ACTIVATION DES LYMPH Année pédag VATION DES

INSTITUT NATIONAL DE FORMATION SUPERIEURE PARAMEDICALE DE
CONSTANTINE
ACTIVATION DES LYMPHOCYTES DANS LA REACTION
IMMUNITAIRE
OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT
Acquisition des connaissances théoriques concernant l’activation des lymphocytes.
Année pédagogique 2016
2016-2017
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PLAN
INTRODUCTION
I-ACTIVATION DES LYMPHOCYTES T
1- LE T-Cell-Receptor (TCR) : RECEPTEUR
LYMPHOCYTES T.
2- TCR ET COMPLEXE CD3
3- LA “SYNAPSE IMMUNOLOGIQUE”
4- ACTIVATION DES LYMPHOCYTES
5- LA TRADUCTION MORPHOLOGIQUE
POUR
L’ANTIGENE
II-ACTIVATION DES LYMPHOCYTES B
1- LE RECEPTEUR POUR L’ANTIGENE DES LYMPHOCYTES B (BCR)
2- ACTIVATION DES LYMPHOCYTES B
III-ROLE DES MACROPHAGES
2
DES
ACTIVATION DES LYMPHOCYTES DANS LA REACTION IMMUNITAIRE
INTRODUCTION
L’activation des lymphocytes est la conséquence de leur interaction avec un pathogène
antigénique, directement pour les lymphocytes B et via la présentation d’un peptide par une
molécule du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) pour les lymphocytes T.
Cette activation permet ainsi aux lymphocytes de passer d’un stade mature naïf à un stade
mature activé qui correspondra aux lymphocytes T cytotoxiques, lymphocytes T auxiliaires
(ou lymphocytes « helper »), plasmocytes et cellules mémoires. Les signaux d’activation
permettront l’activation de facteurs de transcription et ainsi l’expression de nouvelles
molécules indispensables aux cellules matures activée, entre autre pour leur prolifération.
I-
ACTIVATION DES LYMPHOCYTES T
1- LE T-Cell-Receptor
LYMPHOCYTES T.
(TCR) :
RECEPTEUR
POUR
L’ANTIGENE
DES
Le TCR est une molécule de surface trouvée sur les lymphocytes T et qui reconnaît l’antigène
peptidique présenté dans le contexte d’une molécule du CMH. Le TCR est organisé comme
une immunoglobuline et est membre de la superfamille des immunoglobulines. Il existe deux
types de TCR, le type prédominant αβ porté par des cellules T que l’on retrouve surtout dans
les organes lymphoides et le γδ retrouvé sur des cellules T présentes surtout au niveau des
muqueuses.
 Structure du TCR
Le TCR est un hétérodimère composé d’une chaîne α et d’une chaîne β de taille semblable
(Figure 1), liées par un pont disulfure.
Chaque chaîne possède :



Une région intra-cytoplasmique incapable de transduire le signal d’activation pour la
cellule.
une région transmembranaire porteuse de résidus hydrophobes permettant l’insertion
dans la membrane cellulaire.
une région extracellulaire contenant un domaine constant et un domaine variable
similaires à ceux retrouvés dans les immunoglobulines. Le domaine variable de
chacune des chaînes contient des parties hypervariables qui reconnaissant le peptide
associé au CMH et déterminent la spécificité pour l’antigène.
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Figure 1. Le TCR, récepteur pour l’antigène des
lymphocytes T : hétérodimères (chaînes α et β)
NB : Le TCR est le support de la spécificité de reconnaissance de l’antigène par les
lymphocytes T. Contrairement aux CMH, un seul type de TCR est exprimé sur un
lymphocyte.
2- TCR ET COMPLEXE CD3
Le TCR est accompagné de plusieurs autres molécules de surface. Parmi celles-ci, on
distingue le complexe CD3.
 Structure du CD3
Le CD3 est un complexe protéique formé de 5 chaînes différentes (les chaînes γ, δ ,ε , ζ et η)
qui s’associent pour former 3 dimères (Figure 2), :
 un hétérodimère gamma et epsilon (γε),
 un hétérodimère delta et epsilon (δε),
 et soit un homodimère formé de deux chaînes zêta (ζζ), soit un hétérodimère zêta et
êta (ζη).
Chacune des chaînes du CD3 possède des sites de phosphorylation de tyrosines au niveau
intracellulaire (ITAM, « immunoreceptor tyrosine-based activation motif), essentiels à la
signalisation.
Figure 2. complexe CD3
associé au TCR
4
NB : les chaînes du complexe CD3 sont des corécepteurs participant à la transduction du
signal de reconnaissance du peptide/CMH au lymphocyte T et essentielles à son
activation.
3- LA “SYNAPSE IMMUNOLOGIQUE”
L’interaction entre le TCR et les molécules de CMH n’est pas très forte. Des molécules
accessoires sont nécessaires pour favoriser la stabilité de l’interaction. Cela inclut:
a) La liaison de CD4 au CMH de classe II, qui permet de renforcer l’interaction des T
helper avec les CPA (Figure 3 et 5),
b) La liaison de CD8 au CMH de classe I, qui permet de renforcer l’interaction des T
cytotoxiques avec les CPA (Figure 4 et 5).
Les deux types de liaisons expliquent la restriction des CMH aux types de lymphocytes CD4+
ou CD8+.
NB : les CD4 et CD8 sont des corécepteurs qui stabilisent et renforcent les complexes
TCR/peptide/CMH en réalisant des liaisons avec la région constante des CMH.
Figure 3. Association TCR/CD4.
La taille du CD4 lui permet de se
fixer au MHC de classe II sur la
cellule présentatrice d’antigène.
Figure 4. Association
TCR/CD8. La taille du dimère
CD8 lui permet de se fixer au
MHC de classe I sur la cellule
présentatrice d’antigène.
c) La liaison de CD2 à l’intégrine LFA-3 (Lymphocyte Function-associated Antigen)
d) La liaison de l’intégrine LFA-1 à ICAM-1.
e) CD40 ligand à son récepteur CD40.
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Figure5. Synapse immunologique
entre une cellule présentatrice
d’antigène et lymphocyte CD4.
4- ACTIVATION DES LYMPHOCYTES
Deux signaux sont en fait requis pour l'activation des lymphocytes T :
Le 1er signal (signal de stimulation)
Le premier signal sera initié par l’interaction du TCR α β avec son peptide antigénique
enchâssé dans la molécule CMH de classe I ou de classe II :


molécules de classe I + peptide endogène reconnus par le TCR des lymphocytes T
cytotoxiques.
molécules de classe II + peptide exogène reconnus par le TCR des lymphocytes Thelpers.
Par ailleurs, les glycoprotéines CD4 et CD8 présents sur les lymphocytes « arriment » la
cellule qui présente l’épitope, stabilisent et renforcent la liaison du couple TCR-CMH. Cette
stabilisation de la structure de base est indispensable pour que les étapes suivantes
s’enclenchent.
Le 2ème signal (signal de co-stimulation)
Le principale couple responsable du deuxième signal comporte la molécule CD28 (toujours
exprimée sur les lymphocytes T), et la molécule B7-1 (CD80) ou B7-2 (CD81) présentes sur
les CPA (Figure5).
D’autres couples de molécules ce trouvant la surface des CPA et des lymphocytes T, d’ont la
fonction est de favoriser la stabilité de l’accrochage des deux cellules, contribuent à la
délivrance du deuxième signale :
 le couple LFA-1/ICAM-1,
 le couple CD2/LFA-3,
 le couple CD 40 ligand/CD40 récepteur.
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Les signaux de stimulation (1er et 2e) sont responsables de l’activation des tyrosines kinases
qui phosphoryleront les motifs ITAM des régions intra-cytoplasmiques du complexe
moléculaire CD3 déclenchant une cascade d’événements biochimiques qui vont aboutir à la
transcription des gènes codant les cytokines, surtout l’IL2 (nécessaire pour la prolifération
cellulaire), et des gènes impliqués dans les phénomènes de division cellulaire.
NB : l'absence de deuxième signal après réception du premier signal de reconnaissance
de l'épitope peut soit entraîner la mort du lymphocyte T par apoptose, soit le mettre
dans un état spécial de tolérance vis-à-vis de l'épitope qu'il a rencontré, qu'on appelle
anergie.
5- LA TRADUCTION MORPHOLOGIQUE
La traduction morphologique de ces événements est la transformation du lymphocyte en
lymphoblaste, manifestée par une augmentation de taille et des modifications du noyau et du
cytoplasme qui précèdent la mitose.
Différenciations des LT-CD4
Une fois ces cellules activées, on observera une phase de prolifération et de différenciation.
En effet la destinée de la cellule CD4 sera différente suivant les cytokines produites par la
cellule présentatrice d’antigène qui l’active. On distingue ainsi :



Les lymphocytes T auxiliaire 1 (ou LT-H1) obtenus grâce aux interleukines IL-12,
IFN-γ et TNF-β.
Les lymphocytes T auxiliaire 2 (ou LT-H2) obtenus grâce à l’interleukine IL-4.
Les lymphocytes T auxiliaire 17 (ou LT-H17) obtenus grâce à l’interleukine IL-23.
Figure. 6 : Différenciations des
LT-CD4
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Les lymphocytes Th1
Ces lymphocytes induisent les réponses immunes cellulaires les plus efficaces contre les virus
et bactéries intracellulaires.
Les lymphocytes Th2
Les lymphocytes Th2 soutiennent la différentiation des lymphocytes B pour la production
d’anticorps. L’IL-5 est particulièrement importante pour la production d’IgE et l’action des
éosinophiles, favorisant l’élimination des parasites extracellulaires comme les helminthes
Les lymphocytes Th17
Ces cellules sont importantes pour le contrôle des infections bactériennes et fongiques
extracellulaires et jouent un rôle dans le recrutement et l'activation des cellules de l’immunité
innée comme les polynucléaires neutrophiles.
Activation des LT-CD8
Il est nécessaire de préciser que la plupart des cellules nucléées cibles expriment les
molécules du CMH-I, mais pas le récepteur B7 (exprimé par les cellules présentatrices
d’antigène : macrophages, cellules dendritiques et lymphocytes B). L’activation n’est donc
pas directe, et nécessite une seconde interaction avec une cellule présentatrice d’antigène qui
sera principalement la cellule dendritique Figure. 7.
Figure. 7 : soutien d’une cellule dendritique pour l’activation des LT-CD8
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II- ACTIVATION DES LYMPHOCYTES B
1- LE RECEPTEUR POUR L’ANTIGENE DES LYMPHOCYTES B (BCR)
Le récepteur pour l’antigène est composé :
 d’une immunoglobuline (IgM ou IgD) ayant une partie transmembranaire et une partie
intra-cytoplasmique courte (seuls trois acides aminés sont présents dans le cytoplasme
d’une IgM de membrane), ce qui ne suffit pas pour transduire un signal.
 et de deux hétérodimères liés par des liens disulfures appelés Ig-α : CD79a et Ig-β :
CD79b. Les chaînes Ig-α et Ig-β possèdent chacune une longue queue cytoplasmique
qui leur permet d’interagir avec des molécules de signalisation intracellulaire (Figure
7).
Figure 7. Organisation du BCR
Igα et Igβ sont responsables de la transduction
du signal après fixation de l’épitope au site de
liaison de l’Ig de membrane. Leur région
cytoplasmique sert de substrat à des protéines
tyrosine kinases.
H : chaîne lourde ; L : chaîne légère ; S-S : ponts disulfures ; mIg : Ig de membrane ; mb :
membrane.
2- ACTIVATION DES LYMPHOCYTES B
Les lymphocytes B, à la différence des lymphocytes T, sont capables de reconnaître les
épitopes qui leur sont destinés sans que des cellules spécialisées aient besoin de les leur
présenter.
L’activation des lymphocytes B peut se faire de différentes manières, suivant l’implication ou
non des lymphocytes T, elle sera donc thymo-dépendante ou thymo-indépendante.
a) Activation thymo-indépendante
Dans ce cas, l'intervention du lymphocyte T n'est pas indispensable. Cependant, pour
provoquer ce type d'activation les antigènes doivent présenter un déterminant très répétitif
comme c’est le cas des antigènes linéaires qui ne sont pas rapidement dégradés dans
l’organisme, tels que le polysaccharide du pneumocoque.
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A la suite de l’accrochage d'au moins deux BCR, les molécules de signalisation CD79a et
CD79b sont activées. Sinon, les épitopes doivent être complexés par le C3 du Complément, et
dans ce cas c'est l'association du BCR et du récepteur (CR2) du Complément qui est capable
d'activer les structures ITAM des molécules du CD79 (deuxième signal).
Suite à cette activation, les lymphocytes obtenus se multiplieront intensément et certains
d’entre eux donneront des plasmocytes qui produiront alors, des IgM de basse affinité pour
l’antigène.
b) Activation thymo-dépendante
L’activation thymo-dépendante est la plus fréquente et nécessite l'intervention du lymphocyte
T. Cette intervention est aussi indispensable pour la production de certains isotypes d'Ig.
 1ers signaux (signaux de stimulation) :
L'accrochage de l'épitope au BCR, active les signaux de stimulation à l’origine de
modifications :


Les signaux de stimulation sont responsables d’une part de l’internalisation, autrement
dit de l’endocytose, du complexe antigène-BCR, permettant ainsi la dégradation de
l’antigène dans le système endosomale. L’un des fragments peptidiques obtenus sera
associé à une molécule du CMH-II et présenté à un lymphocyte T auxiliaire,
procurant au lymphocyte B le statut de cellule présentatrice d’antigène.
Les signaux de stimulation sont responsables d’autre part de l’expression de
nombreuses molécules nécessaires à l’interaction avec le lymphocyte T auxiliaire.
(après activation des tyrosines kinases qui phosphoryleront les motifs ITAM des
régions intra-cytoplasmiques de l’hétérodimère (Igαβ) associé au BCR, entraînant
l’activation de facteur de transcription).
2èmes signaux (signaux de costimulation) :
Les TLR, « connaisseurs de danger », interviennent aussi, en particulier ceux qui se trouvent
en position intracellulaire (surtout TLR9) par des signaux d’activation.
3èmes signaux (signaux de costimulation):
Le contact intime entre lymphocyte B et lymphocyte T est alors à l'origine des signaux de
costimulation, indispensables à une activation totale du lymphocyte et sont permis par un
certain nombre de corécepteurs (CD19, CD21 et CD81) qui vont amplifier le signal.
4èmes signaux (signaux de prolifération) :
D’autre part les LB activés reçoivent encore des signaux de prolifération provenant de:
 l’interaction entre le cluster de différenciation CD40 présent à la surface du LB et son
ligand CD40 (CD40-ligand) présent à la surface du LT et,
 les interleukines IL-4 produites par les LT.
NB : Lorsque le lymphocyte B est encore « vierge », l'intervention de la cytokine IL-4 est
indispensable comme quatrième signal. Quand le lymphocyte B a déjà préalablement
rencontré l'épitope et est devenu mémoire, l'intervention de l'IL-4 n'est plus
indispensable.
Suite à cette activation, les lymphocytes obtenus se multiplieront intensément et certains
d’entre eux donneront des plasmocytes qui produiront alors, des IgM de basse affinité pour
l’antigène.
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III-
ROLE DES MACROPHAGES
Les macrophages sont des cellules polyvalentes qui jouent de nombreux rôles. Ils débarrassent
le corps des cellules usées et autres débris. Ils sont avant tout parmi les cellules qui
«présente» l’antigène, un rôle crucial dans l'initiation d'une réponse immunitaire.
On utilise le terme d'apprêtement ou processing pour désigner l’ensemble des étapes
préalables à l’enchâssement d’un peptide dans les molécules CMH de classe I et de classe II.
Etapes indispensables aux lymphocytes T qui ne peuvent reconnaître les épitopes que
lorsqu'ils sont présentés associés à une molécule CMH.
Deux grandes voies cellulaires sont suivies parles épitopes potentiels pour s'associer aux
molécules du CMH :
La voie endogène
Elle concerne les épitopes synthétisées dans le cytosol, obtenus à partir protéines du « soi »,
en fin de vie, de peptides tumoraux (cellules cancéreuses), de cellules défectueuses, de
peptides viraux.
On distingue 3 étapes dans l’apprêtement :
- Fragmentation : après "étiquetage" des protéines à éliminer par la fixation d'ubiquitine,
elles sont dégradées par le protéasome, tunnel multi-enzymatique qui assure la
dégradation de protéines en libérant des peptides de longueur variable.
-
Translocation des peptides issus du protéaosme vers le réticulum endoplasmique par le
transporteur TAP (Transporter Associated with Antigen Processing ).
- Enchâssement des peptides accumulés dans le sillon, ce qui permet au complexe
CMH II/ peptide de gagner la membrane plasmique.
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La voie exogène
Concerne les épitopes obtenus à partir des micro-organismes et des molécules provenant de
l'extérieur de la cellule, qui ont été endocyter, dégrossis et/ou affinés. Elle débouche sur
l’association des épitopes aux molécules du CMH II et leur présentation au lymphocyte T
CD4.
En pratique, la plupart des micro-organismes (y compris les helminthes qui n'ont aucune
possibilité d'infecter des cellules car souvent 10 à 1 000 fois plus gros qu'elles) sont
susceptibles de générer des épitopes en suivant les deux voies, et d'induire la prolifération de
lymphocytes T des deux types.
Endocytés par la CPA, les micro-organismes, substances environnementales ou cellules
mortes dont les motifs sont reconnus comme potentiellement dangereux par les TLR
cytoplasmiques, vont suivre la voie de dégradation qui rend possible leur association aux
molécules du CMH.
On distingue 3 étapes dans l’apprêtement :
- l’ingestion de protéines exogènes après formation du phagolysosomes.
- Translocation des peptides intralysosomial vers le réticulum endoplasmique.
- Enchâssement du peptide dans le sillon, ce qui permet au complexe CMH II/ peptide
de gagner la membrane plasmique.
NB : L'entrée « discrète », sans fixation par les TLR, leur fera prendre un chemin de
dégradation totale, sans possibilité d'association aux molécules du CMH. Leur
présentation aux lymphocytes T sera donc impossible.
Bibliographie
ROITT Ivan et RABSON Arthur (2002).Immunologie Médicale. Ed Maloine, Paris. 272
pages.
BENZAIR Abou-bacir (2009). Immunologie, les connaissances de bases.OPU, 3e Ed,
Alger.244 pages.
ANGELE VUITTON Dominique (2009). Immunologie. Ed Pradel,209 pages.
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