Les lymphocytes Les lymphocytes, comme les autres cellules

Les lymphocytes
Les lymphocytes, comme les autres cellules sanguines, sont issues de la cellule souche
hématopoïétique dans la moelle osseuse. Les progéniteurs sont relativement mal connus, mais les
précurseurs sont bien identifiés.
Les lymphocytes sont des cellules qui ne sont pas localisés dans un organe. On les trouve dans le
sang, la lymphe, les organes lymphoïdes, et, dans certaines conditions, dans les tissus.
Au MGG, on ne peut pas faire la différence entre les lymphocytes B et T.
- c'est une cellule qui fait entre 8 et 10 μm.
- il y en a 1 à 4.109/L dans le sang.
- le cytoplasme est très réduit, le noyau est important.
- le réticulum endoplasmique est réduit.
Il existe plusieurs types de lymphocytes, en fonction du type de récepteur qu'ils vont porter.
Les lymphocytes ont une double différenciation:
- la première, à partir de la cellule souche, se déroule dans les organes lymphoïdes primaires
(moelle et thymus).
- la deuxième a lieu dans les organes lymphoïdes secondaires (ganglions, rate, amygdales),
sous l'influence de l'antigène. Ces lymphocytes vont devenir:
∙ effecteurs, à vie courte
∙ mémoires, à vie longue
I) Les lymphocytes T
Ils sont responsables de la réponse immunitaire cellulaire, alors que les lymphocytes B sont
responsables de la réponse immunitaire humorale (les B vont produire des anticorps qu'on va
retrouver dans le sang).
A) Origine
Les lymphocytes T sont issus de la cellule souche de la moelle osseuse, et les progéniteurs vont
sortir de la moelle osseuse pour gagner le thymus par voie sanguine. Lorsque ces progéniteurs
arrivent dans le thymus, ils vont recevoir un signal par le récepteur NOTCH, qui va les orienter vers
la lignée T. Ces cellules vont devenir des précurseurs qui vont se différencier en plusieurs étapes,
caractérisées par le réarrangement des gènes qui conduit à l'expression du TCR sur la membrane des
lymphocytes.
1) Le thymus
C'est l'organe de maturation des lymphocytes T. Dans le thymus, on parle de thymocytes (=
précurseurs).
Il y a 2 expériences qui permettent de les mettre en évidence:
- quand on enlève le thymus à des souris, à la naissance, elles n'ont pas de lymphocytes T en
périphérie
- souris nude: pas de différenciation de l'épithélium thymique: mutation du gène whn
(forkhead/winged helix transcription factor)
Ce n'est pas le seul organe de maturation des lymphocytes T, car ils peuvent maturer au niveau de
l'épithélium digestif (intestin grêle et côlon).
Le thymus va se développer, chez l'embryon, à partir d'ébauches épithéliales issues à partir des 3ème
et 4ème poches pharyngiennes. C'est un organe lympho-épithélial: on a une trame de cellules
épithéliales dans laquelle vont se loger les cellules lymphoïdes non différenciées (thymocytes) et
d'autres cellules comme les macrophages et des cellules dendritiques.
Le thymus se trouve dans le thorax (médiastin), juste au-dessus du cœur. Cet organe augmente de
taille jusqu'à la puberté, puis diminue mais ne disparaît jamais totalement. Cependant, les
lymphocytes T ne vont pas diminuer en nombre car les lymphocytes T matures vont se multiplier.
Le thymus est structuré en lobules et il est entouré d'une capsule perméable aux antigènes.
On définit 3 zones:
- le cortex: zone où s'effectue la maturation et la sélection (permettent à nos cellules
d'acquérir la tolérance au Soi). C'est une zone de forte densité cellulaire, où l'on trouve des
thymocytes, des cellules épithéliales corticales et des macrophages.
- la jonction cortico-médullaire: c'est le lieu d'entrée et de sortie des thymocytes. On a, à ce
niveau là, un certain nombre de cellules dendritiques.
- la médulla: on y trouve les cellules les plus matures. La densité est plus faible. On y trouve
également des macrophages et des cellules dendritiques.
La maturation des lymphocytes T comporte 4 phases:
- migration
- prolifération
- différenciation
- sélection
Toutes ces étapes font impliquer des interactions avec les autres cellules du thymus. Les molécules
de classe I et II du CMH, des intégrines et des cytokines vont jouer des rôles importants.
B) TCR
Ces récepteurs ne sont exprimés qu'à la surface des lymphocytes T. Sur un lymphocyte T, ils sont
tous identiques entre eux (jusqu'à 30000 TCR/cellule), mais varient d'un lymphocyte T à un autre.
Le TCR fait parti de la super-famille des Ig. Ils sont composés de 2 chaînes (α et β) qui sont liées de
façon covalente (= TCR2). Ce TCR est associé à d'autres chaînes du CD3, qui ne reconnaissent pas
l'antigène mais jouent un rôle dans la transmission du signal.
a) TCR2 α/β
On le trouve sur la majorité des lymphocytes T. Ils vont reconnaître l'antigène présenté par les
molécules du CMH par ce TCR.
Chaque chaîne est composée de plusieurs parties:
- le plus à l'extérieur, on a un domaine Ig-like qu'on appelle V (variable), où on a des zones
hypervariables (CDR: complementary determining region) qui sont au nombre de 3. Ces
CDR sont les zones de contact avec l'antigène. Ce sont ces régions qui vont changer d'un
TCR à l'autre, et qui vont permettre aux lymphocytes T de reconnaître un nombre énorme
d'antigènes (→ responsable du polymorphisme).
- région C (constante) qui comporte le domaine où se forme le pont S – S, un domaine
transmembranaire, et quasiment rien au niveau cytoplasmique.
A côté de ces chaînes, il y a un complexe qu'on appelle le CD3.
b) CD3
Il est associé au TCR au niveau de la membrane, ce qui est nécessaire pour qu'il y ait expression de
l'un ou de l'autre. C'est un complexe formé de 6 chaînes:
- 3 chaînes polypeptidiques ε, γ et δ (transmembranaires)
- 2 chaînes zeta associées entre elles de façon covalente (3 motifs ITAM). La partie extracellulaire est très courte
- 1 chaîne ε
Les chaînes du CD3 ont, au niveau cytoplasmique, des ITAM (motifs d'activation sur tyrosine), ce
qui leurs permettent d'interagir avec des protéines kinases, ce qui permet la transmission du signal.
Le CD3 n'est absolument pas polymorphique: il est identique entre toutes les cellules et entre tous
les individus. Ce sont ces chaînes là qui vont transmettre le signal.
c) CD4 et CD8
Il existe des lymphocytes T CD4 et des CD8, qui ont des fonctions totalement différentes. On les
différencie par l'expression membranaire de ces 2 molécules. Ce ne sont pas seulement des
marqueurs car le CD4 va se fixer sur les molécules de classe II du CMH, alors que le CD8 va se
fixer sur les molécules de classe I du CMH. Ca va renforcer la liaison entre les cellules qui
présentent l'antigène et le lymphocyte T (= co-récepteur).
Le CD4 est une molécule qui caractérise les lymphocytes T CD4 (helper, auxilliaire = LTh CD4),
dont la fonction est d'aider les autres cellules à répondre. C'est une glycoprotéine qui fait partie de la
super-famille des immunoglobulines. La partie intracytoplasmique permet le recrutement de
kinases. Le CD4 a une double fonction:
- il s'accroche aux molécules de classe II du CMH (au niveau des parties constantes), ce qui
contribue au maintien des interactions entre le lymphocytes et la cellule présentant l'antigène
- participation à la transmission du signal, grâce au recrutement de kinases par sa partie
intracellulaire
Le CD4 est un des récepteurs du virus HIV. On les trouve également sur les cellules dendritiques et
sur les macrophages.
Le CD8 est formé de 2 chaînes (α et β) et fait également parti de la super-famille des
immunoglobulines. Il caractérise les lymphocytes T CD8 (LT CD8 cytotoxiques) qui constitue à peu
près 1/3 des lymphocytes T.
Le CD8 a également une double fonction:
- il se fixe aux molécules de classe I du CMH (sur la chaîne α, sur le domaine α3 qui est
invariant). Le CD8 conforte l'interaction entre les lymphocytes T CD8 et la cellule
présentant l'antigène
- participation à la transmission du signal, grâce au recrutement de kinases par sa partie
intracellulaire
d)
LT TCR1
Ces lymphocytes T ont un TCR1 qui est composé de 2 chaînes appelées γ/δ (d'où le nom de LT γ/δ).
On dit que leur TCR est un TCR1 car ce sont les premiers lymphocytes T qui sortent du thymus. Ces
lymphocytes reconnaissent l'antigène présenté par CD1 et l'antigène tel quel.
Cette population ne présente en général pas CD4 – CD8.
Le CD1 a un très faible polymorphisme. On pense que ces lymphocytes reconnaissent les protéines
de stress. On les trouve très peu dans les tissus lymphoïdes mais ils sont concentrés dans les
épithélia (ils font partis de l'immunité innée → première ligne de défense).
e) Gènes de TCR
Il y a jusqu'à 1011 TCR différents, mais identiques sur une même cellule. Ces récepteurs sont issus
de phénomènes de réarrangement. Le polymorphisme dépend donc de l'organisation des gènes et
des réarrangements.
Une chaîne est codée par plusieurs gènes.
Les chaînes α et γ vont être codées par 3 gènes chacune:
- un gène V (partie variable)
- un gène J (jonction)
- un gène C (partie constante)
Pour les chaînes β et δ, il va y avoir 4 gènes:
- un gène V (partie variable)
- un gène D (diversité)
- un gène J (jonction)
- un gène C (partie constante)
Ces gènes ne sont fonctionnels que dans la lignée T et vont subir des réarrangements somatiques.
Les gènes qui codent pour les chaînes α et δ sont sur le chromosome 14, alors que les gènes qui
codent pour les chaînes β et γ sont sur le chromosome 7.
Le locus β contient les gènes qui vont coder la chaîne β du TCR 2. Il comporte des gènes V (≈ 52
Vβ) qui sont regroupés en 2 clusters, des gènes J (13 Jβ), des gènes D (2 Dβ) et des gènes C (2 Cβ).
Le polymorphisme viendra des réarrangements (1 gène V parmi les 52 va s'associer à un des 13
gènes J, qui va s'associer avec un des 2 gènes D, et 1 des 2 gènes C).
Le locus α contient des gènes V (70 à 80 Vα), des gènes J (61 Jα) et un seul gène C. Ce locus
contient également les gènes qui codent pour la chaîne δ du TCR1. La chaîne δ présente une
diversité beaucoup plus faible: 4 Vδ, 3 Jδ, 3 Dδ et 1 Cδ.
Le locus γ présente un faible polymorphisme: 12 Vγ, 5 Jγ et 2 Cγ.
C) Ontogénie
Elle est responsable de la tolérance au Soi et du développement de maladies auto-immunes.
Les cellules qui sortent de la moelle osseuse et qui vont rentrer dans le thymus sont extrêmement
immatures (progéniteurs). Quand elles arrivent dans le thymus, elles peuvent encore donner
plusieurs types de cellules (LT, LB, ou cellules NK). On les appelle, à ce stade là, des
prothymocytes.
Ces cellules vont recevoir des signaux par le récepteur NOTCH, et vont rentrer dans une phase de
prolifération. Il y a à peu près 5.107 cellules produites par jour. Pourtant, ne sortent du thymus que
106 cellules/jour. Entre le moment où les cellules entrent et le moment où elles sortent, on estime
qu'environ 98 % de ces cellules vont mourir (apoptose).
Ces cellules vont passer par plusieurs stades:
• Le premier stade est double négatif: les cellules n'ont pas de TCR, ni de CD4, ni de CD8, ni de
CD3. Ca correspond à environ 5% de la population totale des thymocytes dans le thymus.
- Une partie de ces cellules (1/5 de ces 5%) va réarranger γ/δ et vont exprimer le CD3 afin
de produire les lymphocytes T γ/δ, et vont quitter le thymus rapidement (ils présentent un
TCR1).
- Un faible pourcentage de ces cellules va réarranger α et β, exprimer le CD3 et d'autres
marqueurs, afin de produire des cellules NKT. Ces cellules sortent également précocement
du thymus. Elles ont quasiment toutes le même TCR (très faible polymorphisme).
- Le reste (environ 60%) va passer par plusieurs stades: il y aura réarrangement de la chaîne
β du TCR2, qui est associée à une partie constante de la chaîne α. Si le réarrangement ne se
fait pas bien, les cellules meurent. Ces cellules vont exprimer le CD3, prolifèrent et passent
au stade double positif.
• Stade double positif: ces cellules ont réarrangé la chaîne α, expriment un CD3, le CD4 et le CD8.
Ces thymocytes double positif ont une durée de vie d'environ 3 à 4 jours. Ces cellules ont
maintenant un TCR normal (réarrangé) qui est capable de reconnaître n'importe quel antigène du
Soi ou du Non soi présenté par n'importe quel allèle du CMH.
A ce stade là se produit la sélection car il ne faut plus qu'elles reconnaissent les antigènes du Soi. Il
faut également éliminer les cellules qui reconnaissent un antigène présenté par une autre molécule
du CMH.
Il y aura une sélection positive: les thymocytes qui sont capables de reconnaître avec une faible
affinité un peptide du Soi présenté par le CMH du Soi vont être sélectionnés positivement (ils vont
recevoir un signal de survie). Les thymocytes qui reconnaissent avec une forte affinité le complexe
peptide du Soi – CMH du Soi vont recevoir un signal d'apoptose. Les thymocytes dont le TCR ne
reconnaît pas les allèles du CMH meurent tout de suite. Il faut qu'il y ait une double reconnaissance.
Des thymocytes expriment un TCR, en plus du CD3, qui doit interagir avec les molécules du CMH.
Dans le thymus, on va avoir des cellules dont le TCR n'interagit pas avec les molécules du CMH de
l'individu, et dans ce cas là, les thymocytes meurent.
Il y a d'autres cellules dont le TCR est adapté aux molécules du CMH. On dit qu'elles sont
sélectionnées positivement car elles reçoivent un signal de survie.
Les molécules du CMH contiennent un peptide. S'il s'agit d'un peptide du Soi et que le TCR
reconnaît le CMH mais ne reconnaît pas bien le peptide (faible affinité), le thymocyte va survivre et
va partir en périphérie. Les thymocytes dont le TCR reconnaît un antigène du Soi avec une
interaction forte vont entrer en apoptose.
Toutes les protéines du Soi ne sont pas exprimées dans le thymus, ce qui veut dire qu'on a tous, en
périphérie, des lymphocytes T auto-réactifs. C'est une acquisition centrale de la tolérance du Soi et
en périphérie, il y a d'autres systèmes qui maintiennent inactifs ces lymphocytes T auto-réactifs.
Les thymocytes double positif sélectionnés vont devenir des lymphocytes T CD4 ou des
lymphocytes T CD8. Cette différenciation dépend du TCR (s'il reconnaît les molécules de classe II
du CMH → CD4, s'il reconnaît les molécules de classe I du CMH → CD8).
Tout ceci se passe dans le cortex.
Les cellules vont ensuite aller dans la médulla, où elles continuent d'être sélectionnées négativement
car il y a des cellules épithéliales qui expriment un facteur de transcription (AIRE) permettant
l'expression, dans la médulla, de protéines du Soi qui n'ont rien à faire normalement dans le thymus.
Il existe des personnes chez qui ce facteur est muté et ces personnes développent des maladies autoimmunes.
Malgré cette double sélection, tous les antigènes du Soi ne sont pas exprimés dans le thymus.
Diapo nouveau poly
Les cellules vont ensuite quitter le thymus et gagner les organes lymphoïdes secondaires par voie
sanguine. Les cellules qui sortent vont reconnaître un peptide du Non soi présenté par une molécule
du CMH du Soi.
Sont éliminés:
- les cellules qui ne reconnaissent pas le CMH
- les cellules qui reconnaissent les peptides du Soi
Il n'y a qu'environ 2% des cellules qui sortent. Dans ce système vont intervenir des cytokines et des
hormones thymiques.
II) Structures membranaires des lymphocytes T
A part le TCR, ces structures sont monomorphiques (identiques chez tous les individus et chez tous
les lymphocytes T) et il y a 3 molécules qui sont importantes:
- la super-famille des immunoglobulines
- intégrines
- sélectines
Ces molécules jouent un rôle dans la maturation et dans la différenciation, dans la circulation des
lymphocytes et dans la réponse immunitaire proprement dite.
La super-famille des immunoglobulines:
Elles sont caractérisées par la présence de domaines Ig-like.
Toutes ces molécules dérivent d'un ancêtre commun. Elles jouent un rôle important dans l'adhésion
et dans la transmission du signal.
Les intégrines:
On en trouve en quantité importante sur les leucocytes, mais on en trouve sur toutes les cellules.
Elles interviennent dans des interactions cellule – cellule, des interactions cellule – matrice
extracellulaire, et reconnaissent également des composants solubles.
Elles sont formées de 2 chaînes (α et β). On a identifié 8 chaînes β et 18 chaînes α. Une chaîne β
peut se lier à différentes chaînes α. On a identifié 24 hétérodimères.
Dans la réponse immunitaire, il y a surtout les intégrines à chaîne β1 (VLA), les intégrines à chaîne
β2.
Elles interviennent dans le développement embryonnaire, dans l'apoptose, dans la circulation des
leucocytes, dans l'hémostase, mais aussi dans la croissance tumorale et dans la formation des
métastases.
Les sélectines:
- sélectine L est sur les leucocytes
- sélectine E est induite sur les cellules endothéliales
- sélectine P présente sur les plaquettes
Leurs ligands sont des sucres. Elles jouent un rôle important dans la circulation des leucocytes et
dans les métastases.
Sur les lymphocytes T, on trouve le TCR, le CD4 ou le CD8, le CD3, des molécules de classe I du
CMH, le CD2 (glycoprotéine ayant un rôle important dans la transmission du signal aux
lymphocytes T), des molécules d'adhésion comme ICAM, la sélectine L, des intégrines à chaîne β1
et β2, le CD28 (indispensable à l'activation des lymphocytes T).
Sur les lymphocytes T, on trouve des récepteurs de cytokines, dont le récepteur de l'interleukine 2
(cytokine majeure pour les LT). Les lymphocytes T naïfs qui circulent ont un récepteur à 2 chaînes
(IL-2Rβγ) de faible affinité. Quand le lymphocyte est activé par un complexe peptide – molécule du
CMH, il va produire une troisième chaîne (α), afin d'obtenir un récepteur à forte affinité (IL-2Rαβγ)
et permet la prolifération des lymphocytes T.
Le CD45 est une phosphatase qui peut être exprimée sous 2 formes:
- forme de haut poids moléculaire, présent sur les lymphocytes T naïfs
- forme de bas poids moléculaire, présent sur les lymphocytes T mémoires
III) Fonctions des lymphocytes T
Les lymphocytes T CD4 vont devenir des lymphocytes T helper (ou auxilliaire) et vont aider
d'autres cellules à assurer la réponse immunitaire. Ce sont les cellules clés de la réponse
immunitaire spécifique car ils vont aider les lymphocytes B à produire les anticorps et vont aider les
lymphocytes T CD8 à devenir cytotoxiques, en produisant des cytokines.
Les lymphocytes T CD8 vont devenir cytotoxiques (cellules tueuses) et permettront d'éliminer une
cellule infectée ou transformée (tumorale).
Ces 2 types de cellules peuvent également donner des cellules mémoires (LT CD4 mémoire et LT
CD8 mémoire) qui sont des cellules ayant vu l'antigène. Ces cellules ont une durée de vie très
longue. Elles ont des caractéristiques:
- elles vont répondre plus vite à la stimulation par l'antigène (→ plus efficace)
- elles ont une distribution tissulaire différente (→ elles vont plus rapidement au contact de
l'antigène)
Il existe également des lymphocytes T régulateurs qui sont des lymphocytes T CD4, produits dans
le thymus, exprimant un facteur de transcription appelé foxp3. Ces lymphocytes T régulateurs
bloquent la réponse immunitaire par des contacts cellule – cellule et par des cytokines. Ces cellules
diminuent en cancérologie.