Jeudi 14 Novembre RANDHAWA Sunny L2 TSSIBS
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TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules Jeudi 14 Novembre RANDHAWA Sunny L2 TSSIBS Professeur VIVIER Eric 6 pages Immunophénotypage et étude des cellules Plan: A. Rappels sur les bases du système immunitaire B. Les cellules Natural Killer (NK) C. Le comportement des NK D. Mise en place de nouvelles thérapies A. Rappels sur les bases du système immunitaire On distingue deux types de système immunitaire: le système inné et le système adaptatif. Cependant, en réalité, le système immunitaire est plus complexe que ça. En effet, le système immunitaire est considéré comme une première ligne de défense mais également comme une ligne effectrice finale. Le système immunitaire est un ensemble de cellules présentes partout dans l'organisme (d'où le terme de système). Le système immunitaire inné est caractérisé par le fait que toutes les cellules qui le composent occupent véritablement tous les territoires (muqueuses en particulier..). C'est également un ensemble de cellules très diverses (en majorité des Natural Killer, mais aussi des cellules myéloïdes : cellules dendritiques, polynucléaires, macrophages, mastocytes..). Ces cellules répondent à des agressions qui peuvent être de manière générale soit des agressions microbiennes (= infections : virus, bactéries, champignons, parasites) soit des agressions plus internes (transformations tumorales par exemple). Les cellules immunitaires (en particulier des cellules de l'immunité innée) reconnaissent donc des agressions soit d’origine externe soit d'origine interne, mais également des agressions chimiques ou physiques, comme par exemple les irradiations UV. Le système immunitaire inné est totalement spécifique dans la mesure où ses cellules possèdent des récepteurs de surface et intracytoplasmiques permettant de détecter les changements moléculaires => répertoire de récepteurs qui ont tous une spécificité particulière. C'est donc l'ensemble qui apparaît comme non spécifique car il y a une réponse du système inné à tous les agents, mais la prise en charge de chaque agent se fera par des récepteurs différents => on a donc bien une spécificité déterminée. 1/6 TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules Le système inné avec sa spécificité conférée donc par un panel de récepteurs et de cellules lui permet de lutter contre les agressions «en direct» => réponse effectrice directe contre les agresseurs. Pour les cellules Natural Killer, cette réponse passe par la cytotoxicité. En cas d'infection viral par exemple, les cellules infectées par le virus sont détectées par les cellules NK qui les distinguent des cellules non infectées, cela entraîne l'activation des NK qui tuent les cellules infectées. Un autre exemple de lutte contre les agressions avec les sous-populations de cellules dendritiques produisent des interférons de type 1 qui ont une action antivirale directe. Les cellules du système immunitaire inné sont capables d'induire également la réponse immunitaire adaptative et en particulier de présenter l’antigène. Les cellules NK cytotoxiques produisent aussi des cytokines comme le γ-Interféron qui vont «façonner» la réponse immunitaire adaptative. Aspects spatio-temporels: La réponse innée (ou encore appelée réponse inflammatoire) est capable de se déclencher extrêmement rapidement (de quelques minutes à une heure) et partout car les cellules sont déjà en place. L'immunité adaptative met elle des jours à se mettre en place, à partir «d'usines» de la réponse immunitaire adaptative: les organes lymphoïdes secondaires. La réponse immunitaire adaptative ne se fait qu'à partir des organes lymphoïdes secondaires: ganglions, amygdales,végétations,etc... B. Les cellules Natural Killer (NK) Les cellules NK font partie de la troisième famille de lymphocytes : les cellules lymphoïdes innées (ILC). Elles ont été découvertes pour leur capacité de pouvoir reconnaître des cellules stressées (en particulier des cellules tumorales), elles sont capables de distinguer une cellule normale et une cellule tumorale qui est donc la cible de la cytotoxicité des NK. Elles produisent également des cytokines/chimiokines dont le γ-Interféron qui leur permettent de participer à l'orientation de la réponse immunitaire qui se fait autour, tout cela est donc coordonné. Au niveau de la morphologie : ils apparaissent comme de grands lymphocytes granuleux (comme les lymphocytes T cytotoxiques) => On les distingue donc en les qualifiant comme étant des lymphocytes cytotoxiques granuleux n'exprimant pas de récepteurs de l’antigène produits de réarrangements. Les cellules NK n'ont donc pas de TcR ni d'Immunoglobulines. Elles ont une série de récepteurs innés leur conférant leurs propriétés. Elles ne possèdent que des récepteurs dits «germline» (c'est-à-dire codés par la lignée germinale => pas de réarrangements). 2/6 TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules Exemple : expérience in vitro => coloration en bleu du noyau de cellules NK, puis marquage à des temps différents d'incubation entre la cellule tumorale et les cellules NK contre la perforine (molécule présente dans des granules induisant la mort de la cellule cible) => On constate alors la coalescence des granules cytotoxiques vers la cellule cible dans l'espace synaptique, et ce en moins de 10min ce qui nous indique l'efficacité des NK. On constate également le fait qu'il n'y a pas de coalescence entre les granules cytotoxiques des deux cellules NK. En effet le système immunitaire pour être efficace doit être cohérent. => Pas d'autoimmunité, seulement une reconnaissance spécifique. Les cellules NK participent au contrôle précoce des infections virales (qui sont de nombreux types), en reconnaissant les cellules infectées et en les éliminant mais également par la production de cytokines permettant l'orientation de la réponse immunitaire. Chez l'homme, il a été identifié une déficience NK spécifique familiale qui est très rare (moins de 20 patients dans le monde) où les individus ont une déficience NK sélective. Les patients sont des enfants (pédiatrie) => ce problème entraîne des infections virales récidivantes (parfois fatales) et donc prouvant le rôle des NK. Caractéristiques des cellules NK: – – – – Contrôle précoce des infections virales (en particulier les Herpesvirus), Possibilité de les manipuler dans le cas de la transformation hématopoïétique, Contrôle des pathologies tumorales, Ce sont également les seules lymphocytes à littéralement envahir l’utérus ( notamment au premier trimestre de la gestation dans l’utérus gravide +++) => remodelage des artères spirales utérines permettant un apport sanguin optimal, les cellules endothéliales maternelles de la paroi utérine disparaissent permettant l'augmentation du diamètre des artères. • Rôles supposés des cellules NK qui n'ont pas encore été démontrés de manière formelle: - Réaction avec des parasites - Dans la transplantation d'organes - Dans l'autoimmunité - Dans le VIH - Dans l'asthme Exemple => Modèle de la souris (modèle pré-clinique) : À gauche = parenchyme hépatique normal infecté par le CMV spécifique de la souris avec 2 cas : présence ou absence de NK : -Présence de NK => Parenchyme homogène -Absence de NK => Parenchyme hétérogène => plage de lyse intrahépatique, les hépatocytes infectés par le CMV murin sont lésés car le virus n'est plus contrôlé. Ceci montre bien l'importance des cellules NK dans le contrôle de l'infection viral. À droite = système tumoral, on injecte des cellules tumorales visibles par les NK comme un mélanome métastatique. Présence ici d'un lobe pulmonaire => développement tumoral réduit avec les NK, tandis que sans les NK, le lobe est envahi => Prouve in vivo le rôle des cellules N. 3/6 TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules Elles assurent leurs rôles de deux manières : – fonction effectrice de cytotoxicité sur les cellules stressées – fonction régulatrice en produisant des cytokines, chimiokines orientant la réponse immunitaire. C. Le comportement des NK Les cellules NK ne reconnaissent pas les cellules normales, tandis qu'elles peuvent reconnaître de plusieurs manières les cellules stressées. L'activation des cellules NK par les cellules stressées peut se faire de manière indépendante des anticorps, mais aussi de façon dépendante des anticorps : elles possèdent un récepteur Fc (FcR) comme CD16 permettant de reconnaître une cellule recouverte d'anticorps. En effet, certaines cellules stressées ne sont pas reconnues directement par les NK, mais peuvent devenir sensible et être reconnues grâce le couple FcR/anticorps. Par exemple dans le traitement des lymphomes B : Ce traitement se fait par un anticorps, le rituximab anti-CD20 => les cellules du lymphome sont reconnues par les anticorps anti-CD20 permettant l’élimination par les NK dans un processus appelé ADCC (Cytotoxicité Cellulaire Dépendante des Anticorps). Les cellules NK à l'instar de toutes les autres cellules immunitaires peuvent participer à des dommages tissulaires dans le cas où elles sont trop activées. Au niveau moléculaire, les NK possèdent 2 types de récepteurs = activateurs et inhibiteurs. Quand le récepteur activateur (tel que les récepteurs Fc comme CD16) rencontre le ligand, NK est activé. Les récepteurs inhibiteurs font l'inverse (« frein et accélérateur »). => Influence de la densité des ligands de la cellule en face du NK sur les récepteurs pour activer ou inhiber les cellules NK. – Exemple de récepteur inhibiteur exprimé par la cellule : KIR qui reconnaît les complexes CMHpeptide. Des virus comme le CMV échappe à la réponse T car ses gènes ne codent pas pour la réplication du CMV, mais contrôlent la réponse immunitaire. Ses gènes font donc en sorte de retenir les molécules de classe I dans la cellule infectée, la cellule infectée n'est donc pas visible par les lymphocytes T, tandis qu'elle le sera pour un NK. => En situation normale, les cellules sont reconnues par ces récepteurs inhibiteurs ce qui induit de la tolérance. Quand la cellule devient stressée, on retrouve toujours une inhibition de la cellule. Mais les récepteurs activateurs ont leurs ligands. Une des caractéristiques des ligands des récepteurs activateurs est que dans une situation normale, ils ne sont pas actifs (les gênes sont inhibés), mais lors d'un stress (infection, transformation tumorale, etc...) => activation des gènes => production de protéines de surface qui entrent en contact avec les récepteurs activateurs => intégration des signaux (sommation => balance qui régule l'activation des cellules NK : plus d'activateurs que d'inhibiteurs). La cellule NK détecte en temps réel les cellules qui l'environnent et détecte la densité de molécules de classe 1/de ligands activateurs autour de la cellule. 4/6 TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules Dans le cancer, il existe deux types de mécanismes dans la transformation tumorale faisant en sorte qu'un cancer se développe ou pas : – Un mécanisme intrinsèque : altération de l'ADN (mutations, etc...), détectée par une machinerie enzymatique propre à la cellule entraînant la DNA damage response se traduisant par la sénescence ou l'apoptose de la cellule => Ceci constitue donc une barrière intrinsèque. – Les barrières extrinsèques sont représentées par les NK. La transformation tumorale peut être aussi due à l'activation de gènes/protéines dans la cellule cancéreuse et ces dernières peuvent être détectées par les récepteurs activateurs des NK. D. Les fins thérapeutiques On constate que la réponse effectrice des NK est d'autant plus efficace que l'inhibition de ces dernières diminue, lors d'un déficit en molécules de classe I notamment. => Applications thérapeutiques (surtout dans le cancer) Il s'agit de l'immunothérapie notamment, efficace depuis quelques années surtout avec des anticorps et de très bons résultats dans le mélanome métastatique, dans l'adénocarcinome. Cela consiste à reprogrammer le système immunitaire pour qu'il soit efficace contre les maladies tumorales. On envoie des anticorps dans le patient, sauf qu'il ne cible pas la cellule tumorale, mais les cellules immunitaires pour les reprogrammer pour qu'elles soient plus efficaces contre les cellules tumorales : on les appelle anticorps ciblant les «checkpoints» de l'immunité. On compte à l'heure actuelle 50 à 60 médicaments sur le marché. On met donc en place des anticorps inhibant les récepteurs inhibiteurs => on ouvre donc un front pour promouvoir l'activation des NK. =>Médicament en phase 2 : LIRILUMAB, développé à Marseille. Cet anticorps n'attaque pas théoriquement (pas d'effets secondaires donc) les cellules du soi/cellules non tumorales car elles n'ont pas de ligands activateurs uniquement induits par le stress. 5/6 TSSIBS - Immunophénotypage et étude des cellules . 6/6
