4 - Le lymphocyte T

LE LYMPHOCYTE T
I. Introduction
A. Généralités
Les lymphocytes T constituent 80 à 85% des lymphocytes circulants.
Ils sont le support majeur de l'immunité adaptative qui se caractérise par la spécificité de la
réponse à un antigène et une capacité de mémoire qui permet une réponse plus rapide lors d'une
seconde infection
Ils jouent un rôle dans l'immunité innée (pour une petite fraction d'entre eux).
Ils sont un régulateur clef de la réponse immunitaire (production de chimiokines qui modulent
la réponse immunitaire).
B. Récepteur T ou TCR
Le lymphocyte T exprime un récepteur spécifique de l'antigène à sa surface : le récepteur T ou
TCR. Il est composé de deux chaines (αβ ou γδ), il n'y a que deux types de chaines possibles.
Le dimère formé par ces chaines est incapable de s'exprimer seul, il doit être accompagné par le
complexe CD3.
Ce récepteur ne peut pas reconnaitre des antigènes solubles, ces derniers doivent être associés
à des CMH (système HLA chez l'homme). Toute cellule qui exprime CD3 est un lymphocyte T et
réciproquement, toute cellule qui n'exprime pas CD3 n'est pas un lymphocyte T.
Les lymphocytes T CD4 reconnaissent un peptide associé au CMHII tandis que les lymphocytes T
CD8 reconnaissent un peptide associé au CMHI.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
1
II. Lymphopoïèse T
A. Les étapes
1. Généralités
Le lymphocyte T se développe au sein du thymus, le développement extra thymique est très
marginal chez l'homme. Il est surtout présent chez les sujets qui n'ont pas de thymus. On ne connait pas
bien les mécanismes d'amplification de la production périphérique.
Le lymphocyte T nait d'un précurseur hématopoïétique d'origine médullaire qui garde sa
capacité pluripotente (lymphocyte B, lymphocyte T, NK...) avant d'arriver dans le thymus. Quand il
arrive au thymus, le précurseur s'engage dans la voie de différentiation car il y trouve l'environnement
nécessaire pour (support stromale, cellules nourricières...). Une fois que le précurseur s’engage dans la
voie, il devient un thymocyte jusqu’à sa maturation complète en lymphocyte T.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
2
2. Des pro-T aux simples positifs
a. DN1
La première cellule porte le nom de cellule pro-T qui n'a pas d'expression de CD8- et CD4-, on dit
alors qu’elle est double négative (DN1). Ces cellules n’ont pas de CD25- (récepteur à l'IL-2 jouant un rôle
majeur), mais elles expriment une molécule d'adhésion CD44+ et le récepteur CD117+ qu'on retrouve
chez la plupart des précurseurs médullaires.
b. DN2
Cette cellule DN1 se différentie en DN2, qui garde l'expression de CD44+ et de CD117+ mais il a
acquis l'expression de CD25+. C'est à ce stade qu'apparait le complexe CD3+, qui est donc exprimé avant
même la production de récepteur T. Ces cellules expriment dans leur noyau Rag1+ et Rag2+. Mais à ce
stade, les gènes qui codent pour la chaine α, β... sont en configuration germinale (gènes non
réarrangés).
c. DN3
Le réarrangement du locus qui code pour la chaine β se fait au stade DN3 ou pré-T, toujours
double négatif, il garde l'expression de CD25+ mais perd l'expression de CD117- et CD44-. Un complexe
apparait à la surface qui fait penser au récepteur pré-BCR des lymphocytes B. Il est composé de la chaine
β en association à l'équivalent de la pseudochaine légère (molécule Pré-T α). Le complexe TCR β et PréT α s'associe à CD3 pour lui permettre d'aller en surface et d'être fonctionnel.
d. DN4
Il y a ensuite le réarrangement du gène TCR α, et l'expression du récepteur pré-T disparait, on a
alors coexpression de la chaine β et α du récepteur qui va être exprimée. C'est le stade DN4. La cellule
n'exprime toujours pas CD4- et CD8-. Elle a perdu l'expression de CD25- et continu à ne pas exprimer
CD44-.
e. Stade double positif (DP)
Au stade suivant, la cellule acquiert simultanément CD4+ et CD8+, ce qui correspond aux
thymocytes doubles positifs (DP). Ils expriment le TCR αβ.
f. Stade simple positif (SP)
A partir de là il y a deux voies différentes de lymphocytes T simple positif (SP): soit le lymphocyte
exprime CD4+ soit il exprime CD8+.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
3
3. Les lymphocytes T γδ
Il existe un autre stade, une bifurcation entre DN2 et DN3. Une fraction des cellules DN2 n'initie
pas de programme de réarrangement, mais réarrangent le locus de γ /δ pour donner des lymphocytes T
γδ.
La différence entre les lymphocytes γδ et les lymphocytes αβ est que la moitié des lymphocytes
T γδ n'expriment ni CD4- ni CD8-. Ils sont donc double négatifs (DN) et sont retrouvés en périphérie.
L'autre moitié est constituée de simples positifs (CD4+ ou CD8+).
Dans cette voie de différenciation, il n'y a pas besoin de réarranger de chaine α ou β et pas de stade
pré-T α, les étapes intermédiaires sont donc différentes.
4. Réversibilité
Les étapes allant du précurseur au DN2 sont réversibles, si la cellule ne reçoit plus de stimulus
elle peut rebrousser chemin. A partir du stade DN3 ce sont des étapes irréversibles.
5. Circulation intra thymique
La cellule DN1 se trouve dans la médullaire puis s'enfonce dans la corticale où elle passe au
stade DN2, DN3... L'essentiel des étapes a lieu dans le cortex. Au stade simple positif la cellule revient
dans la médullaire où elle trouve les vaisseaux nécessaires à son départ.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
4
C'est dans la corticale que se trouve les cellules qui éduquent les lymphocytes T à la
reconnaissance des cellules du soi et du non-soi.
Les interactions du thymocyte conditionnent son devenir au sein du thymus. Ainsi le précurseur
interagit avec des cellules épithéliales (cylindriques ou étoilées). Le thymocyte rencontre également des
macrophages et des cellules dendritiques venu de la périphérie, qui conditionntne son devenir.
B. Interactions lymphocyte T et environnement
1. Interactions faisant intervenir Notch
Les molécules Notch peuvent être de trois types (Notch 1, Notch 2 ou Notch 3). Ce sont des
récepteurs exprimés à la surface de la cellule T et qui reconnaissent à la surface des cellules épithéliales
deux ligands : jagged et δ-like. Dès qu'il y a une interaction entre les deux, il y a changement de la
conformation de Notch qui devient dans sa portion proche de la membrane accessible à la γsécrétase.
Cette dernière clive Notch en deux parties, dont une partie cytoplasmique qui entre dans le noyau et se
comporte comme un facteur de transcription qui permet d'activer la différentiation de lymphocyte T.
Si on retire du thymus ces molécules là, on obtiendra, non pas des lymphocytes T mais des
lymphocytes B. A l'inverse lorsqu'ils sont exprimés dans la moelle osseuse, on obtiendra des
lymphocytes T et non des lymphocytes B.
Pour produire ex vivo des lymphocytes T, on met des cellules où on force l'expression de Notch et
on les met en présence avec les précurseurs T.
Dans les leucémies aigue lymphoblastique T ou lymphome, il y a une mutation de Notch.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
5
2. Interaction du récepteur T avec le complexe CMH
a. Présentation
Chez un individu sain, les tissus sont stériles, les récepteurs T n'ont pas de chance de rencontrer
des antigènes de l'étranger mais plutôt des antigènes du soi.
Les cellules épithéliales expriment le gène AIRE qui permet de produire de manière ectopiques
des antigènes que l'on ne retrouve pas normalement dans le thymus (entre 300 et 400 antigènes de
tissu périphérique comme l'insuline, la thyroglobuline, …) juste pour les présenter aux thymocytes et
leur apprendre à respecter les antigènes du soi.
b. Devenirs du lymphocyte
Ils y a plusieurs devenirs pour le thymocyte en fonction de sa réaction à la présentation du l’antigène :
Si le récepteur T est incapable de reconnaitre une molécule CMH associée à un peptide, il y a mort du
thymocyte car il n'aura pas reçu le baiser de survie c'est-à-dire le signal qui lui permet de survivre.
S'il est capable d'interagir avec un peptide associé CMH, il y a trois devenirs :
 S'il y a une forte avidité du récepteur T, il y a apoptose, car on ne veut pas sélectionner des
lymphocytes T qui réagissent de manière forte, ils seront dangereux pouvant induire des
maladies auto immunes.
 S'il s'agit d'une avidité modérée, le lymphocyte T devient anergique (état de silence), il ne
réagira plus en présence de peptide associé CMH.
 Si l'avidité est faible, le thymocyte survit.
95 à 97% des thymocytes meurent avant d'atteindre la maturité, soit par développement défectueux,
soit pas sélection négative.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
6
C. Ontogénie du lymphocyte T
La production de TCR α/β ou TCRγ/δ n'est pas la même chez le fœtus et après la naissance.
Chez le fœtus, les premiers lymphocytes T à apparaitre sont des lymphocytes T γδ vers la 9ème semaine
(J14,5/16 chez les souris) car les cellules épithéliales ne sont pas prêtes.
Ce n'est qu'à la 10ème semaine qu'apparaissent les lymphocytes T αβ (j16,4=5 chez les souris). Au bout
d'un certain temps ils dépassent le taux des lymphocytes Tγδ, et durant la vie les lymphocytes Tγδ ne
représenteront qu'une petite fraction des lymphocytes circulants
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
7
III. Classification des lymphocytes T
A. Classification selon leur morphologie
Dans le sang périphérique, on trouve des petits lymphocytes matures arrondis avec une surface
parcourue de villosités.
On retrouve aussi des grands lymphocytes à grains (LGL) qui comportent un cytoplasme plus
abondant et rempli de granules qui contiennent les enzymes (perforine et granzymes) nécessaire à la
lyse des cellules cibles. Les LGL ne doivent pas dépasser 9% des lymphocytes circulants, au delà on parle
d'une expansion des LGL.
B. Classification selon l'expression des molécules CD4 et CD8
La majorité des lymphocytes T périphériques sont des simples positifs (95%). Dans le sang
circulant on retrouve 2/3 de lymphocyte T CD4 et un 1/3 de lymphocyte CD8 en gros.
On peut trouver des lymphocytes T double négatifs (DN) mais ils représentent moins de 5% des
lymphocytes T circulants.
On peut trouver un peu de lymphocyte T double positif (DP) mais ils sont extrêmement rares
(moins de 1%).
C. Classification selon l'expression du récepteur
1. Rapport
Les lymphocytes T αβ sont majoritaires avec plus de 90% des lymphocytes circulants (entre 95 et 97%).
Les lymphocytes Tγδ ne dépassent pas 10% des lymphocytes circulants (entre 3 et5%).
Il s'agit deux lignées différentes dont le développement est indépendant. Si on bloque le
développement d'une des deux lignées, on aura quand même le développement de la seconde.
2. Localisation
Les lymphocytes T αβ sont présents partout dans l'organisme de façon majoritaire.
Les lymphocytes T γδ en dehors de la rate sont présents à un taux de 1 à 4% un peu partout :
 Ils sont plus abondants dans les épithéliums se comportant de manière assez proche des
lymphocytes de l'immunité innée.
 Ils représentent jusqu'à 15% des lymphocytes T présents dans la rate.
 Ils ne représentent que 1 à 5% des lymphocytes T dans le thymus et sont plus abondants dans la
médullaire.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
8
Les lymphocytes T γδ peuvent avoir comme phénotype :
 Un phénotype simple positif CD4+ (CD3+ CD4+ CD8-) mais qui est très minoritaire
 Un phénotype simple positif CD8+ (CD3+ CD4- CD8+) qui représentent 30 à 50% des
lymphocytes T γδ
 Un phénotype double négatif (CD3+ CD4- CD8-) qui représente plus de 50% de ces
lymphocytes.
Le nombre des lymphocytes T γδ augmente chez les malades atteints de différentes pathologies comme
la lèpre, la tuberculose, la leishmaniose, la sarcoïdose, …
D. Classification selon la fonction
1. Lymphocytes T conventionnels et non conventionnels
Conventionnels qui sont majoritaires
LYMPHOCYTES
T
Non conventionnels (immunité innée) dont le TCR est invariant
 Les T-NK qui reconnaissent un glycolipide associé à CD1 (CMH like). Ils
sont présents surtout dans le foie
 Les MAIT qui reconnaissent des produits bactériens associés à une
molécule MR1 proche du CMH. Ils se trouvent essentiellement dans
l'intestin, la rate et le sang.
2. Les lymphocytes T auxiliaires
Il en existe au moins 5 variétés qui se distinguent selon leur production de cytokine :
 TH1 qui exprime l'IL-2+ et INFγ+ (régulation de la fonction des cellules dendritique)
 TH2 qui exprime l'IL-4+ (qui permet la production des IgE) et IL-5+ (production de polynucléaires
éosinophiles)
 TH17 qui exprime IL-17+ (interleukine pro inflammatoire)
 TH0 qui est un lymphocyte helper qui n'a pas encore reçu de signal d'orientation. Il exprime IL2+, IL-4+, IL5+, INFγ+.
Ces 4 lymphocytes T auxiliaires sont exprimés partout dans l'organisme.
Le lymphocyte TFH est, lui exprimé dans les follicules primaires et secondaires. Il exprime CD4+ et
CXCR5+ qui est un récepteur des chimiokines (rôle dans la coopération et la maturation du lymphocyte
B).
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
9
3. Lymphocytes T cytotoxiques (CTL)
a. Définition
Ils sont capables de détruire de manière spécifique une cellule cible (cellule infectée, tumorale,
étrangère). Contrairement aux polynucléaires, aux macrophages et aux cellules NK, Les CTL sont
spécifiques d'antigènes tout en étant restreints par le CMH. Ils peuvent développer une réponse
mémoire. Ils expriment pour la majorité CD8 mais peuvent exprimer CD4.
Les CTL dérivent d'un précurseur, appelé pré-CTL. Lorsqu’ils sont stimulés ils se remplissent de
granules cytoplasmiques qui contiennent les perforines et les granzymes. Leur morphologie sera alors
celles des lymphocytes à grains « Large Granular Lymphocyte» (LGL).
Les CTL agissent grâce à deux mécanismes :
 Un mécanisme exocytose dépendant
 Un mécanisme exocytose indépendant
b. Mécanisme exocytose dépendant
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
10
Ce lymphocyte exprime CD8 et fait face à une cellule cible infectée. On a tout d'abord une phase
de reconnaissance par proximité du CTL de la cellule cible. Cette reconnaissance va permettre
l'activation du lymphocyte T cytotoxique par les cellules cibles.
Le lymphocyte T cytotoxique va donner un coup létal à la cellule cible, l'attaquant et induisant sa
destruction. La cellule cible reste inchangée dans sa morphologie puis après quelques heures elle
meure d'apoptose.
En effet, après activation, le CTL libère la perforine qui fait des trous dans la cellule cible et des
espèces de "canaux", permettant au granzyme qui est une estérase de pénétrer dans la cellule et de
détruire des structures dans le noyau ce qui prendra quelques heures pour détruire la cellule. Les deux
enzymes sont donc complémentaires dans leur action.
c. Mécanisme exocytose indépendant
Ce mécanisme fait intervenir une l’expression de molécules de surface et la sécrétion de substances. :
 Fas Ligand exprimé par le CTL. La stimulation du récepteur Fas par ce ligand dans la cellule cible
induit sa mort. Le ligand Fas peut être sécrété et agir à distance.
 La molécule TRAIL agit sur le récepteur de TRAIL qui se trouve sur la cellule cible.
 TNF α peut être retrouvé à la surface cellulaire ou le plus souvent sécrété.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
11
4. Lymphocyte T régulateurs
Les lymphocytes T régulateurs peuvent redevenir des lymphocytes actifs dans la protection
immunitaire et inversement.
On distingue :
a. Les lymphocytes T régulateurs naturels (Treg)
Les lymphocytes T régulateurs naturels (Treg) sont d'origine thymique. Ce sont les premiers
identifiés. Ils expriment CD4+, Foxp3+ (facteur de transcription qui signe de l'identité de ces Treg), IL-10+
et TGF β+ qui sont deux cytokines qui inhibent les fonctions de plusieurs cellules immunitaires
(macrophages, cellules dendritiques...).
Ces lymphocytes régulateurs expliquent que lorsqu'on fait une thymectomie, on développe des
maladies auto immunes car les T reg ne sont plus là pour réguler le lymphocyte T et lymphocytes B auto
réactifs.
Les lymphocytes T régulateurs induits en périphérie.
On a les
 Th3 qui expriment CD4+, CD25+ TGF β+, Foxp3+. Ils produisent beaucoup moins de d'IL-10 que
les lymphocytes T régulateurs naturels.
 Tr1 qui expriment CD4+ et IL10+ mais pas CD25- ni de TGF β-. C'est l'une des rares populations
qui n'expriment pas de Foxp3 Les lymphocytes T qui expriment CD8+ mais qui se caractérisent par l'absence de CD28(molécule clé de la coactivation des lymphocytes B)
Dans certaines conditions le lymphocyte T serait capable de présenter des antigènes à d'autres
lymphocytes T, de manière certes beaucoup moins efficace que les cellules dendritiques, et les
macrophages.
IV. Activation du TCR
A. Récepteur T
Son transport à la surface nécessite l'expression de CD3 qui permet aussi la transmission d'un
signal à l'intérieur de la cellule.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
12
Le TCR comporte des analogies et des différences avec les BCR des lymphocytes B :
 Il est exprimé à la surface des cellules mais n'est jamais sécrété, il n’y a pas d'exception à cette
règle
 Il ne reconnait pas d'Ag à l'état soluble mais toujours associé aux CMH ou MR1 ou CD1.
 Il n'y a que deux variétés de TCR, alors que les BCR sont d'au moins 5 classes (IgA, IgE…), 9 si on
compte les sous classes.
 Il y a nécessité d'un réarrangement des gènes codants pour les chaines α β et γ δ, la différence
subsiste dans l'absence de mutation acquise au sein des régions variables des TCR.
 Un lymphocyte T peut exprimer deux chaines α différentes ainsi plus de 30% des lymphocytes T
périphériques ont échappé au processus d'exclusion allélique (les chaines β n'échappe pas à
l'exclusion), alors que le lymphocyte B ne produit qu'une seule variété d'Ig par cellule.
 Il n'y a pas de commutation isotypique (pas de changement de variété de récepteur au sein
d'une même cellule) contrairement au lymphocyte B.
B. Le complexe CD3
Il est formé de manière constante par trois types de chaine : α, δ,  avec quelque fois  (zêta) ou
 (Êta). Il y a un seul domaine immunoglobulinique par chaine (sauf ζ) ainsi qu’un domaine
cytoplasmique long qui comporte des séquences qui peuvent interagir avec des kinases pour transduire
un signal (ITAM). η et ζ sont codés par le même gène mais dérivent d'un épissage alternatif.
Le CD3 se lie au TCR β α de manière non covalente. Ce complexe est très important pour le
transport et l'expression en surface du TCR mais aussi pour la transduction de signaux.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
13
C. Récepteurs impliqués dans le dialogue avec des CPA
L'antigène pénètre par endocytose à l'intérieur de la cellule présentatrice d’antigène avec son
immunoglobuline, puis est dégradé en petit morceaux qui se dirige à la surface de la cellule
présentatrice d'antigène en association avec CMH I ou II.
Le lymphocyte T reconnait ce complexe, mais cette interaction ne suffit pas à activer le
lymphocyte T (on parle d'ignorance immune). Pour qu'il puisse être activé, il faut qu’il induise à sa
surface l'expression du ligand de CD40 (CD40L) qui n'est pas présent à l'état de repos. L'interaction de
ce CD40L avec CD40 dans la CPA entraine l'induction de signaux dans les deux sens.
L'activation de la CPA s'accompagne de l'induction de CD80/CD86 qui viennent interagir avec la
CD28 et donnent un signal positif à l'intérieur du lymphocyte T. CTLA4 est sécrétée et interagit avec
CD80/86 et entre en compétition avec CD28 pour moduler le signal.
D. Marqueurs
Le lymphocyte T activé présente CD25+ (récepteur à l'IL2) normalement pas présent sur un lymphocyte
T au repos. Il présente aussi le CMHII+ (HLA DR) et CD40L+.
Un lymphocyte T cytotoxique au repos n'exprime que les CMHI+.
Les lymphocytes T naïfs qui n'ont jamais rencontrés d'antigènes expriment CD45 RA+ (phosphatase)
tandis que les lymphocytes T mémoires expriment l’autre isoforme qui est CD45 RO+.
Maha LEBBAR
Kevin CHEVALIER
14