peuvent être expulsés ou dissouts. La dissolution des cristaux est tardive et semble dépendre de l’acidification des lysosomes. L’identification des facteurs impliqués dans ces phénomènes permettra de proposer des nouvelles approches thérapeutiques visant à accélérer la dissolution des cristaux.