UE 7:Sciences biologiques - Fichier

2016-2017
l'immunité à médiation cellulaire
Immunologie
– UE 7:Sciences biologiques
Annexe complet sur moodle
Semaine : n° (du 27/02/17 au
03/02/17)
Date : 03/02/2017
Heure : de 10h30 à
11h30
Binôme : n°82
Professeur : Pr Hermann
Correcteur : n°88
Remarques du professeur (Diapos disponibles, Exercices sur le campus, Conseils, parties importantes
à retenir, etc.)
PLAN DU COURS
I)
Introduction
II)
L'immunité adaptative à médiation cellulaire : activité cytotoxique des LT CD8
A)
Phase d'induction
B)
Phase d'activation des LT CD8: prolifération et différenciation
C) Dispersion des LT informés par voie lymphatique et sanguine et migration
vers le lieu de production de l'antigène
D)
Phase effectrice : 2 mécanismes
III) La réponse à médiation cellulaire : rôle des cytokines
IV) Mécanismes cytotoxiques des lymphocytes NK
A)
Théorie de soi manquant
B)
Les récepteurs des lymphocytes NK
C)
Lymphocytes NK libèrent des cytokines inflammatoires
V) cytotoxicité dépendante des Anticorps:ADCC
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I) Introduction
l'immunité à médiation cellulaire
La réponse à médiation cellulaire est basée sur des mécanismes cytotoxiques qui vont dépendre des
cellules, c'est surtout des moyens de défense contre les pathogènes intracellulaires/cellules stressées
(cellules cancéreuses et infectées) comme :
–
le virus qui a besoin d'attaquer les cellules pour pouvoir se multiplier
–
les bactéries extracellulaires qui nécessitent d'infecter les cellules
–
les parasites qui ont comme niche le milieu intérieur d'une cellule.
→ Donc certains particulaires de l'immunité cellulaire vont permettre de détecter puis d’éliminer les
cellules tumorales.
C'est appliqué à d'autres notions pathologiques :
- ça participe au rejet chronique des allogreffes
- dans le cas de l'auto immunité, du diabète de type 1 ce sont surtout les lymphocytes T CD8 qui
participent à la destruction des ilots qui sont responsables de la production d'insuline.
Les principaux acteurs :
-les LT CD4 coordonne la réponse immune adaptative et en particulier l'activation des LT CD8 dans le
cadre de coopération cellulaire
-les LB : pour la coopération cellulaire
-les myeloides
-les lymphocytes NK : cellules tueuses naturelles (natural killer)
Ces acteurs cellulaires ont pour objectif de détruire les cellules cibles affectés par un pathogène
intercellulaire directement (→ rôle des LT CD8 qui patrouillent dans l'organise et qui échantillonnent les
cellules normales et cellules anormales et détruisent les cellules anormales)
Les Lymphocytes NK = cellules lymphoïdes à caractère innée
Les macrophages peuvent être activés par les cytokines produites notamment par les cellules
lymphocytaires qui renforcent l'activation des macrophages.
Les anticorps : identifient une cible et plusieurs mécanismes pour éliminer la cible : le complément.
Ces mécanismes peuvent être via des cellules dans le cas de la cytotoxicité cellulaire dépendants des Ac.
II) L'immunité adaptative à médiation cellulaire : activité cytotoxique des LT
CD8
L'immunité adaptative à médiation cellulaire concerne l'activation des LT CD8 en LT CD8 effecteurs
cytotoxiques et cette activation et dépendante des LT CD4.
Le chemin parcouru par les lymphocytes : (dès leur naissance jusqu'à leur mécanisme effecteur)
-La moelle osseuse: lieu des cellules souches, les progéniteurs multipotents notamment les progéniteurs
myeloides
-Les précurseurs thymiques quittent la moelle osseuse se retrouvent dans le thymus où se fait la
maturation des LT (CD4 et CD8) avec une acquisition de récepteur d'Ag et des mécanismes de sélection.
A la sortie de cet organe on retrouve les LT CD4 et LT CD8 matures et naïfs car n'ont pas encore
rencontrés leur antigène. Ce processus de maturation se fait de manière indépendante d'un Ag étranger.
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-Ces cellules rejoignent la périphérie, vont circuler dans la circulation lymphatique, sanguine, se
retrouvent dans les organes lymphoïdes secondaires (la rate) à la recherche d'un antigène.
A) Phase d'induction
Reconnaissance de l'Antigène par la cellule dendritique :
Lors d'une agression microbienne (ex : par un virus) une infection se développe : cette agression a lieu
dans une cellule périphérique (la peau par exemple)
En haut de la diapositive on retrouve le tissu périphérique, et en bas on a un organe lymphatique
secondaire.
Les cellules dendritiques = sentinelles qui surveillent l’apparition d'un antigène étranger qui vont
sonder ces Ag et déterminer s'ils constituent un danger ou pas.
Ces cellules dendritiques qui sont en périphérie, dans la peau, ont une fonction de reconnaissance et de
phagocytose, capables d'internaliser l’antigène (un virus, une bactérie), puis suite à ce processus de
capture et d'endocytose, la cellule dendritique commence à bouger, à être mobile, elle va quitter le site
infecté pour rejoindre la circulation lymphatique et les organes lymphoïdes secondaires (ganglion).
Pendant ce processus de mobilité, il y a une modification des fonctions des cellules dendritiques (c'était
des cellules dendritiques immatures) elles deviennent matures donc elles vont perdre la fonction
d'endocytose et acquérir la capacité de présenter un Ag au LT (capable de présenter un Ag via le
CMH de classe 1 à un LT CD8 via un CMH de classe 2 à un LT CD4). Elle devient une cellule
présentatrice d’antigène.
Présentation de l'antigène aux lymphocytes (CD4 et CD8) par la cellule
dendritique
La cellule dendritique se retrouve dans la zone T du ganglion lymphatique pour interagir dans le cas
d'une coopération cellulaire avec les LT.
La cellule dendritique se retrouve dans le ganglion lymphatique et doit alerter les LT dans le cas d'une
attaque virale.
→ Elle doit avertir les LT CD4 pour qu'ils se différencient vers des options qui favorisent l'activation du
LT CD8
Donc pour activer le LT CD8 il faut d'abord activer le LT CD4
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Il y a une coopération cellulaire entre la cellule dendritique qui présente l'Ag au LT CD4 via le CMH de
classe 2. C'est un processus de coopération cellulaire qui fait appel à des signaux de co-stimulation
membranaire mais également des co-stimulations solubles.
→ Pour que le LT CD8 s'active il doit reconnaître l'Ag sinon il ne s'active pas.
Le LT CD8 reconnait l’épitope restreint aux molécules de CMH de classe 1 exposé à la surface de la
cellule dendritique.
Dans le micro-environnement qui se crée entre le LT CD8 et la cellule dendritique ça va créer un état de
coopération cellulaire, qui va créer un rapprochement entre les deux souches cellulaires, cela va créer
une synapse immunologique (= micro-environnement ) entre les deux partenaires.
Il existe d'autres signaux de costimulation :
-signal 1 : reconnaissance de l'Ag (signal nécessaire mais non suffisant)
-signal 2: combinaison de signaux de costimulation via une interaction entre les molécules B7 de la
cellule dendritique et la molécule CD28 du LT CD8
-molécules adhérences :
-LFA-3 (intégrine) qui se lie a CD2
-ICAM-1 (molécule qui fait partie de la superfamille des Ig) qui interagit avec une autre
intégrine : LFA-1
Les molécules d'adhérences renforcent l'affinité entre la cellule dendritique et le LT CD8, qui a une
influence sur la qualité de l'activation des LT CD8.
La synapse immunologique est très importante pour la qualité de la réponse immune à médiation
cellulaire.
-signal 3 : les cytokines qui sont des signaux solubles qui renforcent l'activation des LT CD8
Tous ces éléments conjoints sont nécessaires pour l'activation des LT CD8
La conséquence : le LT CD8 qui était naïf va progressivement se métamorphoser, se différencier en LT
CD8 cytotoxique effecteur.
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Coopération entre LT CD4 Th1 et les LT CD8
Le LT CD4 initialement naïf reconnaît l'Ag, il reçoit des signaux de costimulation membranaires et
solubles avec production de cytokines inflammatoires importantes et une IL-12
Cette IL-12 crée, facilite un microenvironnement inflammatoire qui favorise la transformation des LT
CD4 naïfs en LT CD4 de type TH1.
Ce microenvironnement inflammatoire est causé par :
–
la synapse
–
IFN γ (qui peut renforcer l'activation d'un LT CD4 en cellule de type TH1)
–
IL-12
–
IL-2 (favorise l'activation des LT CD4 et la multiplication : facteur croissance et différenciation)
On se retrouve avec des LT CD4 qui ont acquit la capacité de produire des cytokines.
-LT CD8 : pour s'activer doit reconnaître l'Ag, cette interaction entre l'Ag restreint en CMH et le
récepteur du LT CD8 conduit à la première métamorphose : le LT CD8 naïf devient un LT CD8
cytotoxique précurseur.
Le degré d’affinité entre les 2 types de cellules influence la différenciation vers la voie d'un LT CD8
cytotoxique précurseur.
Pour qu'il s'active, se différencie en LT CD8 cytotoxique, il faut l'aide du LT CD4
Le LT CD4 qui acquis les fonctions TH1, a acquis la capacité à produire IL-2 va agir sur les LT CD8
cytotoxique précurseur.
L'une des caractéristiques de la reconnaissance au niveau des LT CD8 de l’antigène et de leur
transformation en précurseur es.t qu'il exprime récepteur pour IL-2 donc il est apte à recevoir les signaux
de la part des LT CD4
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IL-2 produite par le LT CD4 auxiliaire TH1 agit sur le récepteur de IL-2 et permet au LT CD8 de
s’engager dans la voie de prolifération et de différenciation vers le LT CD8 cytotoxique
IL-12 et IFN γ favorisent la différenciation du LT CD8 naïf précurseur en LT CD8 cytotoxique qui
est armé pour éliminer une cellule infectée ou cancéreuse
=> La phase d'induction : où les cellules reconnaissent l'Ag permet de les pré engager vers les voies
d'activation, de prolifération et de différenciation.
B) Phase d'activation des LT CD8: prolifération et différenciation
L'engagement vers la voie qui permet l’obtention de LT CD4 auxiliaire de type TH1 qui sont capables
de produire des cytokines qui favorisent la différenciation des LT CD8 naïfs en LT CD8 cytotoxiques
(tout cela se passe dans le ganglion lymphatique ou dans l'organe lymphoïde secondaire).
Ensuite le LT CD8 cytotoxique doit rejoindre le site infecté son rôle est d'éliminer les cellules infectées,
anormales, cancéreuses.
C) Dispersion des LT informés par voie lymphatique et sanguine et migration
vers le lieu de production de l'antigène
Le LT CD8 quitte l'organe lymphoïde secondaire et va dans la circulation sanguine, et va aller dans les
tissus qui sont lésés → phase effectrice
D) Phase effectrice : 2 mécanismes
La phase effectrice : phase migratrice des LT CD8 après leur activation
Le ganglion lymphatique : où a lieu l'activation des 2 partenaires : LT CD4 et le LT CD8 qui s'activent
et s'organisent pour s'échanger des signaux, puis une fois que les LT CD8 se sont transformer en LT CD8
cytotoxique, ils rejoignent la circulation lymphatique, sanguine. Ils sont effecteurs, et migrent vers le
lieu de production de l'Ag.
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Comment le LT CD8 va identifier une cellule cible ?
Un LT CD8 cytotoxique exprime un récepteur pour l'Ag, il va échantillonner son environnement
-si une cellule n'a pas d'épitope viral à sa surface le LT CD8 ne va pas l'attaquer car la considère comme
une cellule normale.
-si une cellule exprime à sa surface un peptide viral restreint aux molécules CMH de classe 1, le LT CD8
reconnaît le peptide et va former une synapse lytique entre les LT CD8 effecteur et la cellule cible. La
synapse lytique conduit à l’élimination de la cellule cible.
Le LT CD8 va reconnaître la cellule infectée par la présence d'un peptide étranger viral identifiable par
son récepteur T, donc le LT CD8 va reconnaître l'Ag il va adhérer à la cellule cible et mettre en place une
synapse lytique qui permet un rapprochement entre un LT CD8 cytotoxique et la cellule infectée, on
parle de « baiser de la mort » entre LT CD8 cytotoxique et la cellule cible pour illustrer le contact mortel
entre les 2 cellules.
Comment le LT CD8 détruit-il la cellule ?
→ Premier mécanisme :
Le rapprochement est nécessaire pour que le LT CD8 puisse
libérer ses armes destructrices :
-des protéases : le LT CD8 exprime des serines estérases qui
sont des granzymes, cellules capables de découper des
protéines chez des cellules cibles mais pour atteindre la
cellule cible elle doit pénétrer dans la cellule cible, il faut
faire un passage, un tunnel qui se fait grâce aux perforines.
Perforines et granzymes = système qui agit de manière
conjointe
Le LT CD8 qui adhère à la cellule infectée (cellule cible)
libère dans l'espace intercellulaire la perforine qui s’intègre
dans la membrane de la cellule cible, et forme un pore, un
tunnel et dans ce tunnel s’engouffre le granzyme qui a été
libéré par le LT CD8. Le granzyme se retrouve a l’intérieur
de la cellule et va jouer son rôle destructeur et va induire un processus de mort cellulaire = apoptose.
Les granules libèrent de la perforine dans l'espace intercellulaire, celle-ci est dépendante du calcium et
va perforer la membrane de la cellule cible.
Il y a également une libération de granzymes qui va pénétrer dans l'espace cytoplasmique de la cellule
cible et va activer une série de cascade enzymatique ciblant les caspases (qui sont impliquées dans la
régulation de la survie de la cellule).
L'activation de la cascade de ces capsases conduit à l'apoptose.
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→ Deuxième mécanisme permettant d'induire la mort cellulaire de la cellule cible :
La cellule CD8 cytotoxique exprime une molécule : le Fas-ligand
La cellule cible exprime une molécule : Fas et quand Fas entre en interaction avec Fas-ligand exprimé
par la cellule effectrice, il y a une protéine : la protéine FADD qui se colle à la partie
intracytoplasmique de Fas = domaine de la mort
Cette interaction conduit à initier la cascade de caspases et donc à générer une mort cellulaire par
apoptose.
vidéo :
Interaction entre un LT CD8 cytotoxique et une cellule infectée.
On voit une réaction de la libération des granzymes qui vont s'étaler sur la surface de la membrane cible
et vont la détruire.
→ La cellule qui meurt fait des corps apoptotiques.
Quand un LT CD8 s'active il se différencie en LT CD8 cytotoxique mais aussi en LT CD8 mémoire.
On a un développement d'un LT CD8 cytotoxique qui corrèle avec la disparition du pathogène
intracellulaire, puis il y a une contraction de la réponse immunitaire qui s'accompagne de la génération
de LT CD8 mémoire.
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III ) La réponse à médiation cellulaire : rôle des cytokines
Les mécanismes effecteurs s'effectuent à distance via la production de cytokines :
L'activation de LT CD4 avec IL-12 qui se transforme en LT CD4 de type TH1
Les IFN γ sont capables d'agir à distance sur les macrophages.
Il y a une collaboration entre l'immunité adaptative et l’immunité innée.
La cellule dendritique qui appartient à l'immunité innée a permit d'informer le LT CD4 d'invasion
microbienne, de l'activer et le LT CD4 activé produisant des IFN γ est capable d'activer des acteurs de
l'immunité innée notamment des macrophages :
IFN γ a plusieurs actions sur les
macrophages :
-augmentation phagocytose
-augmentation
de
l’activité
microbicide
-augmentation fonctions CPA
→ potentialise l’activation des
macrophages
L' IFN γ a plusieurs sources :
-LT CD4
-LT DC8 : qui lorsqu’il est effecteur est capable de détruire les cellules cibles et également capable de
produire des cytokines en quantité moins importantes que les LT CD4, il est capable de produire l'IFN γ
qui peut aussi agir à distance sur les macrophages.
Le LT CD4 agit sur l'activation des macrophages.
Le LT CD4 peut aussi agir sur le LT CD8 mais la qualité de la cytokine va influencer la classe d’Ig
produite par les LB.
L'IFN γ favorise la production d'Ac souvent IgG 1 et IgG 3, Ac opsonisant qui renforce l’opsonisation
et la phagocytose.
La production d'Ac est capable d'activer le complément.
L'activation des macrophages par les IFN γ permet l'expression de quantité de récepteur FC aux Ac plus
importante à la surface.
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Les lymphocytes produisent des Ac opsonisants, de plus les macrophages produisent des récepteurs aux
Ig G opsonisants.
→ donc l'opsonisation et la phagocytose sont renforcées
IV) Mécanismes cytotoxiques des lymphocytes NK
Les Lymphocytes NK (natural killer)
=Cellules capables d'identifier une cellule cible, stressée
La perforine présente à la surface de la cellule cible, fait un trou ce qui permet aux granzymes de
pénétrer dans la cellule.
Ce sont des cellules cytotoxiques mais il y a des grandes différences avec le LT CD8 :
–
un lymphocyte Nk n'a pas de récepteur pour l'Ag, il a du inventer d'autres mécanismes pour
identifier, percevoir l'existence d'une cellule stressée, infectée, cancéreuse.
A)
Théorie de soi manquant
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La Théorie du Soi manquant : permet l'identification d'une cellule stressée/anormale
NK échantillonne son environnement
- Face à une cellule normale exprimant : molécules du CMH classe I du soi + ligands pour les
lymphocytes NK
NK exprime 2 catégories de récepteurs permettant d’échantillonner son environnement:
–
Récepteur Activateur : qui se lie aux ligands exprimés par cellules normales → signal activateur
–
Récepteur Inhibiteur : qui se lie aux molécules du CMH I → signal inhibiteur
→ Lc NK ne s'active pas : Lc NK reçoit une association de signaux activateurs et inhibiteurs mais en
majorité des signaux inhibiteurs → il ne va pas détruire la cellule normale.
- NK rencontre cellule infectée par un virus/cellule stressée
Cellule exprime son stress : elle diminue l'expression des molécules de CMH I à sa surface
–
R activateur des Lc NK reconnaissent toujours des ligands sur cellule infectée → signal
activateur
–
R inhibiteurs ne se lient plus aux molécules de CMH I → pas de signal inhibiteur
→ Lc NK s'active car reçoit une majorité de signaux activateurs et va détruire la cellule infectée.
« soi manquant » soi = molécules de CMH classe I manquantes, la cellule est donc anormale est sera
détruite.
L'un des mécanismes de destruction des cellules cibles par le Lc NK implique un certains nombre
d'enzymes, FAS-LIGAND... (même système que pour LcT CD8)
Un Lc qui reconnaît une cellule stressée indépendamment de ce qu'elle présente, reconnaît le manque
d'expression de molécules de CMH I.
B)
Les récepteurs des lymphocytes NK
Récepteurs portés par les Lc NK
→ R activateurs : capables de générer un signal activateur qui va impliquer des motifs activateurs
ITAM qui vont permettre d'initier une cascade d'activation, phosphorylation, implication de kinases →
activation du Lc NK
→ R inhibiteurs : capables de générer un signal activateur qui va impliquer des motifs inhibiteurs ITIM
qui vont permettre d'initier une cascade d'activation, phosphorylation, implication de phosphatases →
inactivation du Lc NK
→ Exemples de R :
> KIR (Killer cell Ig like receptors) appartiennent à la superfamille des immunoglobulines, famille
polymorphique/multigénique et qui reconnaissent les molécules de CMH I (HLA A, HLA B, HLA C). La
plupart de ces récepteurs sont inhibiteurs mais certains sont activateurs.
> Récepteurs CD94/NKG2 (A,B,C,E) appartiennent à la famille des C lectines et qui reconnaissent des
molécules de CMH I non classiques, non polymorphiques.
> Récepteurs de cytotoxicité naturelle (NCR) qui vont reconnaître d'autres molécules de stress
exprimées par la cellule infectée.
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C)
l'immunité à médiation cellulaire
Lymphocytes NK libèrent des cytokines inflammatoires
Le stress, le danger n'est pas toujours une infection, peut être une cellule tumorale par exemple.
Lc NK sont capables de produire des cytokines comme les LcT CD8 :
–
INF γ : capable de facilité l'activation des LcT CD4 et LcT CD8
Lc NK a besoin de soutien pour s'activer : macrophages, CPA comme les cellules dendritiques via la
production de cytokines inflammatoires (IL-12) va activer le Lc NK.
V) Cytotoxicité dépendante des Anticorps:ADCC
Certaines cellules présentent des R au fragment Fc des Ac → fixation des Ac → signaux inflammatoires
→ dégranulation → libération de molécules inflammatoires. Ces cellules sont :
→ Granulocytes : PNN, PNEosinophiles (surtout un rôle dans les infections parasitaires)
→ Lc NK
→ Macrophages : libération de molécules inflammatoires facilitant la phagocytose
Conclusion : dans l'immunité, plusieurs stratégies pour la rendre plus efficace, tout ce fait de manière
concomitante, tout rentre en synergie.
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