1) Séquence signal de recombinaison (RSS)
publicité
Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï GENES DES IMMUNOGLOBULINES (Pathogen-associated molecules pathern) Introduction et lymphopoïèse L’acquisition de la mâchoire a fait que l’on a pu manger des aliments de plus grosse taille lésions intestinales. Les premières cellules de l’immunité adaptative ont été observées au niveau de la muqueuse intestinale. La lymphopoïèse commence au niveau de la moelle osseuse dans laquelle il y a des endroits privilégiés : niches hématopoïétiques. La différenciation des lymphocytes commence à la périphérie (hypoxie) et se finit au centre, à proximité des vaisseaux. Les cellules souches sont interagissent avec leur environnement (ostéclastes, ostéoblastes mais surtout les cellules endostéales). L’interaction entre les endostéales et ces cellules souches se fait par : o Interactions directes. o Via des facteurs de transcription : certains généraux à toutes les cellules hématopoïétique et d’autres spécifiques de la lignés lymphoïde (PAX5 et EBF) o Pour les cellules les plus différenciées (à proximité des vaisseaux) via des cellules intermédiaires. On appelle « cellule B biaisée » une cellule B engagée dans la lymphopoïèse. Page 1 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï La différenciation de la cellule souche dans la moelle osseuse en ProB, PréB, B imature et B mature naïf est indépendante de l’antigène (pas de contact avec l’antigène). Puis le B mature naïf sort de la circulation sanguine et rejoint l’organe lymphoïde secondaire : o Centroblaste Centrocyte Plasmocyte et B mémoire Le proT sort de la moelle et entre dans le thymus pour finir sa différenciation. Prolifération anormales de cellules immatures : leucémies aigues. Prolifération anormales de cellules matures : lymphomes malins Hodgkiniens, LLC, myélomes. I. Différenciation des LB 1) Signaux et facteurs de transcription La cellule lymphoïde est en dialogue constant avec son environnement au cours de sa différenciation. L’interaction avec les cellules stromales est à l’origine d’expression de facteurs de transcription, elle-même à l’origine d’expression de nouvelles molécules de surface : l’environnement induit un signal, la cellule répond à ce signal et un nouveau signal apparait. Les cellules stromales expriment IL7 et les cellules B biaisées expriment le R à IL7 Expression de EBF1 et RAG (recombinaisons) ProB Il y a lors expression de CD19 spécifique des cellules pro-B tardive. La cellule exprimant le CD19 continue d’exprimer un certains nombres de facteurs de transcription ce qui permet l’expression de la pseudo-chaine légère (λ5 et VpréB) et d’une chaine lourde (Igα/Igβ) qui formera un Pré-BCR à la surface. Les cellules stromales exprime des lectines qui vont induire stimuler le préBCR réexpression de RAG et donc réarrangement du locus des chaines légères. On obtient un LB immature qui exprime BCR à sa surface. 2) Récepteur B pour l’antigène L’immunoglobuline (soluble sécrété par le plasmocyte ou membranaire du LB) possède un paratope qui permet d’interagir avec un épitope d’un antigène. Un antigène est constitué de multiples épitopes pouvant chacun être reconnu par un anticorps différent. Page 2 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï II. Diversité des Immunoglobulines 1) Multiplicité des gènes Il existe 109 à 1012 Igs différentes. Comment arrivons-nous à cette diversité avec les seuls 30 000 gènes du génome humain ? Réponse : Complexité des loci et multiplicité des gènes Diversité combinatoire. La région variable des Igs : - ¾ est codée par un segment génique V - ¼ est codée par un segment génique D et J La région constante des Igs est codée par un segment génique C (constant). 1 locus pour les chaines lourdes : 14q32 - 125 gènes V (7 familles) - 26 gènes D (diversité) - 6 gènes J (jonction) VH1 à VH124 DH1 àDH26 2 loci pour les chaînes légères : Vκ1 à Vκ76 2p12 : Kappa - 76 gènes V - 5 gènes J - 1C 22q11 : Lambda - 74 gènes V - 7 gènes J qui précèdent plusieurs segments C. Vλ1 à Vλ74 Tout ce processus est indépendant de l’Ag et est chronologiquement ordonné Page 3 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï 2) Diversité combinatoire : recombinaisons somatiques Recombinaison D-J (avec perte de matériel génétique) : De façon aléatoire, en absence d’un antigène, un segment D et un segment J sont juxtaposés. Recombinaison V-DJ : Un segment V se juxtapose de façon aléatoire sur le bloc DJ (toujours perte de matériel génétique) Ce segment VDJ code pour la partie variable des immunoglobulines. En ce qui concerne les chaines légères, on a juste une recombinaison V-J Ce réarrangement est indépendant de l’Antigène et ne concerne qu’un allèle : exclusion allélique (le second allèle n’est réarrangé qu’en cas de réarrangement abortif du premier) Rq : C’est la seule situation où il y a une perte de matériel génétique sans conséquence pathologique : suppression physiologique nécessaire à la formation bloc VDJ. L’ADN ainsi réarrangé est ensuite transcrit en ARN pré-messager qui subit l’épissage (permet le rapprochement du segment constant C au bloc VDJ). L’ARN messager ainsi obtenu peut être traduit en chaîne lourde d’Ig. NB : Deux types d’Ig : Ig membranaire et Ig sécrétée. Ig membranaire : Au moment où l’ARNm primaire est transcrit, le domaine codant pour la partie permettant la sécrétion est éliminé par épissage. 3) Diversité jonctionnelle Imprécision de recombinaison : Il peut y avoir des petites délétions (environ 15 nucléotides) : - En 3’ des gènes V - En 5’ des gènes J - En 3’ et 5’ des gènes D La TdT (Terminal-Déoxynucleotidyl-Transferase) : Cet enzyme ajoute de façon aléatoire des nucléotides qui sont des marqueurs de clonalité. 4) Diversité d’association H+L Appariement aléatoire d’une chaine lourde avec une chaine légère pour obtenir une Ig. Page 4 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï III. Mécanisme de recombinaison 1) Séquence signal de recombinaison (RSS) RSS : séquence constituée d’heptamères et nonamères séparés de sequences de 12 ou 23 nucléotides. Les RSS sont situés en 3’ des gènes V, en 5’ des gènes J et de part et d’autre des gènes D. Ces RSS ont la particularité de s’assembler : Les octamères et les nonamères s’apparient et les 12 ou 23 Nts font ne boucle. Règle 12 – 23 d’appariement des RSS : La recombinaison des gènes d’Ig/TCR ne se produit qu’entre deux segments géniques possédant des RSS de taille différente. (jamais 12/12 ou 23/23 !) 2) Délétion versus inversion Recombinaison par délétion : association du segment V et J et excision du cercle d’excision. Recombinaison par inversion (plus rare) 3) Reconnaissance des RSS par la recombinase La recombinase est un complexe enzymatique comprenant plusieurs protéines codées entre autre par le gène RAG: gène activateur de la recombinaison, exprimé par les lymphocytes au cours de leur différenciation. Fixation RSS/RAG Repliement de l’ADN et rapprochement spatial V-J. Cela permet la complémentarité des RSS (formation en épingle à cheveux). Il y a alors une coupure de l’ADN. RAG emporte le cercle d’excision. Patho : Déficit en RAG Déficit immunitaire sévère qui touche les deux populations de lymphocytes ( Les patients ne peuvent recombiner ni les gènes des immunoglobulines ni les gènes des TCR). Le seul moyen de guérir ces enfants est une greffe totale de moelle osseuse. Ces patients ne sont pas radiosensibles : s’ils sont exposés à des radiations ils ne présentent pas de mutations de l’ADN. Il y ensuite une réparation de l’ADN par activation de la voie NHEJ (voie de réparation ubiquitaire de l’ADN). Ce phénomène ne se produit pas uniquement dans les lymphocytes. Page 5 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï Patho : Défaut d’un facteur de ce complexe(ex Ligase) Déficit immunitaire combiné sévère (SCID) : défaut sévère du nombre ou de la qualité des LB ou LT. Ces patients sont en plus radiosensibles. Génération de la P-diversité : Ouverture imprécise de l’épingle à cheveux et conservation de quelques nucléotides du RSS. On distingue : o La N-diversité généré par addition de nucléotides sous forme palindromique. o La P-diversité généré par l’ouverture de l’épingle à cheveux. L’exclusion allélique : Réarrangement du locus IGH : à partir de la cellule souche engagé dans la lignée B : Réarrangement D-J sur chaque chromosome. Réarrangement V-DJ sur le 1er chromosome. Ce réarrangement peut être productif ou non. Si réarrangement non productif (apparition d’un codon STOP) Réarrangement du 2° chromosome. Non productif apoptose Si un réarrangement de la chaine lourde est productif sur un des deux chromosomes Réarrangement de la chaine légère (commence toujours par κ) Réarrangement V-J du 1er locus κ Si non productif réarrangement du 1er locus λ Non productif réarrangement 2ème locus κ Non productif réarrangement 2ème locus λ Non productif Apoptose 70 à 90 % des cellules vont mourir avant d’avoir atteint l’âge adulte Locus IGH Cellule souche Cellule proB précoce Cellule proB tardive Configuration germinale Réarrangement D-J Réarrangement V-DJ Page 6 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï IV. Génération de la diversité dépendante de l’Ag Les lymphocytes finissent par entrer dans un ganglion. Au niveau du ganglion, ils rencontrent LT CD4 qui sécrète des cytokines LB arrête d’exprimer des Igs de surface LB subit des mutations ponctuelles sélection Commutation isotopique (n’intervient pas dans la diversité du répertoire car modification de la partie constante IgM qui devient IgG ou IgA, etc.) 1) Hyper-mutation somatique (ne concerne que les Igs, pas TCR) Mutations ponctuelles au niveau de la région VH et VL des LB matures activés (centre germinatif). Après rencontre avec l’Ag, le LB sécrète AID (activated induced cytidine deaminase) qui désamine les cytosines qui deviennent des uraciles. Il induit donc des erreurs sur le génome (car pas d’uracile sur l’ADN). Recrutement du complexe Msh2/6 qui s’associe à cet appariement et rencontre avec une polymérase éta qui a un fort taux d’erreur (1erreur toutes les 1 000 pdb) dès que AID est exprimé ce qui permet de réparer les uraciles. séquence d’ADN mutée. A chaque fois que la cellule se divise, une nouvelle erreur est générée (car VDJ = 1000pdb). On se retrouve donc avec un nouvel ADN. Rôle dans la maturation de la réponse immune et l’augmentation de l’affinité des AC . La sélection est faite car les mutations ponctuelles sont sensées augmenter l’affinité du paratope pour l’épitope. Si elle diminue apoptose. Ne vont être retenus et stimulés en continu, que les lymphocytes qui augmentent leur affinité pour l’antigène. Parfois, le lymphocyte acquiert une auto-immunité. 2) Editing/ Révision de l’anticorps Si le lymphocyte B autoréactif rencontre son Antigène (auto-Ag) changement de la chaine lourde ou légère par nouvelle recombinaison. Ce phénomène nécessite l’expression des gène RAG. A deux endroits : _ Dans la moelle osseuse : Le lymphocyte B immature modifiera sa chaine légère constante _ Dans le centre germinatif du ganglion : changement de chaine lourde constante. 3) Commutation isotypique dépendant de l’antigène Modification de la partie constante des immunoglobulines. En effet les parties constantes sont précédées par des séquences switchs très sensibles à AID. Page 7 sur 8 Immuno 12-10-2010 Cours N° 5 : Gènes des Immunoglobulines by Andreï Il y a des appariements entre deux séquences switchs : excision de la partie entre ces deux et rapprochement d’une autre partie constante. AID intervient mais il n’y a plus de polymérase eta : o Désamination des cytosines par AID. o Création de sites abasiques (plus de nt en face des G). o Clivage au niveau des sites. o Résolution ( boucle et religation ac le segment switch le plus proche) Mais cette commutation isotypique n’intervient par dans la diversité du répertoire (car partie constante des immunoglobulines). 4) Révision du répertoire Repose sur l’existence de RSS cryptique (heptamère) au niveau des chaines lourdes d’Ig. (segment V) Ces RSS cryptique permettent une nouvelle recombinaison avec le gène d’à coté. Il y alors génération d’un nouvelle chaine lourde grâce à l’existence de RSS cryptique. 5) Conversion génique (pas chez l’homme) La recombinaison VDJ existe chez la plupart des mammifères mais on sait que chez les oiseaux (et certains ruminants) seul un seul gène V était fonctionnel pour la chaine lourde. Le répertoire des oiseaux est donc du à une seule recombinaison. Les oiseaux ont donc développés un mécanisme appelé la conversion génique. A chaque mitose il y a une copie d’une toute petite partie d’un pseudo-gène (gène V inactif) dans la séquence VDJ. Il n’ ya pas recombinaison mais simplement erreur de lecture. Ce bloc VDJ à l’origine unique subit donc des modifications pour permettre un répertoire important (aussi important que celui de l’homme). Page 8 sur 8
