Zonuline

La zonuline est un régulateur de première importance de la fonction de barrière qui est assurée par la cohésion inter-cellulaire au sein des parois épithéliales et endothéliales. Le passage accru d'antigènes à travers d'une paroi intestinale rendue hyper-perméable est associé à une réponse immunitaire altérée chez les individus génétiquement prédisposés. Ce phénomène peut éventuellement mener au déclenchement de la maladie, puis à son passage à chronicité, voire à son aggravation progressive. Or, l'incidence de ces maladies inflammatoires chroniques (MIC) dans les pays industrialisés est en augmentation constante depuis les années 50^[4], ce qui justifie les efforts pour parvenir à une meilleure compréhension des mécanismes qui les déclenchent ou les entretiennent. Ces MIC, qu'elles soient allergiques, auto-immunes ou métaboliques, nécessitent avant tout une prédisposition génétique de l'individu qui perturbe notamment sa réponse immunitaire. Elles dépendent également de divers déclencheurs environnementaux (stress, carences nutritionnelles, infections virales, dysbioses intestinales, gliadine du gluten, alcool, médicaments, etc.). En raison de la suprématie de ces facteurs environnementaux sur les facteurs génétiques, seuls moins de 10 % des sujets qui présentent un risque génétique envers une maladie donnée ne vont la déclarer.

Or, dès 2001, on a prouvé que les bactéries commensales de l'intestin avaient un effet sur la perméabilité intestinale^[5] et que des modifications de la composition du microbiote peuvent conduire à des MIC. En agissant sur les jonctions serrées (Tigh junctions) qui assurent la cohésion inter-cellulaire, la zonuline est actuellement le seul modulateur physiologique connu de la perméabilité épithéliale, phénomène crucial dans le développement de plusieurs MIC^[6]. Ceci explique notamment l'implication de la zonuline, et de l'hyper-perméabilité intestinale^[7],[8],[4] qui en découle, dans le développement des MIC^{[9],[10],[11]}.

Dans des circonstances physiologiques normales, un passage modéré d'antigènes alimentaires et bactériens à travers la muqueuse intestinale est étroitement modulé par différents mécanismes, ce qui conduit au phénomène de tolérance muqueuse. Mais différents stimuli, notamment alimentaires, médicamenteux ou liés au stress, ainsi que des désordres immunitaires innés ou acquis, peuvent provoquer un déséquilibre du microbiote. Cette dysbiose, en produisant des toxines tel le LPS, déclenche la libération excessive de zonuline qui entraîne une hyper-perméabilité intestinale, permettant un passage accru d'antigènes provenant de la lumière intestinale vers la lamina propria. Ces antigènes y activent l'immunité innée sous-muqueuse, provoquant ainsi la libération d'IFN-γ (interféron gamma) et de TNF-α (facteur de nécrose tumorale), ce qui exacerbe l'hyper-perméabilité intestinale et la réponse immunitaire. Cela conduit à un cercle vicieux qui provoque une rupture de tolérance et, finalement, l'apparition de MIC chez des individus génétiquement prédisposés. Finalement, c'est le terrain génétique spécifique à chaque individu qui déterminera quel organe ou quel tissu sera éventuellement ciblé par le processus inflammatoire.

La libération de zonuline est induite par des peptides provenant des bactéries intestinales, notamment le lipopolysaccharide ou LPS. En plus de entérotoxines produites, plusieurs pathogènes entériques, comme Escherichia coli et Salmonella typhi provoquent une libération de zonuline lorsqu'ils sont directement appliqués sur la surface apicale des entérocytes^[12].

La gliadine du gluten est l'autre déclencheur de la libération de zonuline^[13],[14]. La gliadine appliquée sur la surface apicale des entérocytes y provoque la libération de zonuline et une augmentation subséquente de la perméabilité de la paroi intestinale. L'augmentation de la perméabilité, mais non la libération de zonuline, a été bloquée par le prétraitement avec l'inhibiteur de zonuline AT-1001^[13]. Les peptides spécifiques issus de la gliadine sont capables de se lier au récepteur CXCR3 sur la surface apicale des entérocytes entraînant une libération de zonuline dépendante de MyD88^[15], molécule clé dans la voie de signalisation des toll-like receptor (TLR). Le récepteur CXCR3 est également sur-exprimée sur la surface apicale des patients cœliaques^[15].

Pour initier le désassemblage des jonctions serrées, il est proposé que la zonuline active, par phosphorylation l,e récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) via le récepteur 2 activé par la protéinase (PAR 2 ) ainsi que le récepteur PAR 2 couplé à la protéine G, qui transactive le EGFR^[16]. L'activation de ces deux récepteurs diminue la résistance électrique transépithéliale, entraînant ainsi une augmentation de la perméabilité intestinale^[17]. L'observation que Zot active les cascades intracellulaires conduisant à la polymérisation de l'actine médiée par la protéine kinase C α suggère que la modulation du cytosquelette est impliquée dans l'amélioration de la perméabilité intestinale^[18]. Comme Zot et la zonuline sont des analogues, un mécanisme d'activation similaire associé à la zonuline est suspecté.

Le désassemblage réversible des jonctions serrées entraînant une hyper-perméabilité intestinale par augmentation du passage d'antigènes et de grosses molécules via la voie paracellulaire stimule le tissu lymphoïde associé à l'intestin ainsi que le réseau neuroendocrinien du tube digestif. Il s'ensuit une augmentation des taux de myéloperoxydase (MPO), un marqueur d'infiltration des neutrophiles dans la muqueuse intestinale, ainsi que la stimulation de la production de cytokines pro-inflammatoires telles que interleukine (IL) -1β, facteur de nécrose tumorale α (TNFα), IL-6, -8, -15 et facteur chimiotactique des monocytes^[19],[20].

La gliadine^[21] est également capable de provoquer une libération de zonuline et de cytokines pro-inflammatoires au niveau des macrophages par un mécanisme similaire à la réponse observée après une exposition bactérienne^[14]. La libération de zonuline par les macrophages est également dépendante de MyD88, mais indépendante de TLR2 et TLR4^[15].

La zonuline est impliquée dans de nombreuses MIC. La maladie cœliaque (CD) et le diabète de type 1 (DT1), sont deux pathologies dans lesquelles le rôle de la zonuline a été bien démontré. Dans les autres MIC la zonuline est augmentée mais le mécanisme précis n’a pas encore été décrit.

Outre la gliadine^[22], de nombreuses autres phénomènes participent à la libération de zonuline et à l'hyper-perméabilité subséquente: les entérobactéries avec leur libération de LPS^[23],[24], notamment en cas de colonisation bactérienne chronique de l'intestin grêle ou de bactéries entéro-pathogènes, la prise d'AINS^[25] ou d'alcool, les acides biliaires^[26],[27], le stress oxydant exagéré, les stress psychologiques, les alarmines^[28].

Les alarmines sont un groupe de molécules endogènes à rôle homéostatique capables d'alerter le système immunitaire après leur libération active ou passive par les cellules endommagées. Ces molécules a été mis en évidence notamment dans les maladies rhumatismales et comprennent entre autres HMGB1, les protéines S100A8/A9 et S100A12, les protéines de choc thermique (HSP) et des métabolites de la purine (par exemple, l’acide urique, l’ATP), les protéines de matrice modifiées et l’interleukine-33 (IL-33).

La paroi de l'intestin grêle humain est composée d'une seule et fine couche de cellules épithéliales, recouverte d'un mucus protecteur et reposant sur une membrane basale. Quand on calcule sa superficie totale, en déplissant toutes les villosités, on arrive au nombre impressionnant de 400m², ce qui représente de loin la plus grande interface entre l'environnement et l'intérieur du corps humain. Une muqueuse intestinale fine comme une feuille de papier à cigarette et possédant une surface d'échange aussi impressionnante nécessite, d'une part, une bonne cohésion entre les cellules épithéliales et, d'autre part, un système immunitaire sous-jacent très efficace. C'est ainsi qu'environ 70 % de tout notre système immunitaire entoure l'intestin, en formant ce que l'on appelle le GALT (Gut Associated Lymphoid Tissue) ou tissu lymphoïde associé au tube digestif.

Une telle superficie et une telle finesse sont en rapport avec son rôle primordial qu'est l'assimilation efficace, rapide, mais néanmoins sélective des nutriments. Cette sélectivité est assurée par une cohésion quasi parfaite entre les parois latérales des entérocytes adjacents. Le tout est complété par une couche de mucus protecteur, qui a toute son importance également. Lorsque la moindre défaillance apparaît au sein de cette barrière de la muqueuse intestinale, elle participe inévitablement au développement potentiel de pathologies aussi variées que nombreuses. La lumière intestinale possède une flore bactérienne potentiellement dangereuse. La protection contre ces microorganismes et leurs toxines doit être particulièrement efficace. En outre, les aliments présents dans la lumière intestinales constituent une source importante d'antigènes puissants pour notre organisme.

Les cellules épithéliales sont maintenues ensemble par des jonctions serrées, des jonctions adhérentes et des desmosomes^[29]. Mais ces jonctions serrées ne constituent pas une barrière imperméable et permanente, en bloquant le passage paracellulaire à toute macromolécule, de façon stricte et continue. Ce sont par contre des structures dynamiques qui sont impliquées dans la régulation physiologique et pathologique du passage inter-cellulaire d'antigènes, de macromolécules et de germes intestinaux^[30].

Les jonctions serrées sont les complexes de jonction les plus apicaux reliant fermement deux cellules épithéliales ou endothéliales voisines, en assurant ainsi l'étanchéité de la paroi. Elles sont constitués de protéines transmembranaires comprenant, entre autres, des occludines^[31], claudines^[32], molécules d'adhésion jonctionnelle (JAM)^[33], tricellulin^[34], et angulines^[35]. Ces protéines transmembranaires interagissent entre elles et avec des protéines intracellulaires, notamment les zonula occludens (ZO), qui sont ancrées au cytosquelette d'actine. L'interaction des occludines, des claudines, des JAM et des tricellulines entre deux cellules adjacentes et avec les ZO contrôle le passage paracellulaire.

La régulation des jonctions serrées est essentielle au maintien de l'homéostasie de la barrière, à la fois entre les différents compartiments corporels et entre le corps et l'environnement externe. Lors d’une inflammation, des cytokines telles que le TNF-α ou l'IFN-γ entraînent une hyperperméabilité intestinale (Leaky Gut Syndrom en anglais). L'effet du TNF-α sur la barrière intestinale est impliqué dans les maladies inflammatoires de l'intestin, telle que la maladie de Crohn (MC)^[36], la maladie du greffon contre l'hôte^[37] et la maladie cœliaque (MC)^[38]. C'est pour cette raison que l'on prescrit des anti-TNF dans la maladie de Crohn^[36].

Les récepteurs transmembranaires Toll-like (TLR) reconnaissent des fragments microbiens (Flagelles, LPS, etc.) et adaptent la réponse immunitaire. TLR2, exprimé sur la plupart des cellules intestinales, cible aussi bien les bactéries gram-négatives que gram-positives^[39]. Sa stimulation^[40] exerce un effet protecteur sur la perméabilité intestinale^[41].

Une hyperperméabilité intestinale se retrouve dans de nombreuses MIC, dont les maladies inflammatoires de l'intestin ou MICI que sont la maladie de Crohn (MCr) et la rectocolite ulcérohémorragique (RCUH)^[42], la maladie cœliaque (MC)^{[6],[43],[44],[45]}, le syndrome de l'intestin irritable (SII ou IBS)^[46], entérocolites nécrosantes^{[47],[48],[49]}. Cette hyper-perméabilité intestinale est également présente lors des poussées de maladie auto-immune (MAI) comme la sclérose en plaques (SEP)^[50], la polyarthrite rhumatoïde (PR)^[42], le diabète de type 1 (T1D)^[51] ou l'asthme^[52],[53], pour n'en citer que quelques-unes. On la retrouve aussi lors de troubles du spectre autistique (TSA)^[54].

Dans des conditions physiologiques normales, la majorité (environ 90 %) des antigènes qui traversent l'épithélium intestinal passent par la voie transcellulaire, absorbés par les microvillosités du plateau absorbant situé sur la face apicale des entérocytes. La voie transcellulaire est finement régulée et conduit à la dégradation lysosomiale des antigènes en petits peptides non immunogènes. Les 10 % restants des grosses molécules traversent l'épithélium par la voie paracellulaire, donc entre deux entérocytes contigus, sous forme de protéines intégrales intactes ou de peptides partiellement digérés. Ce passage d'antigènes est étroitement régulé par la modulation de la perméabilité intestinale, ce qui, en conditions normales, permet le développement du phénomène de tolérance antigénique^[6].

Par contre une hyperperméabilité intestinale, faisant suite à l'altération des jonctions serrées, contribuera au développement de maladies inflammatoires chroniques, à condition que des caractères génétiques le permettent. L'hyper-perméabilité intestinale influence donc le système immunitaire sous-muqueuse^[55] en entraînant une augmentation de l' IFN-γ et l' IL-10, particulièrement en présence d'un microbiote anormal^[55]. Une telle dysbiose se retrouve notamment en présence d'une colonisation bactérienne chronique de l'intestin grêle (CBCG ou SIBO, terme anglais souvent utilisé et acronyme de Small Intestinal Bacterial Overgrowth) qui est une pathologie fréquente, mais malheureusement encore trop méconnue de la plupart des thérapeutes, et qu'il faudrait rechercher et traiter systématiquement devant un tableau de maladie chronique.

La Zonula occludens toxine (Zot), est une entérotoxine du Vibrio cholera qui est capable d’ouvrir de manière réversible les jonctions serrées inter-cellulaires^[56]. Via une signalisation intracellulaire complexe, elle entraîne le désassemblage des complexes de jonction serrées, en agissant sur zonula occludens, une de leurs principales protéines constitutives^[57]. De la même façon, la zonuline est capable d'augmenter la perméabilité^[56] à la fois du jéjunum et de l'iléon distal^[58]. Des souris exposées à la zonuline montrent une augmentation de la perméabilité gastro-duodénale et de l'intestin grêle pendant les 24 heures suivant l'exposition^[59]. En cas de maladie cœliaque on observe une augmentation des niveaux de zonuline^[44].

La zonuline est précurseure de l'haptoglobine 2 (HP2) et perd ses effets lorsqu'elle est scindée sous sa forme mature HP2.

L'haptoglobine (HP) est une protéine apparue il y a 450 millions d'années chez des poissons osseux^[60]. Sa fonction principale est de se lier à l'hémoglobine libre (Hb) afin de prévenir le stress oxydatif. Le complexe HP-Hb est éliminé par les monocytes/macrophages^[61]. Chez l’humain, HP se trouve sous 2 formes HP1 et HP2. HP subit un clivage enzymatique en une chaîne α et β. La chaîne β est identique dans Hp1 et Hp2, alors que la chaîne α existe sous 2 formes, α-1 et α-2, correspondant à HP1 et HP2, contenant un domaine de contrôle du complément^[62],[63]. Donc 3 combinaisons génétiques sont possibles chez l'humain : HP1-1 (HP1 homozygote), HP2-1 (HP2-1 hétérozygote) et HP2-2 (HP2 homozygote). Après le clivage de la pré-HP, les chaînes α et β forment des polymères qui sont la forme fonctionnelle mature de HP.

Avant la découverte de la zonuline en tant que pré-HP2, aucune fonction biologique ne lui était connue. Fait intéressant, la HP était historiquement utilisée cliniquement comme marqueur de l’inflammation générale, semblable à la C-réactive protéine (CRP). La découverte de la zonuline en tant que pré-HP2 explique les niveaux élevés de HP au cours de l’inflammation.

Parmi les 23 maladies liés à HP, 11 se sont révélées plus fréquentes chez les patients présentant le génotype HP2-1 ou HP2-2 64. Le phénotype HP2-2 a également été associée à un pronostic plus mauvais des maladies infectieuses telles que le VIH^[64] et la tuberculose^[65]. HP2 a également été associé à des troubles auto-immuns, comme la maladie cœliaque^[59],[66] ou la maladie de Crohn^[67],[68], à des troubles neurologiques tels que l'épilepsie^[69] ou la schizophrénie^[70], ainsi qu'à des complications du diabète (néphropathie^[71] et rétinopathie^[72]), ainsi que la maladie de Chagas^[73],[74].

Les dosages sériques ou fécaux de la Zonuline sont un indicateur fonctionnel de la perméabilité intestinale. Sa surproduction est mise en cause, entre autres, dans les maladies auto-immunes et inflammatoires^[75],[76]. Sa production peut se voir accrue en cas d'exposition à des agents pathogènes, des pesticides, des bactéries, des perturbateurs endocriniens ou en cas d'alimentation non adaptée, par exemple le gluten, pour ceux qui y sont allergiques ou intolérants.

Selon une étude parue en 2019^[77], ce n'est malheureusement pas la protéine de zonuline réelle (ou préhaptoglobine-2) qui est détectée par certains kits de dosage commercialisés actuellement. L'antigène détecté correspond à l'haptoglobine et au complément C3 pour le test fabriqué par CUSABIO (Wuhan, Chine) et au complément C3 pour le test fabriqué par Immundiagnostik AG (Bensheim, Allemagne). Il est donc conseillé de faire preuve de prudence avant de considérer la mesure de la zonuline dans le sérum comme marqueur de l'intégrité de la barrière muqueuse intestinale.

La zonuline est sécrétée non seulement au niveau de la surface apicale des entérocytes, mais également en grande quantité par le foie. Toute pathologie hépatique, telle qu'une hépatite C ou B, une hépatite chronique, une cirrhose, surtout en présence d'une ascite, traduisant la gravité de l'atteinte, s'accompagne d'une diminution des concentrations sériques de zonuline^[78].

Il faut rechercher et traiter simultanément toutes les causes sous-jacentes en cas d'augmentation de la zonuline sérique.

• Suppression ou réduction, si possible, des médicaments toxiques, tels les anti-inflammatoires stéroïdiens (dérivés de la cortisone) ou non-stéroïdiens (AINS) tel l'ibuprofène
• Suppression ou nette réduction de la prise d'alcool
• Prise en charge d'une dysbiose colique ou d'une colonisation bactérienne chronique du grêle
• Régime sans gluten strict pour les patients atteints de maladie cœliaque, de dermatite herpétique, d'ataxie au gluten et d'allergie au blé.
• Réduction des aliments riches en gluten, en cas de sensibilité non-cœliaque au gluten (SNCG). Dans ce cas, un régime diminuant les apports d'aliments riches en FODMAP est aussi une option à envisager sérieusement. Les aliments riches en gluten représentant également une source importante de FODMAP. Ces derniers, en fermentant excessivement à la suite d'une colonisation bactérienne chronique de l'intestin grêle (CBCG ou SIBO) sont à l'origine non seulement des troubles ressentis par le patient, mais ils servent de nourriture aux bactéries se trouvant en excès au niveau de l'intestin grêle. Ces dernières, en produisant des entérotoxines comme le LPS ou lipopolysaccharide, augmentent la libération de zonuline, via leur fixation sur les TLR des entérocytes. L'hyper-perméabilité intestinale qui en découle explique les symptômes généraux ressentis par les patients.
• En présence d'une maladie auto-immune, la réduction des céréales riches en gluten, voire un régime sans gluten, peuvent être sérieusement envisagées en raison de la potentialisation des phénomènes inflammatoires par la gliadine.
• Gérer le stress-oxydant
• Diminuer les stress psychologiques