La polyarthrite rhumatoïde (PR) met en jeu des voies inflammatoires complexes impliquant l’infiltration de cellules immunitaires dans le tissu et le liquide synovial (LS). Le LS reflète directement les mécanismes pathogéniques locaux. Peu d’études ont utilisé des approches Multiplex ou transcriptomiques unicellulaires pour analyser sa composition. L’objectif était (1) de caractériser le profil de cytokines du LS de PR comparé à d’autres rhumatismes inflammatoires chroniques (RIC) et à l’arthrose (OA), (2) de comparer au sein de la PR le LS et le sérum et (3) d’explorer la signature transcriptomique des cellules mononucléées du LS.

Des échantillons de LS de 115 patients (45 PR, 48 RIC, 22 OA) ont été analysés par Luminex (21 cytokines incluant TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-17, GM-CSF, IL-23 et CCL20). Des sérums appariés étaient disponibles pour 29 PR. Les données cytokiniques ont été explorées par heatmap et clustering non supervisé. Le scRNA-seq a été réalisé sur SFMC (cellules mononuclées du liquide synovial) de six PR à l’aide de 10X Chromium et CellRanger.

Le LS de PR présentait des concentrations significativement plus élevées de cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-17, Granzyme B, CCL20) que celui des patients OA. L’IL-8, CCL2 et CCL3 étaient également augmentés par rapport aux RIC ( Fig. 1 A). Dans la PR, les cytokines étaient plus élevées dans le LS que dans le sérum et corrélées à la CRP et au DAS28-CRP, contrairement au sérum ( Fig. 1 B et C).

L’analyse en heatmap avec clustering non supervisé a distingué deux profils de PR : l’un caractérisé par une forte sécrétion de cytokines, une cellularité synoviale riche en polynucléaires neutrophiles et une CRP élevée (cluster « cytokine-high ») et l’autre par des niveaux plus faibles ou modérés ( Fig. 2 A). Parmi les 19 cytokines inclues dans cette analyse, 16 étaient augmentées dans le cluster « cytokine-high » mais cinq (IL-17A, IL-21, CCL20, IL-10 et IFN-γ) apparaissaient comme les principaux déterminants de la séparation entre les deux clusters ( Fig. 2 B). Le scRNA-seq comparant trois patients du cluster « cytokine-high » et trois du cluster « cytokine-low » a montré une proportion plus élevée de monocytes classiques et de lymphocytes T CD4 effecteurs mémoires dans le cluster « cytokine-high » ( Fig. 2 C). Les monocytes classiques du cluster « cytokine-high » présentaient une activation transcriptionnelle de voies de l’immunité innée, en particulier de programmes associés à la dégranulation des neutrophiles. Les CD4 effecteurs mémoires affichaient quant à eux une signature suggérant une polarisation Th17 et T régulatrice, avec production d’IL-26 et de chimiokines favorisant le recrutement d’autres cellules immunitaires et l’activation des monocytes.

Le LS de la PR présente une réponse immunitaire compartimentée avec deux profils distincts. Dans le LS de patients avec cluster « cytokine-high », les monocytes classiques pourraient contribuer à l’activation de l’immunité innée via la dégranulation des polynucléaires neutrophiles, tandis que les CD4 effecteurs mémoires apparaissent polarisés vers un phénotype Th17 sécrétant IL-26 et des chémokines favorisant le recrutement cellulaire et l’activation monocytaire. Ces résultats révèlent un réseau inflammatoire coordonné dans l’articulation et mettent en évidence de nouvelles pistes thérapeutiques grâce à une approche intégrée cytokines et transcriptomique unicellulaire.