La Tolérance Immunitaire
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Cellules dendritiques, q lymphocytes y p y T régulateurs et tolérance immunitaire Jean Davoust, Davoust INSERM 1013 (Hôpital Necker-Enfants-malades) 1 La tolérance immunitaire 12- Cellules dendritiques et l lymphocytes h T régulateurs l [email protected] La Tolérance Immunitaire Pr. Michel MOUTSCHEN Université de Liège, g , Belgique gq La superposition de deux systèmes y fonctionnellement très différents… Immunité non adaptative (Innate Immunity) Cellules dendritiques Macrophages Polynucléaires La superposition de deux systèmes y fonctionnellement très différents… Immunité adaptative Lymphocytes y p y T Lymphocytes y p y B Immunité i é non adaptative d Un jeu fixe de récepteurs invariants à des molécules lé l microbiennes i bi DC MΦ PN Gram- Lipopolysaccharide (LPS) Gram+ Peptidoglycans Acide lipotéichoïque Champignons Mannans Immunité i é non adaptative d Perception intrinsèque de ce qui est microbien, voire de ce qui est hostile… Immunité i é non adaptative d Limitations Répertoire antimicrobien limité Pas P d’ d’adaptation d i aux mutations i microbiennes i bi Pas as de pe perception cept o des microbes c obes intracellulaires t ace u a es Imm nité adaptative Immunité d t ti •Un U seull récepteur é de d structure donnée d é sur chaque cellule (et sur ses cellules-filles). •Une multitude de récepteurs différents au niveau de la population popu o « Le » récepteur spécialisé des cellules de l’immunité adaptative p TCR : T cell receptor BCR : B cell receptor « Le » récepteur spécialisé des cellules de l’immunité adaptative p Son ligand : l’antigène I Immunité ité adaptative d t ti Avantages v ges Fait face à la diversité des microbes: mutations ppar la génération g aléatoire et continue de nouveaux récepteurs ett mémorisation, é i ti mais i pas de d perception des signaux de « danger » I Immunité ité adaptative d t ti Avantages g Perçoit les microbes intracellulaires grâce au système dd’échantillonnage échantillonnage et de présentation par les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) Toute protéine présente dans la cellule est découpée en peptides dont certains sont « chargés » sur des molécules pprésentatrices et « présentés » au TCR des l lymphocytes h t T TCR Ce système C tè d’échantillonnage d’é h till ne discrimine pas les protéines selon leur contexte Accès égal au système d h ill d’échantillonnage pour les l protéines i du soi et les protéines étrangères Le TCR est incapable p de reconnaître directement l’antigène! MHC T L antigène doit être L’antigène coupé p en ppetits morceaux dont Soit la protéine est captée à partir du milieu extracellulaire = antigène exogène è MHC II T MHC II CD4 Ce u es capables Cellules c p b es de phagocytose ou Soit la pprotéine est synthétisée y dans la cellule (p.ex. protéine virale) = antigène i è endogène d è Toutes les cellules capables MH CI MH CI C D 8 T Deux types de lymphocytes T Lymphocytes T CD4 (auxiliaires) • Initient et amplifient l’activation des autres cellules du système immunitaire – adaptatif • lymphocytes B (réponses humorales) • lymphocytes T CD8 (réponses cytotoxiques) – naturel • macrophages, macrophages cellules natural killer (NK) Le lymphocyte T CD4 est la clé de voûte du système immunitaire • Le virus VIH tue sélectivement les lymphocytes T CD4 et provoque un déficit majeur de toutes les fonctions immunitaires immunitaires, c’est le SIDA La fonction L f ti auxiliaire ili i du d lymphocyte T CD4 dépend à la fois de facteurs solubles sécrétés (les cytokines) et d’interactions directes de cellule à cellule Lymphocyte T cytotoxique (CD8) • la reconnaissance de l’antigène+molécule MHC I induit la mort de la cellule qui pprésente l’antigène g Lymphocyte T cytotoxique (CD8) • rôle fondamental dans l’élimination des par des virus cellules infectées p Immune responses against transgene Dystrophin O CD8α DAPI O Strong CTL infiltration consecutive to dystrophin plasmid injection in mice La Tolérance Immunitaire • 1. Tolérance centrale • 2. Tolérance périphérique • 3. 3 Aspects particuliers à la tolérance des lymphocytes B • 4. Résumé et conclusions T lé Tolérance centrale t l Thymus (T) Moelle osseuse (B) Rate Ganglions MALT Eliminer dès leur élaboration des lymphocytes dont le récepteur peut percevoir des signaux inopportuns Tolérance centrale dans le thymus Physiquement isolé des signaux extérieurs éi Espace de filtrage des signaux du soi Peut-on p prouver l’élimination de lymphocytes T autoréactifs dans le thymus? Capables de percevoir les signaux du soi Peut-on P t prouver l’élimination l’éli i ti de d lymphocytes T autoréactifs dans le thymus? y Souris TCR transgéniques « Sauvage g » « TCR transgénique g q » Ré Répertoire d llymphocytes des h T Souris transgéniques TCR anti-HY TG TCRα une protéine éi codée par un gène sur le chromosome Y et qqui n’est exprimée que chez le sujet mâle Souris transgéniques TCR anti-HY anti HY Thymus CD8 CD8 Strasser et al. 1994 Doubles transgéniques g q TCR/bcl-2 Antagonise ll’apoptose apoptose, la mort cellulaire programmée bcl 2 bcl-2 Strasser et al. 1994 CD8 CD8 ; ;une éli i i par apoptose élimination des lymphocytes T potentiellement autoréactifs p prend place dans le thymus... Des anomalies de l’apoptose peuvent entraîner une rupture de la tolérance au soi! S’il y a filtrage, il doit y avoir des signaux i du d soii dans d le l thymus… th Sospedra et al. 1998 Sospedra et al. 1998 ;des cellules du thymus expriment un large échantillon des protéines du soi et les présentent aux lymphocytes en cours de différenciation Notion importante! • Le thymus reste fonctionnel chez l’adulte même à un âge avancé • Production continue de « nouveaux » lymphocytes T qui partent vers les organes y p secondaires (5 ( x 107/jour!) j ) lymphoïdes Des anomalies fonctionnelles du thymus liées au vieillissement ou à des tumeurs peuvent entraîner une rupture de tolérance Tous les lymphocytes y p y T autoréactifs sont-ils éliminés dans le thymus? y % dd’éliminnation ddes thym mocytess aautoréaactifs Affinité et élimination intrathymique 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Nég. +/- + ++ +++ Affinité de la liaison à l’autoantigène Baldwin et al. 2000 Pourquoi laisser passer des lymphocytes T autoréactifs? Si les lymphocytes y p y T étaient monospécifiques... M Mason et al. l 1998 Réactivité croisée A B Peptide microbien Peptide du soi Réactivité croisée A Peptide microbien Trop dd’affinité affinité pour le soi : à éliminer B Peptide du soi Réactivité croisée A Peptide microbien Affinité modérée pour le soi mais excellente affinité pour p un peptide microbien : à conserver! B Peptide du soi Réactivité croisée A Peptide microbien Peptide du soi En cas d’infection ultérieure par ce microbe, l’activation du clone A pourra révéler une certaine réactivité contre le soi. ;Théorie du mimétisme moléculaire Reconnaissance de la MBP chez des individus sains Lovett-Racke et al. 1998 Il existe donc dans le sang des sujets j sains des lymphocytes y p y T dont le TCR reconnaît des peptides d’une protéine de la myéline éli De même, chez les sujets sains, existence de lymphocytes T dirigés contre t de d multiples lti l déterminants dét i t du d soi (la myélopéroxydase thyroïdienne, y , le collagène, g , les récepteurs de l’acétylcholine, etc.) Comment un lymphocyte T potentiellement autoréactif ppeutp il ne pas déclencher de réponse? T lé Tolérance périphérique é i hé i La Tolérance Immunitaire • 1. Tolérance centrale • 2. Tolérance périphérique • 3. 3 Aspects particuliers à la tolérance des lymphocytes B • 4. Résumé et conclusions T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal PRIM P MAIRE ES Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Proliférer et se ff différencier Att i d lle tissu ti ibl Atteindre cible REPONSE T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Perception du signal par le lymphocyte T auxiliaire CD4+ ;Présentation par une molécule de classe II du CMH Perception des antigènes par les lymphocytes auxilaires CD4+ CMH H classe II Cellule dendritique Macrophage p g CMH H classe II TCR Tolérance périphérique Percevoir le signal Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Les cellules des p parenchymes, y , les cellules endothéliales et épithéliales sont normalement dépourvues de molécules CMH II II. ;Elles ne p peuvent donc initier la réponse des CD4+ Tolérance périphérique Percevoir le signal Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Elles peuvent toutefois acquérir des molécules CMH II après exposition à certains médiateurs i fl inflammatoires t i (comme ( l’IFN-γ) l’IFN ) Interféron-γ S Sain Infecté par HPV Delvenne et al. 1997 T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Proliférer et se différencier ? Lymphocytes T CD4+ « répondeuses » DR7 Cellules dendritiques DR4+ « stimulatrices » DR4 Lymphocytes T CD4+ Cellules dendritiques DR4+ 60 Proliffératioon 50 40 30 20 10 0 0 DR7 2.5 5 7.5 10 Nombre de cellules stimulatrices DR4 Réponse allogénique DR7 anti DR4 60 P Prolifér ration 50 40 30 20 10 0 0 25 2.5 5 75 7.5 10 Nombre de cellules stimulatrices Frasca et al. 1998 CD4+ Cellules épithéliales classe II induites (DR4+) « répondeuses » DR7 « stimulatrices » DR4 CD4+ Cellules épithéliales classe II induites (DR4+) 60 Frasca et al. 1998 Proliffératioon 50 40 30 20 10 0 0 DR7 2.5 5 7.5 10 Nombre de cellules stimulatrices DR4 Les cellules épithéliales « forcées » à exprimer p des molécules CMH de classe II sont de mauvaises stimulatrices de réponses é immunitaires i it i Réponse secondaire Dendritiques DR4+ DR7 x DR4 L Lymphocytes h t CD4+ (sujet DR7) 60 50 40 30 20 10 0 0 2.5 5 7.5 10 Nombre de cellules stimulatrices Les cellules « répondeuses » sont vivantes mais ne répondent plus : elles ll sont anergiques i Une tolérance s’est installée Réponse secondaire Dendritiques DR15+ DR7 x DR4 L Lymphocytes h t CD4+ (sujet DR7) 60 50 40 30 20 10 0 0 2.5 5 7.5 10 Nombre de cellules stimulatrices Une tolérance s’est installée, elle est spécifique é ifi d signal du i l quii l’a l’ induite Ne pas confondre la tolérance : phénomène spécifique et l’i l’immunosuppression i : phénomène hé è global l b l Outre le signal g de l’antigène g luimême, les cellules dendritiques ont délivré d li aux lymphocytes l h T + CD4 , un autre signal que les cellules épithéliales n n’ont ont pu fournir… L Lymphocyte h T CD4+ Cellule présentatrice d’antigène CD4 TCR CD28 CMH II + Seules les cellules présentatrices « professionnelles f i ll » peuvent exprimer CD80 et CD86 CD80 ou CD86 Celllule préseentatrrice Lym mphoocyte T CD D4+ CD28 CD80 ou CD86 CD4 TCR CD28 CD80 ou CD86 Activation (prolifération, différenciation) CD4 TCR Pas d’activation Anergie CD4 TCR CD80 ou CD86 CD28 CD4 TCR CD28 CD80 ou CD86 Pas de perception du signal 1 Pas d’activation Pas d’anergie, Pas de tolérance Perception du signal 1 P dde perception Pas ti du d signal i l2 Pas d’activation A Anergie i Tolérance Plus logique g q de chercher à bloquer q le signal g 2 que q le signal de l’antigène chez un greffé d’organe Tolérance périphérique Percevoir le signal g Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Proliférer et se différencier La cellule L ll l dendritique d d iti dé id de décide d lla tolérance ou de la non tolérance • F Faible ibl niveau i d’expression d’ i de d CD80/CD86 (comme dans la lamina propria normale) ;carence du second signal ;tolérance • Haut niveau d’expression de CD80/CD86 ; ;second d signal i l puissant i t ;pas de tolérance La cellule L ll l dendritique d d iti dé id décide de la tolérance ou de la non tolérance les cellules dendritiques pour faire bons vaccins EviterActiver l’activation des cellules dendritiques d’unde rein à transplanter (adjuvants) pour qu’il soit toléré Qu est-ce Qu’est ce qui active les cellules dendritiques et augmente leur expression de CD80 et CD86? Immunité i é non adaptative d Perception intrinsèque de ce qui est microbien, voire de ce qui est hostile… C t ôl Contrôle LPS C CD86 C CD80 Majorité de cellules dendritiques tolérogènes CD11c (marqueur des cellules dendritiques) Galucci et al. 1999 Immunité i é non adaptative d Perception intrinsèque de ce qui est microbien, voire de ce qui est hostile… LPS CD D86 CD D80 Contrôle Majorité de cellules dendritiques activatrices (antitolérance) CD11c (marqueur des cellules dendritiques) Galucci et al. 1999 Incubation avec des fibroblastes (soi ou non-soi) Vivants Apoptotiques Nécrotiques CD886 Contrôles CD11 ((marqueur d CD11c des cellules ll l d dendritiques) d iti ) Mort cellulaire non naturelle,, résultant d’une agression Galucci et al. 1999 • Phagocytose Phagoc tose de cell cellules les apoptotiques apoptotiq es (en l’absence d’autre signal de danger) ;Perte ;P t d’ d’expression i dde CD80 ett de d CD86 ;Effet tolérogène • Phagocytose g y de cellules nécrotiques q ;Accroissement de l’expression de CD80 et de CD86 ;Rupture éventuelle de tolérance Eviter Toutes toute les nécrose situations aud’agression sein d’un greffon du soi améliorera (infectieuses la ou tolérance non) à peuvent favoriserce une dernier rupture de tolérance T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Proliférer et se différencier •Tolérance orale •Tolérance fœtale •Tolérance au soi Coopération des systèmes s stèmes non adaptatifs et adaptatifs : Replacer dans un contexte la puissance i analytique l i d du répertoire des lymphocytes T Que deviennent les l lymphocytes h T CD4+ quii ont interagi avec des cellules présentatrices tolérogènes? Anergie C ll l dendritique Cellule d d iti tolérogène t lé è Apoptose Lymphocyte y p y T naïf P compatible Pas ibl avec expériences éi de d transfert! f ! Induction d’une tolérance orale 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 2.5 5 7.5 0 10 2.5 5 7.5 10 Prélèvement de lymphocytes T chez la souris « tolérisée » Transfert adoptif chez une souris non tolérisée 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 0 2.5 5 7.5 10 0 2.5 5 7.5 10 Anergie C ll l dendritique Cellule d d iti tolérogène t lé è Apoptose Lymphocyte y p y T naïf TGF-β IL 4 IL-4 IL-10 Lymphocyte T régulateur Lymphocytes T régulateurs •R Responsables bl du d transfert t f t expérimental de la tolérance et plus généralement de la mémoire de la tolérance • Sécrétion Sé éti de d cytokines t ki inhibitrices i hibit i (TGF-β, (TGF β, IL IL-10,…) 10,…) Transforming growth factor β Lymphocytes T régulateurs • Population de lymphocytes T qui inhibent l’activation d’autres lymphocytes T CD4+ par des facteurs solubles soit soit p directement • « activés » par une interaction tolérogène mais predestinés à cette fonction (population CD4+ CD25+ Foxp3+ déjà présente dans le thymus) p y ) Diff Different types off regulatory l T ce The “Civil Service” Model of Dominant Tolerance THE CHANGE IN PERSPECTIVE OF THE GOALS FOR TOLERANCE IMMUNITY IMMUNOSUPPRESSION Tolerogenic T l i therapies REGULATORS EFFECTORS IMMUNE DEVIATION TH0 “Effectors” TH1 TH2 “Regulators” TR1 Treg? Une autre sous sous-population population de lymphocytes T régulateurs g – Cellules NKT • Population de lymphocytes T qui possèdent tous le même TCR et qui reconnaissent des glycolipides présentés par le CD1 • Ils Il sécrètent é è des d cytokines ki de d type Th2 T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal PRIM P MAIRE ES Rate Proliférer et se différencier Ganglions MALT Att i d le Atteindre l tissu ti cible ibl Organes lymphoïdes SECONDAIRES Interdire ll’accès accès de certains tissus aux lymphocytes T activés et potentiellement autoréactifs Ti Tissus « immunoprivilégiés i i ilé ié » Plusieurs barrières pour garder l’entrée du sanctuaire. L’une des plus efficaces : FasL FasL Apoptose p p Expression de FasL dans ll’œil œil d’une d une souris normale Ferguson et al. 1997 Infiltration lymphocytaire en réponse é à une inoculation i l ti virale dans la chambre antérieure Souris normale Souris génétiquement déficiente en FasL Ferguson et al. 1997 De même expression de FasL • Dans le testicule • Dans le cerveau (astrocytes) • Dans ll’utérus utérus et le placenta – Rôle dans la tolérance du fœtus Les es anomalies o es de l’apoptose pop ose lymphocytaire y p ocy e induite du e par p Fass peuvent favoriser l’irruption de cellules immunitaires dans des sanctuaires immunoprivilégiés T lé Tolérance périphérique é i hé i Percevoir le signal PRIM P MAIRE ES Rate Ganglions MALT Organes lymphoïdes SECONDAIRES Proliférer et se ff différencier Att i d lle tissu ti ibl Atteindre cible REPONSE La Tolérance Immunitaire • • • • 1. La nature du problème 2. Tolérance centrale 3 Tolérance périphérique 3. 4. Aspects p particuliers p à la tolérance des lymphocytes B • 5. 5 Résumé et conclusions Aspects p pparticuliers à la tolérance des lymphocytes B Trois compartiments bien distincts Follicules lymphoïdes 1 2 3 Organes lymphoïdes secondaires Moelle osseuse (Rate et ganglions lymphatiques) Follicules lymphoïdes 2 3 Organes lymphoïdes secondaires (Rate et ganglions lymphatiques) •Essentiel pour la maturation de la réponse humorale •Anticorps Anticorps de forte affinité •Passage P ddes IIgM M aux IgG Follicules lymphoïdes 1 2 3 Strictement dépendant des l lymphocytes h t T CD4+ Comme dans le thymus, élimination centrale de lymphocytes B autoréactifs. autoréactifs Deux différences toutefois : 1. Transfert d’antigènes périphériques vers le compartiment central Certains facteurs du complément sont essentiels à ce transfert : les défi i ddu complément déficits lé peuvent donc d provoquer des d anomalies li de d la l tolérance des lymphocytes B. Comme dans le thymus, élimination centrale de lymphocytes B autoréactifs. autoréactifs Deux différences toutefois : 1. Le filtrage doit être beaucoup moins rigoureux : plus grand rôle de la réactivité croisée 2 Beaucoup de lymphocytes B autoréactifs 3 Faute de l’aide adéquate des T, interdiction d’entrer dans le follicule 2 Beaucoup de lymphocytes B autoréactifs 3 IgM g autoréactives Activité antimicrobienne d première de i ligne li 2 Beaucoup de lymphocytes B autoréactifs 3 IgM g autoréactives Faible affinité, pas de l i lésions tissulaires… i l i 2 3 Une rupture de tolérance des lymphocytes T permet à des lymphocytes B autoréactifs d’entrer dans le follicule et de sécréter des IgG g de haute affinité, ggénérateurs de lésions tissulaires. La Tolérance Immunitaire • 1. Tolérance centrale • 2. Tolérance périphérique • 3. 3 Aspects particuliers à la tolérance des lymphocytes B • 4. Résumé et conclusions La tolérance immunitaire • La tolérance centrale – C’est C est dans les organes lymphoïdes primaires que la plus grande partie des lymphocytes capables de percevoir le soi (autoréactifs) sont éliminés par apoptose – Ces C organes doivent d i donc d posséder éd un échantillon des signaux du soi • Générés localement (thymus) • Importés de la périphérie (moelle osseuse) La tolérance lé immunitaire i i i • La tolérance périphérique – Une fraction de lymphocytes autoréactifs échappe au filtrage des organes lymphoïdes primaires et contribue à la compétence du répertoire – Le filtrage périphérique des signaux prévient leur réponse inopportune contre le soi : c’est la tolérance périphérique p p q – Elle est aussi essentielle pour le filtrage des signaux g exogènes g non hostiles (q (qui ne sont ppas présents dans le thymus) La tolérance immunitaire • Les cellules présentatrices d’antigène (et en particulier les cellules dendritiques) jouent un rôle fondamental dans le maintien ou la rupture de la tolérance périphérique • L’état d’activation de ces dernières et en particulier leur niveau d’expression des molécules CD80 et CD86 (pourvoyeuses du signal g 2)) en est le facteur déterminant. La tolérance immunitaire • Une meilleure compréhension des interactions cellulaires et moléculaires entre les « deux » systèmes immunitaires sera la base de nouveaux traitements induisant sélectivement la tolérance ou la non tolérance à un antigène donné http://www.ulg.ac.be/medint/accueil.html
