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Il existe une inflammation segmentaire chronique de la paroi artérielle, avec une inflammation granulomateuse centrée sur la membrane élastique interne. Les cellules géantes sont fréquentes. Une calcification de la membrane élastique interne paraît indispensable au déclenchement de la réaction inflammatoire. Les premières étapes du processus semblent impliquer une réaction cellulaire à corps étranger, les premières cellules géantes pourraient être dues à la fusion de cellules musculaires lisses ; l'infiltration lymphocytaire T paraît seulement secondaire. Des cellules géantes de type Langhans, d'origine macrophagique sont encore plus tardives.
Les artères sont dilatées, mais l'intima est très épaissie pouvant entraîner des complications ischémiques dans le territoire en aval. Cet épaississement serait en rapport avec une sécrétion accrue de PDGF par les macrophages de l'infiltrat inflammatoire, plus qu'en rapport avec une invasion locale par des cellules qui reste minimale.
L'infiltrat inflammatoire est constitué de lymphocytes, macrophages et de cellules multinucléées à cellules géantes. La majorité des lymphocytes sont des cellules T CD4+, avec moins de cellules T CD8+, et encore moins de lymphocytes B. Les polynucléaires ne sont pas impliqués. Une fraction des T lymphocytes expriment HLA-DR, les récepteurs à la transferrine (CD71), et/ou des récepteurs à l'IL-2 (CD25), et CD54. La population T CD4° est polyclonale et très hétérogène. La plupart des Vb du TCR (1-20) sont représentés. Une autre étude a retrouvé des clones similaires dans différents segments d'une même artère enflammée.
La production de cytokines par les macrophages implique l'IL-1b, l'IL-6, le TGF-b et par les lymphocytes T, l'IL-2 dans les artères non enflammées de patients atteints de PMR, alors que l'interféron-gamma paraît spécifique du développement de réactions granulomateuses locales.
La localisation éventuelle de l'antigène responsable pourrait être l'adventice ou un matériel
Il est souvent difficile, car les symptômes ne sont pas spécifiques et l'examen clinique reste souvent pauvre, associant le plus souvent douleur, raideur, et VS élevée. D'autre part, à l'âge de survenue de ces affections, des pathologies associées brouillent souvent le tableau clinique :