La mémoire immunologique
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Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER La mémoire immunologique Seule la mémoire immunologique concernant les lymphocytes cytotoxique (LTCD8) sera abordée dans ce cours. PLAN : I. II. III. I. Introduction Les propriétés de la mémoire immunologique 1. Capacité de division 2. Capacité sécrétrice 3. Capacité de migration Le maintien de la mémoire immunologique 1. Constatation 2. Les acteurs 3. Rôle fondamental des LTCD4 Introduction Dès le XVIIIe siècle, l’idée de mémoire immunologique contre les affections virales apparaît, bien que ces termes ne soient pas spécifiquement employés évidemment. En effet, en 1781, une épidémie de rougeole a ravagé la population des îles de Féroé ; moins de 50 ans après, en 1846, une deuxième épidémie a frappée cette même région : un physicien de l’époque, Ludwig Panum, note alors : - les personnes âgées qui avaient survécu à la première épidémie n’étaient pas attaquées par la suivante - toutes les personnes qui n’avaient pas été exposées à la première épidémie etaient attaquées par cette infection Il en découle plusieurs conclusions capitales : - l’immunité contre la rougeole dure très longtemps - une ré-exposition au virus n’est pas nécessaire pour le maintien de l’immunité à long terme Cinétique de la réponse immunitaire Phase d ’expansion Phase de contraction Temps en jours Ag Réponse primaire Ag Réponse secondaire Page 1 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT II. ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Les propriétés de la mémoire immunologique La réponse mémoire a plusieurs caractéristiques : - quantitative : augmentation du nombre de LT dirigés contre l’Ag - qualitative : augmentation du pouvoir cytotoxique du LT contre l’Ag Cependant, ce fait peut être modulé par l’environnement. En effet, on a pu observer que la mémoire immunologique pour un virus A, peut diminuer avec des infections successives par des virus différents jusqu’à attrition (perte de mémoire immunologique). 1. Capacité de division Expérience : Pour ces expérience, on utilise les souris femelles RAG2-/- qui ne peuvent plus réaliser de réarrangement T, elle n’ont donc plus de cellules T mémoire mais que des cellules T naïves. Ces souris sont transgénique pour les chaînes et du récepteur T spécifique de l’Ag de souris mâles et leur CMH est restreint au type H-2 Db. On compare donc la capacité de division des LT mémoires par rapport aux LT naïfs. Pour cela, sur les souris femelles Rag -/-, on injecte une quantité connue de LT mémoire et naïfs marqué par 2 fluorochromes différents avec l’Ag In vivo expansion spécifique mâle. of naive and memory cells 0,5x106 Cellules naïves THY1.1 Receveu rs femelles Rag2 -/Antigène mâle (10% MO cellules mâles) 0,5x106 Cellules mémoires THY1.2 4 0 3 0 Number of Tg cells per mouse (1 - ) 0 6 Naive Memory 2 0 1 0 0 0 1 0 2 0 5 0 Days After transfert Page 2 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Le marqueur incorporé dans les cellule LT naïfs et LT mémoires a la particularité de diminuer de moitié sa concentration à chaque division cellulaire. Ainsi on peut voir que la concentration dans les cellules naïves est beaucoup plus importante et donc qu’elles ont moins subies de divisions que les cellules LT mémoires Temps avant première division (h) Temps de division (h) Taux de perte (h) Conlusion : - Naïve Mémoire 27 19 42 12 17 62 le temps de division des cellules mémoires est + court le taux de division des cellules mémoire est + grand, la perte de cellules mémoires est réduite Cette capacité est surtout due au contrôle de la mise en route du cycle cellulaire, il y a plus de complexe cycline D/ kinase actif et donc l’entrée en division est plus rapide. Page 3 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER 2. Capacité sécrétrice Expérience : On réalise la même expérience en mesurant les concentrations de 2 cytokines fortement liées à la fonction cytotoxique : IL-2 et IFNg. En bleu, les taux pour les cellules naïves et en jaunes les taux pour les cellules mémoires. Rapid and efficient lymphokine secretion IL-2 (pg/ml) IFN (ng/ml) 100 1000 24 24 10 48 1 48 100 72 72 48 48 72 72 10 24 I-L2 IFN (f gL r./ce l ) (f gr. c l ) l /e l Naïve 0.5 3.5 190 14 Mémoire 24 1 0.1 Naive Memory Naive Memory Conclusion : - la sécrétion est + rapide et + importante - la fréquence est + élevée - les cellules sont polyvalentes La sécrétion des cytokines est régulée par des modifications épigéniques (temporaires et réversible), par le système de ZAP70, CD3 et phosphorylés, et par l’activation des voies MAP kinases. 3. Capacité migratoire Expérience : On a déterminé la localisation des LT naïfs et mémoires sur les souris. 10 0 7 5 % of the Tg cells Naiv e Memory 5 0 LN : Ganglions lymphatique SP : système périphérique BM : moelle épinière 2 5 0 LN SP BM Page 4 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Conclusion : - les cellules mémoires sont capables de migrer dans les tissus non lymphoïdes Cette capacité est contrôlée par les molécules de surface comme le CD62L, ou par des chemokines dont le CCR7 qui est le plus important. En effet, le CCR7 détermine la spécificité du lymphocyte : - CCR7+ : LT mémoire spécifique des organes lymphoïdes (TCM) - CCR7- : LT mémoire spécifique des tissus (Effecteur) (TEM) Il existe différents modèles de différenciation qui sont proposés : LT Naïf Effecteur TCM TEM LT Naïf Effecteur TEM TCM TCM LT Naïf Effecteur TEM III. Le maintien de la mémoire immunologique 1. Plusieurs constatations Les cellules mémoires se maintiennent en l’absence de l’antigène; en effet, aprés expositions à certains virus tel que le virus de Sendaï, Influenza ou le LCMV, l’immunité reste efficace sans nouvelle exposition. D’autres Ag ne sont pas totalement éliminés par l’organisme et peuvent concourir au maintien de l’immunité, comme les virus latent (VIH, Herpès) En absence de l’Ag, les cellules mémoires peuvent se maintenir grâce à leur capacité acquise: - elles sont capable d’interagir avec les complexes CMH+peptide, par le biais des réactivité croisées - elles sont capables de répondre à des facteurs de croissance. Page 5 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER 2. Les éléments de restriction et Ag Expérience: On étudie la capacité de divisions des LT naïves dans plusieurs conditions: - Souris mâles, présence de l’Ag - Souris femelle: absence de l’Ag , pourvu du bon élément de restriction du CMH-I, H-2 Db du recepteur T transgénique - Souris femmeles ne possédant pas Db mais d’autres molécules du CMH-I Interactions nécessaires à l’activation et la survie des cellules Mémoires Interactions nécessaires à l’activation et la survie des cellules Naïves + # of m o n o cl o n al T ce lls 108 Antigen 108 108 H-2Db 107 107 106 106 105 5 10 104 4 10 103 0 4 8 12 16 103 0 4 8 12 16 Days after transfer + 107 H- b 2D 106 105 104 103 0 4 8 12 16 - 1 0 # of m o n o cl o n al T c el ls 8 Ag No Ag H-2Db+ 1 8 0 1 0 8 No Ag H-2DbH-2Kb+ 1 7 0 1 7 0 1 7 0 1 6 0 1 6 0 1 0 1 5 0 1 5 0 1 5 0 1 5 0 1 4 0 1 4 0 1 4 0 1 4 0 1 3 0 0 4 8 12 16 1 4 0 0 4 8 12 16 1 7 0 6 1 3 0 0 4 Days after transfer No Ag H2Db2M- 1 8 0 1 0 8 12 16 1 0 6 3 0 4 8 12 16 Conclusion: Les cellules naïves ont besoin de l’Ag pour se multiplier et d’une interaction avec le bon élément de restriction pour survivre. Les cellules mémoires n’ont plus besoin de l’Ag pour se diviser, et peuvent survivre avec un élément de restriction proche mais moins spécifique. Page 6 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER De cela découle une possible réaction croisée pour différents Ag: Commentaire: Les deux virus présentent un site antigénique commun. Lors d’une infection par LCMV, différents LT vont être amplifié dont un beaucoup plus car il possède une meilleure affinité, ici symbolisé en violet foncé. Lorsqu’une infection a un picornavirus fait suite au LCMV, d’autres LT vont être amplifiés, celui de plus forte affinité (en vert foncé) ainsi que celui commun aux 2 virus déjà amplifié lors de la prmière réacdtion (bleu entouré de rouge). Le LT commun va devenir majoritaire au cours du temps. En définitive, le sujet présente majoritairement le LT commun aux 2 infections, et non pas les 2 LT de meilleurs affinité du virus et du virus 2. Ceci mécanisme explique pourquoi le répertoire immunologique n’est pas forcément le même selon l’histoire infectieux du sujet. 3. Les facteurs de croissance Expérience: On étudie la capacité de survie les cellule LT mémoires sur des souris déficentes en un certains nombres de cytokines et de récepteurs de cytokines Page 7 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Conclusion: On a ainsi mis en évidence les rôles des IL-7 (et IL-7R), IL-15 (et IL-15R); et des molécules de survie Bcl-2. En effet, 5% des cellules effectrices expriment IL-7R et toutes les cellules mémoires expriment ce récepteur. De même, les souris défienciente en CD8 ne présentent pas de différenciation en LT mémoire. Plusieurs modèles de différenciation sont proposés: 4. Rôle des LT CD4 L’amplification et la différenciation de la réponse immunitaire humorale (LB) nécessite l’intervention des LT CD4 . Cela est-il aussi vrai pour l’immunité cytotoxique? Expérience: On travaille sur des souris femelles Rag -/- irradiées. On leur injecte des LT CD8 Transgénique dirigés contre l’Ag mâle avec ou sans CD4. On leur injecte ensuite l’Ag et l’on quantifie la réponse primaire et la réponse secondaire. Days After transfer 1 2 3 4 5 7 # CD8/mouse (10-5) Alone 1 1.5 2.5 10.7 31.5 56.3 + CD4 1 1.2 2.5 10.6 46.1 111.6 IL-2 (pg/ml) IFN- (ng/ml) 1600 1600 1200 1200 800 800 400 400 0 0 CD4 + CD4 Page 8 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Conclusion: Les LT CD4 a peu d’influence sur la réponse primaire (J1-3): son absence n’affecte pas l’élimination de l’Ag, les divisions cellulaires précoces et l’accessibilité aux cytokines. Par contre, l’absence des LT CD4 affecte beaucoup l’expansion des cellules LT CD8 pour la réponse secondaire (J5-...) ainsi que sur leur sécrétion de cytokines. La réponse mémoire est optimale lorsqu’il y a une spécificité du CD4. 5. Rôle des CPA Expérience: La réponse secondaire est quantifiée pour des souris + ou – CD40 ( la liaison avec les CPA et les LT CD4 n’est plus possible). . Secondary response (with CD4) IF N (ng/ml) 160 IL-2 (pg/ml) 160 0 CD8 CD4 + 0 CD8 CD4 - 0 0 120 0 120 0 80 0 80 0 40 0 40 0 0 CD4 + CD400 CFS E 0 CD40+ CD40 - On a également réaliser une étude comparative des géne exprimés pour les LT CD8 CD 40+/+ et CD40-/CD8CD40+/+ CD8CD40-/C D 1 32 3 4 5 6 7 8 9 1 1 0 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 2 9 2 0 2 1 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 8 C C R 7 GrGr Fa T T P anan sL IF N G Ner AB F- F f IL 7 R T IL IL G IL - - F- 15 21 10 R R RI R I C D 3 C C R 7 Gr Gr T P an Fa IF T an G er B sL N- N A FFf IL 7 R T IL IL G IL - - F- 15 21 10 R R RI R I Scale 0 10<9 9 100<49 9500<99 9 1,000<4,99 95,000<9,99 9 10,000<49,99 950,000<99,99 9 Page 9 sur 10 Cours du 19/02/2008 Corinne TANCHOT ronéotypeur : Cécile DOLLINGER Conclusion: La présence du CD40 est nécessaire pour la formation de LT mémoire ainsi que pour l’expression de nombreux récepteurs cytokiniques impliqués dans la survie cellulaire et de gènes impliqué dans la cytotoxicité de la réponse secondaire. IV Conclusion La génération de cellules LT CD8 mémoire est un procéssus de différention, permis par la coopération de 3 cellules du système immunitaire: - LT CD8 - la cellules présentatrice de l’Ag - LT CD4 Page 10 sur 10
