IMMUNOLOGIE I) Introduction générale L’Immunité: Propriétés d’un organisme a être réfractaire à certains agents pathogènes (antigènes) et aux maladies. L’immunologie : Etude des phénomènes immédiats et secondaires consécutifs à l’introduction dans un organisme d’éléments, vivants ou non, que l’organisme est capable de reconnaître comme différents de ces propres constituants. La notion importante est celle du soi et du non soi, mais il peut exister des problèmes comme dans le cas de cellules cancéreuses (soi à détruire). L’antigène est l’élément contre lequel l’organisme va se défendre. Objectifs : Comprendre les bases moléculaires et cellulaires du fonctionnement du Système Immunitaire (S.I), intégrer l’ensemble des connaissances acquises lors de la réponse d’un organisme contre un pathogène (GFI), mettre en évidence l’universalité des mécanismes biologiques utilisés par le S.I. Les questions fondamentales à résoudre sont la reconnaissance d’une infinité de pathogènes : Diversité du répertoire antigénique, la distinction entre le soi et le non soi et la mémoire immunologique (vaccins). II) Vue d’ensemble du fonctionnement du S.I. Le système immunitaire assure l’intégrité de l’organisme vis-à-vis d’éléments extérieurs mais aussi vis-à-vis d’éléments constitutifs mais anormaux (cellules tumorales). Le Système Immunitaire permet de contenir le développement et la dissémination des pathogènes dans l’organisme et permet leur élimination. Les pathogènes sont des virus (Grippe, Polio), des parasites (Malaria, Helminthes), des levures (Candida albicans), des bactéries (Bacilles,Staphyloccoques). Les critères déterminant la réponse immune sont le mode de développement des pathogènes (extracellulaire (bactéries, parasites) ou intracellulaire (virus)) et la taille. Les bactéries peuvent avoir comme mode d’action des toxines ayant des effets sur la cellule (par exemple le système nerveux) et l’arrêt de l’infection consiste en la destruction de ces toxines. C’est différent de la réponse contre un virus. 1) Historique Dès l’antiquité, on rapporte lors d’épidémie de peste, des personnes résistantes à la maladie. La première tentative d’immunisation systématique remonte au XVème siècle a été faite par les chinois lors d’une épidémie de variole. Jenner et la vaccination moderne apparaissent au XVIIIème siècle : on découvre que vaccine et variole ont des déterminants communs et une réaction croisée. Pasteur et la microbiologie moderne étudient le cholera aviaire (atténuation de la virulence) et la rage. Le principe de la vaccination est d’utiliser un virus atténué. Dans le cas du choléra aviaire, une souche virale avait été utilisée pour des expériences, mais après avoir laissé vieillir (et s’affaiblir) le virus, les animaux ne tombaient non seulement plus malades mais en plus résistaient à une autre souche ! 2) Caractéristiques générales de la réponse immunitaire Deux Aspects Fonctionnels: L’immunité naturelle (innée, non spécifique), première ligne de défense qui sert à contenir l’infection et ce quelque soit la nature du pathogène. L’immunité spécifique (acquise, adaptative), spécifique du pathogène et mémorisée. Des effecteurs cellulaires et moléculaires : Des leucocytes circulants (fluides biologiques: sang, lymphe,…) et résidents dans les organes lymphoïdes. Des molécules solubles (anticorps, cytokines, complément,…). 2-1) Immunité naturelle, innée ou non spécifique : la réaction inflammatoire Première ligne de défense. Rapide (quelques heures 1 à 12h). Identique quelque soit le pathogène. Identique chez tous les individus d’une même espèce. 2-1-1) Les Barrières a- Les barrières physiques (épithélium) : peau, cils, poils Dans les bronches et les intestins, on a une couche épithéliale et du tissu conjonctif. Le mucus qui a un rôle de protection des épithéliums est localisé dans les poumons, estomac, intestin, utérus,… Il est constitué (~150 µm) de mucines (glycoprotéines), acides aminés, leucocytes,… b- Les barrières chimiques : sueur (pH 3 à 6) et suc gastrique (~pH1) Leur mode d’action est d’empêcher la prolifération c- Les barrières biologiques (enzymes) : La «fièvre ». Les sécrétions enzymatiques : larmes (lysozyme,…), salive (Amylase, Lysozyme), suc gastrique (pepsine, cathepsine, lipase,…), bile (estérases, phospholipases,…), suc pancréatique (amylase, peptidases, trypsinogène, chymotrypsinogène, carboxypeptidase,…), les bactéries commensales (intestin) et les défensines : peptides antimicrobiens, antifongiques et antiviraux synthétisées par un certain nombre de cellules épithéliales présentes dans l’intestin. 2-1-2) Les effecteurs cellulaires. a- Les Polynucléaires ou granulocytes : basophiles (colorés en bleu) pour la phagocytose, éosinophiles (granules colorés par l’éosine) par des sécrétions, les neutrophiles (pas de coloration) par excrétion de grannules. Ce sont des effecteurs de l’immunité innée. b- Les phagocytes (macrophages) Cellules résidentes dans les tissus (portes d’entrée des pathogènes) : Poumons : Macrophages alvéolaires. Rate : Macrophages spléniques. Foie : Cellules de Kupffer. Cerveau : Cellules microgliales Liquide synovial. Ils ont un rôle majeur pour l’immunité innée, mais sont aussi un relais pour la réponse spécifique. Une fois activés leur membrane a un développement important c- Les cellules NK Une fois activées, elles sécrètent des effecteurs solubles (Interféron γ) et lysent les cellules infectées par un virus et les cellules cancéreuses. Les cellules immunitaires oscillent entre un état de repos (quiescent) et un état activé. L’activation implique : une prolifération qui conduit à n cellules filles identiques. une différentiation en cellules ayant une fonction effectrice donnée : Par exemple : un macrophage activé qui exerce une fonction de sécrétion mais aussi une activité de phagocytose. 2-1-3) Les effecteurs moléculaires. a- Les défensines Molécules amphipatiques à action : antibactérien antifongiques antiparasitaire antiviral Elle désolidarise la membrane bactérienne Elle est sécrétée par les cellules endothéliales de la crypte intestinale (cellules de Paneth) et les Neutrophiles. b- Les protéines de phase aigue. Glycoprotéines plasmatiques : la PCR, synthétisées par les hépatocytes stimulés par IL6 Elles permettent l’opsonisation des bactéries (agrégats) et leur élimination grâce aux protéines du complément (lyse et/ou phagocytose). Cette protéine traduit l’infection, disparaît du sang quand l’infection prend fin. c- Le complément : un ensemble de plus de 30 protéines plasmatiques ou membranaires synthétisées majoritairement dans le foie, Souvent sous forme de proenzymes (zymogènes). Activation par protéolyse générant un fragment inhibiteur et un fragment à activité catalytique et régulation possible avec amplification. Le mode d’action des protéines du complément est de faire un pore permettant la lyse directe des cellules cibles. Les débris bactériens sont pris en charge par les cellules phagocytaires. d- Les interférons Sécrétés par : Leucocytes activés : INF α. Fibroblastes infectés: INF β. Fonctions : Inhibition de la réplication virale et résistance virale, notamment par dégradation d’ARNm et inhibition de synthèse protéique. Lymphocytes T activés et NK activées : INF γ L’Interaction ligand–récepteur est la première étape de l’activation cellulaire. Des éléments chimiques peuvent interagir entre eux, principalement de façon non covalente. L’affinité est très importante. La transduction du signal à l’intérieur de la cellule (sous la membrane) va provoquer la libération de messagers (molécules, modifications de protéines…) ce qui active des gènes… 2-1-4) Mise en place de la Réaction Inflammatoire Il faut arriver à éliminer le pathogène. Il existe des pathologies où la réaction inflammatoire est trop importante, comme les maladies auto immunes. Cette réaction se met en place lorsque le pathogène est rentré dans l’organisme (barrières pas efficaces dues aux lésions). 1- Une lésion : lésion tissulaire ou lésion d’un capillaire, d’un vaisseau,… 2- Les premières étapes de la coagulation : recrutement des plaquettes, induction des facteurs de coagulation (facteur XII, thrombine, fibrine,…) et libération d’amines vasoactives (sérotonine,…) 3- Dégranulation des mastocytes, libération des médiateurs de l’inflammation (histamine). L’Histamine augmente le flux sanguin et la perméabilité vasculaire. 4- Activation des macrophages : libération des cytokines inflammatoires (le macrophage effectue également la phagocytose) IL1: Sécrétée par macrophages activés Stimule les hépatocytes (synthèse de la PCR) Stimule les neurones hypothalamiques (fièvre) TNF α (tumor necrosis factor) ou cachectine : Sécrétée par les macrophages activés Effet pyrogène (fièvre) Stimule les hépatocytes (protéine de phase aigüe) Active le catabolisme lipidique (perte de poids, cachexie). 5- Adhérence des leucocytes à l’endothélium vasculaire. 6- Migration des leucocytes dans le tissu (chimiotactisme et diapédèse) : le leucocyte adhère (adhésine) puis il faut expression de certaines protéines sur le leucocytes et les cellules endothéliales pour l’interaction. 7- La phagocytose, suivie de la réparation du tissu, les fibroblastes refont la matrice… 2-2) Immunité spécifique, acquise ou adaptative 2-2-1) Caractéristiques générales : S’établit après la réponse innée. Nécessite plusieurs jours pour s’établir. Dépendante du pathogène (antigène). Sait distinguer le soi et le non soi (tolérance au soi). Mémorisée (vaccins). Immunité humorale : immunité passive, sérothérapie, pouvant être transféré par un transfert de fluide biologique et se trouvant au niveau de la lymphe et du plasma. Les Lymphocytes B Les Immunoglobulines (Ig) ou anticorps Immunité cellulaire : efficace contre les infections virales, transfert de cellule à cellule. Les Lymphocytes T Les cellules T « helpers » (Th) : sécrètent des cytokines, se fixent sur des récepteurs. Il existe des Th régulatrices pouvant être activatrices ou inhibitrices. Les cellules T cytotoxiques (Tc) : tueuses, elles reconnaissent les cellules infectées (généralement par un virus) et libèrent des produits (cytokines) et déclenchent l’apoptose (suicide cellulaire) par libération de perforine. Les cytokines Les points communs entre B et T : Un récepteur spécifique de l’antigène (BCR et TCR). Une seule spécificité antigénique exprimée par cellule (B ou T). Une infinité de cellules B et T (Comment gérer la diversité?). Acquisition de la tolérance au soi lors de la différentiation. La sélection clonale : activation, prolifération et différentiation des cellules B et T spécifiques (dont le récepteur est complémentaire à l’antigène). Les différences entre les compartiments : Le mode de reconnaissance de l’antigène : Entier ou natif : cellules B Sous forme de peptides : cellules T Les fonctions effectrices : Les anticorps (BCR « soluble ») Les Th sécréteurs de cytokines Les Tc cytotoxiques. 2-2-1-1) Immunité humorale ANTIGENE EPITOPES EXTERNES EPITOPES INTERNES Lymphocytes B (BCR) Anticorps circulant lie les épitopes externes d’un antigène intact BCR membranaire reconnaît l’antigène (Immunoglobuline de surface) BCR “circulant” neutralise l’antigène (anticorps circulant), synthétisé par le plasmocyte, qui est un état particulier de différenciation finale du LB. Le déterminant antigénique induit l’activation des cellules B. L’épitope est la partie de l’antigène qui sera reconnue par l’anticorps. Un antigène peut stimuler plusieurs clones de LB, plusieurs épitopes sont présents. C’est la réponse polyclonale. L’anticorps va reconnaître la bactérie et provoquer son opsonisation, puis des éléments du complément se fixent sur les anticorps : formation du couple lytique. L’anticorps est également un intermédiaire de phagocytose, permettant la reconnaissance de la bactérie par une cellule phagocytaire ayant un récepteur à anticorps (Fc récepteur). L’élimination de l’antigène par les cellules phagocytaire implique l’expression de récepteur spécifique : Anticorps : Fc Récepteur Complément : Récepteur au complément ou CR 2-2-1-1) Immunité cellulaire ANTIGENE EPITOPES EXTERNES EPITOPES INTERNES Lymphocytes T Récepteur T (TCR) lie les épitopes externes d’un antigène « apprêté » et présenté par les molécules du CMH CPA Les lymphocytes T ont un récepteur TCR. Les molécules du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) présentent les épitopes internes sur leur face externe. La dégradation de l’antigène est appelée le processing ou apprêtement de l’antigène. Il faut donc des cellules phagocytaires pour induire une réaction T. Ce sont les cellules présentatrices de l’antigène (CPA) : macrophage ou cellule dendritique (cellules de Langhéran de la peau…) Le LT sera activé uniquement s’il y a complémentarité entre CMH et TCR. La CPA va présenter l’antigène à Th qui va activer les Th de type II (activant les LB) et les cellules Tc. Les cellules B seront les cellules mémoire, les cellules Tc effectuent la lyse. La balance entre réponse humorale et cellulaire n’est pas très nette, elle est souvent mixte. Certains mécanismes font que la réponse est plutôt humorale ou plutôt cellulaire… II) Les effecteurs de l’Immunité Le système immunitaire : Organes et de tissus composés de nombreux types cellulaires. Cellules transportées par le sang et ramenées à lui par le réseau lymphatique. Certaines cellules sont résidentes (organes lymphoïdes). Le capillaire est ramifié, il permet les échanges de nutriments et de déchets… Le système lymphatique au niveau des organes et des tissus est un capillaire où les cellules immunitaires vont migrer et il y a échange de fluides (lymphe). Les ganglions lymphatiques sont situés au niveau des portes d’entrée du contact avec l’extérieur. Dans ces ganglions on trouve la réponse immune spécifique. Il y a également des vaisseaux lymphatiques et la circulation générale (avec le cœur). Le débit de la circulation lymphatique peut être modifié. Un arrêt est un œdème qui permet d’empêcher la dissémination du pathogène et de déclencher la réponse immunitaire. 1) Les cellules de l’immunité Toutes originaires de cellules souches pluripotentes localisées au niveau de la moelle osseuse chez l’adulte et le foie fœtal et moelle osseuse chez le fœtus. Deux voies de différentiations principales Une lignée myéloïde. (innée : leucocytes, érythrocytes, plaquettes) Une lignée lymphoïde. (spécifique : LB, LT) 1-1) La lignée myéloïde 1-1-1) Les Polynucléaires ou Granulocytes - Neutrophiles : Taille et nombre 12 à 14 µm 60 à 70% des leucocytes 90% des granulocytes. Noyau Polylobé à Chromatine dense, Masses violettes pourpres en alternance avec zones plus claires. Fonctions : défense antibactérienne, doués de phagocytose, circulent peu de temps, résidents dans les tissus. Durée de vie 24h. - Eosinophiles : Taille et Nombre 12 - 14 µm 2 à 5 % des leucocytes. Cytoplasme à Grosses granulations arrondies, acidophiles rose orangé. Fonctions : Défense antiparasitaire, Phagocytose des complexes ag-anticorps, Inhibent la réponse inflammatoire. Durée de vie dans le sang 4 à 5h, tissus quelques jours (10j). Hypersensibilité immédiate et retardée. Cytokine IL10 qui réduit la réponse inflammatoire. - Basophiles : Taille et Nombre 11 à 13 µm Inférieur à 1% des leucocytes. Noyau Volumineux et peut remplir toute la cellule. Cytoplasme A peine teinté avec Grosses granulations bleu-noir sur le noyau. Fonctions: Pas de phagocytose. Libère l’Histamine. Hypersensibilité immédiate. 1-1-2) Les Monocytes/Macrophages Une fois qu’il est passé dans le tissu, le monocyte devient un macrophage. Monocyte : Taille et nombre 15 à 25 µm 6-10% des leucocytes. Noyau Volumineux, Réniforme. Cytoplasme à Granulations azurophiles très fines en poussière. Macrophage : Localisation tissulaire : poumon, foie, cerveau, rate,… Fonctions : Sécrétion de cytokines inflammatoires (IL1,TNFα,…), Phagocytose Directe, Anticorps et complément dépendantes. Cellule présentatrice de l’Ag (CPA) 1-1-3) Les Cellules Dendritiques Cellules souches : moelle osseuse Origine myéloïde : macrophage/cellules dendritiques Forme immature et mature Localisation : Peau :Cellules de Langerhans (4% des cellules de l’épiderme) Ganglions lymphatiques Rate :Cellules Dendritiques Folliculaires Thymus : cellules interdigitées Fonctions : Activation de la réponse T spécifique (cellules T naïves) Présentation de l’Ag Sécrétion de cytokines régulatrice : IL12 1-1-4) Les Erythrocytes et les Plaquettes Les cellules souches sont les érythroblastes qui se différencient en érythrocytes, et les mégacaryocytes en plaquettes (la cellule grossit et perd son noyau avant de se fragmenter pour donner les plaquettes). Les progéniteurs de la lignée hématopoïétique (CFU, colony forming unit) se différentient dans la moelle osseuse grâce à des facteurs de croissance spécifiques (CSF cell stem factors) : Acquisition de l’immunocompétence indépendamment de l’Ag. Les cellules différentiées gagnent la périphérie (sang, lymphe, organes, tissu,… Activation et différentiation finale dépendante de l’Ag et dans les organes lymphoïdes. 1-2) La lignée lymphoïde 1-2-1) Les Lymphocytes B Petits : Taille et nombre : 8 à 10 µm, 20-40% des leucocytes. Noyau à Volume très important Rapport N/C > à 0.9, Chromatine dense, épaisse, compacte. Cytoplasme Très réduit. Grands : Taille 10 à 15 microns, 20-40% des leucocytes. Noyau à Chromatine en petits blocs denses peu coloré. Cytoplasme Bleu clair hyalin. Présence de grains azurophiles. RE très développé. Pour différentier les cellules B des cellules T : - Des marqueurs de différentiation CD (ou protéines de surface) dont l’expression est régulée en fonction du développement et de l’activation. - La fonction effectrice des cellules activées (sécrétion anticorps, cytokines, cytotoxicité) Les marqueurs : Numération lymphocytaire dans le sang périphérique d’un individu normal. Lymphocytes B Ig+,CD19+ 12% 0,2 106/ml Lymphocytes CD3+, CD4+ Th Lymphocytes CD3+,CD8+ Tc 45% 0,8 106/ml 28% 0,5 106/ml Cellules NK CD56+ 15% 0,3 106/ml Lymphocytes Totaux 100% 2,5 106/ml 1-2-3) Les cellules « Natural Killer » (cellules NK) Les cellules NK activées sécrètent des effecteurs solubles (Interféron γ) et lysent les cellules infectées par un virus et des cellules cancéreuses. Acquisition de l’immunocompétence dans les organes lymphoïdes centraux et indépendante de l’Ag. Induction de la réponse immune et de l’activation cellulaire dans les organes lymphoïdes périphériques, dépendante de l’Ag. 2) Les organes lymphoïdes 2-1) Les organes lymphoïdes centraux 2-1-1) La moelle osseuse (MO) Embryon: foie fœtal et MO fœtale Adulte : Os longs: fémur, sternum, hanche Origine de toutes les cellules souches du SI Oiseaux : Bourse de Fabricius. Différentiation complète des cellules B Central : îlots hématopoïétiques Périphérique : plasmocytes, qui reviennent dans la moelle osseuse où elles vont sécréter les anticorps dans le sang. 2-1-2) Le thymus Il se trouve au-dessus de la crosse aortique. C’est un organe très développé chez le jeune, sa taille va diminuer avec l’âge. Il forme des lobules, avec un cortex extérieur et la medulla interne. Les cellules T viennent de la moelle osseuse et arrivent dans le thymus. A l’extérieur, au niveau du cortex, on a des pré-T immatures qui migrent vers la medulla en donnant des cellules T immuno compétentes capables de devenir tolérantes au soi avec CD3 et CD4 ou CD8. Celles-ci sortent et gagnent les organes secondaires comme les ganglions ou la rate. 90% des cellules T sont tuées, 10% ressortent tolérantes au soi. Les cellules B et T ont la reconnaissance du soi. Il existe des cellules B allergisées, qui n’ont pas de tolérance complète au soi. Les thymocytes indifférenciés ont la capacité de proliférer. Des cellules vont s’étaler et rentrer en contact avec des cellules épithéliales corticales. Ceci permet une sélection positive, les cellules exprimant à leur surface des protéines vont survivre. Ensuite les cellules dendritiques interdigitées vont effectuer la sélection négative : les cellules T autoréactives sont éliminées (90% des thymocytes). On aura donc sortie de cellules B et T naïves. 2-2) Les organes lymphoïdes périphériques 2-2-1) La rate C’est un organe lymphoïde secondaire, on distingue des îlots blancs au sein d’une matrice rouge (« pulpe rouge »). La matrice est constituée d’hématies, de granulocytes et de macrophages. Les îlots blancs s’organisent autour des artères. Près des artérioles se trouvent des îlots de cellules T. Les follicules sont le lieu de la différenciation, en périphérie on trouve les cellules B différenciées. La cellule dendritique folliculaire permet d’augmenter l’affinité de l’anticorps pour la cellule B, elle permet la différenciation des cellules B. Les macrophages permettent l’activation des cellules T. 2-2-2) Les ganglions lymphatiques Ils sont reliés entre eux et à la circulation générale par la circulation lymphatique. La région externe constitue le cortex avec des amas cellulaires (centre germinatif des cellules B), puis on trouve le paracortex (cellules T) et la medula (cellules B, T et présentatrices : macrophages). Les cellules B et T vont entrer dans ce canal lymphatique qui est relié à la circulation générale (artères et veines). Le contact avec l’antigène se fait à ce niveau, ce qui induit la réponse immunitaire : augmentation de la taille, réduction du débit lymphatique, afin que toutes les étapes de la réponse puissent s’effectuer. 2-2-3) Les formations diffuses Elles se trouvent au niveau des voies respiratoires, intestinales et digestives… Ces formations sont des amas de cellules autour d’un vaisseau. Les amygdales se trouvent au niveau des voies aériennes supérieures. Elles ont une taille importante chez le jeune et diminuent en taille chez l’adulte : c’est une involution. La plaque de Peyer se trouve au niveau de l’intestin grêle, c’est un organe lymphoïde très important. On trouve un centre germinatif (prolifération de cellules B) et en périphérie des cellules B activées. Des cellules Th aident les cellules B à se différencier. Les cellules B se transforment en plasmocyte pour sécréter des anticorps IgA qui seront transportées du site de synthèse vers la lumière intestinale : neutralisation des pathogènes. 3) La circulation des antigènes et des cellules immunitaires La circulation des antigènes est différente selon s’ils sont associés ou circulants. Dans le cas des antigènes associés aux cellules (ex : cellule dendritique de la peau), il y a passage dans le vaisseau lymphatique et arrivée au ganglion où se fait l’activation des T naïves. Pour les antigènes circulants, solubles, ils gagnent les organes lymphoïdes via la circulation générale ou la lymphe. La réponse immunitaire se fait alors dans la rate où un mécanisme de filtration permet d’enfermer les antigènes : - Capture des antigènes circulants - Activation des Cellules B et T (CPAg) - Aide des B par les cellules Th activées par l’Ag - Différentiation des cellules B (CDF) - Plasmocytes Résidents (MO ou organes secondaires) - Cellules B circulent peu (il peut regagner la moelle dans un second temps au maximum…) Les lymphocytes T circulent plus que les B, on s’en rend compte par exemple en prélevant le sang d’un individu (T = 90%, B = 10%). Le système immunitaire est un ensemble de mécanismes qui va augmenter la probabilité de rencontre avec l’antigène. Ceci entraîne la prolifération de cellules… 4) Les effecteurs moléculaires 4-1) La réponse anticorps C’est l’ensemble des mécanismes qui permettent après le contact LB-antigène d’activer les cellules B, de les faire se différencier et de libérer l’anticorps spécifiques à l’antigène dans le sang de l’individu. La réponse anticorps Iaire est le premier contact antigène-cellule B. Lorsque l’organisme entre en contact pour la deuxième fois avec l’antigène, on a une réponse IIaire différente sur l’aspect cinétique, quantitatif et qualitatif. La technique ELISA utilise des anticorps spécifiques. On révèle la présence d’un antigène X par des anticorps spécifiques à cet antigène, lui-même révélé par un deuxième anticorps, celui-ci marqué (ex : fluorochrome). IgM : réponse primaire. Il y a une latence due à l’activation, puis apparition exponentielle d’anticorps dans le sang avant disparition rapide (utilisé et détruit ou catabolisé car durée de vie limitée). Les anticorps indiquent qu’il y a des plasmocytes sécréteurs. IgG : réponse secondaire. Le temps d’apparition est plus court, et l’intensité est multipliée. Des cellules B mémoires sont recrutées, cellules qui ont arrêté la différenciation à un état d’activation donné après la réponse et sont maintenues dans le sang. Plus de cellules sont activées et chacune sécrète plus d’anticorps. Ces anticorps sont plus efficaces. Un anticorps primaire IgM est composé de deux chaînes lourdes (75 kDa chacune) et de deux chaînes légères (25 kDa chacune), au total 200 kDa. Seule la chaîne lourde change dans l’anticorps secondaire IgG, passant à 50 kDa (total 150 kDa). 4-2) Le complément Synthétisé sous forme zymogène (inactive), il se transforme en protéine active qui va activer d’autres protéines encore inactives par protéolyse. On aura une cascade d’activations. Les étapes de la cascade d’activation sont des étapes de la réponse inflammatoire. L’induction par la voie classique est anticorps dépendante, avec complexe antigène-anticorps repéré. Mais il existe une voie alternative par liaison directe au pathogène. La lyse se fait par la formation d’un pore. 4-3) Les cytokines Il existe une infinité de protéines associées à cette famille. On désigne par ce terme les protéines ou les peptides ayant un rôle dans l’activation cellulaire. On distingue différents sous groupes : - interleukines : action entre deux lymphocytes ou entre deux leucocytes. IL1 agit également sur les hépatocytes : les familles ne sont pas strictes. - chimiokines : rôle dans l’attraction, passage d’une cellule vers un compartiment, rôle essentiel dans la différenciation du système immunitaire et nerveux - facteur de croissance : NGF nerveux, EGF épithélial… - TNF : tumor necrosis factor (α ou β), favorise la nécrose de cellules cancéreuses - INF : interféron (α ou β innée, ou γ spécifique). Ce sont des protéines synthétisées de novo, elles ne sont pas stockées dans une cellule. Des signaux permettent l’induction : signaux de reconnaissance de l’antigène (spécifique, TCR) et récepteurs de l’immunité innée. La cytokine doit se fixer sur un récepteur pour exercer son activité. Ce récepteur est également inductible. Cela peut être le mode autocrine (autorécepteur), paracrine (cellule cible à proximité), endocrine (action à distance), avec des effets pléiotropes (sur plusieurs types cellulaires, touchant des compartiments cellulaires différents). Une synapse immunologique est une zone localisée au contact de deux cellules permettant de délivrer la cytokine de façon spécifique. Ceci permet également une concentration locale dans cette région importante pour induire une réponse. Il peut y avoir des effets synergiques ou antagonistes dans le cas de redondances. La plupart des cytokines sont activatrices, par exemple IL2 qui est le facteur de croissance des cellules T (autocrine) et qui joue également un rôle sur la prolifération des B de façon paracrine. Les cytokines règlent l’inductibilité et l’activation du système immunitaire, qui est spécifique (antigène) et polyclonale (mitogène, concerne plusieurs cellules T ou B différentes). Le mitogène est souvent un élément constitutif d’un antigène. III) Les immunorécepteurs La notion de récepteur implique : Reconnaissance et Liaison Complémentarité Affinité Transmission d’un signal intracellulaire et intensité Activation génique : prolifération, mort cellulaire, différentiation (sécrétion de cytokines, d’anticorps,…) 1) Reconnaissance par les cellules de l’immunité innée Les récepteurs reconnaissent des éléments conservés comme le LPS (paroi bactérienne) : Récepteur au LPS : MØ (CD14 et Toll Like Récepteurs (TLR)) Récepteur au Mannose : MØ, єD Récepteur « Scavenger » : MØ Récepteur du Complément : MØ, єD Les Intégrines CD11b/CD18 : MØ, єD 2) Reconnaissance par les cellules de l’immunité acquise Reconnaissance des antigènes par le TCR de la cellule T par exemple. 2-1) Le complexe majeur d’histocompatibilité Le CMH a été mis en évidence à partir de rejets tissulaires ou de greffes. Ce rejet est lié à l’existence de protéines appartenant au CMH, on les appelle antigènes d’histocompatibilité. On peut regrouper les individus en clusters d’histocompatibilité qui déterminent l’acceptation ou le rejet de la greffe. Le CMH constitue la carte d’identité d’un individu (exemple : groupe sanguin). Constitue la carte d’identité d’un individu : Rejet tissulaire, CMH ou Ag d’Histocompatibilité. Molécules de présentation de l’Ag. Expression membranaire constitutive et inductible Reconnues par le récepteur des Cellules T Th : complexe TCR/CD4 Tc : complexe TCR/CD8 2-1-1) Les molécules de présentation 2-1-1-1) Structure des molécules : CMH classe 1 et 2 Classe 1 : un e chaîne transmembranaire α ayant 3 domaines α1 α2 α3. La structure globulaire est stabilisée par des ponts disulfure. La région intracellulaire cytoplasmique est très courte. La partie extra cellulaire β2 microglobulaire, extrêmement conservée entre les espèces, interagit avec α3. Classe 2 : 2 chaînes transmembranaires α et β avec courte région cytoplasmique. C’est un hétérodimère α1 α2 et β1 β2. Le polymorphisme est plus important sur α1 et β1, les autres étant très conservés. Dans la structure 3D, on note une forte analogie avec le CMH de classe 1, le sillon est cependant plus grand dans le CMH de classe 2. 2-1-1-2) Expression tissulaire et cellulaire Le CMH 1 est ubiquiste, présent sur toutes les cellules de l’organisme à l’exception des os, du cartilage, du cerveau et des hématies. Certains virus diminuent l’expression de celui-ci dans les cellules qui ne sont alors plus reconnues. Le CMH 2 est exprimé par les cellules présentatrices de l’antigène : macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B, cellules épithéliales du thymus… 2-1-1-3) Le locus des gènes de classe 1 et 2 On parle d’haplotypes. La région génomique ou se trouve l’ensemble des gènes est assez courte, transmise telle quelle à la génération suivante. Chaque individu a donc un haplotype paternel et un haplotype maternel. Pour le CMH de classe 1, on a 3 loci différents chez l’homme (A, B, C) et 3 pour le CMH 2 (DR, DP, DQ). Les gènes sont plus compliqués pour les classe 2 car il y a deux chaînes transmembranaires et deux chaînes variables. Chaque locus peut avoir un nombre variable de régions α et β (DR : 3 β et 1 α, DP : 2 β et 2 α). 2-1-1-4) Diversité : Expression des gènes Le CMH est polygénique, l’ensemble des gènes est exprimé et l’expression est codominante. C’est un système polymorphe car deux allèles différents sont exprimés. De plus il y a un polymorphisme dans les régions variables α1 et α2 de classe 1 et β1 de classe 2. Le polymorphisme allélique est important car la capacité à stimuler les compartiments spécifiques est augmentée. Les cellules présentatrices sont donc capables de présenter un grand nombre de molécules d’histocompatibilité pour activer des compartiments T différents. Le sillon polymorphe permet une diversité des peptides antigéniques en interaction avec le CMH et le récepteur T. Il est plus petit dans le cas de la classe 1 (8 à 9 acides aminés) par rapport à la classe 2 (12 à 25 acides aminés). Cette différence de taille est expliquée par le mécanisme d’intégration de l’antigène. Pour un antigène donné, l’ensemble des peptides présentables est différent mais on note des points communs qui correspondent aux points d’ancrage (interaction non covalente très forte). Dans le cas du CMH de classe 1 il s’agit du 2ème acide aminé qui est aromatique (phénol aromatique hydrophobe interagissant fortement) et un acide aminé en position 8 ou 9 qui est hydrophobe. Pour le CMH de classe 2 c’est le 4ème acide aminé qui est le glutamate ou l’aspartate et le 9ème qui est hydrophobe. Une molécule de CMH peut présenter deux peptides différents (avec mêmes points d’encrage). Un même peptide est « présentable » par deux molécules de CMH différents. 2-1-2) La présentation de l’antigène 2-1-2-1) L’apprêtement Trois étapes : Liaison de l’Ag à la membrane de la CPAg Internalisation de l’Ag et dégradation Expression à la surface des peptides par les molécules de présentation (CMH). 2-1-2-2) La restriction La CPAg active la cellule T si la TCR reconnaît la molécule du CMH présente à la surface, qui doit être autologue (TCR et CMH doivent être compatibles et donc être issus du même individu). Le CMH de classe 1 est reconnu par les cellules Tc (TCR/CD8) et entraîne la prolifération de cellules cytotoxiques détruisant des cellules cibles. Le CMH de classe 2 est reconnu par les Th (TCR/CD4), qui vont sécréter des cytokines et proliférer. TCR interagit avec le peptide, et CD8 ou CD4 interagissent avec le CMH. La prolifération peut être mesurée par exemple en utilisant de la thymidine tritiée qui est internalisée par les cellules qui se divisent rapidement et on a augmentation de la radioactivité intégrée. 2-1-3) Mécanismes moléculaires de la présentation 2-1-3-1) La présentation par le CMH classe I : cas des Ag intracellulaires (Ag « endogènes ») Le protéasome est un complexe qui dégrade les protéines ubiquitinylées comme les protéines mal foldées… Il produit des petits peptides de 8 à 10 acides aminés pris en charge par deux transporteurs (TAP1 et TAP2) pour entrer dans le RE. Dans le CMH de classe 1, le domaine transmembranaire est synthétisé en premier, la sous unité externe est synthétisée après. La synthèse a donc lieu et à l’approche de TAP1 la tapasine va charger le CMH avec un peptide. Tant qu’aucun peptide n’est fixé, le CMH est séquestré dans le RE. 2-1-3-2) La présentation par le CMH classe II : cas des Ag extracellulaires (Ag « exogènes ») Un endosome va amener le peptide. Le CMH a une chaîne invariante quelle que soit la molécule d’histocompatibilité qui protège le sillon de la charge de peptides et de la dégradation, qui a un rôle de chaperonne et qui adresse la molécule vers le bon compartiment. La rencontre de l’endosome et d’une vésicule avec le CMH va entraîner la charge du peptide. Une autre molécule d’histocompatibilité, de classe 3, va intervenir au niveau de l’endosome pour permettre la charge. C’est Hla DM. Les molécules du CMH exprimées à la membrane des CPAg présentent toujours des peptides et présentent donc des peptides du soi. Lors de l’infection par un pathogène présentation des peptide « étrangers » par simple compétition. Lors de l’élimination de l’Ag par le SI arrêt de l’activation par un retour de la présentation des peptides du soi. 2-2) La reconnaissance par les cellules T : le récepteur T ou TCR 2-2-1) Le complexe TCR/CD3 On distingue le TCR αβ (95% de la population de cellules T) et le TCR δγ « de jeunesse ». Il s’agit de deux chaînes transmembranaires jamais sous forme soluble et exclusivement membranaires. Elles sont stabilisées par des ponts disulfures et le domaine variable se trouve en périphérie, le plus à l’extérieur. La région cytoplasmique est très courte et incapable de transmettre le signal dans la cellule : c’est CD3 qui s’en charge. CD3 est constitué de 3 à 5 protéines très hydrophobes et très enfouies dans la membrane. Le ratio TCR/CD3 est de 1 (ratio équimoléculaire). 2-2-2) Gènes et diversité La phosphorylation se fait sur des séquences répétées ITAM. La sélection a favorisé ce mode de reconnaissance car on arrive à 1012 antigènes possibles, et donc autant de récepteurs T différents. Dans le domaine variable se trouve une région hypervariable HV1, HV2 et HV3 (ou CDR) où se fera l’interaction de l’antigène avec le peptide. L’organisation génomique est proche entre α et β et il y a 80 α et 50 β, tous n’étant pas utilisés (pseudo gènes non exprimés en protéines). Il y a une 60aine de gènes de jonction mais un seul Cα. Pour β on a des gènes D, de jonction et des gènes constants. Cette structure est retrouvée dans les précurseurs, les cellules T germinales. Le gène du TCR β est sur divers chromosomes, celui du TCR α sur le chromosome 14. On obtient la diversité du répertoire T par recombinaison somatique stochastique et réarrangement de l’ADN, étape indépendante de l’antigène ayant lieu lors de la différentiation de la єT grâce aux enzymes de recombinaison RAG 1 et RAG 2. Mécanismes moléculaires pour la Synthèse de la Chaîne α : Recombinaison VJ Transcrit primaire ARN messager Traduction en protéine précurseur Maturation de la protéine Expression à la membrane avec la chaîne β Pour la chaîne β il y a d’abord recombinaison DJ où D est rapproché d’un gène de jonction avec perte de matériel génétique puis VDJ où V se rapproche de DJ avec pertes à nouveau. Diversité combinatoire : Produit du nombre des gènes Chaîne β : (6 x 102) 25 Vβ 2 Dβ 12 Jβ 3 Chaîne α : (5 x 10 ) 100 Vα 50 Jα Au total 3 x 106 récepteurs différents. A cette diversité va s’ajouter la spécificité de la recombinaison : - Expression des RAG avec séquences spécifiques d’appariement : Heptamère/Nonamère. Il y a des spacers de taille variable, avec un ou deux tours d’hélices (12 ou 25 nucléotides). - Diversité de Jonction au niveau des nucléotides de la jonction VJ et VDJ, déductible de la séquence nucléotidique. Ceci peut entraîner un décalage du cadre de lecture avec risque d’apparition de codons stop (protéine non fonctionnelle). - Diversité N due à l’enzyme TdT (Terminal désoxyribonucléotidyl Transférase) avec ajout de nucléotides au hasard - délétion de nucléotides On obtient alors une très grande diversité (1016) récepteurs T, il va falloir éliminer ceux qui sont auto réactifs. Réarrangement des gènes de la chaine β Si fonctionnel : exclusion allélique du 2éme allèle Si non fonctionnel : recombinaison sur 2éme allèle Si non fonctionnel : clone T meurt Réarrangement des gènes de la chaine α Si fonctionnel : exclusion allélique du 2éme allèle Si non fonctionnel : recombinaison sur 2éme allèle Si non fonctionnel : clone T meurt 2-2-3) Co-récepteurs et couplage intracellulaire CD4 – CMH II Th CD8 – CMH I Tc La clustérisation des molécules de présentation et des récepteurs T augmente l’activation des cellules T. Une fois engagée on a action sur des tyrosine kinases (phosphoryle les tyrosines, Lck Fyn et Zap 70) inactives au repos sous forme phosphorylée. Elles sont activées par CD45 (phosphatase). Ceci active la phospholipase C qui va transformer le phosphatidylinositol membranaire en DAG + IP3. Ceci entraîne une cascade de réactions : d’un côté DAG active PKC qui phosphoryle sérine et thréonine, de l’autre IP3 va mobiliser le calcium. On va ainsi activer des cyclines à l’origine de prolifération, différenciation et sécrétion cellulaire. 2-2-4) Ontogénie Les cellules T sont synthétisées dans la moelle osseuse sous forme de précurseurs lymphoïdes. Les gènes du récepteur T sont sous forme germinale. Il y a migration dans le thymus (région corticale et médullaire). Au niveau du cortex auront lieu les réarrangements VJ et VDJ, la chaîne β est synthétisée et exprimée à l’aide d’une pseudo chaîne α. Au même moment on a expression de CD4 et CD8 (double positif). La différenciation se poursuit alors avec le réarrangement de la chaîne α, dans une région entre cortex et zone médullaire. Une fois les deux chaînes exprimées, on a une première sélection positive (éducation thymique) des cellules dont le CD4 peut interagir avec les molécules d’histocompatibilité. On obtient des cellules naïves CD4. Une partie de celles-ci seront éliminées par la sélection négative. Les autres pourront donner des T mémoire ou des T effectrices Th (sécrétrices de cytokines). Les cellules T tolérantes au soi et immunocompétentes sortent et gagnent la périphérie pour donner les cellules Tc mémoire ou les cellules Tc cytotoxiques à fonction effectrice. 2-2-5) Education thymique La sélection positive se fait au travers de la cellule épithéliale corticale qui présente des molécules de classe 1 et 2. Si la cellule interagit avec CD4 sur CMH II : la cellule se différencie en Th, si elle interagit avec CD8 sur CMH I elle se différencie en Tc. Sans interaction ou par interaction trop forte on a mort cellulaire par apoptose. La sélection négative a lieu dans la zone médullaire où les CD4 ou CD8 rentrent en contact avec des cellules présentatrices (macrophages ou cellules dendritiques). Des antigènes du soi sont présentés, s’il y a complémentarité avec le TCR les cellules T sont éliminées. Ainsi tout ce qui est susceptible de reconnaître un antigène du soi est éliminé. 2-3) La reconnaissance par les cellules B : le récepteur B ou BCR Le BCR reconnaît les antigènes intacts non dégradés (protéines de surface…) 2-3-1) Structures des Immunoglobulines Elles existent sous forme soluble, leur spécificité antigénique est inconnue. Ces protéines sériques ont été caractérisées par électrophorèse des protéines du sang, qui contient 60 mg d’albumine par ml. On obtient 4 pics, dont le γ où on trouve ces immunoglobulines. Glycoprotéines sériques (BCR soluble), Protéines avec deux pôles fonctionnels pouvant effectuer la liaison de l’Ag et ayant des fonctions effectrices, la possibilité du passage placentaire et de phagocytose Anticorps dépendante,…. Leur structure : 2 chaines lourdes identiques (ch H) 50 à 60 kDa 2 chaines légères identiques (ch L) Molécule symétrique Ponts S-S interchaines H-H et H-L (pas L-L) Il existe des ponts disulfure intra chaîne (2 pour L et 4 pour H), ainsi qu’une région charnière avec beaucoup de liaisons S-S permettant une certaine souplesse. On peut obtenir des fragments d’anticorps correspondant aux régions fonctionnelles : Fragment liant l’antigène Fab Fragment pouvant se lier a des récepteurs : Fragment Fc Fragments libérés par la papaïne : 2 Fab +1 Fc , par la pepsine : 1 F(ab’)2 + 1 Fc’ Les fragments Fc cristallisent. Les fragments Fv correspondent à VH et VL issus de F(ab’)2 sans ponts disulfures. L’information sur la structure 3D est directement contenue dans la séquence, si on enlève le β mercaptoéthanol on obtient à nouveau une Ig dans une structure 3D correcte. Dans chacune des régions variables VH et VL, on trouve 3 régions hypervariables HV. VL a une forme de cylindre de feuillets β parallèles avec les régions HV pointant vers l’extérieur. L’affinité au niveau de VH est beaucoup plus importante que celle de VL. Toutes les immunoglobulines ont une forme membranaire et une forme soluble. 2 Isotypes de chaines L : κ et λ 5 Isotypes de chaines H : μ, γ, δ, α, et ε. Ig M : Membranaire (monomère) : µ2 κ2 ou µ2 λ2 (175 kDa) Cellules B immature et B matures naïve. Circulante (pentamère) : µ5 κ5ou µ5 λ5 (900 kDa) 1,5mg/ml 5% des Ig totales Une pièce de jonction Fort pouvoir agglutinant 10 Sites anticorps Activation du complément C’est le premier type sécrété, avec de nombreux sites qui permettent de vite freiner la prolifération. Il a un fort pouvoir d’activation des protéines du complément et agglutine le pathogène pour une lyse rapide. Ig G : Membranaire : γ2 κ2 ou γ2 λ2 (150kDa) Circulant 6-15 mg/ml 80% des Ig totales Transport placentaire Activation du complément (±) Ils permettent la réponse secondaire. Il existe des sous classes : Chez l’homme : IgG1, IgG2, IgG3 et IgG4 Chez la souris : IgG1, IgG2, IgG2a et IgG2b La concentration est différente selon les régions charnières qui assurent une stabilité plus ou moins importante et donc une dégradation plus ou moins rapide, par exemple pour IgG3 le turn-over est très rapide. Ig D : Membranaire δ2 κ2 ou δ2 λ2 (180 kDa) Coexprimée avec Ig M sur Cellule B mature naïve. Circulante 3-5 µg/ml ≤ 1% des Ig totales Fonction : présente à la surface de lymphocytes B particuliers dits anergiques, incapables d’être activés Elle n’a qu’un pont disulfure et est très instable. Ig A : Membranaire α2 κ2 ou α2 λ2 (160kDa) Circulante (α2 κ2)2 ou (α2 λ2)2 0.8-1 mg/ml 15% des Ig totales Une pièce de jonction Une pièce sécrétoire (PS) Immunité intestinale Présence dans les sécrétions Dans l’intestin on trouve des amas lymphoïdes de Peyer où les cellules B différenciées synthétisent et sécrètent des Ig A qui assurent leur action dans la lumière intestinale. Ig E : Membranaire ε2 κ2 ou ε2 λ2 (200kDa) Circulante ε2 κ2 ou ε2 λ2 1-5 mg/l 0.02 % des Ig totales Présence dans les sécrétions Hypersensibilité immédiate Liées aux mastocytes et basophiles (Fc récepteur de haute affinité). Dès que l’antigène (allergène) se lie on aura dégranulation des polynucléaires avec libération d’histamine et hypersensibilité immédiate. Il existe des anticorps dirigés contre les anticorps. Ils peuvent agir sur la région constante de la chaîne lourde : ils induisent une réponse isotypique (ex : anticorps de souris chez l’homme qui fait alors une réaction anti souris). La réaction allotypique permet de déterminer des groupes au sein d’une population, visant une région présente sur la chaîne lourde (CH1 et CH4) et la chaîne légère sur une partie constante. La réaction idiotypique touche les domaines variables des régions HV, ils caractérisent une molécule d’anticorps particulière. Cette réaction est utilisée pour produire certains vaccins particuliers. 2-3-2) Gènes et Diversité VDJ : chaîne lourde, 3 gènes par région variable (structure identique à la chaîne β du LT) VJ : chaîne légère (structure identique à la chaîne α du LT) Les mêmes mécanismes pour la diversité entraînent 1012 récepteurs B différents. Recombinaison somatique stochastique Réarrangement de l’ADN Etape indépendante de l’antigène Lors de la différentiation de la єB Enzymes de recombinaison : RAG 1 et RAG 2 Chez l’embryon, les chaînes sont élongées, séparées par un site de restriction. Dans le myélome il y a rapprochement sur un gène avec perte du site de restriction. Comme pour le récepteur T, on peut obtenir un certain nombre de gènes de chaîne légère. Il y a rapprochement entre un gène variable et un gène de jonction dans un premier temps… Les recombinaisons sont indépendantes de l’antigène, elles affectent la partie variable. Des recombinaisons ont lieu grâce à des séquences particulières (RAG), Séquences spécifiques d’appariement (Heptamère/Nonamère). La diversité de Jonction au niveau des nucléotides de la jonction VJ et VDJ est déductible de la séquence nucléotidique. On a la diversité N (Tdt, ajout de nucléotides) et la délétion de nucléotides… On arrive à une diversité d’environ 1011 Ig différentes. Il existe une diversification spécifique des cellules B : l’hypermutation somatique Elle est dépendante de l’antigène, les clones sélectionnés au niveau des cellules dendritiques foliculaires des organes lymphoïdes périphériques auront une maturation de leur affinité. L’hypermutation a été démontrée par une expérience : - Lot de souris H2 identiques - Immunisation avec un haptène (réduit la diversité des anticorps) - Les anticorps produit utilisent le même VH et le même VL - Séquençage des régions variables des anticorps monoclonaux produits On a mis une souris en présence d’un antigène, le sang contenant un mélange hétérogène d’anticorps. Les anticorps ont du être purifiés de façon indépendante lors de l’activation de la réponse immunitaire. Pour ce faire on prélève les organes lymphoïdes ou la rate, et on fait une hybridation cellulaire entre une cellule B et un mélome (cellule B cancérisée). On obtient un hybridome et on va séparer les hybridomes les uns des autres, une cellule cancérisée par puits. Dans le surnageant de culture de chaque puits on aura sécrétion d’anticorps. L’hybridation doit se faire avec une cellule B compatible, et sert à avoir une cellule qui prolifère et a une durée de vie plus longue, classiquement les cellules B ont une durée de vie trop courte. On utilise la spectrophotométrie pour séquencer les protéines. Après 7 jours, on a une majorité d’Ig M avec une variabilité au niveau des régions HV surtout. Après 14 jours on a toujours des Ig M avec une variabilité plus importante. Après 21 jours on obtient des Ig G avec une variabilité au niveau des trois domaines HV. Il y a accumulation des mutations dans une région particulière alors qu’en général la mutation devrait être aléatoire. Les clones de cellules B sont tous différents et ont une capacité à reconnaître l’antigène différente. Lors de l’hypermutation, on a augmentation des fréquences de mutation produisant une infinité de cellules B ce qui va modifier l’affinité de chaque anticorps pour les antigènes. Les cellules dendritiques vont effecteur une sélection en ne gardant que les anticorps dont l’affinité est plus élevée que celle de la réponse primaire. En réponse secondaire, on affine la spécificité des anticorps. C’est un intérêt physiologique : si l’anticorps détecte et lie mieux, il éliminera mieux. L’exclusion allélique : - Mécanisme moléculaire par lequel un seul des deux allèles de chaine H et un seul des quatre allèles de chaine L est exprimé. - Une seule spécificité antigénique : une seule recombinaison VDJ (ch H) et une seule recombinaison VJ (ch L) sont exprimées. Réarrangement des gènes de la région VH Si fonctionnel : exclusion allélique du 2éme allèle Si non fonctionnel : recombinaison sur 2éme allèle Si non fonctionnel : clone B meurt Réarrangement des gènes de la région VLκ Si fonctionnel : exclusion allélique du 2éme allèle κ et des deux λ Si non fonctionnel : recombinaison sur 2éme allèle et des deux λ Si non fonctionnel : recombinaison sur les allèles λ Réarrangement des gènes de la région VL λ Si fonctionnel : exclusion allélique du 2éme allèle Si non fonctionnel : recombinaison sur 2éme allèle Si non fonctionnel : clone B meurt 2/3 des clones B sont κ+ et 1/3 λ+ chez l’homme La commutation de classe ou Switch isotypique : Etape dépendante de l’antigène et du réseau de cytokines. Séquence de commutation : Sµ, Sγ, Sα et Sε. Mécanisme impliquant une perte de matériel génétique. Lors de la vie d’une cellule B, le VDJ est identique mais on peut avoir des isotypes d’anticorps différents : la région constante est modifiée. Au début, épissage alternatif M /D puis après activation on a un switch vers Ig G, A ou E. Le dernier domaine est Cα, donc un clone Ig A le sera définitivement, il ne peut plus switcher. Les anticorps ont un rôle passif de neutralisation et d’élimination de l’antigène grâce à l’interaction avec des cellules qui vont exprimer un Fc récepteur. Il existe un Fc récepteur pour chaque isotype. Le macrophage a un Fc récepteur de faible affinité pour Ig G et Ig A, le mastocyte en a un de forte affinité pour Ig E. Les Fc récepteurs sont hétérogènes en terme de constitution protéique, avec différentes sous unités. Certains isotypes peuvent passer la barrière placentaire. Une partie du récepteur à Ig A est une pièce sécrétoire, IgA sont dimériques ou trimériques. La commutation se fait dans l’ordre μ/δ γ ε α Dans une cellule B inactive, on a coexpression M et D. En présence d’un antigène on a commutation et hypermutation avec pertes génétiques : la cellule ne peut plus redevenir Ig M. La présence de la partie transmembranaire dépend du site de polyadénylation choisi. Cette partie est codée par une séquence tout à la fin, et 2 sites de polyadénylation sont disponibles. Le site 1 correspond aux anticorps circulants : 2-3-3) Corécepteurs et couplage intracellulaire BCR associé à CD19, et CR2 (ou CD21) sur lequel se fixe C3dg. CD19 active une tyrosine kinase, avec l’activation de la PLC (calcium et cyclines…) 2-3-4) Ontogénie et sélection La différenciation des précurseurs dans la moelle osseuse (activée par les antigènes dans la périphérie) avec acquisition à la tolérance au soi par élimination des cellules auto réactives est indépendante de l’antigène tout d’abord. La cellule B est activée dans la rate et les ganglions lymphatiques par contact avec l’antigène (il peut déjà y avoir activation dans le sang mais il faut l’aide des cellules T qui se trouvent dans les organes lymphoïdes). Le plasmocyte n’a plus d’anticorps membranaires et n’est plus activable, c’est une usine de sécrétion d’anticorps. Il regagne généralement la moelle osseuse pour ses sécrétions. Sa durée de vie est d’environ 1 mois à 1 mois et demi. Il peut cependant rester dans le ganglion pour sécréter les anticorps. La différenciation dépend également de cytokines et du stroma de la moelle osseuse (adhésines permettant une interaction avec les cellules stromales). Il y a un pré récepteur B qui va donner un signe de vie permettant la poursuite de sa différenciation, sans celui-ci il y a mort cellulaire. On passe ensuite à l’arrangement de la chaîne légère L. La cellule exprimera à la fois Ig M et Ig D, CD40 interagit avec CD40 ligand pour signaler la survie de la cellule. La cellule B naïve pourra être activée pour donner un plasmocyte sécréteur d’Ig M, ou subir une commutation et hypermutation pour devenir Ig G ou cellule mémoire. Ces trois destinées dépendent de l’interaction CD40 - Cd40 ligand et des cytokines. La sélection négative de cellules B immatures pour la tolérance au soi a lieu dans la moelle osseuse (mort cellulaire des cellules B auto réactives détectées, avec complémentarité au soi trop forte) et si les antigènes du soi soluble sont sélectionnés les cellules B deviennent anergiques, elles n’expriment plus que Ig D et ne sont plus activables. Les maladies autoimmunes sont le plus souvent à composante B. IV) La coopération cellulaire 1) La cellule Th CD4 Elle permet d’acquérir les fonctions effectrices. Th est naturellement au repos et ne reconnaît pas les antigènes du soi. La cellule présentatrice doit présenter l’antigène entraînant alors prolifération et différenciation. Deux signaux sont nécessaires : Le Signal 1, complexe de reconnaissance TCR-Peptide et CD4-CMH-II Le Signal 2 par les molécules de costimulation : ЄTh avec CD28 et CPAg avec B7-1 ou B7-2 Si le signal 2 manque, on aura mort cellulaire. Les cellules Th naïves sont activées par les cellules dendritiques (appelées cellules présentatrices professionnelles, exprimant à la surface en permanence les molécules de costimulation, les non professionnelles ne les exprimant qu’une fois activées). Le système immunitaire doit se mettre au repos s’il n’y a plus d’antigène et remplace alors CD28 par CTLA-4, ayant une plus grande affinité pour B7 que le CD28 et envoyant un signal inhibiteur. Dans la région cytoplasmique ont lieu les phosphorylations. CD28 est active sous forme dimérique mais inactive sous forme de monomère. La différence entre B7-1 et B7-2 se situe au niveau de la transduction du signal. L’affinité TCR – peptide est faible (10-4 à 10-5 M), l’affinité CD4-CMHII ou CD28-B7 est beaucoup plus forte (10-6 à 10-7 M). Les adhésines ont une affinité très élevée et augmentent les autres affinités, ce qui amplifie la transmission du signal. Ces molécules partagent des homologies de structure et de fonction (reconnaissance et adhésion) : ancêtre génique commun. On parle de la superfamille des Ig, dont ne font pas partie TCR et CD4. L’activation des cellules T : IL2 est sécrété par les cellules Th ainsi activées. Elle a un rôle majeur dans la prolifération (c’est un facteur de croissance des cellules B). Il existe deux formes du récepteur à IL2 : basse affinité et haute affinité (dépendant de la présence ou non d’une certaine chaîne protéique). Selon les cytokines en présence on aura une différenciation de Th0 en Th1 ou Th2 : Les cellules NK sécrètent l’INF γ qui favorise la voie du Th1. L’IL4 favorise la voie de Th2. Des cytokines régulatrices affinent la réponse : IL10 inhibe Th1 et IL12 l’active. INF γ inhibe Th2 (et favorise le switch vers Ig G2a chez la souris). Th1 induit la voie des macrophages, NK et Tc alors que Th2 induit celle des mastocytes, B, éosinophiles… Th est donc le chef d’orchestre de la réponse immunitaire. 2) Les coopérations entre compartiments 2-1) La coopération B/Th2 Elle implique des cellules B activées et des cellules T activées par le même antigène. B naïve est activée par un antigène intact T naïve est activée par une CPAg (є Dendritique) La cellule B devient une cellule présentatrice et peut interagir avec la cellule T activée. La cellule B activée devient une CPAg par internalisation du complexe AC-Ag Coopération B/Th2 Complexe primaire TCR/CD4-CMH-II/Peptide Les molécules de co-stimulation : CD40-CD40L B7-CD28 Sécrétion des cytokines : IL2 et IL4 La cellule B reconnaît le peptide (CD21, CD19…). Il internalise celui-ci (endosome) et présente l’antigène dégradé avec son CMH II. L’interaction avec la cellule T (qui a été activée par le même peptide) peut alors se faire. Une seule cellule B peut être activée par plusieurs T différentes. Dans le cas d’une hyperimmunisation on a beaucoup d’anticorps. L’interaction de B et T déjà légèrement activés augmente leur niveau d’activation. La cellule B a alors différents devenirs possibles : - plasmocyte sécrétant des Ig M (20%, pas de switch) - plasmocyte Ig G (10%) : réponse secondaire avec VJ et VDJ identique, seule la région constante est modifiée par switch - B mémoire avec hypermutation augmentant l’affinité - Ig G à haute affinité (avec hypermutation augmentant l’affinité) 80% des cellules effectuent le switch qui modifie la région constante, l’hypermutation concerne le domaine variable VJ et VDJ. Les cytokines vont influer sur ce devenir, par exemple la liaison CD40 (B) – CD40 ligand (T) inhibe la différenciation finale en plasmocyte. Une cellule B mémoire va produire beaucoup de plasmocytes, une B naïve va produire beaucoup de cellules B mémoires et peu de plasmocytes. La cellule dendritique va agréger à sa surface des complexes antigène anticorps, et les cellules B proliférant peuvent interagir avec ces complexes. S’ils ont une meilleure affinité les cellules B internalisent le complexe et sont aidés par la cellule T par interaction CD40 pour devenir des cellules mémoire. Dans le cas contraire il n’y a pas présentation de l’antigène. La cellule dendritique folliculaire permet de sélectionner l’hypermutation ! L’autre rôle des Th2 est la dégranulation des mastocytes et l’activation des éosinophiles. Remarques préalables Th2 sécrète IL4, IL6. Th1 sécrète IL5, TGFβ et INFγ. Les synapses permettent une sécrétion dirigée avec une plus forte concentration locale 2-2) La coopération MØ /Th1 (INFγ) L’activation augmente la capacité phagocytaire et de destruction d’antigène également via les anticorps. Les molécules de costimulation impliquées sont CD40 – CD40 L, CD28 – B7, et des adhésines. La cellule T sécrète des cytokines, le macrophage doit avoir un récepteur à Th1. Il a deux fonctions : sécrétion de cytokines (TNF et IL1) et phagocytose. L’interaction augmente la concentration d’enzymes protéolytiques présentes dans les granules et améliore la capacité à internaliser l’antigène. Le macrophage activé sécrète le No qui est un médiateur gazeux permettant d’activer d’autres cellules.La leishmaniose résiste dans les macrophages Th1 a un rôle multiple 2-3) La coopération Tc/Th1 Tc exprime le récepteur TCR, et est caractérisé par la présence de CD8. Il est fabriqué dans la moelle et libéré dans le thymus. Le Tc naïf est activé par une cellule présentatrice et reconnaît le complexe CMH I – Ag. Il aura deux destinées : destruction des cellules cibles infectées ou cellule CD8 mémoire (activé en cas de réponse secondaire). Th exprime le CMH II. Il n’y a pas de contact physique Th – Tc mais il y a une interaction par les cytokines. On a deux théories : - la cellule dendritique active la cellule CD8 et une autre cellule active CD4 - la même cellule active CD4 et CD8 (Tc et Th) Une interaction Fas (cible) – Fas ligand (CTL de Tc) a lieu et la cellule cytotoxique libère alors perforine, granzymes et lymphotoxines. - Activation et différentiation de la cellule Th1 par l’intermédiaire d’une CPAg - Activation de la cellule Tc - Aide via les cytokines des Tc - Les Tc tuent par apoptose les cellules infectées.