L’IL-13 a des effets sur les cellules immunitaires qui sont similaires à ceux de la cytokine étroitement liée IL-4.Cependant, l’IL-13 est soupçonnée d’être le médiateur central des changements physiologiques induits par l’inflammation allergique dans de nombreux tissus.
Bien que l’IL-13 soit principalement associée à l’induction de la maladie des voies respiratoires, elle a également des propriétés anti-inflammatoires. L’IL-13 induit une classe d’enzymes dégradant les protéines, connues sous le nom de métalloprotéinases matricielles (MMP), dans les voies respiratoires. Ces enzymes sont nécessaires pour induire l’agression des cellules inflammatoires parenchymateuses dans la lumière des voies respiratoires, où elles sont ensuite éliminées. Entre autres facteurs, l’IL-13 induit ces MMP dans le cadre d’un mécanisme de protection contre une inflammation allergique excessive qui prédispose à l’asphyxie.
L’IL-13 est connue pour induire des changements dans les cellules hématopoïétiques, mais ces effets sont probablement moins importants que ceux de l’IL-4. En outre, l’IL-13 peut induire la sécrétion d’immunoglobuline E (IgE) à partir de cellules B humaines activées. La délétion de l’IL-13 chez les souris n’affecte pas de façon marquée le développement des cellules Th2 ou les réponses IgE spécifiques de l’antigène induites par des allergènes puissants. En comparaison, la délétion de l’IL-4 désactive ces réponses. Ainsi, plutôt qu’une cytokine lymphoïde, l’IL-13 agit davantage comme un pont moléculaire reliant la cellule inflammatoire allergique aux cellules non immunes en contact avec elles, altérant ainsi la fonction physiologique.
La signalisation de l’IL-13 commence par un récepteur multi-sous-unités partagé avec l’IL-4. Ce récepteur est un complexe de récepteurs hétérodimères constitué du récepteur alpha de l’IL-4 (IL-4Rα) et du récepteur alpha de l’interleukine-13 (IL-13R1). La forte affinité de l’IL-13 pour l’IL-13R1 entraîne la formation de liaisons entre eux, ce qui augmente encore la probabilité de formation d’un hétérodimère avec l’IL-4R1 et la production du récepteur de l’IL-4 de type 2. L’hétérodimérisation active à la fois le STAT6 et l’IRS. La signalisation STAT6 est importante dans l’initiation de la réponse allergique. La plupart des effets biologiques de l’IL-13, comme ceux de l’IL-4, sont liés à un seul facteur de transcription, le signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6). L’interleukine-13 et ses récepteurs associés à la sous-unité α du récepteur de l’IL-4 (IL-4Rα) permettent l’activation en aval de STAT6. Les protéines Janus kinase JAK présentes sur l’extrémité cytoplasmique des récepteurs permettent la phosphorylation de STAT6, qui forme alors un homodimère activé et est transporté vers le noyau. Une fois dans le noyau, la molécule hétérodimère STAT6 régule l’expression génétique de types cellulaires essentiels à l’équilibre entre la défense immunitaire de l’hôte et les réponses inflammatoires allergiques telles que le développement de Th2. Ce dernier peut résulter d’une réaction allergique provoquée par la confrontation avec un gène Ala. L’IL-13 se lie également à un autre récepteur connu sous le nom d’IL-13Rα2. IL-13Rα2 (qui est étiqueté comme un récepteur leurre) est dérivé des cellules Th2 et est une cytokine régulatrice immunitaire pléotropique. L’IL-13 a une plus grande affinité (50 fois) pour IL-13Rα2 que pour IL-13Ra1. La sous-unité IL-13Rα2 se lie uniquement à l’IL-13 et existe à la fois sous forme membranaire et soluble chez la souris. Une forme soluble de l’IL-13Rα2 n’a pas été détectée chez les sujets humains. Des études sur des poumons de souris transgéniques IL-13 avec des loci nuls IL-13Rα2 ont indiqué que la déficience en IL-13Rα2 augmentait significativement l’inflammation et le remodelage pulmonaires induits par l’IL-13 ou l’ovalbumine. La plupart des cellules normales, telles que les cellules immunitaires ou les cellules endothéliales, expriment des niveaux très faibles ou indétectables de récepteurs de l’IL-13. Des recherches ont montré que l’expression à la surface des cellules de l’IL-13Rα2 sur les fibroblastes des voies aériennes asthmatiques humaines était réduite par rapport à l’expression sur les fibroblastes des voies aériennes normales de contrôle. Cela a soutenu l’hypothèse que l’IL-13Rα2 est un régulateur négatif de la réponse induite par l’IL-13 et a illustré une réduction significative de la production de TGF-β1 et du dépôt de collagène dans les poumons des souris.
L’interleukine-13 a un rôle critique dans la métaplasie des cellules de Goblet. Les cellules de gobelet sont remplies de mucine (MUC). MUC5AC La mucine 5AC est une mucine gélatineuse produite par les cellules de gobelet. L’interleukine-13 induit la différenciation des cellules en gobelet et permet la production de MUC5AC dans l’épithélium trachéal. La 15-Lipoxygénase-1 (15LO1) qui est une enzyme du métabolisme des acides gras et son métabolite, le 15-HETE, sont fortement exprimés dans l’asthme (ce qui conduit à la surexpression de MUC5AC) et sont induits par l’IL-13 dans les cellules épithéliales des voies respiratoires humaines. L’augmentation du nombre de cellules en gobelet entraîne la production d’un excès de mucus dans les bronches. Les conséquences fonctionnelles des changements dans la storation et la sécrétion du MUC contribuent aux mécanismes physiopathologiques de diverses anomalies cliniques chez les patients asthmatiques, notamment la production d’expectorations, le rétrécissement des voies respiratoires, l’exacerbation et la perte accélérée de la fonction pulmonaire.
De plus, il a été démontré que l’IL-13 induit un puissant programme fibrogène au cours de diverses maladies marquées par des cytokines de type 2 élevées, comme la schistosomiase chronique et la dermatite atopique, entre autres. Il a été suggéré que ce programme fibrogène dépend de façon critique de la signalisation directe de l’IL-13 par l’intermédiaire de l’IL-4Rα sur les fibroblastes PDGFRβ+.