2. Les corécepteurs (CD4 et CD8)
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Immunologie – E. Treiner. LYMPHOCYTES T - - Acteurs essentiels de la réponse immunitaire adaptative contre les pathogènes intracellulaire. Pathologie : le déficit en LT à l’origine d’infection grave virale et opportunistes. Seul traitement de ces enfants (« bébés bulles ») est la greffe de moelle. LT est composé par deux molécules : le récepteur à l’antigène (TCR) + le module de transduction (CD3). o LT TCR γδ: cytotoxicité ++, cytokines/chimiokines++. Immunité des muqueuses, type innée. o LT TCR αβ représente plus de 90% des LT sanguins. o CD8 : cytotoxicité +++ et production de cytokines/chimiokines. o CD4 : production cytokines/chimiokines et cytotoxicité. Ce sont des LT axillaires qui orchestrent la réponse immunitaire. Reconnaissance de peptides d’origine microbienne, présentés par des molécules du CMH de classe I ou de classe II. I. Marqueurs des LT - - - - Spécifique : o CD3. o TCR (αβ ou γδ). Plus ou moins spécifiques (exprimé essentiellement par les LT mais pas uniquement): o Les corécepteurs : CD4 ou CD8. o CD5. Non spécifiques : o CD2. o LFA-1. o CD45. Activation/différenciation : o CD69. o CD25 (IL-2Rα). o CD45RA/CD45RO. 1. Module de transduction (CD3) - Le TCR possède une courte portion intra cytoplasmique qui n’a pas de fonction dans la transduction du signal. C’est pourquoi le TCR est toujours associé au CD3. Le CD3 est une molécule polymérique toujours associée au TCR (que ce soit αβ ou γδ). o Composée de CD3γ, CD3, CD3(2) et CD3(2). o Associée au TCR par des charges négatives (TCR chargé positivement). Domaines extra et intracellulaire comprenant des motifs ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activated Motif). o Les motifs ITAM permettent al signalisation intracellulaire : Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. o - L’agrégation des TCR par leurs ligands permettent la phosphorylation des résidus tyrosines des ITAM par des kinases (associées aux corécepteurs), et l’association à d’autres protéines kinase. o Cela permet d’induire la cascade de signalisation. Principe général de fonctionnement des Immunorécepteurs : o Lymphocytes T : TCR (CD3). o Lymphocytes B : BCR (Igα et Igβ). o Lymphocytes NK : NKG2D (DAP12). 2. Les corécepteurs (CD4 et CD8) - - - L’affinité du TCR pour l’antigène est 1000 fois inférieure à celle des immunoglobulines (c'est-àdire : faible). L’interaction du TCR et de l’antigène n’est pas suffisante pour activer le LT. Nécessité de corécepteurs permettent une augmentation de l’avidité et de la signalisation. Les corécepteurs sont indispensables à l’activation des lymphocytes Tαβ : 99% des LT αβ expriment soit CD4 soit CD8 (l’expression d’une des molécules est exclusive). La molécule CD4 : o LTαβ expriment a 60% le CD4. o Capable de e lier au domaine β2 du CMH II. o Elle n’est pas totalement spécifique des LT : macrophages et dendritiques peuvent l’exprimer minoritairement. La molécule CD8 : o LTαβ(40%). o Capable de se lier au domaine α2 du CMH I. o Elle n’est pas totalement spécifique des LT, elle peut être exprimé minoritairement par : les lymphocytes NK, les LTγδ et les cellules dendritiques. Quand ces cellules l’expriment elles expriment un homodimère CD8αα. Ces molécules sont capables d’activer une Src kinase (rôle de transduction du signal). Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - Les LT CD8+ sont spécifiques de peptides présentés par du CMH I. Les LT CD4+ sont spécifiques de peptides présentés par du CMH II. - Mode d’action : o Après une 1ère interaction entre TCR-CMHpeptide. Il y a une modification de la conformation de la molécule CD4. o CD4 va ainsi approcher le CMH classe II. o La protéine Lck (associée au CD4) et la protéine CD3 (associée au TCR) sont mise en contact. Cela permet la phosphorylation des motifs ITAM du CD3 et cascade de signalisation. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - L’activation du LT utilise une organisation spatiale particulière des molécules impliquées : radeaux lipidiques : ségrégation spatiale de certaines molécules dans la membrane cellulaire. Mise en place d’une synapse immunologique: Complexe supramoléculaire d’activation (SMAC). o Ségrégation dans le SMAC des protéines extra-et intracellulaire impliquées dans l’activation. o Ségrégation hors des SMAC de molécules inhibitrices. o Augmentation de l’avidité fonctionnelle, et polarisation de la sécrétion de cytokines/granules. II. Développement des lymphocytes T 1. Moelle osseuse - - - Cellule souche hématopoïétique (CD34+) se différencie : o CFU-GEMM : précurseur de la lignée érythroblastique, mégacaryocyte et myélocyte. o Progéniteur lymphoïde (parfois appelé précurseur lymphoïde commun). Ce progéniteur lymphoïde peut : o S’orienter vers un précurseur T-NK. o S’orienter vers la lignée B. Le précurseur T-NK peut : o Soit s’engager vers la voie de développement de lignée T. o Soit s’engager vers la voie de développement de la lignée NK. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. 2. Thymus - - - - - La particularité des LT par rapport aux autres cellules hématopoïétique, tout le développement restant des LT se produit dans un organe particulier qui lui ait dédié : le thymus. Ces étapes de différenciation sont sous le contrôle de facteurs de transcription : o NUTCH1 pour la voie de différenciation des lymphocytes T (et non en LB). o Icaros, CI, 4A3, etc. Les lymphocytes T se développent exclusivement dans le thymus. o Thymocytes immatures va au cours des différentes étapes génèrent des thymocytes matures. o Ces thymocytes matures génèrent eux-mêmes des lymphocytes T. o Les différentes étapes de développement sont intimement liées au réarrangement des gènes TCR. Thymocytes immatures subit de nombreuses étapes de différenciation : o Expression du TCR et CD3 : o Réarrangement des gènes du TCR. o Différenciation LTαβ ou LTγδ. o Sélection positive et négative (éducation thymique). o Acquisition du CD4 et CD8. Thymocytes double-négatif : o Tiens son nom du fait qu’il n’exprime ni CD3 ni CD4 : CD3- CD4- CD8-. o 4 stades (DNA, 2, 3 et 4) selon CD44/CD25. Les lymphocytes Tγδ : o CD3+ CD4- CD8-. o Le réarrangement γδ est fait en premier : les LT γδ sont exprimés plus précocement. o Lorsqu’il y a une recombinaison de la chaine α il n’y a plus possibilité t’exprimé une chaine γ (cf. cours précédent). Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - - - - - - - Si le LT n’a pas choisi de se différencier en γδ il prend la voie de développement de LTαβ : o Sous l’influence d’un facteur appelé Notch-1. o Recombinaison d’abord de la chaine β. o Si la recombinaison de la chaine β aboutit à une chaine β fonctionnelle, alors cette chaine s’associe à une molécule pré-T-α (ou pTα) pour former un pré-TCR. o Etape de point de contrôle important la différenciation du lymphocyte T : si la chaine β ne peut s’associer à la chaine pTα le thymocyte stop son développement et meurt. Une fois cette étape de pré-TCR passée il y a : o Une recombinaison de la chaine α et expression de TCRαβ. o A ce moment les thymocytes sont doubles positifs : exprime CD4+ et CD8+ (et CD3+). Ces thymocytes double-positifs subissent l’éducation thymique : o Etape stringente : environ 95% des thymocytes meurt. o Les 5% suivant poursuivent leur différenciation. Les LT survivants de l’éducation thymique : o Caractériser par l’expression d’un seul corécepteur CD4+ OU CD8+. o Ce sont des thymocytes matures. o Ils sont libérés dans la circulation sanguine. Education thymique Interactions avec des complexes CMH-peptide du soi : o Faible affinité : mort par « négligence ». Car ces LT ne seront jamais capables d’être activés par le CMH (même si présente peptide microbien). o Affinité intermédiaire : survie (5%) sélection positive. o Forte affinité : apoptose sélection négative. Les lymphocytes T sélectionnées sont capables de reconnaitre le « soi » avec une affinité suffisante pour permettre des interactions (survie), mais insuffisante pour développer de l’autoimmunité (appelée tolérance centrale). Les LT au cours de leur différenciation se fait du cortex vers la medulla. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - Sélection positive : se produit dans le cortex thymique, cellules épithéliales. Sélection négative : se produit dans la medulla, cellules hématopoïétiques (DC). Comment on est capable de développer une tolérance dans le thymus contre un tissu qui y est absent (tissu périphérique tel que les cellules productrices d’insulines) ? Grâce à AIRE. o AIRE (AutoImmune Régulateur) est un facteur de transcription exprimé dans les cellules épithéliales thymiques pour permettre la transcription de gènes spécifiques de tissus périphériques à faible niveau. o Pathologie : Un AIRE non efficace entre un APECED appelé syndrome poly-glandulaire auto-immun de type I. 3. LT dans la circulation lymphatique et sanguine - - - - - - - Les LT sortent du thymus et vont peupler les organes lymphoïdes secondaires (ganglions et rate) pour peupler la circulation lymphatique et sanguine. Les émigrants thymiques récents (venant de sortir du thymus) : o Ils peuvent être évalués par TREC. o Ils sont appelés lymphocytes naïfs (jamais activés par un antigène). Ils expriment CD45RA+. A la naissance : o Production thymiques récents : 50x106 cellules/jour. o Export thymique : 106 cellules/jour. Le thymus involue avec l’âge ainsi que la production des LT. Régulation indépendante du nombre de LT CD4 et CD8 (les facteurs qui régulent CD4 et CD8 sont différents). Exemple : si expansion du nombre des CD8 ne se traduit pas par une baisse des CD4. CD3+ : 70-80% des lymphocytes du sang : 1000-2500/mm3. o CD4+: 60-70% des CD3+ = 500-1500/mm3. o CD8+: 30-40% des CD3+ = 300-900/mm3. La survie des LT naïfs médiée par des interactions faibles avec des complexes CMH/peptide (du soi). La sélection positive dans le thymus permet de sélectionner des LT qui pourront survivre en périphérie. Les LT naïfs spécifiques d’un antigène sont en fréquence faible : 10-5 (1cellule/100 000). Il y a une expansion des LT effecteurs : jusqu’à 104 (une cellule se divise pour donner 10 000 cellules). o Prolifération intense. o Délai important : plusieurs jours. Les LT activés (ganglions) prolifèrent et se différencient en lymphocytes effecteurs capables de migrer dans les tissus infectés (récepteurs aux chimiokines). o Activation dans les ganglions. o Une fois activés, ils sont capables de migrer dans le territoire concerné. o Rôle important de la cellule présentatrice d’antigène qui donne l’information géographique (sous forme moléculaire) : elle active le LT (par l’antigène) et lui indique où il doit aller. Deux types principaux de LT : CD4 et CD8. Diffèrent sur : o Mode d’activation. o Reconnaissance antigénique. o Fonctions effectrice. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. III. Fonction des différents lymphocytes T 1. LT CD4+ auxilllaires : les « chefs d’orchestres » - - - - Lorsque les LT CD4 sont activés sous présence d’IL-12 ils deviennent des LT Th1. Les LT Th1 produisent des cytokines : o IL2. o IFNγ. o TNFα. Ces cytokines permettent l’immunité à médiation cellulaire : o Activation des macrophages. o Activation et prolifération des NK et LT CD8. Produite en réaction à des pathogènes intracellulaires. Situation de dysfonctionnement : Auto-immunité. Lorsque les LT CD4 sont activés en présence d’IL-4 ils deviennent des LT Th2. Les LT Th2 produisent des cytokines : TL4, 5, 10 et 13. Ces cytokines permettent l’immunité à médiation humorale : o Activation des LB. o Activation des polynucléaires éosinophiles. Produite en réactive à des parasites. Situation de dysfonctionnement à l’origine d’allergie. Exemple : asthme allergique. La voie de différenciation des LTCD4+ en présence de TGFβ et IL-6 permettent la différenciation en Th17. Ces Th17 expriment des IL17 et IL22. Ce sont des lymphocytes inflammatoires pour le recrutement des polynucléaires neutrophiles. Produite en réaction à des bactéries extracellulaires (levure ?). Dysfonctionnement produit une auto-immunité. Réponse adaptée au type d’infection, sinon : auto-immunité – allergie. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. 2. Voie singulière de différenciation : les lymphocytes T régulateurs (Treg). - - - - Ces LTreg ont des capacités régulatrices de la plus part des acteurs de l’immunité. Ils peuvent inhiber : o Les LB, les LNK, es CD8 o Soit directement soit en jouant sur la présentation d’antigènes. Mécanismes d’inhibition sont multiples : o Par une cytokine appelées TGNβ. o Par cytotoxicité : ils tuent les lymphocytes effecteurs. Ces LTreg ont plusieurs rôles : o Rôle fondamental dans la tolérance immunitaire. Le dysfonctionnement des LTreg est à l’origine d’un syndrome appelé IPEX : syndrome auto-immun polyglandulaire avec entéropathie. o Implication dans l’échappement au SI : tumeurs, infections virales chroniques ; Perspectives d’immunothérapies : o Le système immunitaire est capable de répondre aux tumeurs. Mais les tumeurs réussissent à recruter des LTreg qui empêchent le système immunitaire de combattre cette tumeur. o L’idée de pouvoir inhiber les LTreg pour pouvoir restaurer une réponse immunitaire face à une tumeur chez des patients cancéreux. 3. LT CD8 - - Les LT CD8 sont cytotoxiques pour les cellules présentant le même antigène. o Liaison à la cellule cible (molécules d’adhésion). o Deux mécanismes : apoptiose de la cellule cible. o Dégradation : perforine et granzymes (id. NK). o Interaction entre FasL (sur CD8+) et Fas (sur cellule cible) : entraine apoptose le la cellule cible. o Détachement de la cible et fixation à une nouvelle cible : serial killers. Les LT CD8 sécèrent des cytokines : o IFNγ : inhibition de la réplication virale, augmentation de lla présentation d’antigène, activation macrophagique. o TNFα : activation macrophagique et cytotoxicité. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - Fonctions similaires des LT CD8 et des NK : o Mais différentes d’activation et de reconnaissance. o Cinétique différente : o NK : immunité innée et agissent très rapidement. o T : immunité adaptative qui doivent se différenciés et se multipliés avant d’agir. 4. Cinétique de la réponse immunitaire et lymphocyte B mémoire - - - - - Phase de contraction de la réponse immunitaire : o Diminution de l’inflammation. o Mort cellulaire induite par l’activation (AICD) : o Fratricide + CPA : FasL/Fas. o ALPS : prolifération de LT CD4- CD8-. Réponse immunitaire : o Phase de contraction : Très forte prolifération des LT donc action qui peut être très rapide et très efficace. Phase de contraction o La majorité des LT meurt ensuite (un fois qu’ils ont remplis leur fonction). o Il existe un pool de lymphocytes survivants appelés lymphocytes T mémoires. Les lymphocytes T mémoire restent en fréquence plus importante que les lymphocytes naïfs de la même spécificité dont ils dérivent au départ. Les lymphocytes T mémoires expriment CD45RO+ (les naïfs exprimaient le CD45RA+). Il en existe deux types : o Mémoires effecteurs qui persistent dans le tissu où à eu lieu l’infection. o Mémoires centraux qui retournent dans les organes lymphoïdes secondaires (ganglions). Survie indépendante du CMH, dépendante des cytokines : IL7 et IL15. Ce qui caractérise ces lymphocytes T mémoire est une rapidité d’action et une efficacité augmentée. Cela est lié à deux choses : o Fréquence augmentée par rapport au LT naïfs. o Seuil d’activation abaissée (ils sont activés plus facilement). Donc la réponse secondaire est plus rapide et plus efficace que la réponse primaire : son pic est de 5 à 7 jours (contre 15jous pour la réponse primaire). Ce mécanisme de mémoire immunitaire est à la base de la vaccination. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. 5. Résumé 6. Lees pools de LT naïfs et mémoires sont interdépendants - Le nombre de LT totaux est constant. Le nombre de LT naïfs diminue, celui des LT mémoires augmente. Le répertoire devient moins diversifié ave l’âge. Avec le temps ont a une accumulation de LT mémoire dirigés contre les différents antigènes rencontrés. Donc perte de nouveaux LT capables de répondre à de nouveaux antigènes. Le sujet âgé devient moins capable de répondre à des nouveaux antigènes. V. La co-stimulation - L’activation des LT : o Reconnaissance antigénique CD3/TCR : appelé signal 1. o Le signal 1 n’est pas suffisant pour activer un LT quiescent : o Il est nécessaire d’avoir une co-stimulation par présence d’un pathogène: signal2. o Le signal 2 principal est assuré par CD28/B7. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. 1. Co-stimulation par interaction CD28-B7 - - - - CD28 exprimé de façon constitutive sur le LT. B7 : o De deux types B7.1 (CD80) et B7.2 (CD86). o Ils ont une expression constitutive sur les cellules dendritiques et macrophages. o L’expression est augmentée après activation. o Sur les lymphocytes B, les molécules B7 ont une expression inductibles. Corrélation entre expression B7 et fonction CPA : cellules dendritiques > macrophages/LB. Les LT naïfs sont très dépendants envers le signal 2 : o Seules les cellules dendritiques sont capables d’activer un lymphocyte T naïf. o Les LT effecteurs ne dépendent pas de CD28 (ne dépendent pas de la co-stimulation). o Les LT mémoires dépendent mois de CD28 que les LT naïfs : activation par d’autres cellules présentatrices d’antigènes que les cellules dendritiques. Si activation d’un LT avec un signal CD28/B7 insuffisant il y aura une anergie : tolérance spécifique envers l’antigène présenté. Explique la tolérisation permanente aux antigènes du soi par des cellules dendritiques immatures. Utilisation en thérapie : anticorps bloquant anti-CD28 dans les pathologies inflammatoires chroniques et dans les rejets de greffes. 2. Co-stimulation par interaction CD40L et CD40 - - - CD40 L = CD40 ligand. L’activation des LT CD8 nécessite l’aide indirecte des LT CD4. Signal CD40L / CD40 : o CD40 constitutif sur CPA : cellule dendritique, macrophage, lymphocyte B. o CD40L inductible sur LT CD4. Mode de fonctionnement : o Rapidement après activation le LT CD4 exprime la molécule CD40L. o Interaction CD40L/CD40 augmente l’expression de B7 1 ou 2 (et autres molécules de costimulation) de la cellule dendritique. o Cette cellule dendritique peut alors activer le LT CD8. Anticorps bloquant anti-CD40 en thérapie pour le rejet de greffe et auto-immunité. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011. Immunologie – E. Treiner. - La différenciation es LB en plasmocytes peut être : o T-indépendante. o T-dépendante (LT CD4) par interaction entre CD40/CD40L. - Le déficit en CD40/CD40L est à l’origine d’un syndrome hyper-IgM. o Défaut de commutation isotypique du lymphocyte B. o A l’origine d’une accumulation d’IgM avec déficit des autres isotypes (IgG, A et E). o Donc entraine un déficit humoral sévère : infections graves et récurrentes. 3. Autres molécules de co-stimulation - - - - - - De nombreuses molécules de co-stimulation modulent positivement ou négativement les interactions entre le LT et les CPA ou les cellules cibles. Il existe deux familles de co-stimulation : o Famille B7/CD28 : CTLA-4/B7, ICOS/ICOS-L, PD-1/PD-1L. o Famille TNF/TNF-R: CD40L/CD40, CD137/CD137L, CD134/CD134L, CD27/CD70. Expression constitutive ou inductible. Communication unidirectionnelle ou bidirectionnelle. Toutes ces molécules sont des cibles potentielles en thérapeutique : o Maladies chroniques inflammatoires. o Transplantation. o Infections virales chroniques (bloquer les régulations négatives). o Immunothérapie des cancers (bloquer les régulations négatives). ICOS: inductible sur LT. Rôle majeur dans la collaboration avec les LB: o Commutation isotypique. o Déficit Immunitaire Commun Variable: déficit en Ig de révélation tardive. CTLA-4: similaire à CD28. o Inductible après activation. o Liaison compétitive à B7.1/2. o Inhibition du LT. o Déficit en CTLA-4 chez la souris: lympho-prolifération fatale. o Lien entre polymorphisme du promoteur CTLA-4 et auto-immunité. PD-1: inductible sur LT, se lie à PD-1L. o Inhibition du LT. o Subversion par certains virus (HIV). CTL1-4 et PD-1 sont dont des cibles en thérapeutique : anticorps bloquants anti-CTLA-4 ou antiPD-1 dans les infections virales chroniques et dans les cancers. Cours d’Inès Masmoudi. DCEM1 2010-2011.
