Présentation des antigènes et complexe majeur d - E

Commutation isotypique
• Phénomène aboutissant à la production d’Ig d’une
classe ou sous-classe isotype donnée
• Association des gènes VDJ codant pour une région
variable à celle d’un segment CH codant pour la
région constante d’une chaîne lourde
• Les gènes CH sont situés en 3’ des segments V
dans l’ordre 5’-Cm-Cd-Cg3-Cg1-Cg2-Cg4-Ce-Ca-3’
• Réarrangement par accolement de deux régions S
(switch) et élimination du DNA en 5’
Raison d’être des IgM
• Première ligne de défense contre certains
antigènes avant que le processus
d’immunopoïèse puisse se mettre en place
• Efficaces pour la neutralisation des agents
infectieux et pour l’activation du
complément
Commutation isotypique
• Phénomène à sens unique généralement en
une étape mais parfois séquentiel
• Phénomène lié à l’immunopoïèse (non à la
lymphopoïèse) et étroitement dépendant de
signaux des lymphocytes T CD4+
Réseau idiotypique
• Théorie selon laquelle il existerait
normalement un réseau d’anticorps (avec
des déterminants idiotypiques) et
d’anticorps anti-idiotypiques. Le
déclenchement d’une réponse immunitaire
serait lié à la rupture de cet équilibre par
l’introduction de l’antigène
Présentation des antigènes et
complexe majeur
d’histocompatibilité
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
DC
T
MF
Sacrifice et prélèvement des organes
lymphoïdes (rate et ganglions
lymphatiques)
Préparation d’une
suspension cellulaire
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
DC
T
Antigène : p.ex
albumine de boeuf
MF
Préparation d’une
suspension cellulaire
Mise en culture pendant 4 jours
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
Radioactivité
Analyse de la prolifération
cellulaire par incorporation de
thymidine marquée au tritium
dans le DNA
60
50
40
30
20
10
0
0
2.5
5
7.5
10
Quantité d’antigène
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
Analyse de la prolifération
cellulaire par incorporation de
thymidine marquée au tritium
dans le DNA
Aucune réponse mesurable si la souris n’a pas été préalablement
immunisée avec le même antigène
Il y a des cellules qui répondent chez la souris naïve mais leur
fréquence est trop faible pour être observée par ce type de test
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
Injection d’albumine bovine
4 semaines plus tard, sacrifice
et test de prolifération
Comment observer les réponses
des lymphocytes T in vitro?
60
50
40
30
20
10
0
0
2.5
5
Forte réponse proliférative : réponse
immunitaire secondaire
7.5
10
Radioactivité
Les cellules accessoires (MF ou
DC) sont indispensables à la
réponse
60
50
40
30
20
10
0
0
2.5
5
7.5
10
Quantité d’antigène
Pas de cellule accessoire, pas de
réponse
Cellules accessoires = cellules
présentatrices d’antigène
(professionnelles)=APC
Attention : toute cellule nuclée présente des antigènes par
ses molécules de classe I. Pourtant, l’usage réserve le terme
cellule présentatrice aux cellules capables de présenter via
les molécules de classe II aux lymphocytes T CD4+
fixation
tue les cellules
sans en altérer les
structures
membranaires
La fixation des cellules
présentatrices avant leur
exposition à l’antigène abolit leur
fonction de présentation
La fixation après l’exposition à
l’antigène permet le maintien de
la fonction de présentation
L’addition de peptides de taille adéquate sur des cellules
accessoires préalablement fixées permet le maintien de la
fonction présentatrice
La viabilité des cellules accessoires est
essentielle à la captation de l’antigène, à son
clivage en peptides de taille adéquate et à la
présentation de certains d’entre eux à la
surface cellulaire, «chargés» sur des
molécules du CMH de classe II.
Une cellule présentatrice
d’antigène doit…
• Pouvoir capter l’antigène dans le milieu
extracellulaire par
– phagocytose
– ou par endocytose (grâce à un récepteur)
• Exprimer des molécules de classe II du
CMH
Deux grands types d’APC
• Cellules de la lignée myéloïde
– Macrophage & cellules dendritiques
• Lymphocytes B
Les APC les plus efficaces pour initier une réponse immunitaire
sont les cellules dendritiques
En plus de leur rôle dans l’immunité humorale, les lymphocytes
B sont des APC et utilisent le BCR pour la captation des ag
Comment se passe l’apprêtement?
Apprêtement peptidique
• Acidification dans les compartiments
endosomiaux
• Fusion avec les lysosomes et exposition à
de multiples hydrolases pH dépendantes
(protéases, glycosydases, etc.)
• Clivage en peptides de 13 à 18 aa
• Chargement sur les molécules de classe II
du CMH et expression à la membrane
Structure des molécules de classe
II du CMH
• Deux chaînes a et b
liées de façon non
covalente
Structure des molécules de classe
Site de liaison
II
du
CMH
au peptide
• Membre de la
superfamille des
immunoglobulines
Superfamille des immunoglobulines
• Superfamille de protéines qui possèdent des similarités de
structure et de séquence avec les immunoglobulines
• Un des points communs est l’existence de domaines
« immunoglobulin-like » résultant de deux feuillets b
antiparallèles apposés l’un sur l’autre
• Attention : la plupart des membres de la superfamille des
immunoglobulines ne sont pas des immunoglobulines,
n’ont pas de partie variable et ne lient pas l’antigène.
Liaison au peptide
Apprêtement des protéines
synthétisées dans la cellule
• Protéines codées par le DNA de la cellule
• Protéines « étrangères » d’un agent
infectieux qui infecte la cellule considérée
(virus, bactérie, champignon)
• Utilise les voies de dégradation nécessaire
au turn-over des protéines cellulaires = le
protéasome
Ubiquitine et protéasome
Transport des peptides vers le
réticulum endoplasmique
Transporters
associated with
antigen processing
Comparaison des deux voies
Molécules de classe I du CMH
Molécules de classe I du CMH
• Membre de la superfamille des
immunoglobulines
• Deux chaînes
– Chaîne a de 45 kDa
– b2-microglobuline (qui n’intervient pas
directement dans la fixation du peptide)
Molécules de classe I du CMH
Forte affinité pour le CD8
Fixation des peptides aux
molécules du CMH-agrétopes
CMH classe I
« Spécificité » des molécules
CMH
• Nous possédons au maximum 6 molécules
de classe I et 12 molécules de classe II
– C’est assez pour reconnaître des dizaines de
milliers de peptides différents;
• Les molécules du CMH sont donc sélectives
mais n’ont en aucun cas la spécificité du
TCR
CMH classe I vs classe II
CMH classe I vs classe II
Nouvelle donnée : cellules
dendritiques et présentation
croisée via classes I
Cellules dendritiques
• A la différence des macrophages et des
lymphocytes B, les cellules dendritiques sont
parfois capables de présenter via des molécules
CMH de classe I des protéines « venant de
l’extérieur » : on parle de présentation croisée
• Quand une cellule dendritique phagocyte une
cellule apoptotique, une partie des peptides qui
résultent de cette phagocytose pourrait être
présentée de la sorte
Complexe majeur d’histocompatibilité
Complexe majeur
d’histocompatibilité
Les molécules du CMH ne sont
pas les mêmes chez tous les
individus!
Organisation génétique du
complexe majeur
d’histocompatibilité ou complexe
HLA (human leucocyte antigens)
Complexe HLA (chromosome 6)
très simplifié!!
3 classes de produits
Classe I
• CMH I présentes sur toutes les cellules nucléées et
intervenant dans la présentation des peptides
endogènes aux lymphocytes T CD8+
• Dimères mais seule la chaîne a fait partie du
CMH. La b2-microglobuline n’en fait pas partie
• Trois types de molécules HLA de classe I : HLAA, HLA-B et HLA-C
Classe II
• Molécules du CMH présentes sur les cellules
présentatrices d’antigènes (DC, MF et
lymphocytes B) et intervenant dans la présentation
des antigènes exogènes aux lymphocytes T CD4+
• Dimères dont les deux chaînes a et b font partie
du CMH
• Trois types de molécules HLA de classe II : HLADP, HLA-DQ et HLA-DR
Classe III
• Coincés entre les gènes des produits de
classe I et de ceux de classe II
• Mais très différents de ces derniers :
n’interviennent pas dans la présentation des
antigènes mais plutôt dans la régulation
d’aspects divers de la réponse immunitaire
• Par exemple : C2, C4, TNF-a, -b, TAP,
éléments du protéasome
Les molécules du CMH ne sont
pas les mêmes chez tous les
individus!
Polymorphisme des molécules
HLA
Polymorphisme des gènes du HLA
• Les gènes du CMH sont les plus polymorphiques de
tout le génome
variants alléliques:
• HLA-A
120
• HLA-B
249
• HLA-C
70
• HLA-DR
• HLA-DP
• HLA-DQ
259
99
55
Haplotypes
• Les loci du complexe CMH sont très
proches : le taux de recombinaison au sein
du CMH est donc très faible (moins de
0.5%)
• Les allèles du CMH sont donc transmis « en
bloc » de chaque parent : transmission d’un
haplotype comprenant un ensemble
d’allèles pour les trois régions du CMH
Polymorphisme
• Chaque cellule exprime 6 molécules de classe I
différentes - 2 HLA-A, 2 HLA-B & 2 HLA-C
(une copie de chaque parent)
• Les cellules spécialisées (CPA) expriment aussi
jusqu’à 12 molécules de classe II
• Une copie de HLA-DRa et HLA-DRb de chaque
parent qui peuvent s’associer pour former 4
molecules différentes
• Idem pour les chaînes a et b de HLA -DP et -DQ
Polymorphisme
• Il existe aussi un polymorphisme pour les
produits de classe III : tous les individus
d’une même espèce n’ont pas exactement
les mêmes cytokines, le même système du
complément, le même protéasome, les
mêmes transporteurs TAP
Pourquoi un tel polymorphisme?
• Diversité des individus d’une même espèce
face à une épidémie par exemple
HLA et maladies
• Certains allèles du HLA sont associés à des
maladies autoimmunitaires ou
inflammatoires. Pq?
– Déséquilibre de linkage avec des allèles codant
pour des produits de classe III
– Présentation de peptides microbiens
potentiellement autoréactifs
Pourquoi le CMH s’appelle-t-il
CMH?
• Complexe majeur d’histocompatibilité
– complexe de loci qui codent pour une famille
d’antigènes cellulaires principalement
responsables du rejet des greffes allogéniques
(greffe de cellules ou de tissus entre individus
de la même espèce)
Les protéines du CMH portent
des déterminants antigéniques
allotypiques!
Les protéines du CMH portent
des déterminants antigéniques
allotypiques qui sont reconnus
par les lymphocytes T
La reconnaissance des
déterminants antigéniques
allotypiques des molécules du
CMH est qualitativement et
quantitativement différente de
celle des autres antigènes!
Chez un individu naïf (qui n’a jamais
rencontré l’antigène considéré)
• Fréquence des lymphocytes T capables
d’interagir avec un antigène viral ou
bactérien : 1/100.000
• Fréquence des lymphocytes T capables
d’interagir avec un déterminant antigénique
allotypique non-CMH (p.ex. d’une
immunoglolubline : 1/100.000)
Chez un individu naïf (qui n’a jamais
rencontré l’antigène considéré)
• Fréquence des lymphocytes T capables
d’interagir avec un déterminant antigénique
allotypique d’une molécule CMH donnée
(p.ex. HLA-A) : >1%
(pfs 5-10%)
La fréquence très élevée de
lymphocytes T capables de
reconnaître les déterminants
allotypiques des molécules du
CMH explique la responsabilité
majeure de ces derniers dans le
rejet des greffes allogéniques
(complexe majeur
d’histocompatibilité)
Pourquoi une fréquence si
importante?
Quelle est le mode de
reconnaissance des déterminants
allotypiques des protéines du
CMH par les lymphocytes T?
Deux modes de reconnaissance :
un « classique » et un qui l’est
moins...
Exemple : le rein de monsieur A
(HLA-DR3) est greffé à
monsieur B (HLA-DR7)
• Comme tout organe le rein de monsieur A
contient des cellules qui expriment des
molécules CMH de classe II (cellules
dendritiques, macrophages ou lymphocytes
B)
HLA-DR3
Peptide
b
a
HLA-DR3
a
HLA-DR3
b
b
a
b
a
HLA-DR3
Cellule dendritique de M. A (donneur HLA-DR3)
Peptide issu d’une des chaînes
Cellule dendritique de M. A
du HLA-DR3 de M. A
(donneur HLA-DR3)
a
b
HLA-DR7
Endosome
Macrophage de Monsieur B (receveur HLA-DR7)
Peptide dérivé du HLA-DR3 de M.A donneur
a
b
MF de Monsieur B
(receveur)
Lympho T
de M. B
receveur
TCR
Molécule CMH de M. B receveur (HLA-DR7)
C’est l’alloreconnaissance
indirecte : la présentation
d’allopeptides (dérivés de
l’alloCMH) par des molécules
CMH du soi
comme pour tout antigène : faible fréquence de cellules
répondeuses
Mode de reconnaissance moins
classique
Cellule dendritique de M. A
(donneur HLA-DR3)
C’est l’alloreconnaissance directe :
la reconnaissance directe de
l’alloCMH (sans apprêtement de
celui-ci) avec une affinité
suffisamment grande pour activer
le lymphocyte T et ce
indépendamment du peptide
présenté par cet alloCMH
Normalement, le TCR doit
posséder une certaine affinité
pour le CMH du soi pour pouvoir
s’y ancrer et interagir avec le
peptide présenté...
mais en aucun cas, cette affinité
ne doit être suffisante pour
permettre l’activation de
lymphocyte T : la reconnaissance
spécifique du peptide présenté est
rigoureusement nécessaire à
l’activation
C’est la base de la spécificité du système : les lymphocytes T dont
le TCR possède une trop forte affinité pour une molécule CMH du
soi sont éliminés dans le thymus
La reconnaissance directe
d’alloCMH prend en défaut ce
système de contrôle et constitue
une perte majeure de
discrimination du TCR : une
fréquence élevée de lymphocytes
T est stimulé par une molécule
alloCMH donnée
Alloreconnaissance
• Interaction physiologique avec un complexe
peptide + CMH du soi
– Faible niveau d’interaction avec le CMH lui-même.
Haut niveau d’interaction avec le peptide. Haut niveau
de spécificité
• Alloreconnaissance indirecte : IDEM
• Alloreconnaissance directe
– Haut niveau d’interaction avec le CMH. Faible niveau
d’interaction avec le peptide. Dégénérescence de la
spécificité