DCs

8e Congrès Francophone d'Allergologie
L'immunité innée partenaire
essentiel de l'immunité adaptative
CFA
Avril 2013
Michel Abbal
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Conflits d’intérêt
• Intérêts financiers : aucun
• Liens durables ou permanents : néant
Interventions ponctuelles : néant
• Intérêts indirects : aucun
2
2
M. Abbal (Toulouse)
Prix Nobel de Physiologie et de Médecine
8e Congrès Francophone d'Allergologie
1995
Edward B. Lewis
Christiane NüssleinVolhard,
Eric F. Wieschaus
"for their discoveries
concerning the genetic
control of early
embryonic development"
2011
Jules Hoffmann
2011
Bruce Beutler
2011
Ralph Steinman
" for their discoveries concerning
the activation of innate immunity " "for his discovery of
the dendritic cell and
its role in adaptive
M. Abbal (Toulouse)
immunity"
Toll et immunité de la drosophile
8e Congrès Francophone d'Allergologie
The Dorsoventral Regulatory Gene Cassette spätzle/Toll/cactus
Controls the Potent Antifungal Response in Drosophila Adults
Bruno Lemaitre, Emmanuelle Nicolas, Lydia Michaut, Jean-Marc
Reichhart, and Jules A. Hoffmann. Cell, Vol. 86, 973–983,
September 20, 1996,
• Matériel :
– Différentes souches de drosophile dont
certains récepteurs ont été invalidés
– Infection par un pathogène
• Résultats :
– Mort d’infection s’il manque
le récepteur Toll
Jules Hoffmann
M. Abbal (Toulouse)
Toll et immunité de l’homme
8e Congrès Francophone d'Allergologie
En 1998 (seulement un an après la découverte de
Hoffmann)
Metzhitov et Janeway décrivent TLR 4 le
premier TLR humain
puis
Bruce
Beutler
Beutler montre qu’une mutation de TLR4 qui
rend ce récepteur inopérant protège la souris
du choc septique induit par le LPS.
S’ensuivent la découverte de 13 TLRs chez la
souris et 10 chez l’homme.
M. Abbal (Toulouse)
Niveau de Publications Toll
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Mesh Major Topic (Pubmed)
• Toll like receptor seul
8968
• TLRs et ……….
>2010……4120
– Cancer…………614……………….. 330
– Infection……….427…………………182
– Allergy………….224 (Asthma 86)…….112 (41)
– Vaccine…………206………………..118
– Transplantation..112………………….51
M. Abbal (Toulouse)
Lexique
8e Congrès Francophone d'Allergologie
• Danger (théorie Matzinger 1990)
– Ce qui présente un risque pour l’intégrité de notre
organisme et contre lequel on peut monter une réponse
immune efficace (mais notion aussi de danger interne)
• PAMPs (Pathogen Associated Molecular Patterns)
– Composants communs à un grand nombre d’agents
pathogènes (ce qui faisait dire autrefois que la réponse de
l’immunité innée était non spécifique)
• PRRs (Pattern Recognition Receptors, Janeway
1992)
– Les récepteurs reconnaissant les PAMPs
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Les récepteurs de danger
• Toll like receptors (TLRs)
• RIG-I-like receptors (RLRs) (RNA Helicase RIG-ILike Receptors)
– RIG-I, Mda5 and LGP2 (detection ARN viraux)
• Nod-like receptors (NLRs Nucleotide Binding
Domain Leucin Rich repeat containing receptors),
– Plus de 20 membres (detection PAMPs et autres… )
• CLRs (C type Lectin Receptors)
• ALRs (cytoplasmic DNA Receptor AIM2 Like
receptors)
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Structure générale des TLRs
• Partie extra membranaire
– Reconnait directement ou indirectement un
signal de danger.
• Ex : TLR4 reconnait le LPS (gram-)
• Partie sous membranaire
– De type récepteur à l’Interleukine 1
• Implication dans la génération de l’inflammation
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Cellules exprimant des TLRs
• En première ligne :
– Epithéliales
• Phagocytaires
– PN
– Macrophages
• Les cellules dendritiques:
• Lymphocytes
– B1
– Autres NK T
M. Abbal (Toulouse)
Structure moléculaire des TLRs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
TLR3
TLR5
Der p 2
M. Abbal (Toulouse)
analogue
Bactéries
Parois T
L
Lipoprotéines
R
(di/tri acétylées)
6
TLR1 TLR2 TLR6
LPS
TLR4
Les Toll récepteurs
(
ligands exogènes)
flagelline
8e Congrès Francophone d'Allergologie
TLR5
Membrane cytoplasmique
Virus
ADN CpG ARN
Non methylé Simple brin
T
L
R
9
T
L
R
7
T
L
R
8
ARN
Double brin
T
L
R
3
Membrane
Intra cellulaire
M. Abbal (Toulouse)
Cytokines inflammatoires
Interferons
Des ligands endogènes de Tolls
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Composants intracellulaires relargués
Lors de nécrose (à un moindre degré apoptose)
Stress, Ischémie reperfusion, remodelage
Heat shock proteines
HGMB1
Acide urique
Matrice extracellulaire
Glycosaminoglycans
Derivés acide hyaluronique
Heparan sulfates
fibronectine
Radicaux libres
Alarmines
Defensines
Essentiellement
TLR2 et TLR4
M. Abbal (Toulouse)
Les voies de transduction du signal
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Immunity
34, May
27, 2011
(Notion de Mydosome)
M. Abbal (Toulouse)
Polymorphisme et déficits
des TLRs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
• Complexe Myd88 IRAK
– infections (bactériennes, virales, parasitaires)
• certaine graves dans l’enfance s’amendent chez l’adulte (relais par l’Immunité
adaptative ??)
• TLR3 (déficit et encéphalite herpétique)
–
Zhang .. Casanova science 2007
• TLR4
– Ex : D299G (défaut réponse au LPS ?), T399I
• TLR2
– Ex : R753Q et eczéma atopique
• Associations à des pathologies autres que l’infection,
cancérologie
Autoimmunité
Athérosclérose
Allergie (asthme) plusieurs centaines d’articles : très peu d’évidences
(effet population environnement ?) voir Klaassen et al. Allergy, Asthma
& Clinical Immunology 2013, 9:10
– ………
–
–
–
–
M. Abbal (Toulouse)
Perspectives thérapeutiques
8e Congrès Francophone d'Allergologie
• Inhiber des TLRs ?
– Risque infectieux potentiel :
• A la lumière par exemple du déficit en Myd88 et Irak
• Mais effet limité en raison de la redondance des systèmes
• Intérêt ?
• Sélectif (TLR2) dans l’ischémie reperfusion ?
• Activer sélectivement
– Pour orienter par exemple la réponse vers Th1 :
• Vaccin effet adjuvant
• Cancer pour orienter (ou réorienter) vers des réponses T cytotoxiques
• Pour induire une tolérance
• Le graal !
En allergie lors d’une ITS
• Réorienter vers TH1
• Stimuler des Tregs
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Agonistes des TLRs
• Proches ou mimant des activateurs naturels :
– Peptides, glycopeptides, acides nucléiques,
(hydroxychloroquines et chloroquines), …
– Exemple : un des premiers brevets US20090028889
• Voies d’utilisation
– Vaccination en mélange ou couplés avec l’antigène
(cancer, ITS)
– Aérosol avec corticoïdes ?
–…
• Cas de l’imiquimod
– Activation de TLR7 (TTT condylomes et futur…)
M. Abbal (Toulouse)
Agonistes et antagonistes des TLRs
(perspectives thérapeutiques)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Current Opinion in Pharmacology 2012, 12:510–518
M. Abbal (Toulouse)
Immunité
adaptative
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Immunité
innée
Epithéliales
endothéliales
PN
NK
Mastocyte ILC
Macrophage
lymphocytes
Dendritique
Th2
TSLP
ILC
Antigène
(allergène)
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
« Natural helper cells
Multi-Potent Progenitor type 2
innate helper type2 »
Innate lymphoid cells …. Spits, Artis, … Vivier, Nature Reviews Immunology
2013
M. Abbal (Toulouse)
vol13 ; 145
Les cellules dendritiques et l’immunité
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Casse par ses écrits le dogme du
macrophage seul présentateur de
l’antigène au système immun
adaptatif
Ralph Steinman
Les cellules
dendritiques
Les cellules dendritiques avec leur
morphologie (expansions
cytoplasmiques) changeantes
intriguent.
M. Abbal (Toulouse)
Hommage à Paul Langerhans
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Etudiant en médecine âgé de 21 ans découvre en
1868 dans un échantillon de peau, une cellule qui
depuis porte son nom Langerhans Cell (LC).
Sa morphologie avec ses dendrites, l’avait fait
prendre pour une cellule nerveuse hérissés
d’axones.
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Différents aspects d’une CD
M. Abbal (Toulouse)
Niveau de Publications DCs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Mesh Major Topic (Pubmed)
• Dendritic cells seul
<2010
27 566
• DCs et ……….
– Cancer………4 458 (vaccine 1 029)
– Vaccine………1 852
– Allergy…………806
– Transplantation..724
– Infection.………243
>2010
5 295
842 (vaccine 257)
489
208
129
52
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Les CD championnes des CPA
Comme toutes les CPA,
elles présentent un peptide antigénique au
lymphocyte T.
Mais elles sont les seules capables de :
présenter des exoantigènes dans :
HLA classe I au lymphocytes T CD8
HLA classe II au lymphocytes T CD4
activer un T naïf (sans l’aide d’un CD4)
M. Abbal (Toulouse)
Une DC impliquée dans la présentation au
lymphocyte d’un exo-antigène
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Apprêter
Capter
(DC "immature")
Transporter
Présenter
M. Abbal (Toulouse)
(DC "mature")
Différents états des cellules dendritiques
8e Congrès Francophone d'Allergologie
TLRs
Collectines
Fc gR
HLA
classe I
HLA
classe II
CD14
CD83
CD11c
CD273/274
CD80 CD40
B7
CD86
CCR7
Immature :
Sentinelle
Récepteurs de danger
Mature :
Présente
&
Stimule
M. Abbal (Toulouse)
27
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Filiation des DCs
Immunological Reviews 234/2010
Liu & Nussenzweig Dendritic cell origin and development
M. Abbal (Toulouse)
Filiation des DCs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
M. Abbal
(Toulouse)
nature immunology VOLUME 13 NUMBER 12 DECEMBER
2012
Types de DCs
Des dénominations multiples
cDC : pour conventional
pDC : pour plasmacytoid
mDCs : pour myéloid
moDC : pour derivés de monocytes
LC : Langerhans cell
Tip-DC : TNF and iNOS producing DCs
it-DC : immune tolerizing dendritic cell.
TDCs Tolergine
Et bien d’autres………………………….
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Des localisations
Thymus
Rate
Ganglions
Tissus :
peau
Epiderme LC
Derme cDC (DDC)
Autres (cœur rein cerveau ..)
Marqueurs des DCs sanguines
Plasmacytoïdes : CD303+ (BDCA-2)
Myéloïdes
: CD1c+ (BDCA-1)
Myéloïdes
: CD141+ (BDCA-3)
M. Abbal (Toulouse)
3 principaux types de DCs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
LC : Langerhans Cells
Localisation dans le derme
Origine médullaire puis réplication in situ
3 à 5% des cellules, couvrent 20% de la surface !
cDC : classical DC
Vie courte stade immature et puis mature
Capture apprêtement présentation initiation de la
réponse adaptative
pDC : plasmacytoid DC
Morphologie évocatrice des plasmocyte
Productrice d’IFN de type 1
M. Abbal (Toulouse)
Exemple des DCs de la peau
8e Congrès Francophone d'Allergologie
• Les Cellules de Langerhans (LCs) et les Cellules
Dendritiques interstitielles du derme (DDC) se
différencient par :
– Leur localisation :
• LC dans l’épiderme : 3 à % des cellules mais couvrent 20% de
la surface
• DDC dans le derme (2 sous types)
– Leurs propriétés :
• LCs immatures sont plutôt tolérogènes et en présence de
pathogènes induisent des réponses Th1 et Th17
• DDC immunité humorale
– Leur origine
– Médullaire avec renouvellement :
– central permanent pour les DDC
– in situ pour les LCs
– Leurs marqueurs
• LCs =CD13, CD33 (marqueurs myéloides) et CD45 et activées
CD54 (ICAM-1), CD80 (B7-1), CD86 (B7-2) et CD40
• DDCs subdivisées en 2 pop selon
CD1a-
M. Abbal (Toulouse)
CD14+ ou CD1a+
CD14-
Disponibilité thérapeutique
des DCs
8e Congrès Francophone d'Allergologie
A partir :
• In situ : ?
• Ex : peau (épiderme = LC ; derme = IDEC ou DDC)
• Rate : (souris)
• Du sang :
• <1% de DCs circulantes (insuffisant)
• Par différenciation des monocytes (très utilisé)
• Progéniteurs CD34+ du sang (après mobilisation chez
un donneur) ou de sang cordon
• Lignées :
• Ex : MUTZ 3 (lignée myéloïde)
• HESCs : Human Embryonic Stem Cells
• iPSCs : induced Pluripotent Stem Cells
M. Abbal (Toulouse)
Exemples de "cocktails" de production
in vitro de DCs :
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Monocytes CD14+ :
GM-CSF + IL-4 ou (IL-13 ou IFNa ou …) => moDCs (immatures)
GM-CSF + IL-4 ou TGFb => LCs
CD34+ : (mobilisation in vivo chez l’adulte ou sang de cordon)
GM-CSF et TNF-
CD1a+ CD14- (DCs de type LC)
CD1a- CD14+ (DCs de type dermique)
Flt3L+ thrombopoïetine
permettrait de générer l’équivalent de toutes les DCs ?
Très nombreuses publications
M. Abbal (Toulouse)
150 transcripts de DCs produites ex vivo
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Antigen recognition
Interleukines and their receptors
Signaling molecules
CD antigens
Transcriptional Profiling of Human Dendritic Cell Populations and Models – Unique Profiles of
M. Abbal (Toulouse)
In Vitro Dendritic Cells and Implications on Functionality and Applicability. PLOS ONE
January
2013 Vol 8 Issue 1
Les voies de la réponse ……
8e Congrès Francophone d'Allergologie
nature immunology 2010 vol 11 ; 8
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Application médicale des DCs
• Stimulation des réponses : en cours
– Vaccins, Cancer, maladies infectieuses
• Induction de tolérance : perspectives
– Auto-immunité
– transplantation
– Allergie
• Prédiction de l’immunogénicité et de l’allergénicité :
– D’un antigène ou d’un allergène
– Regain d’intérêt suscité par la directive européenne
(7th Amendment to the Cosmetics Directive) interdisant en
2013 l’utilisation animaux pour tester les cosmétiques
M. Abbal (Toulouse)
En synthèse :
Perspectives Thérapeutiques
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Tlrs :
Agonistes
De belles perspectives
Antagonistes
?
Cellules dendritiques
Production ex vivo à partir de précurseurs sanguins
Chargement en peptides antigéniques pour lancer relancer booster une
réponse
cancer :
vaccin thérapeutique (ex : prostate (FDA))
Nombreux essais en cours
Allergie :
Le défi !
Peu pour le moment mais le contexte est favorable
Générer
Essai en cours avec pollen et un ligand de TLR9
des DCs
Transplantation :
Espoir mais contexte plus difficile. Qui sont les antigènes ? tolérogènes
(HLA, systèmes mineurs)
M. Abbal (Toulouse)
Comment induire des DCs tolerogènes
?
Vaste programme
8e Congrès Francophone d'Allergologie
en raison de la plasticité des DCs (comme des Th)
de la multiplicité des signaux et de la variabilité de
l’environnement
Des faits accréditant cette stratégie :
DCs immature et signal d’activation faible dépourvu de
danger
présence de drogues anti inflammatoires ou suppressives ou
"modulatrices" (vit A, vit D3, A rétinoïque…)
sollicitation des DCs CD103+ de l’intestin
produits de certains pathogènes ou commensaux (p pestis, s
mansoni, champignons, staph epidermidis…)
Certains cancers
Facilitation avec un anticorps de l’endocytose du récepteur
DEC-205
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Immunothérapie anti cancéreuse
Cellules dendritiques
antigènes
tumoraux
Monocytes
+ GmCSF
+ cytokines
Cellules
tumorales
Biopsie
tumeur
Cellules dendritiques
Chargées d’antigènes
M. Abbal (Toulouse)
Essais cliniques
8e Congrès Francophone d'Allergologie
(http://www.clinicaltrials.gov/)
DCs
Induced Tolerogenic Dendritic Cells as Modulators of Allergic Asthma (MGH002)
The Effect of Allergen Inhalation on Sputum Myeloid and Plasmacytoid
Dendritic Cells in Mild Atopic Asthmatics
TLRs
367 études : "cancer dendritic cells"
245 : "cancer vaccine dendritic cells"
63 : "cancer vaccine dendritic cells melanoma"
8 : "asthma toll like receptor" s (aucune approche vaccinale therapeutique)
To Investigate the Safety, Pharmacodynamics and Effect on Allergic Reactivity
of the Toll-like Receptor 7 (TLR7) Agonist GSK2245035 in Subjects With
Respiratory Allergies
A Study to Investigate the Safety, Pharmacodynamics and Efficacy Against
Allergic Reactivity of Repeat Intranasal Administration of the TLR7 Agonist
GSK2245035 in Subjects With Respiratory Allergies
M. Abbal (Toulouse)
Quand l’immunité innée simule l’immunité adaptative
(Ni++ & Co++ et activation du TLR4)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Histidines 456 458
Lient Ni2+ Co2+
M. Abbal (Toulouse)
8e Congrès Francophone d'Allergologie
Merci
2
M. Abbal (Toulouse)