– UE7: Immunologie – 2016-2017 Les lymphocytes

Les lymphocytes
2016-2017
Sciences biologiques
– UE7: Immunologie –
Semaine : n°18 (du 06/02/17 au
10/02/17)
Date : 08/02/2017
Heure : de 10h00 à
11h00
Binôme : n°23
Professeur : Pr. Hermann
Correcteur : n°52
Remarques du professeur 3 séances de TP :
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interro de 5 min notée pour encourager à préparer les TP
•
protocole des séances sur Moodle
•
revoir les organes lymphoïdes, les notions de cellules (LcT , LcB) et la structure d'un anticorps
pour le 1er TP
•
+ distribution de polys contenant les schémas des diapos
PLAN DU COURS
I)
CARACTÉRISTIQUES
A)
LcT présentant un récepteur αβ
B)
Le complexe TCRαβ / CD3 : structure moléculaire
C)
La cellule présentatrice de l'Ag
II)
MATURATION THYMIQUE
A)
Organisation du thymus
B)
Le passage thymique (environ 10^8 LcT/jour)
C)
Maturation et acquisition d'un récepteur T
D)
Processus de sélection
III)
ACTIVATION DES LcT EN PERIPHERIE
A)
Mécanismes généraux d'activation des LcT
1)
1er signal : Ag/CMH et TCR/CD3
2)
2e signal : assuré par molécules de co stimulation et adhérence
3)
3e signal : assuré par des facteurs solubles (ex : cytokines)
B)
Transmission du signal vers le noyau via le cytosol
C)
Les LcT support d'une information
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Les lymphocytes
Résumé sous forme de schéma des 2 bras de l'immunité adaptative :
–
à médiation humorale : avec le LcB qui se différencie en plasmocyte
–
à médiation cellulaire : LTCD8 qui peut se différencier en LTCD8 cytotoxique quand il est
activé par un Antigène (Ag)
I)
Caractéristiques
les LcT sont produits dans la MO et vont maturer dans le thymus, ce qui permet d'éliminer les LcT
auto immuns qui veulent éliminer les Ag du soi.
les LcB ont leur maturation dans la MO.
Dans les organes lymphoïdes secondaires, les LcB s'activent au contact d'Ag.
On a 2 catégories de LcT caractérisés selon les paramètres des récepteurs à l'Ag :
–
LcT à TCRαβ :
–
majorité des LcT du sang (95%)
–
2/3 de LTCD4 et 1/3 de LTCD8
–
Ces LcT reconnaissent un Ag mais ils ont besoin que l'Ag soit modifié pour être
reconnaissable. Ils reconnaissent un Ag peptidique en association avec le CMH
–
Ces LT ont un rôle dans l'immunité adaptative
–
LcT à TCRγδ :
–
plus rares dans le sang et surtout présents dans les tissus (peau et muqueuses ++)
–
Ces LT reconnaissentt des Ag (lipides, glycolipides) → ils sont moins polymorphiques et
reconnaissent l'Ag indépendamment d'une molécules de CMH
–
Ce sont des sentinelles importantes au niveau des points d'entrée
–
Ils jouent un rôle d'ans l'immunité anti cancéreuse et anti infectieuse
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A)
Les lymphocytes
LcT présentant un récepteur αβ :
–
LTCD4+ (LT Helper) :
–
ils reconnaissent un peptide avec un CMH de classe II (origine exogène). Mais on sait
maintenant qu'il y a des phénomènes de présentation croisée = certains produits endogènes
peuvent aussi être présentés au sein d'une molécule de classe II
–
les LTCD4 ont un rôle de guide dans l'activation de la réponse immunitaire
–
LTCD8+ (LT cytotoxique) :
–
peuvent éliminer des cellules infectées
–
ils ont un récepteur T pour l'Ag et la présentation se fait par des CMH de classe I (produit
endogène). Mais des Ag exogènes peuvent aussi se retrouver dans cette molécule de CMH et
être présentés
La reconnaissance de l'Ag par les LT ne peut se réaliser que dans le contexte du soi biologique dont le
support moléculaire est le CMH = restriction au CMH du soi (ou présentation restreinte) +++
B)
Le complexe TCRαβ / CD3 : structure moléculaire :
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Les lymphocytes
Formé d'une chaîne α et une β (= hétérodimère).
Appartient a la superfamille des Immunoglobulines.
Chacune des 2 chaînes comporte un domaine constant (Cα et Cβ) et un variable (Vα et Vβ).
Le paratope (= juxtaposition de ces 2 domaines variables) va interagir avec l'épitope (l'antigène).
Comme ces chaînes n'ont presque pas de partie intra cytoplasmique, ce n'est pas suffisant pour générer un
signal. Pour cela il faut un axillaire qui sont les molécules CD3 (= plusieurs hétérodimères) → marqueur
important pour phénotyper des LcT.
CD3 est important pour générer des signaux d'activation inflammatoire car elle a un domaine intra
cytoplasmique ainsi qu'un motif ITAM, qui lorsqu'il est engagé génère une cascade de phosphorylation
pour activer le LcT.
Il existe plusieurs hétérodimères (αβ et la plus importante γδ). Ce motif est composé de tyrosine pour
permettre la phosphorylation.
Le TCR reconnaît un Ag et chaque récepteur T à la surface d'un LcT est unique. Entre 2 clones de LcT on
a une spécificité : chaque TCR est donc différent d'un lymphocyte à l'autre.
C)
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La cellule présentatrice de l'Ag :
Elle exprime une molécule de CMH au sein de laquelle se niche un peptide
On a le récepteur qui reconnaît l'association CMH et peptide
Le CD3 reconnaît le signal et participe à la transduction cellulaire
On retrouve le LcT qui renforce l'avidité entre les 2 partenaires. Plus l'interaction est importante
plus le signal sera élevé.
D'autres partenaires moléculaires interviennent :
on a des molécules membranaires à la surface de la CPA qui expriment CD28. Cette interaction génère
des signaux de co stimulation.
La reconnaissance de l'Ag par le récepteur T est nécessaire mais non suffisante.
Pour que le LcT s'active il faut des signaux de co stimulation entre des éléments membranaires.
→ C'est la combinaison de ces signaux qui permet l'activation du LcT.
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II)
Les lymphocytes
Maturation thymique
Objectifs : produire des LcT compétents pour reconnaître des Ag extérieurs par anticipation et ne
réagissant pas avec des Ag du soi.
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–
A)
production aléatoire de récepteur TCR (diversification) via des mécanismes génétiques
complexes
examens des spécificités des TCR (points de contrôle) = apprentissage du soi selon l'affinité de
reconnaissance
développement des LcT sous l'influence de cytokines (interleukine 7 = importante pour le
développement des LcT dans le thymus)
Organisation du thymus :
Organe bilobé séparé en unités fonctionnelles appelées lobules.
On a une partie assez dense qui correspond au cortex, il y a aussi des cellules épithéliales qui constituent
la matrice.
Plus profondément, on a la médulla qui est composée de LcT qui ont acquis des compétences et qui ont
subi des processus de sélection qui sont sous la dépendance de cellules présentatrices de l'Ag.
Il y a un gradient qui va du cortex à la médulla et qui correspond à la maturation des LcT.
Les LcT matures quittent le thymus via les vaisseaux sanguins.
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B)
Les lymphocytes
Le passage thymique (environ 10^8 LcT/jour) :
Les CS précurseurs des cellules lymphoïdes sont dans la MO. Elles se différencient en progéniteurs
lymphoïdes qui se différencient :
–
en progéniteurs lymphoïdes B qui restent dans la MO
–
ou en progéniteurs lymphoïdes T qui quittent la MO pour migrer vers le thymus
Une fois que les progéniteurs ont acquis une connaissance et sont devenus des LcT naïfs (= n'ont pas
encore rencontré d'Ag étranger). Ils sont compétents pour développer une immunité à la périphérie.
On considère qu'il y a 10^8 LcT par jour qui sont produits, après avoir subi des conditions très
virulentes de sélection pour gagner leur survie.
C)
–
–
–
–
Maturation et acquisition d'un récepteur T :
Précurseur thymique : cellules doublement négatives (pas d’expression de CD4 ni CD8)
Pro T : a évolué phénotypiquement vers un statut qui va lui permettre de réarranger ses gènes
LcT pré-T : exprime une chaîne β associée à une chaîne pré Tα. Cette association est un point
de contrôle : si le réarrangement est efficace on aura un signal de survie. Sinon le LcT va être
éliminé.
LcT double positif : exprime un récepteur Tαβ qui exprime CD4+ et CD8+. Le complexe CD3
est également au complet.
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D)
Les lymphocytes
Processus de sélection :
Le thymocyte immature exprime CD4+, CD8+ et a un récepteur TCRαβ.
Il va y avoir 2 processus de sélection pour vérifier la compétence du LcT :
Le 1er a lieu dans le cortex :
–
Si αβ n'interagit avec rien, on considère que le LcT est inutile et son récepteur ne reconnaîtra
rien, le LcT va donc être éliminé par apoptose.
–
Par conséquent, le récepteur produit doit pouvoir reconnaître quelque chose. Il faut que le
récepteur reconnaisse la molécule de CMH : si TCRαβ a une affinité pour les molécules de
CMH il y aura des signaux de survie. Sinon il va mourir par défaut.
–
Environ 2% des cellules passent ce contrôle et seront conservées, les autres sont éliminées.
Les cellules qui survivent ont évolué, les LT sont simplement positifs (expriment soit CD4+
soit CD8+).
–
Il y a une restriction pour les CMH de classe I ou II.
Le 2e processus est une sélection négative qui a lieu dans la médulla :
–
les cellules sont vérifiées pour leur affinité vis à vis d'un complexe CMH peptide du soi.
–
Les LcT qui ont un TCR qui interagissent très fortement avec les Ag du soi seront très nocifs
et seront éliminés (>90%) → ce processus est appelé tolérance centrale.
Après tous ces mécanismes de sélection on aboutit à des LcT naïfs mature (5- 10% des LcT originaux)
qui vont rejoindre la circulation périphérique.
Informations supplémentaires :
–
des Ag du soi non thymiques participent à la tolérance centrale (importance du gène AIRE) :
la sélection thymique se fait selon une panoplie plus large
–
la totalité des cellules T auto réactives n'est pas éliminée au cours du développement intrathymique
–
existence d'une tolérance périphérique relayée par des LcT régulateurs et la production de
cytokines immunosuppressives (IL-10, TGFβ)
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Les lymphocytes
2016-2017
III)
Activation des LcT en périphérie
A)
Mécanismes généraux d'activation des LcT :
C'est la conjonction de 3 signaux.
1)
1er signal : Ag/CMH et TCR/CD3
Nécessaire mais insuffisant pour l'activation.
Si isolé : LcT en anergie (état de latence).
2)
2e signal : assuré par molécules de co stimulation et adhérence
Il faut renforcer l'interaction entre le LcT et la CPA.
On a des molécules de co stimulation qui renforcent la génération de signaux intracellulaires.
Des molécules comme CD80/CD86 qui interagissent soit avec CD28 (présent à la surface des LTCD4+)
ou avec une molécule appelée CTRA4 qui lorsqu'elle interagit avec CD80/CD86 donne un signal
négatif.
Si signaux négatifs > positifs → activation, il y a balance entre les 2.
CD28 permet de générer des signaux de co stimulation.
Des molécules d'adhésion appartiennent à la famille des intégrines (LFA1, LFA3, ICAM). Ces
interactions se font plutôt à la périphérie.
L'ensemble des signaux de co stimulation et d'adhérence renforcent les signaux intra cellulaires.
La bicouche lipidique du LcT est fluide et quand il y a interaction avec la CPA, il y a regroupement des
éléments d'adhérence dans une zone pour former une synapse (ou radeau) immunologique, c'est un
micro environnement regroupé en un point.
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3)
Les lymphocytes
3e signal : assuré par des facteurs solubles (ex : cytokines)
Ces facteurs sont produits par la CPA qui permet la prolifération des LcT.
En résumé :
–
reconnaissance de l'Ag (activation)
–
renforcement du signal grâce à l'adhérence
–
cytokines qui jouent un rôle dans la différenciation
B)
Transmission du signal vers le noyau via le cytosol :
→ C'est la combinaison de tous les signaux de co stimualtion qui permet l'activation.
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Les lymphocytes
Interaction avec un Ag : transformation du motif ITAM (par phosphorylation) qui permet l'amarrage
d'une molécule ZAP-70.
Il va y avoir activation d'une phospholipase cγ qui conduit à l'hydrolyse d'une molécule PIP2, ce qui
permet l'activation du diacylglycérol (DAG) qui permet d'activer NFKB pour permettre la transcription
de gènes et permettre l'entrée en cycle du LcB.
On a une autre voie par lequel le DAG va aussi activer des éléments.
Enfin on a une 3e voie : l'IP3 permet la libération de calcium (augmentation Ca2+ intracellulaire)
pour activer un facteur de transcription NFAT, pour également permettre la transcription de gènes.
La cyclosporine est un immunosuppresseur qui bloque le facteur de transcription, donc la production
d'IL-2 et empêche donc la prolifération et la différenciation.
C)
Les LcT support d'une information :
Les LcT peuvent se différencier en LcT auxiliaires qui sont le support d'une information.
Il faut retenir qu'il y a plusieurs populations de LTCD4 auxiliaires :
–
Thf : production d'IL-21, important dans la différenciation des LcB au niveau des centres
germinatifs (ganglions lymphatiques).
–
Th1 : production d'IFNγ, spécialisé dans les pathogènes intracellulaires
–
Th2 : IL4 et IL5, helminthes (lutte contre les vers), allergies
–
Th17 : IL-17 et IL-6, lutte contre les bactéries extracellulaires et les champignons
→ fonctions bien spécifiques
Les LTCD4+ précurseurs thymiques peuvent se différencier en LcT régulateurs.
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