Immunologie 03-10

CMH et présentation antigénique aux LT mercredi 10 septembre 2008 11:06

Le CMH est un segment d'ADN présent dans le génome de tous les vertébrés. Il est localisé sur le chromosome 6 humain. Chez l'homme, on appelle "HLA" ce segment génétique, tandis qu'il est appelé "H2" chez la souris. Le CMH est un locus comprenant de nombreux gènes qui codent pour les molécules du CMH classiques mais aussi les molécules du CMH non classiques ainsi que pour d'autres molécules impliquées dans l'immunité (Cytokines, compléments).

I) Structure des molécules du CMH

Les molécules du CMH-I sont constituées d'une chaîne lourde α (1, 2 et 3) ancrée dans la membrane plasmique d'une cellule. Cette chaîne est associée de façon non covalente à une molécule appelée β2 microglobuline. Les sous unités α2 et α1 sont organisées en hélice α et constituent le sillon peptidique (8 à 10aa). Le plancher du sillon est constitué par le feuillet β plissé de la sous unité β. Il existe 3 molécules du CMH classe I que l'on appelle des isotypes. • HLA-A • HLA-B • HLA-C Au sein de chacune de ces molécules il existe de nombreuses variations : plusieurs allèles différents. Les isotypes diffèrent les uns des autres surtout au niveau du domaine α3 alors que les allèles diffèrent surtout au niveau du sillon peptidique.

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Pour les CMH de classe II, il y a deux chaînes : α1α2 et β1β2. Le sillon peptidique est formé par les deux chaînes. Le sillon du CMH-II est beaucoup plus ouvert aux extrémités. • Les molécules du CMH-II peuvent héberger des peptides plus longs (12-18 aa) dans leur sillon. Chez l'homme, il existe aussi 3 isotypes du CMH-II (seulement 2 chez la souris) : • HLA-DP • HLA-DQ • HLA-DR

II) Gènes du CMH

Le locus HLA comporte 4Kb regroupés en 3 loci : • Classe II • Classe III (non représenté sur le schéma) : code pour certains compléments, ... • Classe I La β2 microglobuline est très conservée. Locus de classe I : • 3 gènes : A, B et C qui codent pour les isotypes. Locus de Classe II : • 3 sous locus (DP, DQ et DR). • DP et DQ comportent un gène A et B chacun, qui codent respectivement pour les SU α et β. • DR comporte un gène A mais un nombre variable de gènes B selon les individus (B1, B2, …). Le segment d'ADN représenté dans le schéma est un haplotype. Chaque individu hérite de deux haplotypes.

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Les gènes du CMH ont un énorme polymorphisme allélique : • Beaucoup d'allèles de gènes codant pour l'isotype B du CMH-I par rapport aux autres. > Ce n'est pas au hasard puisque cette variabilité allélique dépend directement des capacités des CMH formés à reconnaître certains antigènes (sélection naturelle). Il y a une nomenclature pour définir les allèles de CMH : Exemple : HLA-A* 0101 > Les deux premiers chiffres témoignent de la parenté des allèles. > Les deux derniers sont spécifiques de l'allèle. Le génotype HLA est l'ensemble des allèles d'un individu et lui est propre. Si tous les allèles existants pouvaient se recombiner entre eux, le nombre de génotypes existants serait de 4 *10^9. En réalité, la diversité est moindre puisque la présence de certains allèles est différente : c'est le déséquilibre de liaison. Le génotype HLA est transmis "en bloc" à la descendance. Il est donc possible de prévoir le génotype de l'enfant en fonction de celui des parents. Dans une fratrie, chaque individu a 50% de partager un haplotype avec un autre individu et 25% d'avoir le même génotype. Les gènes du CMH sont co-dominants : ils s'expriment tous. Chaque individu va fabriquer 6 molécules du CMH-I (2 A, 2 B et 2 C) mais il exprimera beaucoup plus de molécules de classe II. > DP Amat Bmat > DP Apat Bpat

III) Expression des molécules du CMH Elles sont exprimées sur la membrane plasmique de toutes les cellules (sauf érythrocytes). Chaque cellule porte entre 10^4 et 5*10^5 molécules de chaque allèle. L'expression des molécules du CMH-I est augmentée par les cytokines : • IFN γ • IFN α • IFN β • TNF α Les molécules du CMH-II sont exprimées par un nombre limité de cellules, les CPA : Immunologie Page 3

Les molécules du CMH-II sont exprimées par un nombre limité de cellules, les CPA : • Cellules dendritiques • Macrophages • Lymphocytes B activés L'expression des CMH-II est régulée par un système de trans-activation. L'expression des CMH-II est aussi augmentée par : • IFN γ • TNF α Et elle est diminuée par : • Prostaglandines PGE-2 • IL-10

IV) Présentation des peptides endogènes sur les CMH-I Les protéines du CMH-I sont synthétisées en permanence par toutes les cellules pour assurer un renouvellement. Les molécules du CMH-I, au cours de leur synthèse, passent directement dans la lumière du réticulum endoplasmique. La chaîne α reste ancrée dans la membrane du RE. Une molécule chaperonne (calnexine) permet de stabiliser la chaîne α ainsi que son association avec la β2 microglobuline au sein d'un complexe de chargement peptidique. Deux autres chaperonnes s'associent au complexe ainsi que le transporteur TAP. Dans toutes les cellules, une petite fraction de protéines passe dans le cytosol dans le cas d'anomalies où elles seront ubiquitinylées puis clivées dans le protéasome (clive en C-Term). Les fragments peptidiques (longueur variable) sont sélectionnés en fonction de leur longueur pour permettre le passage ou non à travers le transporteur TAP. Les peptides les plus longs sont recoupés dans le cytosol par des amino-peptidases. Les peptides de tailles adaptées passent par le TAP, rentrent dans le RE et peuvent se loger dans le sillon si il y a complémentarité. Puis le complexe CMH-I - peptide est exporté à la membrane plasmique via une vésicule. L'intermédiaire du transport est le Golgi pour que le CMH soit glycosylé. 85% des CMH arrivent à la surface avec le peptide associé, les 15% restant sont exposés à la surface avec leur sillon libre. Ces CMH-I sans peptide seront dégradés rapidement si ils ne captent pas un peptide.

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V) Présentation de peptides exogènes par les CPA

Les CPA ont la particularité d'exprimer les deux CMH, elles ont aussi la capacité d'internaliser les protéines exogènes. CMH-II Les molécules du CMH-II nouvellement synthétisées passent dans le RE et restent ancrées dans la membrane. La stabilisation se fait avec une association avec une "chaîne invariante". L'extrémité de cette chaîne occupe le sillon peptidique du CMH-II. Ces complexes sont conduits à travers le Golgi jusqu'à un compartiment endosomal acide. Parallèlement, les CPA internalisent des protéines exogènes et les adressent aussi dans le compartiment endosomal acide. L'activité protéasique dans ce compartiment endosomal provoque le découpage de la chaîne invariante. Le peptide-clip (extrémité de la chaîne dans le sillon) n'est pas tout de suis largué. Ce peptide-clip sera remplacé par le peptide d'une protéine exogène grâce à l'activité catalytique de la molécule HLA-DM (molécules codées dans locus CMH-II). CMH-I Apres endocytose, certaines protéines exogènes sortent des vésicules endosomales sans qu'on connaisse ce mécanisme. Immunologie Page 5

mécanisme. Ces protéines exogènes se retrouveront dans le cytosol et suivront une voie comparable à celle des protéines endogènes, en effet elles seront dégradées dans le protéasomes. Les fragments seront chargés dans le RE pour se fixer dans le sillon du CMH-I. Globalement, cette capacité de présenter des protéines exogène sur le CMH-I est réservé aux cellules dendritiques, ce phénomène est appelé "présentation croisée". C'est le seul moyen par lequel il peux y avoir stimulation d'une réponse cytotoxique.

VI) Conditions de l'association CMH-peptide Les peptides qui peuvent se lier au CMH-I font entre 8 et 10 aa, ils se logent entièrement dans le sillon peptidique. Quand ils sont plus long, ils font saillie dans leur partie centrale. La capacité d'un peptide à se lier à un allèle du CMH-I dépend de la présence en deux ou trois positions d'aa d'ancrage. Ce sont des aa dont la chaîne latérale peut se mouler dans les anfractuosités (poches). Plusieurs milliers de peptides peuvent se lier à une molécule de CMH-I donné. La molécule HLA-A2 est l'allèle le plus fréquent chez les caucasiens. Les aa d'ancrages sont des aa qui ont des propriétés structurales ou chimiques communes. Toutes les cellules expriment en permanence de nombreuses molécules de CMH-I associées à des milliers de protéines du soi. Ces complexes ne génèrent pas de réponse, en partie du fait de l'absence de LT spécifiques de ces complexes, mais aussi parce que ces peptides ne sont pas représentés par les cellules dendritiques. En cas d'infection, des peptides étrangers ou anormaux vont être présentés et il y aura mise en place d'une réponse LT. Le polymorphisme des molécules HLA et leur spécificité de liaison des peptides fait que chaque individu Immunologie Page 6

Le polymorphisme des molécules HLA et leur spécificité de liaison des peptides fait que chaque individu présente un assortiment de peptides qui lui sera propre. Certains HLA de classe II favorisent la présentation de peptides capables de déclencher une réponse par réaction croisée, à des peptides du soit. Ces HLA prédisposent à une maladie auto immune.

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Activation et fonctions des lymphocytes T vendredi 12 septembre 2008 11:01

L'activation des LT naïfs et mémoires par les CPA est un événement majeur puisque nécessaire au développement des réponses immunitaires adaptatives (humorales et cellulaires). L'activation des LT est nécessaire à l'activation des LB et à lieu dans les organes lymphoïdes secondaires.

I) Structure du TCR Le TCR comporte deux chaînes : α et β Chaque chaîne est ancrée dans la membrane et comporte deux domaines extracellulaires. Ces domaines sont de type immunoglobuline : la chaîne protéique est repliée et reliée par un pont cystéine. Chacune de ces chaînes comporte aussi un domaine constant et un domaine variable. Les réarrangements somatiques des gènes des immunoglobulines sont responsables de cette variabilité.

Il y a dans les domaines variables, 3 régions hypervariables, impliquées dans la spécificité vis-à-vis d'un antigène : • CDR-1 • CDR-2 • CDR-3 Les chaînes variables interagissent conjointement avec le CMH et les peptides présentés. Les parties hypervariables CDR-1 et CDR-2 s'associent avec le CMH (bord du sillon) tandis que CDR-3 reconnait certains aa centraux du peptide. Le TCR est spécifique à un complexe CMH-Peptide antigénique et non seulement d'un peptide.

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Le TCR ne reconnait pas un autre complexe qui comporterais le même peptide mais avec une autre molécule du CMH. Il ne reconnait pas non plus l'inverse. Cependant, environ 10% des LT d'un individu reconnaissent via leur TCR des complexes CMH-Peptide allogéniques (retrouvé chez d'autres individus). En effet, ces TCR particuliers sont susceptibles de reconnaître deux complexes (CMH et peptide présenté différents). Ce phénomène est responsable du rejet de greffe entre individus non apparentés. Cette reconnaissance croisée est due à une similitude de structures, charges et interactions.

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Les TCR reconnaissent aussi des super antigènes : molécule soluble bactérienne ou virale ancrée dans la membrane des cellules infectées. Cette reconnaissance ce fait indépendamment de la spécificité d'un TCR visà-vis d'un antigène et implique particulièrement la chaîne β du TCR. La réaction immunitaire est très forte.

Le TCR est toujours associé dans la membrane du lymphocyte, à des chaînes de transduction qui sont au nombre de 6 et qui constituent le complexe CD3.

II) Présentation des antigènes aux LT dans les organes lymphoïdes secondaires Cette présentation est possible grâce à la recirculation permanente des lymphocytes T et B à la recherche de leur antigène. Concernant les LT, à la sortie du Thymus où ils sont formés, ils passent dans le sang et la lymphe et commencent à chercher leur antigène en traversant les OLS.

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commencent à chercher leur antigène en traversant les OLS.

Les lymphocytes pénètrent dans les OLS en traversant la paroi de vaisseaux spécialisés présents dans le cortex profond des ganglions lymphatiques. Il y a 3 types de CPA, celles qui présentent les antigènes aux LT dans les OLS sont les cellules dendritiques. Pour cela, les cellules dendritiques capturent les protéines exogènes qu'elles découpent en peptides et les associent aux CMH-I et CMH-II. Puis elles présentent ces complexes à leur surface. Si les antigènes sont capturés en périphérie (peau par exemple) et qu'elles reçoivent en même temps des signaux de dangers (2 grands types : PAMP et signaux de stress), elles sont activées et deviennent matures puis migrent dans l'OLS le plus proche. Les cellules dendritiques matures ont 3 caractéristiques essentielles pour activer les LT : • Elles ont de très nombreuses dendrites acquises pendant la maturation (augmentation de la surface de présentation de CMH-Peptide et molécules d'adhérence ICAM et LFA) • Elles expriment de nouvelles molécules qui sont les molécules de co-stimulation de la famille B7. • Elles se mettent à sécréter des chimiokines qui attirent à leur contact des lymphocytes qui traversent l'OLS où elles se trouvent.

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Ces caractéristiques permettent de présenter efficacement l'antigène aux rares LT spécifiques circulants. Lors de la rencontre, les membranes des LT et de la cellule dendritique font contact au niveau d'une zone appelée synapse immunologique. Ce contact peut durer plusieurs heures pour que l'activation soit efficace. Les LT non spécifiques continuent à circuler.

III) Conditions de l'activation des LT

Pour que l'activation d'un LT par l'antigène soit efficace, la cellule dendritique doit fournir 2 signaux au lymphocyte :

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lymphocyte : Premier signal : • Fournit par l'interaction du TCR avec le complexe CMH-Peptide et est transduit par les chaînes de signalisation associées au TCR. • L'interaction est renforcée par les co-récepteurs CD4 ou CD8. • Les co-récepteurs CD4 et CD8 interagissent avec les régions invariantes du CMH. Second signal : co-stimulation • Résulte de l'interaction entre les molécules B7 et le récepteur CD28 porté par les LT.

Il y a d'autres interactions cellulaires au niveau de la synapse, ces interactions renforcent aussi l'activation du LT. • Interactions entre CD2 et LFA-3. • Interaction entre molécules d'adhérence ICAM avec LFA. Les interactions LFA-ICAM se font avec différentes affinités, la somme des interactions détermine l'avidité (affinité totale). Cette avidité dépendra du nombre d'interactions mais aussi de l'affinité de ces interactions. L'avidité détermine l'intensité du premier signal et ainsi l'intensité de l'activation du lymphocyte. L'activation des LT et LB est modulable et non du type "tout ou rien".

IV) Anergie et tolérances

Si la cellule dendritique présente l'antigène mais n'exprime pas de molécule B7, alors elle ne fournit pas le

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Si la cellule dendritique présente l'antigène mais n'exprime pas de molécule B7, alors elle ne fournit pas le second signal au lymphocyte. Dans ce cas, le lymphocyte devient anergique. L'anergie est un état réfractaire à l'activation par les deux signaux. Cet état est plus ou moins durable et contribue au maintient de la tolérance vis-à-vis des éléments du soi. Il y a des cellules dendritiques présentes en permanence dans les OLS, elles capturent des antigènes du soi en phagocytant des cellules qui meurent ou en internalisant des protéines du soi solubles. Elles découpent ces protéines en peptides, mais comme elles ne reçoivent pas de signaux de dangers, elles ne maturent pas réellement. Lorsqu'elles rencontreront des LT spécifique du soi, les cellules dendritiques fournissent le signal 1 en présentant l'antigène mais sans générer le signal 2. > Le LT devient anergique > Diminue le risque de réaction auto-immune. C'est un des deux mécanismes de prévention de l'auto-immunité, avec celui des LT régulateurs. L'activation des LT doit être stoppée après quelques heures, en effet si elle dure trop longtemps, elle induit une cross-réactivité vis-à-vis des antigènes du soi et donc une auto-immunité. Il existe donc des mécanismes de rétrocontrôle des LT.

Ce mécanisme dépend de l'expression, par les LT activés quelques heures après l'activation d'une molécule CTLA-4. Cette molécule ressemble au récepteur CD28 et est aussi un récepteur pour les molécules B7. CTLA-4 a une plus forte affinité que le récepteur CD28 pour les molécules B7. > Création d'une compétition entre CD28 et CTLA-4 De plus, le récepteur CTLA-4 transduit des signaux qui stoppent l'activation.

V) Conséquences de l'activation des LT L'activation des LT déclenche leur prolifération et leur différentiation en LTeffecteurs et Ltmemoires.

1. Prolifération : expansion clonale Les signaux 1 + 2 déclenchent : • L'entrée du LT dans la phase G1 du cycle cellulaire • La sécrétion d'une cytokine à activité de facteur de croissance : Interleukine 2 (IL-2) • L'expression d'un récepteur à haute affinité pour cette cytokine : IL-2R IL-2 interagit avec le récepteur de haute affinité, ce récepteur envoie au LT des signaux qui déclenchent la mitose. Cette stimulation peut être auto ou paracrine. Les LT font en moyenne une quinzaine de mitose qui donne naissance à environ 30 000 LT clones.

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Les LT au repos expriment toujours un récepteur à l'IL-2 à faible affinité. Ce récepteur est constitué de 2 chaînes (β et γ). L'activation du LT déclenche la transcription d'un gène codant pour une 3ème chaîne (chaîne α) pour le récepteur à l'IL-2.

2. Différentiation en LT effecteurs LT CD8 : Les LT CD8 se différentient en LTc, celle-ci est marquée par l'acquisition : • D'un nouveau phénotype : • Le lymphocyte perd certaines molécules de surface qu'il exprimait, et il en exprime de nouvelles. > Il acquiert des molécules qui permettront au LTc de migrer vers le foyer infectieux inflammatoire. D'une machinerie lytique constituée de granules cytoplasmiques contenant : • Perforine : molécule qui a une capacité à s'ancrer dans la membrane, créer des polymères et réaliser un pore. • Granzyme : molécule qui déclenche l'apoptose en activant les procaspases. • De la capacité d'être réactivé par le seul signal antigénique. • De la capacité d'exprimer lors d'une réactivation par l'antigène, une molécule membranaire FasL (Fas Ligand) • De la capacité de sécréter des cytokines : TNF-α et IFN-γ

LT CD4 : Suite à leur activation par des antigènes, les CD4 se différentient en LT-H1 ou LT-H2. La différentiation en LT-H1 est marquée par l'acquisition : • D'un nouveau phénotype qui permettra de rejoindre le foyer infectieux inflammatoire. • De la capacité à répondre à une nouvelle activation par la sécrétion de cytokines effectrices : TNF-α, IFNγ, IL-3, GM-CSF (Granulocyte/Monocyte Colony Stimulating Factor). • De la capacité à exprimer des molécules membranaires : CD40L et FasL.

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• De la capacité à exprimer des molécules membranaires : CD40L et FasL. A la différence des LTc, les LT-H1 nécessitent les 2 signaux pour être réactivés. La différentiation en LT-H2 est marquée par l'acquisition : • D'être réactivé par les LB dans l'OLS et à répondre par cette activation • avec la sécrétion de cytokines différentes de celles de LT-H1 : IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 et TGF-β. • L'expression sur leur membrane de CD40L (ligand) Les cellules T effectrices ont une durée de vie courte (jours, semaine) puis meurent par apoptose induite par FasL et récepteur Fas. Cette destruction est nécessaire au maintient de l'homéostasie.

3. Différenciation en LT mémoire À l’issue de la prolifération clonale, certains lymphocytes deviennent des T mémoires et repassent dans la circulation à travers les organes lymphoïdes jusqu’à ce qu’ils rencontrent leur Ag, ce qui donnera une réponse immunitaire secondaire. Les T mémoires, à la différence des T effecteurs, ont une longue durée de vie.

VI) Fonction des LT effecteurs 1. Cytotoxicité C'est leur fonction majeure, elle s'exerce sur le foyer infectieux, le LTc reconnaît les cellules cibles infectées par un virus car ces cellules expriment des complexes CMH I - Peptide viral. Il y a rapprochement des membranes (synapse immunologique), puis réception du Signal 1 à destination du LT. Ce dernier s'active grâce à son TCR et à l'interaction avec le CMH I - Peptide antigénique. Cette interaction est renforcée par les molécules LFA1-ICAM et CD2-LFA3. Il se passe plusieurs phénomènes au sein du LT qui aboutissent à une polarisation cellulaire : • Augmentation de la concentration en calcium intracellulaire. • Remaniement du cytosquelette. Les granules cytolytiques se positionnent en face de la cellule cible, l'activation déclenche enfin la libération des granules dans l'espace inter-membranaire. • La perforine crée des pores dans la membrane plasmique.

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• La perforine crée des pores dans la membrane plasmique. • Le granzyme initie des signaux d'apoptose. Les LTc expriment aussi les FasL (Fas Ligand) qui, si ils sont reconnus par la cellule cible (via récepteurs Fas), induisent également l'apoptose.

2. Fonctions majeures des TH1 Elles s’exercent essentiellement sur le foyer infectieux, dans lequel migrent les TH1 après s’être différenciés. Dans ce foyer infectieux, les TH1 stimulent la fonction des macrophages et des LT cytotoxiques. Pour cela, le TH1 doit être réactivé sur le foyer infectieux par les macrophages qui présentent des peptides antigéniques à leur surface. Les macrophages présentent également des molécules B7 qui activent les LT TH2, les TH1 et TH2 ne sont réactivés que par les deux signaux. L’activation du TH1 déclenche la sécrétion de cytokines (IFN-g et IL-2) et le TH1 exprime CD40 ligand et Fas ligand.

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L’IFN-γ et le CD40 ligand agissent sur les récepteurs correspondant du macrophage et ces interactions déclenchent l’activation du macrophage. Cette activation accroît le pouvoir bactéricide du macrophage, ce qui lui permet de se débarrasser de pathogènes intracellulaires qui résistent. L’IL-2 produite par le TH1 activé agit sur les LT cytotoxiques dont il augmente les propriétés cytotoxiques. Enfin le Fas ligand permet la destruction de cellules infectées exprimant Fas.

3. Fonctions majeures des TH2 Leur fonction essentielle est de coopérer à l’activation des LB et à la production d’anticorps par ces cellules, cette fonction s’exerce dans l’organe lymphoïde secondaire.

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Les TH2, une fois différenciés, sont réactivés par les LB spécifiques au même antigène. La reconnaissance de l’antigène par le LB va induire : • une internalisation des complexes BCR-Ag. • une présentation des peptides de cet antigène sur le CMH II et l’expression de molécules B7.

Le LB va ensuite présenter les complexes CMH II – peptide ainsi que la molécule B7 (qui se lie à CD28) au LT TH2. > Le TH2 activé va exprimer CD40. L’interaction CD40 - CD40 ligand transduit le signal 2 de l’activation. > Ce signal induit l’expression par le LB de récepteurs aux cytokines produites par le LT TH2 (IL-4, 5, 6) et l’interaction cytokine-récepteur déclenche la prolifération et la différenciation du LB en plasmocyte. Les cytokines, en fonction de leurs types peuvent agir sur : • La prolifération. • La production d'anticorps. • La commutation de classe des Ig.

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Réarrangement génétique des Immunoglobulines vendredi 19 septembre 2008 10:42

Le système immunitaire peut reconnaître des milliards d’Ag différents, cette reconnaissance se fait avec un nombre équivalent de récepteurs sur les LT et LB. Le réarrangement dépend de la partie variable des chaînes. Il faut qu’il y ait autant de gènes que de récepteurs différents, il faut donc plusieurs milliards de gènes pour la synthèse de ces protéines, ce qui n’est pas possible. Les gènes codant pour les récepteurs des Ag n’existent pas dans l’ADN germinal mais sont fabriqués à partir de précurseurs, les segments géniques, qui se recombinent entre eux pour former un gène fonctionnel.

I) Configuration germinale des gènes d’immunoglobulines

La configuration germinale est la configuration que l’on trouve dans toutes les cellules, les différents locus sont sur des chromosomes différents. Ces trois locus comportent deux parties séparées par plusieurs milliers de nucléotides : Partie 5' : composée de l'association des segments L et V Partie 3' : • Composée des alternances de segments J et C répétés pour les chaînes légères (Kappa et Lambda). • Composée des segments regroupés D, J et C. Les segments C codent pour la partie constante des immunoglobulines. Ces gènes C comportent des exons L qui codent pour des petits peptides de sécrétion permettant le transport des chaînes (lourdes et légères) à travers le RE, ce peptide est excisé et n’est pas présent dans la protéine définitive.

II) Réarrangement des gènes codant la chaîne lourde des Ig, expression des récepteurs pré-B Les LB se forment dans la moelle osseuse à partir de cellules souches hématopoïétiques. Ces cellules deviennent des pro-B précoces, puis des pro-B tardives, puis des grandes cellules pré-B (exprimant un récepteur pré-B) qui se divisent en petites pré-B qui donnent des B immatures puis des B matures. Le récepteur pré-B est constitué d’une chaîne lourde et d’un substitut de chaîne légère. Les cellules B immatures expriment un BCR avec les parties variables des chaînes lourdes et légères, ce BCR est appelé IgM. Immunologie Page 20

est appelé IgM. > Les LB immatures expriment un BCR de type IgM. > Les B matures expriment IgM et IgD. C’est dans ces lymphocytes en développement que se forment les gènes codants pour les immunoglobulines par une succession de réarrangements des segments géniques V, D et J. Les segments C ne se recombinent pas. Entre les différents segments de D, J, etc…, des séquences ADN vont être éliminées pour rapprocher les segments sur l'ADN réarrangé. Ces réarrangements débutent au stade pro-B précoce car la cellule commence à exprimer des enzymes de recombinaison Rag 1 et 2. Dans la cellule Pro-B précoce, un segment D du locus H se rapproche d'un segment J.

Il y a coupure puis liaison de l'ADN, dans de nombreux cas, ce phénomène aboutit à une séquence recombinée DJ qui n'est pas en phase de lecture, si c'est le cas, d'autres réarrangements similaires sont ensuite réalisés jusqu'à ce que la séquence DJ soit avec un bon cadre de lecture. La cellule est alors appelée Pro-B tardive. Cellule Pro-B précoce : > Un segment J se rapproche d'un segment D. > Si mauvais cadre de lecture, un autre segment J est choisi. > Passage en Cellule Pro-B tardive. > Un segment V se rapproche du DJ préalablement arrangé. > Si mauvais cadre de lecture, un autre segment V est choisi. > Cellule Pro-B : Transcription de l'ADN à partir du 5' du L associé au V choisi jusqu'au 3' du segment Cµ.

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Cet ARN est immature et comporte les segments J qui n'ont pas été utilisés ainsi que les séquences introniques. La maturation par épissage aboutit à un ARNm mature destiné à être traduit en protéine : chaîne lourde µ d'anticorps (µ car sa partie constante est codée par le segment Cµ). La cellule exprime ensuite la protéine sur sa membrane. Pour cela elle doit constituer un hétérodimère (2 chaînes µ + 2 substituts de chaînes légères) : récepteur Pré-B. La cellule qui exprime ce récepteur est appelé "Grande Cellule Pré-B". Le récepteur transduit un signal d'activation qui stoppe les réarrangements des locus des chaînes lourdes. Ce signal déclenche aussi une série de mitoses et donne naissance aux petites cellules Pré-B qui expriment le même récepteur. Chaque recombinaison DJ puis VDJ du locus H aboutit à un raccourcissement de l'ADN qui contient ce locus. Ce raccourcissement est particulièrement important lors du rapprochement d'un V avec le groupe DJ et a permis de mettre en évidence ce phénomène uniquement présent dans ces cellules. Les lymphocytes qui n'arrivent pas à faire les réarrangements DJ puis VDJ d'une façon efficace, meurent par apoptose.

III) Réarrangement des gènes de chaînes légères et expression d'IgM membranaires Au stade petite cellule Pré-B, les enzymes de recombinaison Rag sont ré-exprimées et des réarrangements débutent dans les gènes de chaînes légères (λ, κ). En fonction des espèces, le réarrangement se déroule par λ puis κ ou tout en même temps.

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Ces réarrangements rapprochent des segments V et J jusqu'à ce qu'une séquence avec un cadre de lecture correct soit produite. VJ : code pour le domaine variable. C : code pour le fragment constant de la chaîne légère. Il y a ensuite transcription qui aboutit à un ARN pré-m puis mature ARNm. La traduction s'en suit et on obtient une chaîne légère λ ou κ. Cette nouvelle chaîne légère s'apparie avec la chaîne lourde µ en remplaçant le substitut de chaîne légère. On aboutit à une IgM qui comporte la chaîne µ et la chaîne légère. Ce BCR étant exprimé sur la cellule, induit un signal qui stoppe le réarrangement des autres locii λ ou κ. La cellule qui exprime cet IgM est un LB immature. Le lymphocyte est toujours dans la moelle, si le BCR de cet LB immature reconnaît un antigène du soi, il transduit un signal qui provoque la mort du lymphocyte par apoptose. > Limite les LB auto-réactifs. Dans le cas contraire, le LB devient mature en exprimant simultanément 2 BCR : • L'IgM déjà produite • Une IgD

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Il y a formation de transcrits longs comportant la séquence VDJ, le Cµ et le Cδ. Ces transcrits primaires donnent naissance par épissage alternatif à 2 ARNm différents : • L'un conserve la séquence Cµ. • L'autre la séquence Cδ. Les C ont chacun une séquence de Poly-A. Deux chaînes lourdes µ ou δ comportant la même séquence VDJ sont ainsi produites et s'associent à la seule chaîne légère que le lymphocyte produit. Les deux Ig diffèrent uniquement par la partie constante de leur chaînes lourdes. Les régions variables des chaînes lourdes et légères des deux Ig sont les mêmes : même paratope.

IV) Exclusion allélique et isotypique Chaque cellule possède 2 loci de chaînes lourdes (H), 2 locus Kappa et 2 locus Lambda. Cependant chaque lymphocyte n'exprime qu'un BCR : • Qu'une chaîne lourde • Qu'une chaîne légère On dit qu'il y a exclusion allélique puisqu'un seul des deux allèles de chaîne lourde et légère s'expriment. On dit qu'il y a exclusion isotypique pour la chaîne légère car un des deux loci ne s'expriment pas. Ces exclusions sont dues au fait que dès qu'un réarrangement productif est réalisé, la production des chaînes sous forme d'un récepteur transduit un signal qui bloque les autres réarrangements.

V) Mécanismes des réarrangements VD et DJ

Ils sont catalysés par des enzymes recombinases Rag. Elles ont la capacité de plier l'ADN double brin. Immunologie Page 24

Ils sont catalysés par des enzymes recombinases Rag. Elles ont la capacité de plier l'ADN double brin. Si ces enzymes sont défectueuses il n'y a pas de réarrangement des gènes BCR et TCR donc peu de Lymphocytes : Pathologie SCID. Ces enzymes Rag agissent au niveau de séquences signal de recombinaisons. Elles sont localisées entre les segments géniques qui se réarrangent, il en existe 2 types : • Des séquences avec un heptamère et un nonamère séparé par 23 pb. • Des séquences avec les mêmes heptamères et nonamères séparés par 12 pb.

Une séquence à 23 nucléotides intercalaires se rapproche d'une séquence à 12 nucléotides intercalaires. L'ADN entre les deux forme une boucle qui se détachera plus tard en un ADN circulaire. L'ADN est coupé entre les séquences heptamères. Les deux heptamères sont ensuite reliés. > On aboutit à un ADN circulaire (jonction signal) qui se sépare de l'ADN chromosomique. Au sein de l'ADN chromosomique, les segments V et J vont être rassemblés pour former la jonction de codage. Le site de clivage qui a éliminé les séquences de recombinaisons est imprécis. Il peut cliver à différents niveaux des segments V et J. Les extrémités vont former une petite boucle entre les deux brins d'ADN. Certaines des séquences impliquées dans les boucles seront clivées et aboutiront à des bords cohésifs. Des enzymes de réparation ajoutent les nucléotides complémentaires : On obtient les nucléotides P (séquence palindromique type TATA). Le plus souvent, un nombre variable de nucléotides N sont ajoutés au hasard entre les nucléotides P.

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Tdt : Terminal Desoxynucleotidyl Transferase • Enzyme impliquée dans l'ajout des nucléotides en absence de matrice, aléatoirement. Beaucoup d'enzymes de réparation permettent d'aboutir à une séquence parfaitement complémentaire. Pour des lymphocytes utilisant 2 mêmes segments V et J, la séquence intercalée constitue une grande variabilité. Cette séquence est à l'origine des domaines hypervariables. La diversité conférée par les zones CDR1 et CDR2 est d'origine germinale alors que celle de la zone CDR3 est somatique.

VI) Origine et calcul de la diversité

La diversité des récepteurs Ig a 3 origines : • Diversité combinatoire : différentes combinaisons des segments existants. • Se calcule à partir du nombre de ces segments. • Pour la chaîne Kappa c'est 40*5=200 • Pour Lambda c'est 30*4=120 • Pour les chaînes lourdes c'est 65*27*6=10 530 • Diversité jonctionnelle : issue de l'addition des nucléotides N et P. • On estime qu'il y a 10 séquences différentes, donc on multiplie le nombre de séquences possibles pour les chaînes légères par 10. • Pour les chaînes lourdes il y a 2 recombinaisons donc x*10*10. • Diversité de l'appariement entre chaînes lourdes et légères.

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VII) Expression des autres classes d'Ig : commutation isotypique Suite à leur rencontre avec l'antigène dans un OLS, les LB prolifèrent et certains lymphocytes fils vont se localiser dans les follicules lymphoïdes de l'OLS. Il y interagissent avec les LT CD4. Les cytokines produites par les LT CD4 activés sont à l'origine de la commutation de classe. • Pour le LB, passage de l'expression d'IgM et IgD à l'expression d'une autre classe : A, E… Les cytokines produites par les LT induisent la commutation de classe en provoquant de nouveaux réarrangements de l'ADN du LB dans les régions des segments C des locus de chaînes lourdes.

Il y a en 5' de chaque segment C (sauf Cδ), une séquence S (switch). La recombinaison des gènes C sous l'influence des cytokines se fait par rapprochement de deux séquences S et repliement puis excision de l'ADN intermédiaire. La transcription s'arrêtera au 3' du premier C rencontré.

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Structure des Immunoglobulines mercredi 24 septembre 2008 11:03

I) Généralités Les Ig existent sous deux formes qui n'auront pas la même fonction : • Forme membranaire : ancrée dans la membrane des LB, elles fonctionnent comme récepteur pour l'antigène, ce sont les BCR. > Rôle de reconnaissance de l'antigène • Forme soluble : sécrétée. Ce sont les anticorps produits par les LB à leur étape finale de différentiation (état de plasmocyte). Avant d'entrer en contact avec leur antigène spécifique, les LB sont au repos (quiescence). Si le BCR reconnaît son antigène spécifique, le LB est activé. L'activation complète des LB se fera avec l'aide des LT H2. 1. Prolifération clonale des LB portant le BCR particulier. Aboutit à des milliers de LB. 2. Différentiation en plasmocytes qui produisent et sécrètent le même anticorps puis meurent rapidement. Lorsque les anticorps reconnaissent leur antigène (à la surface d'une bactérie par exemple), elles recrutent des systèmes effecteurs.

II) Structure des anticorps Il y a 5 classes (ou isotypes) d'Ig chez l'homme, dans l'ordre d'abondance : • IgG • IgA • IgM • IgE • IgD Toutes les Ig possèdent 4 chaînes protéiques identiques deux à deux. Il y a 5 types de chaînes lourdes correspondant aux 5 classes d'Ig : • Gamma • Alpha • Mu • Epsilon • Delta Il y a aussi 2 types de chaînes légères : • Lambda • Kappa Les chaînes lourde sont unies entre elles par deux ponts disulfure et chaque chaîne lourde est reliée à sa chaîne légère par un pont disulfure. L'extrémité N-Term des chaînes est responsable de la reconnaissance de l'épitope.

1. Structure des IgG Les IgG représentent 12g/L dans le sérum.

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On clive les IgG par deux enzymes protéolytiques :

• Papaïne (A) : attaque la molécule d'IgG au niveau des zones charnières (au dessus). • Aboutit à 3 parties : • 2 Fab : Fragments de liaison à l'antigène. • 1 Fc : Fragment constant, aspécifique de l'antigène. • Pepsine (B) : • Aboutit à 2 parties : • 1 Fab'2 : 2 Fab reliés • 1 Fc • C'est ce clivage qui a permit de comprendre la fonction des différentes parties de la molécule : • Fragment Fab : reconnaît l'antigène. • Fragment Fc : responsable du recrutement des systèmes effecteurs (différents en fonction des isotypes). > Ces clivages permettent de choisir les fragments d'anticorps qui peuvent être intéressants pour les expériences. Le clivage des deux enzymes se fait au niveau des ponts disulfures, ces zones permettent à la molécule de se déformer. Les chaînes lourdes, comme les chaînes légères, comportent des parties constantes (C) et variables (V). Au sein des zones variables, il y a des zones hypervariables. En effet, dans chacun des domaines variables des chaînes lourdes et légères, il y a 3 zones hypervariables appelées CDR (1,2 et 3). CDR : Région déterminant la complémentarité.

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C'est l'étude de la structure tridimensionnelle des immunoglobulines par diffraction aux rayons X qui a permit de comprendre la fonction des CDR. L'étude tridimensionnelle des IgG a révélé que les 3 CDR de chaînes lourdes et légères sont rapprochés dans l'espace et forment ensemble le paratope. Selon l'enchaînement linéaire des aa, les 3 CDR sont pourtant éloignés. La complémentarité entre l'épitope et le paratope se fait grâce à la déformation de la région charnière qui aboutit à une concordance spatiale parfaite. Les IgG ainsi que les autres classes d'Ig sont repliés en domaines répétitifs appelés "domaines Ig". Ce sont des boucles refermées par des ponts disulfures intrachaîne.

Ce motif de domaine Ig a été retrouvé dans de nombreuses autres molécules qui appartiennent à la Superfamille des Ig : Ce sont des molécules de reconnaissance et communication intercellulaire.

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2. Structure des IgA Chaîne lourde Alpha. On retrouve 1 à 4g/L de ces anticorps dans le sérum. Par contre ils sont abondants dans les liquides de sécrétion : • Larmes • Salive • Sécrétions bronchiques et nasales • Lait • Colostrum Les IgA sont sous forme de dimères réunis par une chaîne J. Les IgA sécrétés au niveau des muqueuses digestives ou respiratoires ont en plus une pièce de sécrétion.

3. Structure des IgM Chaîne lourde Mu. 1g/L dans le sang où l'IgM est sous forme de pentamère : • 5 IgM réunis par une chaîne J IgM existe également sous forme de monomère lorsqu'elle joue le rôle de BCR à la surface des lymphocytes B.

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4. Autres Ig Peu abondantes. IgE : chaîne lourde Epsilon, représente 0,01% de l'ensemble des Ig. • Joue un rôle favorable dans la défense contre des vers parasites. • Joue un rôle défavorable dans les phénomènes d'allergies. IgD : chaîne lourde Delta, existent à la surface des LB où elles jouent le rôle de BCR. • Pas de rôle spécifique connu. Le LB sera bien activé uniquement en présence d'IgM et IgD à la surface de la membrane. • Les parties variables des IgM et IgD sont les mêmes.

5. Structure du BCR Structure identique à celle des anticorps mis à part la présence d'un domaine transmembranaire pour l'ancrage dans la membrane. Il existe aussi un court domaine intra-cytoplasmique qui participe à la transduction du signal.

Le signal est médié : • Par la partie intracytoplasmique du BCR • Les protéines accessoires. Immunologie Page 32

• Les protéines accessoires.

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Le système du complément mercredi 24 septembre 2008 12:08

Un stimulus est nécessaire à l'activation de la cascade.

I) Généralités et Nomenclature Le système du complément est composé de molécule solubles produites par le foie et qui circulent en permanence dans le sang sous la forme inactive. Il y a une vingtaine de composants qui sont appelés : • C1, C2, C3, … C9 • Facteur V • Facteur D • Protéines régulatrices Mis à part les protéines régulatrices, les composants du complément sont des enzymes protéolytiques qui circulent dans le sang sous la forme inactive en l'absence d'infection. On dit que ce sont des pro-enzymes. Lors d'une infection par des pathogènes extra-cellulaires, c'est-à-dire la majeure partie des bactéries et des levures, un premier composant du complément va être activé, il devient enzyme protéolytique actif puis clive le deuxième composant. Ce deuxième composant devient lui-même actif, suite de la cascade. Le stimulus provient d'une façon ou d'une autre du pathogène. L'activation du complément implique une cascade protéolytique qui est amplifiée à chaque étape. En effet, chaque enzyme activée clive et donc active de nombreuses autres molécules du pro-enzyme suivant. A la fin de la cascade, il y aura production de nombreux complexes lytiques qui vont détruire efficacement les pathogènes extracellulaires. Ce système est très puissant et doit être finement contrôlé. Il a de nombreux effets destructeurs vis-à-vis du pathogène. Il y a 3 voies d'activation du complément : • Voie classique. • Voie alterne. • Voie des lectines (ce sont des molécules capables de lier des sucres).

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Les 3 cascades enzymatiques aboutissent au clivage du composant C3 qui est la plaque tournante du système du complément. C3 sera clivé via la C3 Convertase en : • C3A • C3B Puis il y a assemblage tardif des éléments du complément : • C'est la voie effectrice commune. II) La voie classique est activée par des complexes antigènes-anticorps La voie classique fait intervenir des anticorps et fait partie de l'immunité adaptative alors que les deux autre voies ne font pas intervenir d'anticorps, elles appartiennent à l'immunité innée. La voie classique est activée quand des anticorps IgG ou IgM se fixent à leur antigène spécifique à la surface de pathogènes extracellulaires.

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L'activation du complément est assurée par une molécule d'IgM ou plusieurs molécules d'IgG. Les anticorps se fixent sur leur antigène via les segments Fab. A partir du moment où l'anticorps est fixé à son antigène spécifique à la surface d'un pathogène, la fragment Fc change de conformation et démasque une région appelée "Site de fixation du complément" qui n'était pas accessible auparavant. Le premier composant du complément C1 se décompose en : • C1q • C1r • C1s En effet, ce composant C1q reconnaît le site de fixation sur le Fc et s'accroche sur l'anticorps. A partir du moment où C1q est fixé, il change aussi de conformation et devient une enzyme protéolytique active. C1q clive C1r qui à son tour devient enzyme protéolytique active qui clive C1s. C1s clive ensuite séquentiellement : • C4 • C2 Cela forme C42 (4.2) qui correspond à la C3 convertase de la voie classique. C'est ce C42 qui clive le C3 pour donner : • C3a • C3b La cascade se poursuit avec C3b. C3b s'accumule et se fixe sur la membrane du pathogène, près de C42 et forme : • C42,3b : qui est la C5 convertase de la voie classique.

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C42,3b (C5 convertase) clivera C5 en : • C5a • C5b

III) La voie alterne est activée directement par les pathogènes La voie alterne est activée par les polysaccharides présents dans les parois des bactéries et des levures. Quand il y a infection, il y a inflammation qui aboutit à la libération de protéases. Ces protéases clivent C3 en : • C3a • C3b C3b vient se fixer à la paroi des pathogènes. Dans notre sang, il y a un inhibiteur des compléments : le facteur H. Ce facteur H circule en permanence sous la forme active et inhibe C3b (empêche la cascade). Les polysaccharides présents dans les parois des pathogènes protègent C3b de son inactivation par le facteur H. Le facteur B qui circule dans le sang vient s'accrocher au C3b lui-même fixé à la paroi du pathogène. Le facteur D qui circule dans le sang sous la forme active clive le facteur B fixé pour produire Bb qui s'ajoute à C3b pour former : • C3b, Bb La C3 convertase a produit encore plus de C3b que l'on avait au départ, on aboutit à : • (C3b)nBb Quand la voie classique est activée, il y a production de C3b et la voie alterne entre en action (à partir du moment où il y a du C3b) et cela crée une boucle d'amplification.

IV) La voie des lectines est activée directement par les pathogènes Les lectines sont des molécules qui reconnaissent et se lient à des sucres. Il y a une différence entre la surface de nos cellules et celle des pathogènes : • Les levures, comme les bactéries, ont des résidus mannose accessibles dans leur parois. • A l'inverse, dans les cellules humaines, les résidus mannose sont masqué par d'autres sucres. Dans notre sérum, nous avons une lectine qui se fixe au mannose. Cette protéine vient s'accrocher à la surface des pathogènes, la cascade est enclenchée. En revanche, cette protéine ne peut pas se fixer sur nos cellules qui ont des résidus mannose cachés. • Aboutit au clivage de C3.

V) Voie effectrice commune L'assemblage des composants tardifs du complément conduit à la formation de complexes lytiques transmembranaires (sur le pathogène). La cascade se poursuit avec C5b qui se fixe à C6 qui se fixe à C7 et donne : C567 Le complexe C567 se lie à C8 et C9. Deux complexes C56789 s'assemblent pour former un complexe lytique (2Millions de Daltons). Ce macro-complexe perfore la paroi du pathogène.

VI) Régulation de la cascade du complément La régulation est assurée de deux façons : 1. Il y a des inhibiteurs du complément qui agissent pour stopper la cascade à la surface de nos cellules. De deux catégories : • Inhibiteurs solubles dans le sang (Facteur h).

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• Inhibiteurs solubles dans le sang (Facteur h). • Inhibiteurs membranaires (Facteur DAF). Il est exprimé dans presque toutes les cellules vulnérables (toutes les cellules sanguines, endothéliales et épithéliales). > Le DAF dissocie (inactive) très efficacement les C3 convertase et stoppe la cascade.

2. Le second mécanisme de régulation est basé sur la très grande stabilité de la majeure partie des composants du compléments : inactivation très rapide. • Certains composants restent actifs moins d'un dixième de milliseconde. VII) Fonctions effectrices du complément Le complément fait intervenir des cellules hématopoïétiques de 3 catégories : • Macrophages • Polynucléaires (granulocytes) • Lymphocytes B En effet, ces trois types de cellules portent des récepteurs à des composants du complément. Il y a 4 récepteurs du complément : • CR1 • CR2 • CR3 • CR4 CR1 est un récepteur pour C3b, présent sur les 3 catégories de cellules. CR2 est un récepteur pour C3d, c'est aussi le récepteur au virus d'Epstein Bahr. Le virus d'Epstein Bahr (EBV) est un virus qui infecte presque la totalité de la population et qui est responsable de la mononucléose infectieuse. A partir du moment où on est infecté, on le reste toute notre vie. Le système immunitaire contrôle le virus grâce à des anticorps et des LT mais n'arrive pas à l'éliminer.

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Par contre, en cas d'immunodépression, le virus peut transformer les LB qu'il oriente vers la voie cancéreuse. Le virus du SIDA infecte majoritairement les LT CD4+ parce qu'il reconnaît la molécule CD4 pour y pénétrer. CR2, CR3 et CR4 sont des récepteurs pour le C3b inactivé qui reste à la surface des pathogènes et qui agit comme une opsonine.

1. Lyse des pathogènes Le complément complète l'action des anticorps en permettant la lyse des pathogènes. Le système du complément est le moyen principal par lequel notre système immunitaire nous protège vis-à-vis des bactéries extracellulaires et des levures. En ce qui concerne les déficits immunitaires, ils sont très nombreux (une centaine connus) et liés en général à des mutation de gènes responsable du système immunitaire. Dans le cadre d'une déficience en C3, il n'y a pas de défense efficace contre les bactéries et levures, les patients sont sujets à des infections à répétition.

2. Chimiotactisme Certains composants du complément vont attirer des cellules sur le site d'infection. Le C5a par exemple, attire les polynucléaires neutrophiles et les macrophages qui sont les deux catégories de cellules capables de phagocytose.

3. Le complément active la phagocytose Cas des bactéries encapsulées : • Elles comportent une coque de protection empêchant le phagocytose. Les molécules du complément (C3b) se fixent quand même sur la bactérie et favorisent la phagocytose via le macrophage, c'est l'opsonisation. Le récepteur CR1 du macrophage reconnait le complément C3b à la surface de la bactérie et internalise le complexe Récepteur-Ligand-Bactérie. La bactérie se retrouve dans une vésicule du phagosome. Le phagosome va fusionner avec des vésicules lysosomales (formation du phagolysosome), le pH diminue, les protéines lytiques sont fonctionnelles et lysent la bactérie.

4. Rôles dans les processus inflammatoires Au cours de l'activation des compléments, il y a formation de petits composants protéiques : • C3a • C4a, … Ils stimulent : • Les polynucléaires basophiles. • Les mastocytes (impliqués dans l'allergie).

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• Les mastocytes (impliqués dans l'allergie). Qui se mettent à sécréter différentes molécules qui vont : • Stimuler la contraction des muscles lisses. • Augmenter la perméabilité vasculaire. ⇒ Permet d'éliminer le pathogène encore plus rapidement. Les anticorps qui circulent dans le sang peuvent plus facilement sortir des voies vasculaires, de plus, la diapédèse des cellules phagocytaires (macrophages et polynucléaires neutrophiles) est favorisée. La contraction des muscles lisses (dans les vaisseaux par exemple) augmente la pression du sang et favorise la migration des pathogènes vers les ganglions lymphocytes (où ils seront reconnus par les LB et LT). Chipeur le renard est un pathogène pour Dora l'exploratrice.

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Réponses immunitaires innées mercredi 1 octobre 2008 11:02

Il existe deux grands types de réponses immunitaires : > Innées ou naturelles. > Adaptatives. Ces deux types de réponses se succèdent lors d'un infection, les réponses immunitaires innées représentant la première ligne de défense du fait de leur rapidité de mis en œuvre. Les deux types de réponses diffèrent par la nature des molécules qui les induisent ainsi que de la nature des récepteurs qui reconnaissent. L'immunité innée est activée par des motifs moléculaires conservés que l'on appelle PAMP mais aussi par des molécules du soi altérées. L'immunité adaptative est induite par les antigènes. On distingue les deux types d'immunités par le lieu de leur induction (foyer infectieux pour les réponses innées, un OLS pour les réponses adaptatives) et par le caractère invariant de l'immunité innée en contraste avec la propriété des réponses adaptatives à devenir plus efficaces lors de nouvelles rencontrent avec le même antigène (propriété de mémoire). Composants majeurs de l'immunité innée : • 3 grands types de cellules : • Cellules phagocytaires • Cellules granuleuses. • Cellules cytotoxiques. • Le système du complément. Principaux mécanismes de l'immunité innée : • Phagocytose. • Cytotoxicité. • Destruction directe des pathogènes par différentes molécules (composants activés du complément).

I) Pathogènes Par rapport aux différentes réponses immunitaires qu'ils induisent, on peut les regrouper en : • Pathogènes intracellulaires (Mycobactéries, Protozoaires parasites : Leishamia, Virus). • Les pathogènes ont 3 localisations : • Cytosol • Vésicules • Noyau Pendant les phases d'infection initiales et de dissémination, les pathogènes intracellulaires sont à l'état libre, hors des cellules. • Pathogènes extracellulaires (Bactéries Gram- à pili et flagelles, Bactéries Gram+ à parois avec une couche épaisse de peptidoglycanes ou capsules : exemple des Streptocoques, Champignons, Vers parasites métazoaires : Ténia et Oxyures) • Ces pathogènes ont 3 localisations : • A la surface des épithéliums (Peau, Muqueuse) • Dans les fluides • Dans les tissus conjonctifs Les mécanismes effecteurs de la destruction des pathogènes intracellulaires sont à médiation cellulaire par cytotoxicité ou activité bactéricide. Ceux qui détruisent les pathogènes extracellulaires, sont des mécanismes à médiation humorale, qui dépendent de molécules solubles (Complément, protéines de phase aigüe et plus tard les anticorps). Ces molécules induisent, soit une lyse directe du pathogène, soit stimulent sa phagocytose.

II) Reconnaissance des pathogènes par le système immunitaire innée Immunologie Page 41

II) Reconnaissance des pathogènes par le système immunitaire innée On appelle PAMP les motifs reconnus et on appelle PRR les récepteurs des PAMP.

1. PAMP On estime à un millier le nombre de PAMP reconnus, ce sont des motifs portés par des molécules variées des agents infectieux qui peuvent être des molécules sécrétées par ces agents, membranaires ou constituants internes qui sont libérés lors de la destruction de ces agents. Les principales familles de PAMP sont : • Les peptidoglycanes de la paroi des bactéries. • Les acides gras. • Les lipopolysaccharides (longues chaînes ancrées dans la membrane des bactéries Gram-). • Les sucres riches en mannose. • Les molécules composant les pili et les flagelles. • Des séquences d'ADN, en particulier des répétitions de nucléotides CpG non méthylés. Ce sont des motifs très abondants dans l'ADN des bactéries et des virus, rares chez les eucaryotes. • Les ARN simple et double brins de nombreux virus.

2. PRR On distingue 2 grands groupes sur le plan fonctionnel : • Les PRR récepteurs sur les membranes des cellules. • PRR d'endocytose. • PRR de signalisation. • Les PRR solubles.

a) Les PRR d'endocytose Les PRR d'endocytose induisent l'endocytose ou phagocytose du pathogène reconnu. Exprimés sur les : Macrophages Cellules dendritiques Polynucléaires neutrophiles 2 catégories : Récepteurs aux glycanes de type lectine. Récepteurs SCAVENGER qui reconnaissent des ligands variés. On appelle phagocytose le processus d'englobement qui dépend de la formation de pseudopodes, on parle d'endocytose lorsque c'est une invagination de la membrane.

b) Interactions avec les PAMP L'interaction déclenche des signaux qui aboutissent à la synthèse de nombreuses cytokines et chimiokines. On distingue 3 catégories de PRR de signalisation : • TLR (Tell Like Receptor) ○ On en connaît 11 chez l'homme, ce sont des protéines transmembranaires qui fonctionnent sous forme de monomère ou dimère (homo ou hétéro). ○ Elles possèdent un domaine de signalisation intracellulaire TIR. ○ Le domaine extracellulaire est riche en leucine et permet de reconnaitre le PAMP. ○ Ces récepteurs existent aussi (TLR différents) à la membrane des endosomes. • TLR membrane plasmique : TLR1, 2, 4, 5, 6 • TLR membrane endosomale : TLR3, 7, 8, 9 ○ Les TLR sont des récepteurs très conservés dans l'évolution et utilisent une voie de signalisation qui leur sont propres. ○ L'interaction avec leur ligand déclenche le recrutement sous la membrane plasmique de protéines adaptatrices (MyD88), puis recrutement de protéines effectrices (IRAK) qui déclenchent des voies de

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adaptatrices (MyD88), puis recrutement de protéines effectrices (IRAK) qui déclenchent des voies de signalisation aboutissant au niveau nucléaire, à la production de facteurs de transcription : • Classiques : NFkB, AP-1 (hétérodimère Fos-Jun) • Spécifique : IRF ⇒ Ils induisent la sécrétion de protéines inflammatoires. ○ Dans les cellules présentatrices d'antigènes, les TLR induisent l'expression des molécules de costimulation. ○ Les TLR de surface reconnaissent des PAMP présents à la surface des pathogènes extracellulaires. • Le TLR 4 reconnaît les lipopolysaccharides des bactéries Gram• Le TLR 5 reconnaît la flagelline (composant du flagelle). ○ Les TLR intracellulaires reconnaissent les PAMP présentés par les pathogènes intracellulaires. • TLR 3 reconnaît les ADN viraux simple brins • TLR 7 et 8 reconnaît les ADN viraux double brins. • TLR 9 reconnaît les CpG. ○ Ces récepteurs contrôlent la nature et l'importance des réponses immunitaires. • NLR (Nod Like Receptor) ○ Ce sont des récepteurs cytosoliques qui reconnaissent les composants des parois bactériennes libérées lors de la dégradation des bactéries, de même que les TLR stimulent essentiellement l'expression de cytokines pro-inflammatoires (IL-1 et la chimiokines IL-8). • ARN helicase ○ Ce sont des récepteurs cytosoliques des constituants viraux, ils induisent les cytokines IFN-1.

c) Les PRR sécrétés Ce ne sont pas réellement des récepteurs. Ce sont des molécules solubles qui interagissent avec les PAMP pour déclencher des mécanismes enzymatiques plasmatiques : • Phagocytose • Inflammation Le C3b du complément reconnaît des constituants des pathogènes extracellulaires et permet l'opsonisation de ces pathogènes. • Cela active la cascade d'activation du complément qui aboutira à la production du complexe d'attaque membranaire. • Et aide à la phagocytose pour les cellules phagocytaires comportant des récepteurs au C3b. Protéines de phase aigüe : • MBP : protéine liant le mannose • Protéine C-réactive Les PRR permettent au système immunitaire innée d'identifier la nature des agresseurs et de mettre en route des mécanismes effecteurs appropriés : • Mécanismes effecteurs de l'immunité innée d'abord. • Mécanismes effecteurs de l'immunité adaptative ensuite. En effet, les PRR exprimés par les cellules dendritiques permettent la capture et la présentation des antigènes par ces cellules. De plus, les PRR de certaines cellules de l'immunité innée (cellules dendritiques, polynucléaires basophiles) déterminent par les cytokines qu'ils induisent, la polarisation des réponses CD4, donc la qualité des réponses adaptatives.

III- Mécanismes effecteurs de l'immunité innée 1. Molécules anti-microbiennes La peau et les autres épithéliums sont un des composants de l'immunité innée. • Ils font naturellement obstacle à la pénétration de pathogènes. • Ils comportent des mécanismes de destruction de pathogènes 3 types de molécules au niveau des pores : Enzymes.

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Enzymes. Molécules qui maintiennent un pH acide. Peptide microbiens à activités diverses (défensine) : acides gras au niveau de la peau par exemple. Au niveau de la peau il y a : • Des acides gras. • Des lysozymes. Dans le tractus digestif : • Des enzymes. • Des protéines qui maintiennent un pH acide. • Des cryptidines

2. Systèmes plasmatiques • Système Kinine • Système Coagulation activée • Système Fibrino-lytiques Ces systèmes sont activés par des PAMP qui activent des cellules endothéliales ou par des lésions. Ces systèmes ont un intermédiaire commun : le facteur de Hageman (facteur 12 de la coagulation).

a) Système des Kinines Le facteur de Hageman active la Prékallikréine qui aboutit à la Kallikréine. La Kallikréine clive le Kininogène pour donner la Bradykinine qui est un médiateur important de l'inflammation. La Kallikréine est aussi un activateur du complément qui clive C5.

b) Systèmes de coagulation Fibrinolytique et coagulation activée. Activée par le facteur Hageman et aboutit à la formation de Thrombine. La Thrombine agit sur le fibrinogène soluble en donnant des brins insolubles de fibrine et des fibrinopeptides qui forment le caillot de fibrine. Ce caillot s'oppose au saignement et à la dissémination de l'agent infectieux dans la circulation. Le système Fibrinolytique est rapidement activé. Il aboutit à la formation de plasmine. La Plasmine dissocie les caillots de fibrine en produits de dégradation qui sont des médiateurs de l'inflammation. La Plasmine agit sur le caillot pour donner des produits de dégradation qui ont des effets pro-inflammatoire. La plasmine active aussi le complément.

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Les organes lymphoïdes vendredi 3 octobre 2008 11:02

Les lymphocytes circulent dans le sang ou dans la lymphe en empruntant 2 voies : • La voie sanguine. • La voie lymphatique. Le passage dans la circulation n'est que transitoire, et pendant la majeure partie de leur vie, les lymphocytes stationnent dans les OL. Deux catégories d'organes lymphoïdes : • Primaires : Thymus, Moelle osseuse. > Siège de différenciation de cellules en LB ou LT. > Rôle d'éducation des cellules souches lymphoïdes. • Secondaires : Rate, Formation lymphoïdes, Ganglions. > Où les LT ou LB maturent, vont éventuellement rencontrer leurs antigènes spécifiques et devenir fonctionnels.

I) Les Organes Lymphoïdes Primaires Il fonctionnent très activement pendant la vie embryonnaire et la période post-natale. Leur activité se poursuit pendant toute l'existence mais elle décline nettement après la puberté.

1. Les LT se différencient dans le thymus C'est un organe bilobé logé dans le thorax, au dessus du cœur et des gros troncs aortiques. Chaque lobe est divisé en lobules par des cloisons conjonctives. Les LT présents dans le thymus sont appelés Thymocytes. Les cellules souches lymphoïdes proviennent de la moelle osseuse, elles quittent la moelle osseuse en empruntant des vaisseaux sanguins et entrent dans la partie superficielle du cortex. Petit à petit, ces cellules souches lymphoïdes vont se différencier en LT. Elles acquièrent différentes propriétés, notamment leur TCR. Les Thymocytes, durant leur maturation migrent vers la médulla. Une fois matures, ils quittent la médulla et se disséminent dans les OLS. Il n'y a que dans le thymus que les cellules souches lymphoïdes se différencient en LT. • En effet, dans le thymus il y a des cellules particulières qui vont envoyer des signaux aux précurseurs T qui vont permettre la différenciation. > L'ensemble de ces cellules est appelé "Microenvironnement Thymique". Ce microenvironnement est constitué de différentes cellules : • Cellules nourricières : • Situées sous la capsule conjonctive et produisent des facteurs de croissance qui permettent la multiplication rapide des précurseurs T. • Cellules épithéliales réticulaires : • Ces cellules ont des longs prolongements cytoplasmiques, elles sont interconnectées et forment un réseau. Les précurseurs T vont donc forcément entrer en contact avec ces cellules. Les cellules réticulaires expriment des molécules de CMH-I et CMH-II. > Elles sont responsables de la sélection positive des Thymocytes. • Macrophages : • Ils sont présents dans le cortex et dans la médulla. • Leur rôle est de phagocyter les débris des nombreuses cellules T qui entreront en apoptose. • Cellules dendritiques : • Elles sont situées à la jonction cortico-médullaire. • Elles comportent aussi des prolongements cytoplasmiques pour entrer en contact avec les LT. • Elles sont très riches en CMH-II et les CPA les plus efficaces. > Elle sont responsables de la sélection négative des thymocytes.

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Les cellules du microenvironnement agissent sur les thymocytes : • En produisant des molécules solubles (Facteurs de croissances, hormones, etc) • Par le biais d'interactions membranaires qui impliquent un contact entre le LT et la cellule du microenvironnement. Au cours de leur progression dans le cortex, les LT vont d'abord acquérir un TCR par suite du réarrangement des gènes qui codent le TCR. Les LT qui n'arrivent pas à acquérir un TCR fonctionnel meurent par apoptose. Les LT se mettent à exprimer : • CD4 • CD8 • CD3 Les Thymocytes immatures expriment CD4+ et CD8+. > Doubles positifs. Dans le cortex, les LT se heurtent aux cellules épithéliales réticulaires. Ces cellules affichent à leur surface, des molécules CMH-I et CMH-II chargées en peptides. Seuls les LT qui peuvent reconnaître avec une affinité moyenne ces complexes CMH-Peptide vont survivre. Ceux qui ne sont pas capables de reconnaître les complexes CMH du soi - Peptides reçoivent un signal d'apoptose. > Sélection positive. Le Thymocyte arrive à la jonction cortico-médullaire et se heurte aux cellules dendritiques. Ces cellules affichent à leur surface, des molécules CMH-Peptide. Les LT qui reconnaissent avec une bonne affinité les complexes CMH-Peptides reçoivent un signal d'apoptose. > Sélection négative des LT auto-réactifs. Enfin, les LT vont perdre l'expression, soit des molécules CD4 ou CD8. > Deviennent simples positifs : CD4+ ou CD8+ puis migrent vers les OLS. 95% des thymocytes meurent dans le thymus, 5% de cellules s'en vont vers les OLS.

2. Les LB se différencient dans la moelle osseuse La moelle osseuse est concentrée dans les os plats, du bassin, omoplates. C'est le site de production des cellules hématopoïétiques. Pendant la vie embryonnaire, les lymphocytes se différencient dans le foie qui est un organe hématopoïétique. Le foie cesse d'être hématopoïétique à la naissance et la moelle osseuse prend le relais. Tout en migrant dans la moelle, les LB vont acquérir un BCR suite au réarrangement des gènes des Ig. Pas de sélection positive puisque la reconnaissance par le BCR est beaucoup plus simple que pour le TCR. Il y a cependant une sélection négative, certains LB auto-réactifs vont rencontrer leurs antigènes au sein de la moelle osseuse et mourront par apoptose. Les cellules stromale réticulaires permettent la sélection négative. Les LB quittent la moelle osseuse et migrent vers les OLS.

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Les LB quittent la moelle osseuse et migrent vers les OLS.

II) Les Organes Lymphoïdes secondaires Se sont les lieux de rencontres avec les antigènes. Contrairement aux OLP, ils sont répartis dans tout le corps pour assurer une surveillance de l'organisme. Il y a 3 types d'OLS : • Ganglions lymphatiques • Rate • Plaques de Peyer et autres formations lymphoïdes associées aux muqueuses digestives et respiratoires. Les OLS sont organisés en 2 zones : • Zone T dépendante : • Zone B dépendante : Quel que soit le site d'entrée de l'antigène, il arrive forcément à l'OLS se plus proche. La présentation des antigènes se fait d'abord dans la zone T dépendante, ce qui initie la réponse des LT et la réponse des LB se poursuit ensuite dans la zone B dépendante.

1. Les ganglions lymphatiques Les ganglions lymphatiques collectent les antigènes microbiens qui pénètrent dans les espaces extra-cellulaires.

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Les ganglions lymphatiques sont parcourus à la fois par le sang (entrée par le hile, sortie par le hile) et la lymphe (entrée extérieure, sortie par le hile).

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3 zones distinctes dans le ganglion : • Cortex superficiel : • zone B dépendante. > Dans le ganglion non stimulé par l'antigène microbien, les LB au repos sont regroupés dans des follicules primaires. > Si il y a infection, les follicules primaires se transforment en follicule secondaire (centre germinatif) qui est le site de prolifération des LB et de leur différenciation en plasmocyte. • Cortex profond : on y trouve : • LT : site de l'activation des LT lorsqu'ils reconnaissent les complexes CMH-Peptide à la surface des cellules dendritiques. • Cellules dendritiques : sont situées au niveau de toutes les interfaces avec le milieu extérieur, elles jouent un rôle de sentinelle. > Si il y a infection, les cellules dendritiques capturent les antigènes microbiens et cela active ces cellules dendritiques. > Elles acquièrent alors la capacité de migrer. > Quittent le site d'infection. > Gagnent le cortex profond des ganglions lymphatiques où elles vont présenter l'antigènes microbien aux LT. • LB : site d'activation des LB. • La médulla est une zone où l'on trouve des plasmocytes à production d'anticorps.

2. La rate Elle collecte les antigènes microbiens provenant du sang à la suite d'une blessure ou piqure. La rate est organisée en 2 types de tissus : • Pulpe blanche : zone qui joue le rôle d'OLS où l'on retrouve les lymphocytes. • Pulpe rouge : zone impliquée dans la destruction des Erythrocytes et Globules blancs usés.

3. Les formations lymphoïdes associées aux muqueuses digestives et respiratoires. Elles collectent les antigènes qui pénètrent à partir des surfaces épithéliales du tube digestif et respiratoire. On y retrouve : Une nappe continue de tissus lymphoïdes dans le chorion conjonctif tout au long du tube digestif et de l'appareil respiratoire. Des petits organes (Amygdales, plaques de Peyer, Appendice). On trouve des LT dans ces formations lymphoïdes, ainsi que des LB qui se différencieront en plasmocytes producteurs d'IgA (impliqués dans la protection des muqueuses).

III) Circulation et recirculation des lymphocytes

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