30 janvier 2012. support de cours /philippe

Professeur Philippe Kourilsky
Année 2011-2012
PLAN DU COURS
30.01.2012
I.
La réaction antigène - anticorps.
II.
Les récepteurs de l’immunité
l immunité innée et la transduction des signaux
immunologiques depuis la surface cellulaire.
III.
La reconnaissance spécifique entre deux cellules.
IV.
L’inflammation
V.
Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
VI.
La discrimination entre le soi et le non-soi.
VII.
L’intégration du système immunitaire dans l’organisme.
1
PROBLEMATIQUE
■ Le système immunitaire au repos est en mouvement et en alerte
permanente. Surveillance incessante de l’ensemble du corps.
- Chez l’homme
l homme, des milliards de lymphocytes circulent de jour
comme de nuit dans le sang et la lymphe.
- Cellules sentinelles résidentes dans les organes
organes, mais certaines sont
mobiles : en cas « d’anomalie », elles transfèrent l’information des tissus
au système circulant (ganglion drainant le plus proche).
- Cellules circulantes = cellules de l’immunité innée + lymphocytes naïfs
de l’immunité adaptive + une minorité de cellules « expérimentées »,
rapidement réactivables (dont les cellules mémoire),
IV. L’inflammation
2
■ Inflammation = accumulation locale de fluide, de protéines du plasma
et de cellules blanches, provoquée par une blessure, une infection ou une
réponse immunitaire locale.
 Forte composante d’immunité innée, qui n’exclut pas une participation
de l’immunité adaptative (lymphocytes).
 Manifestation locale, concentrée, de phénomènes systémiques.
 Occasion d’avancer dans la compréhension de l’immunité systémique.
IV. L’inflammation
3
■ Hasard et spécificité.
● Hasard des « anomalies » (infection, défaut interne) et hasard des
recrutements cellulaires
cellulaires.
● Risques de confusion entre soi et non-soi.
● Dommages collatéraux non-spécifiques.
● Risques temporels importants :
- Délais trop longs de mise en œuvre.
- Résolution trop lente de la réaction inflammatoire.
- Liens entre inflammation chronique et cancers.
IV. L’inflammation
4
INTRODUCTION
Immunite innée
Immunité adaptative
Toutes les cellules de l'organisme
Humorale (complément, etc.)
Cellulaire (macrophages,
neutrophiles)
Inflammation
Cytokines
Cellules NK, NKT, etc.
DC = cellules dendritiques
Cellules T et B
Réponse humorale (anticorps)
Réponse cellulaire (CTL etc.)
Primaire, secondaire, mémoire
IV. L’inflammation
5
A. L’inflammation entre immunité innée et immunité adaptative.
1. L’inflammation fait intervenir des acteurs cellulaires liés à
l’immunité adaptative.
■ Concentration supérieure à la normale de cellules et de médiateurs
immunitaires dans :
● les organes lymphoïdes (ganglions).
● les tissus de l’organisme (cas des organes « privilégiés »).
■ Recrutement dans les organes et tissus : à partir du sang : surtout
neutrophiles et macrophages + lymphocytes activés (extravasation).
■ Prolifération locale.
■ Rôle essentiel des chemokines et de certaines lymphokines.
y p
IV. L’inflammation
6
a) Les cellules myéloïdes habituelles : DC, macrophages,neutrophiles,
éosinophiles, basophiles, mastocytes.
b) Les cellules NK (natural killer)
■ Reconnaissent et tuent les cellules CMH-I négatives.
■ Perte de l’expression de CMH-I souvent liée à une infection.
■ Induisent
I d i
t la
l mortt de
d cellules
ll l cancéreuses
é
ou infectées
i f té par certains
t i virus.
i
- HIV : Berger CT, Alter G. Natural killer cells in spontaneous control of HIV
infection. Curr Opin HIV AIDS. 2011 May;6(3):208-13.
■ Abondantes dans l’utérus, contribuent au développement de l’embryon.
■ Produisent de nombreuses chemokines et cytokines,
cytokines inflammatoires et
immunosuppressives.
IV. L’inflammation
7
■ Nombreux liens avec l’immunité
l immunité adaptative.
● Récepteur Fc : peuvent être « armées » par des anticorps.
● Parenté de lignage
● Reconnaissance du CMH
● Répertoire de récepteurs
● Mémoire
Vivier
Vi
i E,
E ett al.
l Innate
I
t or adaptive
d ti immunity?
i
it ? The
Th example
l off natural
t
l killer
kill cells.
ll
Science. 2011 Jan 7;331(6013):44-9.
Hesslein DG, Lanier LL. Transcriptional control of natural killer cell development and
function. Adv Immunol. 2011;109:45-85.
IV. L’inflammation
8
c) Les cellules T gamma-delta
■ Lignage des cellules T conventionnelles (dont Vγ9 / Vγ2).
■ Reconnaissent des métabolites bactériens ou résultant d’une infection
bactérienne.
■ Immunosurveillance des épithélia.
Bonneville M, et al. Gammadelta T cell effector functions: a blend of innate programming
and acquired plasticity. Nat Rev Immunol. 2010 Jul;10(7):467-78.
Ismail AS, et al. Gammadelta intraepithelial lymphocytes are essential mediators
of host-microbial homeostasis at the intestinal mucosal surface. Proc Natl Acad Sci USA.
2011 May 24;108(21):8743-8.
Sumaria N, et al. Cutaneous immunosurveillance by self
self-renewing
renewing dermal gammadelta
T cells. J Exp Med. 2011 Mar 14;208(3):505-18.
IV. L’inflammation
9
d) Les cellules NKT
■ Expriment un TCR semi-invariant.
■ Reconnaissent les glycolipides présentés par CDI d.
■ Libèrent rapidement des cytokines et chemokines en abondance.
Joyce S, et al. NKT cell ligand recognition logic: molecular basis for a synaptic duet and
t
transmission
i i off inflammatory
i fl
t
effectors.
ff t
J IImmunol.
l 2011 A
Aug 1
1;187(3):1081-9.
187(3) 1081 9
Kyriakakis E, et al. Invariant natural killer T cells: linking inflammation and
neovascularization in human atherosclerosis.
atherosclerosis Eur J Immunol.
Immunol 2010 Nov;40(11):3268-79
Nov;40(11):3268 79.
 Lien entre métabolisme des lipides (athérosclérose) et système immunitaire
( f chap.
(cf.
h
VI ett VII).
VII)
IV. L’inflammation
10
e) D’autres acteurs cellulaires
■ Les nuocytes
Neill DR,
DR et al.
al Nuocytes represent a new innate effector leukocyte that mediates type-2
type 2
immunity. Nature. 2010 Apr 29;464(7293):1367-70.
■ Les fibrocytes
y
((inflammation chronique)
q )
Reilkoff RA, et al. Fibrocytes: emerging effector cells in chronic inflammation. Nat Rev
Immunol. 2011 Jun;11(6):427-35
■ Et beaucoup d’autres ?
 Le nombre des sous-types cellulaires est en croissance ; ex: monocytes
monocytes.
Wong SC. et al. Gene expression profiling reveals the defining features of the classical,
intermediate and nonclassical human monocyte subsets. Blood. 2011 Aug 4;118(5):e16-31.
 … et va probablement exploser (Cytof).
IV. L’inflammation
11
2 Retour sur l’immunité
2.
l immunité innée humorale et les sPRM
■ sPRM = soluble Pattern Recognition Molecule
● C1q
q (complément)
(
p
)
● CRP = Protéine C réactive (phase aigue, foie).
y
Proteins.
● SAP = Serum Amyloid
+ Récepteurs
p
de type
yp PPR solubles.
IV. L’inflammation
12
■ Les pentraxines
● Courtes
C
t
CRP SAP
CRP,
(CRP pentamère).
t è )
● Longues
PTX 1-4
(PTX-3 octamère).
- Toutes se lient à C1q + divers microorganismes (y compris Flu via acide
sialique) : PTX-3 + matrice extracellulaire + DNA (CRP) + cellules
apoptotiques (PTX-3)-
Bottazzi B,
B et al.
al An integrated view of humoral innate immunity: pentraxins as a
paradigm.
IV. L’inflammation
13
■ Connexions avec les trois voies du système du complément (classique,
alterne lectines).
● C1q, collectines, properdines, ficolines, etc.
- Surfaces microbiennes marquées pour la destruction par le dépôt de C3b
(C5a inflammation).
- Protection de surfaces cellulaires par CRI, DAF, MCP, H.
■ Dispositifs très conservés dans l’évolution
● ajout évolutif des IgM naturelles, qui lient C1q.
■ Penser l’immunité innée comme système intégré cellulaire + humoral
IV. L’inflammation
14
3 La convergence des fonctions effectrices de l’immunité
3.
l immunité innée et de
l’immunité adaptative.
■ Cellules et molécules partagées : NK
NK, IgM
IgM.
■ Fonctions effectrices.
● activation et régulation de la cascade du complément.
● opsonisation et phagocytose.
● agglutination et neutralisation des agents infectieux.
● élimination des cellules mortes et des débris (voirie).
■ Tempos différents, fonction de réparation.
IV. L’inflammation
15
■ L’inflammation peut-être définie par cet ensemble de quatre fonctions,
opérant localement, indépendamment du caractère inné ou adaptatif.
● composition dynamique du cocktail cellulaires.
● interchangeabilité de certaines cellules ?
● un mini-organe éphémère ?

un système complexe en tant que tel :
- d’autant plus complexe que sa composition évolue dans le temps,
p
et de rétro-action,
- boucles d’amplification
- jeu de cytokines et de chemokines (microRNAs ?).
IV. L’inflammation
16
■ Modes d’action variés (souvent partagés par macrophages, NK, CTL, etc.)
- phagocytose et destruction.
- granules toxiques.
- dérivés toxiques de l’oxygène et de l’azote Oz- H2 O2… NO).
- synthèse
thè d
de llysozyme ett e peptides
tid automicrobiens.
t i
bi
■ Mécanisme particuliers :
- séquestration du Fer (lactoferrine), de la vitamine B12.
- cages extracellulaires des neutrophiles,
- etc.
IV. L’inflammation
17
B. Induction, régulation et résolution de l’inflammation.
1. L’hypoxie.
■ Les cellules myéloïdes opèrent souvent dans des milieux pauvres
en oxygène.
■ Les cellules lymphoïdes
y p
activées s’y
y adaptent.
p
 stimulation de l’expression des gènes impliqués dans la glycolyse,
la prolifération, l’érythropoïèse, etc. lorsque 02 est peu abondant.
 stimulation de l’inflammation spécifique des cellules myéloïdes.
- macrophages : migration, cytokines, fonctions antibactériennes…
- neutrophiles : survie, extravasation,..
- etc.
IImtiyaz
ti
HZ,
HZ Simon
Si
MC.
MC Hypoxia-inducible
H
i i d ibl factors
f t
as essential
ti l regulators
l t
off
inflammation. Curr Top Microbiol Immunol. 2010;345:105-20.
IV. L’inflammation
18
2. Autres régulations
■ Le contrôle des trafics cellulaires.
- Exemple : des cellules mémoires TCD8+ attirent (via CCL-3)
CCL 3)
et activent des phagocytes dans une infection par Listeria.
Bratton DL, et al. Memory CD8+
CD8 T cells mediate antibacterial immunity via CCL3
activation of TNF/ROI+ phagocytes. J Exp Med. 2007 Sep 3;204(9):2075-87.
■ Le rôle de la matrice extracellulaire
Sorokin L. The impact of the extracellular matrix on inflammation. Nat Rev Immunol.
2010 Oct;10(10):712-23.
- ECM :
différentes compositions biochimiques.
différentes structures et organisations tri-dimensionnelles.
- Expression aberrante de l’ECM et inflammation chronique.
IV. L’inflammation
19
3. Existe-t-il une mémoire de l’inflammation ?
■ Des réponses mémoire chez les invertébrés :
- Crustacés, tuniciers, oursins, éponges.
- Drosophile : activation de la voie Toll dans les phagocytes.
- Moustiques pré-exposés à P.falciparum  immunité accrue lors de la
ré-infection.
é i f ti
Rodrigues J, et al. Hemocyte differentiation mediates innate immune memory
p
gambiae
g
mosquitoes.
q
Science. 2010 Sep
p 10;329(5997):1353-5.
;
(
)
in Anopheles
■ La mémoire des cellules NK.
Sun JC, et al. NK cells and immune "memory". J Immunol. 2011 Feb
15;186(4):1891-7.
Paust S, von Andrian UH. Natural killer cell memory. Nat Immunol. 2011
Jun;12(6):500-8.
IV. L’inflammation
20
4. Un rôle essentiel dans la lutte contre les infections
et la réparation des tissus
■ Peau
Gregorio J, et al. Plasmacytoid dendritic cells sense skin injury and promote wound
healing through type I interferons. J Exp Med. 2010 Dec 20;207(13):2921-30.
Havran WL, Jameson JM. Epidermal T cells and wound healing. J Immunol. 2010 May
15;184(10):5423-8.
■ Osteoimmunologie
Nemeth K, et al. The role of osteoclast-associated receptor in osteoimmunology.
J Immunol
Immunol. 2011 Jan 1;186(1):13
1;186(1):13-8.
8
Jones D, Osteoimmunology at the nexus of arthritis, osteoporosis, cancer, and infection.
J Clin Invest. 2011 Jul 1;121(7):2534-42.
IV. L’inflammation
21
■ Le cas des organes privilégiés : Œil, cerveau, testicules, utérus, etc.
- Définition initiale : absence de rejet des greffes.
- Entourés de barrières qui excluent les cellules T naïves du sang.
- Mais les T activées peuvent, sous certaines conditions, les franchir.
F
particulière
ti liè d’inflammation.
d’i fl
ti
- Forme
■ Cerveau
Yanamadala V, Friedlander RM. Complement in neuroprotection and neurodegeneration.
Trends Mol Med. 2010 Feb;16(2):69-76.
Rivest S
S. Regulation of innate immune responses in the brain
brain. Nat Rev Immunol
Immunol.
2009 Jun;9(6):429-39.
Ginhoux F, et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive
macrophages. Science. 2010 Nov 5;330(6005):841-5.
IV. L’inflammation
22
5 L’inflammation
5.
L inflammation peut-être
peut être aussi dangereuse que bénéfique :
■ Dommages collatéraux sur les tissus avoisinants.
■ Inflammation chronique et cancers.
■ Allergies.
 Un phénomène très général, associé à de nombreuses pathologies
infectieuses et non infectieuses. Ex : diabète de type 2.
Donath MY, Shoelson SE. Type 2 diabetes as an inflammatory disease. Nat Rev Immunol.
2011 Feb;11(2):98-107.
IV. L’inflammation
23
C. L’inflammation stérile : l’exemple de l’acide urique.
■ Stimuli non infectieux de l’inflammation.
Chen GY, Nuñez G. Sterile inflammation: sensing and reacting to damage.
Nat Rev Immunol. 2010 Dec;10(12):826-37.
Schroder K, The NLRP3 inflammasome: a sensor for metabolic danger?
Science. 2010 Jan 15;327(5963):296-300.
■ Stérile
Sté il ? Quid
Q id du
d microbiome
i
bi
?
Royet J, et al. Peptidoglycan recognition proteins: modulators of the microbiome and
inflammation Nat Rev Immunol
inflammation.
Immunol. 2011 Nov 11;11(12):837
11;11(12):837-51.
51
Honda K, Littman DR. The Microbiome in Infectious Disease and Inflammation. Annu Rev
u o 2011
0 Mar
a 24.
Immunol.
IV. L’inflammation
24
■ Signaux endogènes
● Acide urique, ATP, Glucose, Hyaluronan, certains lipides, etc.
■ L’acide urique
Shi Y,
Y et al.
al Monosodium urate crystals in inflammation and immunity
immunity.
Immunol Rev. 2010 Jan;233(1):203-17.
Conforti-Andreoni C, et al. Uric acid-driven Th17 differentiation requires inflammasomed i d IL-1
derived
IL 1 and
d IL-18.
IL 18 J IImmunol.
l 2011 D
Dec 1
1;187(11):5842-50.
187(11) 5842 50
Ghaemi-Oskouie F, Shi Y. The role of uric acid as an endogenous danger signal in
immunity and inflammation. Curr Rheumatol Rep. 2011 Apr;13(2):160-6
Kool M, et al. An unexpected role for uric acid as an inducer of T helper 2 cell immunity to
inhaled antigens and inflammatory mediator of allergic asthma. Immunity. 2011 Apr
22 34(4) 527 40
22;34(4):527-40.
IV. L’inflammation
25
■ MSU = cristaux d’urate monosodique.
■ Acide urique = intermédiaire de la dégradation des purines :
- pas d’uricase chez les primates.
- excrété par le rein.
- peu soluble  cristaux
■ Lien avec la goutte bien établi par la clinique.
~
IV. L’inflammation
1 % population (> 70 μg / ml) Inflammation des articulations.
26
■ Signal de « danger » :
- relargué par les tissus nécrotiques.
- augmentation de la concentration dans le micro-environnement.
 cristaux
■ Activation de l’inflammasome.
 Production D’IL-1 NLRP3 et d’IL-18
 DC  induction de Th 17.
IV. L’inflammation
27
■ Mécanisme(s) de reconnaissance des cristaux :
- Adsorption de polypeptides ?
- Habillage par des anticorps ?
- Récepteurs cellulaires.
 hypothèse la plus probable : interaction directe avec les lipides de la
membrane (observations par AFM).
 réarrangements de surface (radeaux lipidiques).
 Implication de CD14, TLR2, TLR4.
 Signalisation par Syk.
Syk
IV. L’inflammation
28
■ Implications possibles :
● Réponse à d’autres cristaux et aux surfaces solides.
- Cristaux de phosphate de calcium,
- implants chirurgicaux (biocompatibilité),
- aérosols de particules (amiante).
● Le cas controversé de l’alum
l alum.
Kool M, et al. Alum adjuvant boosts adaptive immunity by inducing uric acid and activating
inflammatory dendritic cells
cells. J Exp Med
Med. 2008 Apr 14;205(4):869-82
14;205(4):869-82.
Marrack P, et al. Towards an understanding of the adjuvant action of aluminium.
p; ( )
Nat Rev Immunol. 2009 Apr;9(4):287-93.
IV. L’inflammation
29
■ Faut-il des récepteurs membranaires pour tout ?
- pour les structures solides ? (Quelle régulation de la réponse vs.
dimérisation),
- modèles trop « protéo-centrés » ?
- état organisé / désorganisé des lipides de surface, via radeaux lipidiques.
- mesure des forces,
- interactions ioniques diverses
diverses.
 Biologie
Bi l i ett physico-chimie
h i
hi i
« Lipid sorting »
Immunologie et biologie des lipides
IV. L’inflammation
30
CONCLUSIONS
■ Un phénomène très compliqué :
● immunité humorale + cellulaire,
cellulaire
● non réductible à l’immunité innée,
● discrimination soi / non-soi : inflammation stérile.
■ Convergence des fonctions effectrices (complément, opsonisation,
gg
, voirie)) (+
( fonction de réparation).
p
)
agglutination,
■ Composition dynamique (interchangeable, compensations ?).
■ Régulations multiples (mémoire ? dérégulations ? ex.: choc septique).
■ A traiter comme un système complexe (cf. Chap. VI et VII).
IV. L’inflammation
31
Professeur Philippe Kourilsky
Année 2011-2012
PLAN DU COURS
I.
La réaction antigène - anticorps.
II.
Les récepteurs de l’immunité
l immunité innée et la transduction des signaux
immunologiques depuis la surface cellulaire.
III.
La reconnaissance spécifique entre deux cellules.
IV.
L’inflammation
V.
Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
VI.
La discrimination entre le soi et le non-soi.
VII.
L’intégration du système immunitaire dans l’organisme.
32
PROBLEMATIQUE
■ Démarrage d’une réponse adaptative primaire chez l’homme.
- Des milliards de cellules B et T naïves, dont une petite fraction
(< 10-6) est spécifique d’un antigène donné. Celui-ci doit être capté
par une DC.
- Rencontre DC (Ag) avec cellule T spécifique naïve.
- Rencontre de la cellule T spécifique activée avec cellule B
spécifique naïve.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
33
■ Rencontres au hasard :
 Probabilité de rencontre ?
 Risque de non-rencontre (pas de réponse immunitaire).
 Délai de rencontre ? (démarrage tardif de la réponse).
obab tés p
plus
us é
élevées
e ées lors
o s des réponses
épo ses mémoire.
é o e
Probabilités
■ Risque
Risq e d’erre
d’erreurr dans les reconnaissances spécifiq
spécifiques
es :
Le ganglion : lieu de rencontre où l’information est concentrée.
L’antigène étranger y est transporté par des DC migrantes et/ou
par la circulation (généralement lymphatique).
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
34
■ Sélection positive et négative des cellules T dans le thymus.
 Comment optimiser la sélection du maximum de cellules T naissantes ?
■ Localisation appropriée des cellules T et B activées dans les organes
et tissus périphériques infectés et / ou enflammés.
 Localisation inappropriée (t
(tumeurs).
me rs)
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
35
2. Le fonctionnement
Bajénoff M, et al. Stromal cell networks regulate lymphocyte entry,
migration and territoriality in lymph nodes
migration,
nodes. Immunity
Immunity. 2006
Dec;25(6):989-1001.
Bajénoff M, Germain RN. B-cell follicle development remodels the
conduit system and allows soluble antigen delivery to follicular
dendritic cells. Blood. 2009 Dec 3;114(24):4989-97.
Mionnet C,
C Sanos SL,
SL et al.
al High endothelial venules as traffic control
points maintaining lymphocyte population homeostasis in lymph
nodes. Blood. 2011 Dec 1;118(23):6115-22
Turley SJ, et al. The stromal and haematopoietic antigen-presenting
cells that reside in secondary lymphoid organs. Nat Rev Immunol. 2010
Dec;10(12):813-25.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
36
■ La migration des antigènes dans le ganglion, deux voies :
● Migration de DC chargées d’Ag à partir d’un tissu périphérique enflammé
enflammé.
- Les DC transitent via les lymphatiques jusqu’à la zone T (paracortex).
- Les DC s’attachent près de la jonction des HEV (par lesquelles transitent
les B et T naïves).
●
Migration d’antigène soluble via les vaisseaux lymphatiques,
puis le réseau dense de conduits de la zone T.
- Système de transport pour molécules < 50 – 70 kDa, adéquat pour
Ag soluble et chemokines.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
37
■ La migration des cellules B et T naïves dans la zone T.
La zone T comprend un réseau de cellules stromales / FRC =
Fibroblastic Reticular Cells qui entourent les conduits transporteurs d’Ag.
- Les cellules T migrent le long de ce réseau.
- Les cellules B font de même.
 Les T et B sont exposées au DC (Ag).
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
38
■ Les follicules de la zone B comportent un réseau beaucoup moins dense
de conduits et de FRC, mais un réseau très dense de DC folliculaires – FDC,
qui s’est substitué au premier au cours du développement.
- Les FDC capturent les complexes immuns Ag-Ac.
 Formation et maturation des centres germinatifs (GC).
 Prolifération
P lifé ti
des
d B,
B hypermutation
h
t ti somatique,
ti
commutation
t ti
isotypique.
i t i
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
39
3. Les performances et l’optimisation
■ Un ganglion est parcouru par des millions de lymphocytes naïfs par jour.
- Sang artériel  pénétration par des centaines de HEV
(1 mll d
de sang ~ 107 leucocytes
l
t dont
d t ~ 3.10
3 106 lymphocytes)
l
h
t )
- Emigration par les lymphatiques.
- Trafic remarquablement stable en l’absence d’inflammation.
- Il existe des aires de parking où les lymphocytes naïfs résident plusieurs
minutes en cas de régulation du trafic.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
40
- Une DC chargée d’Ag parvient en ~ 1 à 3 jours au ganglion.
Miller MJ
MJ, et al
al. T cell repertoire scanning is promoted by dynamic dendritic cell behavior
and random T cell motility in the lymph node. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Jan
27;101(4):998-1003.
- Temps de résidence des lymphocytes naïfs estimé à ~ 24h.
Catron DM, et al. CD4+ T cells that enter the draining lymph nodes after antigen injection
participate in the primary response and become central-memory cells. J Exp Med. 2006
Apr 17;203(4):1045-54.
Catron DM, et al. Visualizing the first 50 hr of the primary immune response to a soluble
antigen. Immunity. 2004 Sep;21(3):341-7.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
41
■ Chaque DC interagit avec 500 – 5000 lymphocytes T naïfs / heure.
Bousso P, Robey E. Dynamics of CD8+ T cell priming by dendritic cells in intact
lymph nodes. Nat Immunol. 2003 Jun;4(6):579-85.
- La
L mobilité
bilité d’
d’aspectt aléatoire
lé t i reflète
flèt la
l structure
t
t
aléatoire
lé t i du
d réseau
é
des cellules stromales.
- Vitesse : quelques μm / minute vs. plusieurs mètres/minute dans l’aorte
et 2 centimètres /minute dans les capillaires.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
42
■ Efficacité du recrutement des cellules T
Van Heijst
V
H ij t JW,
JW ett al.
l Recruitment
R
it
t off antigen-specific
ti
ifi CD8
CD8+ T cells
ll in
i response to
t
infection is markedly efficient. Science. 2009 Sep 4;325(5945):1265-9.
- Technique du « code barre ».
»
- La majorité des clones T spécifique est recrutée.
. Calcul : en 24h (temps de résidence des T)
Chaque DC « voit » entre 10.000 et 100.000 T
x DC / G
Ganglion
li
y Ganglions
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
43
B. Thymus : structure et fonction
1. Architecture
Janeway’s 8th edition
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
44
■ L
L’optimisation
optimisation de la circulation intra
intra-thymique.
thymique.
Sanos SL, et al. Stromal cell networks regulate thymocyte migration and dendritic cell
behavior in the thymus. J Immunol. 2011 Mar 1;186(5):2835-41.
■ La maximisation de l’échantillonnage du soi.
- Antigènes périphériques véhiculés par le sang.
d Ag extrathymiques).
- 50% des DC thymiques viennent du sang (porteuses d’Ag
- Antigènes spécifiques de tissu : AIRE expression stochastique au
niveau unicellulaire dans les cellules épithéliales de la médulla.
médulla
Derbinski J, Kyewski B. How thymic antigen presenting cells sample the body's
body s selfself
antigens. Curr Opin Immunol. 2010 Oct;22(5):592-600.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
45
C. Localisation spécifique des lymphocytes (homing)
1. Migration dirigée des lymphocytes T vers les ganglions
 Rôle adjuvant des chemokines pour orienter le recrutement des
lymphocytes naïfs et accroître les chances de rencontres productives.
2. Attraction selective vers le site d’une infection.
Nakanishi Y, et al. CD8(+) T lymphocyte mobilization to virus-infected tissue requires
CD4(+) T-cell help. Nature. 2009 Nov 26;462(7272):510-3.
- Au site d’infection les TCD4+ favorisent le recrutement de TCD8 + en
induisant la production de chemokines dans le tissu infecté.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
46
3. Analyse du comportement des lymphocytes au site d’infection
● interactions stables et arrêt des lymphocytes activés,
● contacts dynamiques et balayage,
● accessibilité des cellules infectées.
■ Infection par Leishmania
Filipe-Santos O, et al. A dynamic map of antigen recognition by CD4 T cells at the site of
j infection. Cell Host Microbe. 2009 Jul 23;6(1):23-33.
; ( )
Leishmania major
■ M tuberculosis
Egen JG, et al. Intravital imaging reveals limited antigen presentation and T cell effector
function in mycobacterial granulomas. Immunity. 2011 May 27;34(5):807-19.
Bousso P. Chronic infections capture little attention of the masses. Immunity. 2011 May
27;34(5):699-701.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
47
4. Empreinte de la zone (organe, ganglion local) de démarrage
de la réponse.
■ Cellules T
- Intestin et MLN : integrine α4β7 et CCR9
- Sites cutanés et PLN : sélectines et CCR4/10
● DC intestinales + T in vitro : synthèse d’acide rétinoïque.
 Expression des marqueurs intestinaux.
 migration des T vers l’intestin.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
48
■ Cellules B
● DC intestinales + T in vitro : synthèse d’acide rétinoïque.
 commutation vers IgA.
 migration vers l’intestin.
Mora JR, et al. Reciprocal and dynamic control of CD8 T cell homing by dendritic cells
from skin- and gut-associated lymphoid tissues.
tissues J Exp Med
Med. 2005 Jan 17;201(2):303-16
17;201(2):303-16.
Mora JR, von Andrian UH. Role of retinoic acid in the imprinting of gut-homing IgAsecreting cells. Semin Immunol. 2009 Feb;21(1):28-35
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
49
5. Cellules T cytotoxiques : activation, mémoire, migration et
métabolisme.
Finlay D, Cantrell DA. Metabolism, migration and memory in cytotoxic T cells.
N tR
Nat
Rev IImmunol.
l 2011 F
Feb;11(2):109-17.
b 11(2) 109 17
■ Cellules T CD8 quiescentes (naïves, mémoires) : peu d’énergie.
■ Activées : énergies nécessaire pour prolifération, synthèse de produits
efficaces.
efficaces
● p
phosphorylation
p
y
oxydative
y
g
glycolyse
y y aérobie;;
● transition adaptée à hypoxie,
● régulation par AKT, m TOR.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
50
■ Marqueurs.
● T quiescentes : CCR7 --> (chemokines CCL19 et 21) + SIP + CD62L
- Attraction dans ganglion.
- Si activées SIP
, prolifèrent dans le ganglion, SIP
● T activées / effectrices : CCR7
, CD62L
, SIP
.
.
- Empêche le retour vers les organes lymphoïdes  périphérie.
périphérie
■ Métabolisme / mémoire / migration
g
● La rapamycine pourrait reprogrammer les CTL vers les ganglions.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
51
D. Pathologies de localisation : cas de certains cancers
1. La dissémination des cellules métastatiques
Eyles J,
J et al.
al Tumor cells disseminate early
early, but immunosurveillance limits metastatic
outgrowth, in a mouse model of melanoma. J Clin Invest. 2010 Jun 1;120(6):2030-9. doi:
10.1172/JCI42002.
■ Hypothèse commune : le potentiel métastatique est une acquisition tardive
des cellules tumorales, résultant d’une accumulation d’altérations
génétiques
g
q
et épigénétiques.
pg
q
■ Modèle murin de mélanome spontané : souris RET.AAD
● Tumeurs spontanées ≠ tumeur transplantée.
● Dissémination : peau, muscles, puis appareil reproductif (8 mois),
poumons (12
p
( mois).
)
● Tumeurs métastatiques: origine clonale.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
52
■ Preuves de la dissémination précoce :
● Accumulation parallèle de SNP dans la tumeur primaire et les métastases.
● Immunochimie et PCR (appareil reproductif, poumons)
 des cellules tumorales métastatiques peuvent être détectées à 6-7
semaines, parfois 3 semaines,
semaines
semaines avant que la tumeur primaire (œil) soit
cliniquement visible.
■ Les cellules dormantes sont contrôlées par les T CD8+
■ Données
D
é chez
h l’h
l’homme compatibles
tibl avec dissémination
di é i ti précoce.
é
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
53
2. Le rôle des MDSC = Myeloid Derived Suppressor Cells
dans la dissémination
Toh B, et al. Mesenchymal transition and dissemination of cancer cells is driven by myeloidderived suppressor cells infiltrating the primary tumor. PLoS Biol. 2011 Sep;9(9):e1001162.
■ Tumeurs = agrégats cellulaires nos homogènes.
● comprennent des cellules immunitaires, dont des cellules myéloïdes
granulocytes (PMN – MDSC).
● Pronostic moins spontané.
■ Modèle murin de mélanome spontané.
● Tumeurs primaires vs. métastases cutanées. Chemokines qui attirent
les MDSC (≠ monocytes et lymphocytes).
● MDSC favorisent l’émigration
l émigration de cellules tumorales (déplétron)
(déplétron).
● Reprogrammation de l’EMT (Epithelial – Mesenchymal Transition).
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
54
3. Les succès mitigés de l’immunothérapie du mélanome
■ Même quand les vaccins anti-cancer induisent une réponse immune dans
la majorité des patients
patients, les bénéfices cliniques sont rares.
rares
● Les métastases continuent à croître en dépit d’une réponse forte
ett spécifique.
é ifi
● Problème de recrutement des cellules T.
Hong M, et al. Chemotherapy induces intratumoral expression of chemokines in cutaneous
melanoma, favoring T-cell infiltration and tumor control. Cancer Res. 2011 Nov 15;71(22):
6997-7009.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
55
■ Modèle murin : métastase spontanée vs. tumeur transplantée (B16)
● Infiltration T x 10
● 12 / 26 chemokines plus exprimées dans B16 :
Cxcl- 9 : x 100 / - 10 x 50 / - 5 x 10
● Récepteur CXCR3 exprimé par beaucoup de cellules T (Cxcl ~ 9, 10, 11)
● Injection de plasmide Cxcl 9 dans tumeurs cutanées :
infiltration
croissance
● Synergie avec Ccl 5
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
56
4. La chimiothérapie anti-mélanome
■ La chimiothérapie altère le transcriptome des cellules cancéreuses, dont
chémokines (Levina
(L i V,
V ett al.
l Chemotherapeutic
Ch
th
ti drugs
d
and
d human
h
tumor
t
cells
ll cytokine
t ki
network. Int J Cancer. 2008 Nov 1;123(9):2031-40).
■ Témozolomide,
Témozolomide cisplatine
cisplatine, dacarbazine + 5 lignées humaines de mélanome
mélanome.
 induction de Cxcl 9 et /ou 10 et/ou Ccl5
■ Analyse rétrospective de 33 métastases cutanées chez l’homme avant et
après chimiothérapie.
 3 chemokines, corrélation CD8, CD4
 Dans les tumeurs sensibles, chemokines
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
T
57
De nouvelles perspectives
■ Réinterprétation de traitements existants
■ Recherche de nouveaux traitements.
traitements
- pas uniquement fondés sur la prolifération anarchique des….
Fridman WH, et al. Prognostic and predictive impact of intra- and peritumoral immune
infiltrates Cancer Res
infiltrates.
Res. 2011 Sep 1;71(17):5601-5
1;71(17):5601-5.
Zitvogel L, et al. Immune parameters affecting the efficacy of chemotherapeutic regimens.
; ( )
Nat Rev Clin Oncol. 2011 Mar;8(3):151-60.
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
58
CONCLUSIONS
■ L’organisation et l’optimisation de la circulation des cellules de l’immunité
adaptative.
■ La régulation de la migration de cellules spécifiques vers des territoires
spécifiques est fondamentale pour la spécificité des réactions immunitaires.
■ Cette régulation complexe fait intervenir plusieurs types de récepteurs et de
médiateurs (integrines, chemokines, etc.) mais aussi des paramètres du
métabolisme.
■ Elle joue un rôle physiologique majeur et intervient dans de nombreuses
pathologies (cancers, maladies inflammatoire).
V. Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
59
Professeur Philippe Kourilsky
Année 2011-2012
PLAN DU COURS
30.01.2012
I.
La réaction antigène - anticorps.
II.
Les récepteurs de l’immunité
l immunité innée et la transduction des signaux
immunologiques depuis la surface cellulaire.
III.
La reconnaissance spécifique entre deux cellules.
IV.
L’inflammation
V.
Circulation et rencontres entre cellules spécifiques
VI.
La discrimination entre le soi et le non-soi.
VII.
L’intégration du système immunitaire dans l’organisme.
60