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La tryptase est produite à 99 % par les mastocytes et à moins de 1 % par les basophiles[1],[2]. Chez les mastocytes, elle est secrétée sous 2 formes différentes[3] :

- sous forme immature, avec des monomères d'alpha et/ou bêta-tryptase appelés protryptases. Ces protryptases sont secrétées en continu par les mastocytes et n'ont pas d'activité enzymatique car ce sont des proenzymes[4].

- sous forme mature, adoptant une structure tétramérique faisant partie de la famille des protéases à sérine. Ces tétramères sont produits à partir de protryptases et sont liés à de l'héparine[5]. Ils sont stockés dans les granules de sécrétion des mastocytes[4]. Cette forme de tryptase enzymatiquement active est libérée brutalement vers l'extérieur des mastocytes en cas de stimuli spécifiques, accompagnée d'autres médiateurs préformés vasoactifs (en), pro-inflammatoires et nociceptifs. Ce phénomène de libération est appelé : « dégranulation mastocytaire ».

La tryptase peut cliver plusieurs protéines. Certains de ses substrats ont déjà été identifiés et testés in vitro : la tryptase clive et inactive le fibrinogène[6],[7],[8], active la métalloprotéase 3 promatricielle (proMMP-3)[9]. La tryptase dégrade la fibronectine[10], active la pro-urokinase[11] et génère C3a à partir du complément C3[12]. Le peptide intestinal vasoactif (VIP) (ex vivo et in vitro)[13],[14] et le peptide associé au gène de la calcitonine[15] sont également dégradés par la tryptase. Elle stimule la prolifération des cellules musculaires lisses, des fibroblastes et des cellules épithéliales[16],[17],[18] et la synthèse du collagène de type I par les fibroblastes humains[19],[20],[21]. Elle clive le kininogène de bas et haut poids moléculaire[22],[23],[24] ce qui augmente la perméabilité vasculaire par activation de la prékallikréine et par la production directe de bradykinine[25]. La tryptase peut théoriquement jouer un rôle dans l'athérosclérose en dégradant les lipoprotéines de haute densité (HDL) et en empêchant ainsi l'élimination du cholestérol par celles-ci[26].

3 structures tétramériques différentes de cette forme mature de tryptase ont été décrites, à savoir :
Aucun sujet dépourvu de gène codant une forme active de bêta-tryptase n'a encore été rapporté[27].
  • Des homotétramères composés de 4 protomères d'alpha-tryptase, appelés alpha-tryptase (observés in vitro seulement) qui présentent une activité protéolytique négligeable[28].
Les protryptases sont secrétées continuellement par les mastocytes[4]. Mais seuls les monomères d'alpha-tryptase semblent exclusivement associés à cette voix de sécrétion[29], les monomères de bêta-tryptase pouvant être dirigés vers les granules de sécrétion des mastocytes pour devenir des tétramères. L'alpha-tryptase sous forme de tétramère n'a pu être observée et étudiée qu'in vivo[30]. Ces homotétramères matures d'alpha-tryptase présentent une activité protéolytique négligeable, expliquée en grande partie par la présence d'un acide aspartique au lieu d'une glycine dans l'une des boucles qui forment sa fente de liaison au substrat. Ce qui empêche ces substrats potentiels d'atteindre le site catalytique des homotétramères d'alpha-tryptase et d'être dégradés[28],[31].
Note : une étude a rapporté que sur 274 personnes étudiées, 30 % en moyenne portent des allèles de TPSAB1 codant uniquement la bêta-tryptase et ne produisent pas d'alpha-tryptase. Ce déficit est courant et varie considérablement entre les groupes ethniques. Aucun phénotype clinique dû à ce manque n'a encore été observé[32].
  • Des hétérotétramères composés de 2 protomères d'alpha-tryptase, et de 2 protomères de bêta-tryptase, appelés alpha/bêta-tryptase (nommé aussi α/β-tryptase, observées in vivo et in vitro).
Une étude publiée en a montré que les alpha/bêta-tryptases se forment naturellement dans les mastocytes des individus exprimant l'alpha-tryptase et donc porteurs d'au moins un allèle TPSAB1 codant cette protéine[33]. Ces hétérotétramères d'alpha/bêta-tryptases représentent une part importante de l’activité enzymatique totale de la tryptase dont la presque l'entièreté est stockée dans des granules de sécrétion mastocytaires. Cette étude suggère que les monomères individuels d'alpha et bêta-tryptases ne se combinent pas de manière aléatoire mais se forment plutôt à partir d'homodimères d'alpha et bêta-tryptases, dont l'existence a été prédite sur la base de la cinétique de formation du monomère en tétramère[34]. Elle a aussi mis en évidence que l'alpha/bêta-tryptase, contrairement à la bêta-tryptase
→ active le récepteur PAR2 in vitro.
D'autres études ont montré que ce récepteur est exprimé sur des types de cellules telles que des cellules du muscle lisse, du système nerveux périphérique et central, de l'endothélium et est hautement exprimé dans les poumons, le foie, le tube digestif, la peau et les vaisseaux sanguins[35]. PAR2 joue un rôle important dans l'inflammation, la nociception avec l'induction et le maintien de la douleur persistante, en particulier dans les douleurs inflammatoires, neuropathiques, cancéreuses[36],[37] et contribue à l'obésité, ainsi qu'au dysfonctionnement métabolique[38].
→ facilite la dégranulation des mastocytes in vivo et in vitro, lorsque la peau est soumise à des vibrations.
L'alpha/bêta-tryptase clive alors la sous-unité α des récepteurs transmembranaires EMR2 (EGF-like module-containing mucin-like hormone receptor-like 2), situés à la surface des mastocytes. Les chercheurs de cette même étude pensent que ce clivage par l'alpha/bêta-tryptase affaiblit probablement l’association de cette sous-unité α avec le sulfate de dermatane contenu dans le tissu conjonctif de la peau. Cela engendre la séparation entre cette même sous-unité α et la sous-unité β auparavant liées de ces récepteurs EMR2. Une cascade de réactions biochimiques à l'intérieur des mastocytes aboutissant à la dégranulation de ces cellules et à des réactions urticaires s'ensuit. Ces chercheurs ont émis comme hypothèse que chez les personnes atteintes d'alpha-tryptasemie héréditaire, l'alpha/bêta-tryptase contribue probablement à ces réactions urticaires vibratoires provoquées chez presque tous les patients touchés par ces symptômes.
Ainsi, l’activation de PAR2 et/ou EMR2 par l'alpha/bêta-tryptase peut contribuer au prurit, à la dysautonomie et aux symptômes de douleur associés à l'alpha-tryptasémie héréditaire.
L'existence d'autres différences dans la spécificité de substrats entre la bêta-tryptase et l'alpha/bêta-tryptase restent à présager. Ce nouveau répertoire de substrats pourrait aussi être la cause de certaines des caractéristiques cliniques de l'alpha-tryptasémie héréditaire ainsi que d'autres troubles impliquant les mastocytes.
Ces différences de substrats sont plausiblement explicables par des effets allostériques différents des protomères d'alpha-tryptase sur les protomères de bêta-tryptase voisins dans les molécules d'alpha/bêta-tryptase, par rapport aux effets allostériques des protomères de bêta-tryptase sur les autres protomères voisins[39] dans les molécules de bêta-tryptase.
D'une manière générale, toujours selon cette étude, l'alpha/bêta-tryptase devrait être considérée comme un médiateur pouvant influencer la gravité des troubles induits par les mastocytes au niveau des tissus où ils sont naturellement abondants, comme dans les tissus muqueux, le derme et les sites périvasculaires, ou lorsqu’ils s’accumulent dans le cadre d’un processus pathologique, tel que dans le muscle lisse bronchique des personnes asthmatiques[40]..

À noter que la méthode utilisée pour mesurer la « tryptase sérique totale » (ImmunoCAP) permet de doser sans les distinguer, les formes de tryptases matures et immatures contenues dans le sérum[41].

Différentes formes de tryptase (matures et immatures). Les protryptases peuvent être soit libérés continuellement à l'extérieur des mastocytes en étant enzymatiquement inactifs, soit subir un clivage protéolytique pour devenir des tétramères de tryptase matures stabilisés par de l'héparine et stockés dans des granules de sécrétion mastocytaires. Ces tétramères matures ne sont sécrétés dans le sérum qu'en cas de stimuli spécifiques.

D'autres pistes on déjà été explorées : Le locus contenant le gène de CACNA1H (en) est adjacent au locus de la tryptase (ce dernier comportant 5 gènes : TPSG1 (en), TPSB2, TPSAB1, et TPSD1 (en)). CACNA1H code la sous-unité α1H nommée Cav3.2, du canal calcique « voltage dépendant » de type T. Les canaux calciques de type T dépendant de la tension basse sont exprimés dans l'ensemble du système nerveux, où ils jouent un rôle essentiel dans la formation de l'excitabilité neuronale. Il contribue notamment à la transmission de signaux nociceptifs[42],[43]. Actuellement, on en sait peu sur les mécanismes cellulaires contrôlant l'expression et la fonction des canaux de type T.

- Un haplotype a été identifié comme étant couramment cohérité avec des duplications de TPSAB1, chez environ 2 tiers des individus testés ayant le syndrome d'alpha tryptasémie héréditaire[44]. Cet haplotype comprend trois variations génétiques (induites respectivement par trois mutations faux-sens) présentes sur un même allèle de CACNA1H.
Aucun effet clinique induit par ces variations n'a été détecté à l'état hétérozygote, malgré la constatation in vitro d'un gain partiel de fonction des canaux calciques Cav3.2 codés par cet allèle de CACNA1H portant ces 3 variations génétiques. L'importance de ces variations sur les phénotypes cliniques potentiels à l'état homozygote n'a pas encore été explorée. Aucune étude sur leurs effets éventuels au-delà des symptômes associés au nombre accru de copies de TPSAB1 n'a encore été effectuée.
- 2 variations génétiques présentes sur un l'allèle de TPSG1 (induits respectivement par 2 mutations faux-sens), codant la gamma-tryptase (en) étaient également présentes exclusivement et fréquemment rencontrées avec l'haplotype décrit ci-dessus, dans les familles testées. Les effets potentiels de ces variations n’ont pas encore été étudiés in vitro.

Quelques précisions : la gamma-tryptase (aussi nommée « γ-tryptase », « tryptase γ », « tryptase gamma », ou encore « Tryptase transmembranaire (TMT) ») codée par TPSG1 est une protéase à sérine avec a une structure assez semblable à celle des alpha- et bêta-tryptases. Avec notamment 50 % de la séquence d'acides aminés de son domaine catalytique semblable à celle de la bêta-1 tryptase (codé par TPSAB1). Malgré certaines similitudes structurelles, la gamma-tryptase semble avoir des fonctionnalités différentes avec certaines activités protéolytiques distinctes de la bêta 1 tryptase. La gamma-tryptase n’est pas connu pour être sécrétée. Elle est seulement stockée dans les granules de sécrétion et est exprimée de manière transitoire sur la surface externe de la membrane plasmique des mastocytes grâce à son domaine transmembranaire après leur dégranulation.

Des expériences ont montré que la gamma-tryptase à la capacité d'induire une hyperréactivité bronchique dans les poumons des rats en activant une voie dépendante des interleukines IL-13, IL-4Rα, et STAT6[45]. Mais de nombreux travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre le rôle fonctionnel de la gamma-tryptase de type sauvage dans les mastocytes humains avant de pouvoir entreprendre l'analyse fonctionnelle de l'allèle de TPSG1 portant ces 2 variations génétiques.


D'autres facteurs peuvent aussi faire fluctuer le taux de tryptase sérique. Notamment l'âge :

- Chez les jeunes enfants, des études faites sur le dosage du taux de tryptase sérique total de nourrissons ont montré que chez les enfants de 0 à 3 mois, les concentrations sériques moyennes de tryptase sont plus élevées que chez les enfants plus âgés et les adultes. Elles diminuent progressivement en atteignant des taux similaires aux jeunes adultes vers 9-12 mois[46],[47]. Plus précisément :
  • Une étude portant sur 372 nourrissons de moins de 1 an a révélé une concentration sérique médiane de tryptase de 6,12 ± 3,47 μg/L chez les enfants de 0 à 3 mois, avec une diminution progressive atteignant des concentrations à 3,85 ± 1,8 μg/L vers 9-12 mois[46].
  • Dans une autre étude effectuée sur 137 enfants âgés de dix jours à 14 ans, ce sont les nourrissons de moins de 12 mois qui ont présenté les taux de tryptase sérique les plus élevés, avec un maximum entre zéro et trois mois (8,36 ± 2,93 μg/l). Les valeurs étaient stables et basses (entre 3,5 et 4 μg/l) chez les enfants de 12 mois à 14 ans[47].
- Chez les adultes, une étude portant sur 420 personnes de 18 à 92 ans a montré un taux de tryptase sérique médian de 4.5 μg/L (± 2,1 μg/L). Il s'élève avec l'âge, avec des concentrations qui augmentent en moyenne de manière continue de 0,28 μg/L par décennie[48].
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