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Sommaire Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 1

Polycopie conçu pour étudiants inscrits en

Master 1 immunologie

Responsable de la matière:

Dr. MESSAOUDI Dalila

Immunologie approfondie

Université Ferhat Abbas ŔSétif 1

Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie

Département de Biochimie

2017/2018

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Immunologie approfondie 2

Contenu de la matière

Cours 1 : Organisation générale et compartimentation du système immunitaire

1. Introduction ................................................................................................................................... 6

2. Organes lymphoïdes ...................................................................................................................... 6

2.1. Organes lymphoïdes primaires ....................................................................................... 7

2.1.1. Moelle osseuse ................................................................................................. 7

2.1.2. Thymus ............................................................................................................ 7

2.2- Organes lymphoïdes secondaires ................................................................................... 8

2.2.1. Rate .................................................................................................................. 8

2.2.2. Ganglions lymphatiques .................................................................................. 9

2.2.3. Système immunitaire des muqueuses .............................................................. 10

Cours 2 : Rappels de l'immunité naturelle et acquise

1. Introduction ................................................................................................................................... 12

2. Immunité innée .............................................................................................................................. 12

3. Immunité acquise .......................................................................................................................... 14

Cours 3 : Réactions inflammatoires

1. Introduction ................................................................................................................................... 17

2. Stades de l'inflammation ............................................................................................................... 17

2.1. Réaction vasculo-exsudative ............................................................................................... 17

2.1.1. Congestion active ........................................................................................................ 17

2.1.2. Œdème inflammatoire ................................................................................................. 18

2.1.3. Diapédèse leucocytaire ................................................................................................ 18

2.2. Réactions cellulaires ............................................................................................................ 19

2.2.1. Les cellules du sang ..................................................................................................... 19

2.2.2. Les cellules provenant du tissu .................................................................................... 19

2.3. Détersion ............................................................................................................................. 20

2.4. Réparation ........................................................................................................................... 20

3. Molécules impliquées dans l’inflammation .................................................................................. 21

3.1. Facteurs d'origine locale ...................................................................................................... 21

3.2. Médiateurs circulants (plasmatiques) .................................................................................. 23

Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR

1. Introduction .................................................................................................................................. 24

2. Les Toll-like receptors TLR .......................................................................................................... 24

2.1. Localisation ........................................................................................................................... 25

2.2. Structure................................................................................................................................. 25

2.3. Ligands .................................................................................................................................. 25

3. Voies de signalisations activées par les TLR ................................................................................ 26

4. Fonctions des TLR ........................................................................................................................ 29

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Immunologie approfondie 3

Cours 5 : Structure des molécules du CMH & modalités de présentation de l’Ag

1. Introduction ................................................................................................................................... 30

2. Structure des molécules de CMH classe I .................................................................................... 30

3. Structure des molécules de CMH classe II .................................................................................... 31

4. Chargement des peptides au sein des molécules de CMH ............................................................ 33

4.1. Les molécules CMH I .......................................................................................................... 33

4.2. Les molécules CMH II ......................................................................................................... 34

Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT

1. Introduction ................................................................................................................................... 36

2. Facteurs de transcription impliqués dans la lymphopoïèse ........................................................... 36

3. Lymphopoïèse des cellules B ........................................................................................................ 37

3.1. Stade pré-pro-B...................................................................................................................... 38

3.2. Stade pro-B ............................................................................................................................ 38

3.3. Stade pré-B ............................................................................................................................ 39

3.4. Stade B-immature .................................................................................................................. 39

4. Lymphopoïèse des cellules T ........................................................................................................ 40

4.1. Stade pro-T ............................................................................................................................ 41

4.2. Stade pré-T ............................................................................................................................ 41

4.3. Stade T immature................................................................................................................... 42

Cours 7 : Structure et organisation génétique des récepteurs à l'Ag (TCR/BCR)

1. Introduction ................................................................................................................................... 44

2. Le récepteur à l’antigène des lymphocytes T ................................................................................ 44

2.1. Structure du TCR ................................................................................................................... 44

2.2. Organisation des gènes du TCR ............................................................................................ 46

3. Le récepteur pour l’antigène des lymphocytes B (BCR) .............................................................. 47

3.1. Structure du BCR................................................................................................................... 47

3.2. Organisation des gènes d’immunoglobuline ......................................................................... 48

4. Répertoire T et B ........................................................................................................................... 49

4.1. Diversité combinatoire .......................................................................................................... 50

4.2. Diversité jonctionnelle ........................................................................................................... 50

Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T

1. Activation des lymphocytes T ....................................................................................................... 52

1.1. Contact entre CPA et lymphocytes T .................................................................................... 52

1.2. Transduction du signal et voies de signalisation ................................................................... 53

1.2.1. Signal de stimulation ..................................................................................................... 53

1.2.2. Signal de co-stimulation ................................................................................................ 56

2. Différenciation des lymphocytes T ............................................................................................... 56

2.1. Lymphocytes Th1 .................................................................................................................. 57

2.2. Lymphocytes Th2 .................................................................................................................. 58

2.3. Lymphocytes Th17 ................................................................................................................ 59

2.4. Lymphocytes mémoire .......................................................................................................... 62

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Immunologie approfondie 4

Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B

1. Introduction ................................................................................................................................... 63

2. Activation des lymphocytes B ....................................................................................................... 63

2.1. Activation thymo-indépendante ............................................................................................ 63

2.2. Activation thymo-dépendante................................................................................................ 63

3. Réaction au niveau du centre germinatif ....................................................................................... 65

4. Différenciation des lymphocytes B ............................................................................................... 68

4.1. Plasmocyte ............................................................................................................................. 68

4.2. Lymphocyte B mémoire ........................................................................................................ 68

Cours 10 : Immunologie de la grossesse

1. Introduction ................................................................................................................................... 69

2. Interfaces materno-fœtales ............................................................................................................ 69

3. Réponse immunitaire maternelle ................................................................................................... 70

3.1. Réaction inflammatoire ............................................................................................................ 70

3.2. Effet immunotrophique et implantatoire des NK utérines et déciduales ................................. 70

3.3. Rôle des LT regulateurs ........................................................................................................... 70

4. Mécanismes de protection du fœtus .............................................................................................. 71

Cours 11 : Régulation du système immunitaire

1. Introduction ................................................................................................................................... 72

2. Mécanismes de contrôle de la réponse immunitaire ..................................................................... 72

2.1. Régulation par l’antigène....................................................................................................... 72

2.2. Régulation par le complément et les anticorps ...................................................................... 72

2.3. Mort des cellules induite par leur activation ......................................................................... 72

2.4. Régulation par les cellules T ................................................................................................. 73

2.5. L’influence des facteurs génétiques ...................................................................................... 73

2.6. Effets du régime, de traumatisme et de l’âge sur l’immunité ................................................ 74

Références bibliographiques

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Introduction Mlle

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Immunologie approfondie 5

Ce polycopié est un support pédagogique pour

une meilleure compréhension de l’immunologie

moléculaire. Cependant, il ne peut pas remplacer

le cours même ; si sans doute trouverez-vous ici

quelques informations trop détaillées par

rapport au cours enseigné.

Le propos est de venir en aide aux étudiants :

* inscrits en master immunologie, master

physiologie cellulaire et physiopathologie ;

* inscrits en licence biochimie ;

* du système classique qui ont toujours des

problèmes à suivre les cours ;

* postulants aux concours de doctorat.

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Cours 1 : Organisation générale et compartimentation du système immunitaire Mlle

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Immunologie approfondie 6

Cours 1 : Organisation générale et compartimentation

du système immunitaire

1. Introduction

L’immunologie est une discipline scientifique qui s’intéresse au fonctionnement du

système immunitaire. Ce dernier est constitué d’un ensemble complexe d’organes individualisés

et de tissus entre lesquels circulent, de façon constante, des cellules immunocompétentes de

l’immunité innée et de l’immunité adaptative. Le système immunologique joue un rôle essentiel

dans la protection de l’organisme contre les agents extérieurs. De ce fait, l’immunologie est la

science qui étudie la discrimination entre le soi et le non soi. Pour cela, l’organisme doit disposer

des mécanismes biologiques permettant la reconnaissance et la tolérance de ce qui lui appartient

en propre (le soi); la reconnaissance et le rejet de ce qui lui est étranger (le non soi). En effet, les

substances étrangères ou les agents infectieux constituent les antigènes exogènes. Tandis que, les

cellules tumorales par exemple représentent les antigènes endogènes lesquelles l’organisme doit

s’en débarrasser. L’ensemble des conséquences de cette reconnaissance aboutit à la réponse

immunitaire. La perturbation de l’un de ces systèmes est à l’origine de graves dérèglements

pathologiques comme des déficits immunitaires, des maladies auto-immunes ou des états

d’hypersensibilité.

2. Organes lymphoïdes

Les organes et les tissus lymphoïdes correspondent au lieu de résidence des lymphocytes

et d’autres cellules du système immunitaire telles que les macrophages et les cellules

dendritiques. Ils se distinguent en deux groupes: les organes lymphoïdes centraux et les organes

lymphoïdes périphériques (fig. 1).

Figure 1. Organes lymphoïdes.

Ganglions cervicaux

Thymus

Moelle osseuse Rate

Ganglions inguinaux

Ganglions axillaires

Plaques

de Peyer

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Immunologie approfondie 7

2.1. Organes lymphoïdes primaires

Ils sont constitués par la moelle osseuse et le thymus chez tous les vertébrés, la bourse de

Fabricius chez les oiseaux seulement. Ce sont le lieu d'ontogénèse, de prolifération et de

maturation des lymphocytes.

2.1.1. Moelle osseuse

Cet organe lymphoïde primaire est constitué par la moelle rouge qui est un tissu

présentant une fonction hématopoïétique. Elle contient deux sortes de cellules spécifiques, les

cellules souches hématopoïétiques (CSH) et les cellules du stroma médullaire (fig. 2).

Figure 2. Histologie de la moelle osseuse

Les CSH sont des cellules multipotentes: ainsi, ces cellules ont la capacité de se

différencier en chacun des types de cellules sanguines (érythrocytes, leucocytes ou

thrombocytes). Alors que les cellules stromales constituent un tissu de soutien permettant la

multiplication et la différenciation des cellules souches hématopoïétiques. La multiplication et la

différenciation s'effectuent sous l'influence des cytokines nécessaires au développement des

leucocytes sécrétées par les cellules stromales.

La moelle osseuse constitue donc le lieu d'ontogénèse et de maturation des lymphocytes

B et des autres cellules myéloïdes (granulocytes, polynucléaires, monocytes…), d'ontogénèse

uniquement des lymphocytes T.

2.1.2. Thymus

Le thymus est un organe lympho-épithélial situé dans la partie antéro-supérieure du

médiastin (cavité thoracique). Il joue un rôle primordial dans la maturation des lymphocytes T.

Du point de vue anatomique, On distingue trois zones dans le thymus: le cortex, la jonction

cortico-médullaire et la médulla (fig. 3).

Le cortex est la zone la plus externe au niveau de laquelle se produit la sélection positive

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Immunologie approfondie 8

des thymocytes. Ces dernières correspondent aux cellules lymphoïdes immatures provenant de la

moelle et qui prennent cette appellation en arrivant dans le thymus et jusqu’à ce qu’elles en

sortent. On y trouve également des cellules épithéliales, et quelques macrophages. Les cellules

épithéliales forment la trame dans laquelle va se loger les thymocytes et sont responsable de la

sécrétion des facteurs nécessaires à la maturation des thymocytes.

La jonction cortico-médullaire est le lieu d'entrée des progéniteurs qui viennent de la

moelle et de sortie des cellules matures.

La médulla est la zone la plus interne. Elle donne l’impression d’être lobulé, et chacun de

ces lobules est centré par un corpuscule de Hassal qui est une différenciation kératinisante des

cellules épithéliales. Le corpuscule de Hassal produit la lymphopoïétine. Au niveau de la

médulla se produisent l’accumulation des cellules matures et la sélection négative. On y trouve

des thymocytes, des macrophages et des cellules dendritiques. Ces dernières jouent un rôle

essentiel dans le maintien de la tolérance au soi, dans la sélection négative des lymphocytes T.

Figure 3. Histologie du thymus (structure d’un lobule thymique à droite)

2.2. Organes lymphoïdes secondaires

Ces organes représentent le lieu de concentration des lymphocytes, au niveau desquels

s’effectue l’activation de la réponse immunitaire adaptative. Cette activation se traduit par la

différenciation des lymphocytes activés en cellules effectrices et cellules mémoire. Parmi les

organs lymphoïdes périphériques, on cite les ganglions lymphatiques, la rate et les tissus

lymphoïdes associés aux muqueuse MALT ‘Mucosa Associated Lymphoid Tissue’.

2.2.1. Rate

La rate est un organe lymphoïde secondaire situé dans l’hypochondre gauche. Chez

l’adulte, la rate pèse entre 100 et 300 g. Cet organe comprend la pulpe rouge parsemée de petites

taches blanches, constituant la pulpe blanche (fig. 4). Travée conjonctive conjonctive

Vaisseaux sanguins

Corpuscule de Hassal

Capsule

Cortex

Travée

conjonctive

conjonctive Médulla

Corpuscule de Hassal

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Immunologie approfondie 9

La pulpe blanche formée essentiellement de tissu lymphoïde et constituant des manchons

autour des artères centrales ‘manchon péri-artériolaire’. Ces artères centrales sont de petites

ramifications de l'artère splénique. Le manchon lymphoïde est constitué en majorité de

lymphocytes T, et des follicules lymphoïdes primaires et secondaires. Cette partie de la rate

assure une fonction immunitaire comparable à celle que jouent les ganglions lymphatiques qui

participent à la lutte contre les infections par la production de lymphocytes, d'anticorps et de

phagocytes. Néanmoins, il existe une différence essentielle entre la rate et le système

lymphatique général, c'est la possibilité que présente cet organe d'être en communication directe

avec la circulation sanguine. Elle peut, de cette manière, induire la production d'anticorps dans

l'organisme quelle que soit leur origine (substances, toxines, bactéries, cellules étrangères, etc...)

La pulpe rouge est surtout constituée des sinus veineux et des cordons spléniques, mais

aussi du tissu conjonctif réticulaire. La pulpe rouge contient les érythrocytes et des macrophages

en grande quantité ainsi qu'une variété de globules blancs permettant la digestion des corps

étrangers.

2.2.2. Ganglions lymphatiques

Les ganglions lymphatiques, en nombre de 1000 environ, sont des organes arrondis ou

réniformes. Ce sont des organes encapsulés qui ponctuent le réseau lymphoïde et qui contiennent

des agrégats de lymphocytes et de cellules présentant l'antigène.

Le ganglion lymphatique est entouré d’une capsule fibreuse conjonctive. Elle est percée

de plusieurs vaisseaux lymphatiques afférents qui déversent la lymphe au niveau de sinus. Les

différentes parties du ganglion se distinguent les unes des autres par leur position dans le

Figure 4. Structure d’un lobule splénique.

Travée conjonctive

Zone marginale

Afférents à la veine splénique Tissu réticulé Veine splénique Artère splénique

Sinus veineux

Pulpe rouge Pulpe blanche Pulpe blanche Pulpe blanche Veine lobulaire

Artère lobulaire

Vers la veine splénique

Vers l'artère splénique Artère folliculaire

Centre germinatif

Manchon lymphoïde

Zone des lymphocytes

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Immunologie approfondie 10

ganglion ainsi que par leur contenu cellulaire en cortex, paracortex et médulla (fig. 5).

Le cortex correspond à la partie la plus externe. Il contient des follicules lymphoïdes

primaires et secondaires. Ces deux types sont caractérisés par la présence de lymphocyte B.

Le paracortex est caractérisé par la présence de lymphocyte T, de cellules dendritiques

ainsi que de veinules post-capillaires cubiques que l’on appelle HEV (pour veinule à

endothélium haut). C’est dans cette zone que les lymphocytes T et B passent du sang dans les

ganglions, et c’est là que se produisent les coopérations cellulaires entre les lymphocytes T et les

cellules dendritiques, ainsi qu’entre les lymphocytes T et les lymphocytes B.

La médulla est la partie la plus interne des ganglions. Elle contient surtout des

macrophages, des plasmocytes et des lymphocytes B mémoire.

Les ganglions jouent un rôle principal dans la réponse immunitaire car: ils sont le lieu de

prolifération et de différenciation des cellules immunitaires, et ils jouent le rôle de filtre de la

circulation lymphatique.

2.2.3. Système immunitaire des muqueuses

Le système immunitaire muqueux commun comporte 3 sortes de tissus lymphoïdes qui

sont compartimentalisés, et en grande partie distincts sur le plan fonctionnel. Le premier type

comporte les tissus lymphoïdes centraux ou organisés comme les plaques de Peyer ; le second

type comprend un tissu situé de façon diffuse dans la lamina propria du système muqueux ; le

troisième type est composé par les cellules pésentes entre les cellules épithéliales et appelées :

lymphocytes intra-épithéliaux. Le système immunitaire muqueux commun peut également être

Figure 5. Structure d'un ganglion lymphatique

Lymphatique

efférent

Médullaire riche

en plasmocytes

Sang

Paracortex Follicule de LB avec un centre

germinatif (follicule secondaire)

Lymphe

Lymphe Capsule

Cellules

dendritiques

Follicule de cellules B

(primaire) Cortex

Lymphatique

afférent

Sinus sous-capsulaire

(marginal)

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Immunologie approfondie 11

séparé en plusieurs compartiments en fonction de l'organe. Le système immunitaire muqueux

comprent celui du tissu digestif (GALT ‘gut-associated lymphoïd tissues’), du tractus

respiratoire (BALT ‘bronchial-associated lymphoïd tissues’) et du système glandulaire (DALT

‘duct-associated lymphoïd tissues’). Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses sont

impliqués dans l'absorption, l'apprêtement et le transport des antigènes exogènes alimentaires ou

respiratoires. Le système immunitaire commun des muqueuses est caractérisé sur le plan

fonctionnel par la sécrétion locale prédominante d'IgA et par le fait que les lymphocytes activés

au niveau d'un site muqueux ont la propriété de recirculer et coloniser d'autres sites muqueux.

Les amygdales sont constituées de follicules lymphoïdes situés sous un épithélium multi-

stratifié non kératinisé, qui va former des invaginations appelées cryptes. Les follicules

lymphoïdes sont, comme au niveau des ganglions lymphatiques, des zones caractérisées par la

présence de lymphocytes B et sont particulièrement présent au niveau des cryptes. Entre ces

follicules on observe des nappes diffuses de lymphocytes T (fig. 6).

Figure 6. Coupe histologique au niveau de l'amygdale

Les plaques de Peyer correspondent à des agrégats de follicules lymphoïdes primaires et

secondaires présents au niveau de la paroi intestinale de l'iléon. A la surface de l’intestin on

observe la présence de villosités qui cessent en regard des follicules au niveau des plaques de

Peyer. Ces follicules sont caractérisés par la présence de lymphocytes B. Les lymphocytes T sont

situés de manière plus diffuse à la périphérie des follicules (fig. 7).

Figure 7. Coupe histologique de la paroi intestinale

Nodules (follicules) lymphoïdes

Crypte

Chorion (infiltré par les lymphocytes)

Travées et cloisons conjonctives

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Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et acquise Mlle

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Immunologie approfondie 12

Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et l’immunité acquise

1. Intoduction

L’organisme dispose de deux systèmes de défense: l’immunité innée et l’immunité

adaptative. L’immunité innée représente la première ligne de défense de l’organisme. Tandis que

l’immunité acquise représente quant à elle la deuxième ligne de défense. Contrairement à

l’immunité acquise, l’immunité innée se caractérise par sa rapidité et sa non spécificité (tab. 1).

L'immunité innée fournit une réponse immédiatement recrutable en attendant que l'immunité

acquise devienne opérationnelle.

Tableau 1 : caractéristiques de l’immunité innée et l’immunité acquise

Immunité innée Immunité acquise

Chronologie Primo-infection Réponse rapide: Première barrière contre les

pathogènes

Deuxième ligne de défense: Temps de

latence (env 7 jrs)

Infections

répétées

Identique à la réponse

primaire

Mémoire

immunitaire ; Temps

de latence quasi nul

Spécificité Réponse non spécifique Réponse spécifique

(Ig et TCR)

Motifs moléculaires reconnus Invariables et communs à

de nombreux pathogènes

Propres à l’agent

infectieux

Effecteurs cellulaires

et moléculaires

Complément;

Cellules phagocytaires ;

Certaines cytokines

CTL (L cytotoxiques)

et plasmocytes

producteurs d’Ac,

avec l’aide des

effecteurs innés

2. Immunité innée

L’immunité naturelle, connue sous le nom de l’immunité innée, correspond à une réponse

constitutive d'action immédiate, non spécifique de l’agent pathogène. En effet, Les cellules et les

molécules solubles de l'immunité innée existent soit dans un état fonctionnel avant la rencontre

avec les microbes, soit sont rapidement activées par les microbes. Elle repose sur une distinction

globale du soi et du non-soi. Cette distinction passe par le fait que les cellules de l'immunité

innée expriment un ensemble de récepteurs (pathogen Recognition Receptors ou PRRs) capables

de reconnaitre des molécules associées aux pathogènes (pathogen associated molecular pattern

PAMPS).

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Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et acquise Mlle

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Immunologie approfondie 13

L'immunité innée a co-évolué avec les microbes pour protéger tous les organismes

multicellulaires des infections microbiennes. Certains composants du système immunitaire inné

des mammifères sont remarquablement similaires aux composants des plantes et des insectes.

Par exemple, les peptides qui sont toxiques pour les bactéries et les champignons, appelés

défensines, se trouvent dans les plantes et les mammifères et ont essentiellement la même

structure tertiaire dans les deux formes de vie. Un autre exemple, il s’agit des récepteurs Toll

(Toll-like receptor TLR) qui sont des protéines répondant à la présence de microbes pathogènes.

En effet, l’interaction entre ces récepteurs et les ligands bactériens activent des mécanismes de

défense antimicrobiens dans les cellules dans lesquelles ils sont exprimés. Ces récepteurs se

retrouvent dans toutes les formes de vie de l'arbre évolutif, depuis les insectes jusqu'aux

mammifères.

L’immunité innée repose sur des mécanismes humoraux et cellulaires. La réponse

humorale de l’immunité innée est assurée par le complément, les cytokines et les protéines de la

phase aiguë de l'inflammation. Alors que la réponse cellulaire de l’immunité naturelle est assurée

par les cellules à fonction phagocytaire ou lytique, telles que les polynucléaires, les macrophages

et les cellules tueuses naturelles (NK). L’activation de ces cellules constitue une étape très

importante lors de la réponse inflammatoire. Cette dernière représente un des deux principaux

types de la réponse immunitaire innée protégeant l’organisme contre les infections microbienne.

L'inflammation est le processus par lequel les leucocytes et les protéines plasmatiques

circulantes sont amenés et activés dans les sites d'infection pour détruire et éliminer les

agents pathogènes. L'inflammation est également la réaction majeure aux cellules

endommagées ou mortes et aux accumulations de substances anormales dans les cellules

et les tissus.

La défense antivirale consiste à induire des changements dans les cellules empêchant

ainsi la replication du virus. La défense antivirale augmente la sensibilité à la destruction

par les lymphocytes éliminant ainsi les réservoirs d'infection virale.

En plus de ces réactions, les mécanismes immunitaires innés comprennent la défense

physique et chimique assurée par les barrières épithéliales et l'activation de plusieurs cellules

circulantes et des protéines qui peuvent éliminer les microbes dans le sang indépendamment de

l'inflammation. De nombreuses cellules et tissus des organismes supérieurs sont dotés de la

capacité de contribuer à des réactions immunitaires innées. Certains composants de l'immunité

innée fonctionnent en tout temps, même avant l'infection; ces composants comprennent des

barrières à l'entrée microbienne fournies par les surfaces épithéliales, telles que la peau et la

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Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et acquise Mlle

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Immunologie approfondie 14

muqueuse des voies gastro-intestinales et respiratoires. D'autres composants de l'immunité innée

sont normalement inactifs mais prêts à réagir rapidement à la présence de microbes et de cellules

endommagées; ces composants comprennent les phagocytes et le système du complément (fig.

8).

Figure 8 : Effets des médiateurs chimiques sécrétés par les cellules de l’immunité innée exprimant les

PRR.

En conclusion, l'immunité innée assure trois fonctions importantes : la prévention et le

contrôle de l’infection bactérienne ainsi que l’initiation de l’immunité adaptative (fig. 9).

3. Immunité adaptative

L'immunité adaptative ou acquise est une réponse spécifique de l'antigène du fait que les

cellules de l'immunité adaptative, les lymphocytes, portent un seul type de récepteur capable de

reconnaitre un seul déterminant antigénique/épitope antigénique. Les lymphocytes B peuvent

reconnaitre les épitopes dans leur forme native alors que les lymphocytes T reconnaissent les

épitopes sous forme de peptides et à condition qu'ils soient présentés par des molécules du

complexe majeur d'histocompatibilité (CMH).

L'immunité adaptative améliore certains mécanismes antimicrobiens de l'immunité innée

en les rendant plus puissants. En outre, l'immunité adaptative peut reconnaître une gamme

beaucoup plus large de molécules et, contrairement à l'immunité innée, elle se caractérise par la

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Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et acquise Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 15

mémoire immunologique et la spécialisation de ses mécanismes effecteurs.

Comme l’immunité innée, l’immunité acquise possède les deux réponses ; humorale et

cellulaire. La réponse humorale est assurée par les lymphocytes B. Elle se traduit par la

production d’anticorps spécifiques de l’antigène. Ce type d’immunité est transmissible par le

sérum. Tandis que, la réponse à médiation cellulaire est assurée par des lymphocytes

spécifiquement sensibilisés (lymphocytes T) venant au contact de l’antigène et libérant des

médiateurs non spécifiques (cytokines), ou générant des lymphocytes T cytotoxiques

spécifiques. Cette immunité qu’elle soit humorale ou à médiation cellulaire est spécifique de

l’antigène qui la déclenche ; et elle est acquise suite à cette première rencontre avec l’antigène.

Les lymphocytes gardent la mémoire du 1er contact avec l’antigène, et réagissent plus rapidement

et de façon plus intense et plus efficace contre cet antigène lors d’un second ou ne contact.

Figure 9 : Interaction entre pathogènes exogènes/signaux de dangers endogènes et les récepteurs PRR

cellulaires ou circulants exprimés par les macrophages et les cellules dendritiques.

La réponse immunitaire, qui se déroule dans les organes lymphoïdes secondaires, est le

résultat de la première rencontre entre les lymphocytes naïfs et l’antigène. La réponse secondaire

se produit lors d’expositions ultérieures avec le même antigène. Cette réponse est plus rapide,

plus ample et plus durable, donc plus importante et plus efficace pour éliminer l’antigène. La

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Cours 2 : Rappels sur l’immunité innée et acquise Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 16

réponse secondaire résulte de l’activation des lymphocytes mémoires. Ces cellules qui ont

longue durée de vie ont été induites lors de la réponse primaire. La mémoire permet d’optimiser

la capacité du système immunitaire à combattre les infections persistantes et récurrentes. La

mémoire concerne aussi bien les lymphocytes B que les lymphocytes T.

Au cours de la réponse immunitaire, il existe :

- une interaction étroite entre l'immunité innée et adaptative : c’est là qu’intervient notamment le

rôle des cellules présentatrices d’antigène qui permettent de présenter les peptides antigéniques

aux lymphocytes T.

- de nombreuses coopérations cellulaires entre les lymphocytes B et T pour aboutir à une réponse

humorale efficace (fig. 10).

- des coopérations cellulaires entre les lymphocytes T CD4 et CD8 pour aboutir une réponse

cellulaire efficace.

Figure 10: Coopération entre les différentes cellules immunitaires

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 17

Cours 3 : Réactions inflammatoires

1. Introduction

L'inflammation est la réponse des tissus vivants, vascularisés, à une agression. Cette

réponse fait intervenir des phénomènes d'immunité. L'immunité peut être naturelle ou, au

contraire, spécifique. Les tissus dépourvus de vaisseaux (cartilage, cornée) sont incapables de

développer une réaction inflammatoire complète. Les tissus conjonctifs et épithéliaux jouent des

rôles différents dans l'inflammation. Le conjonctif est le tissu réactif: sa microcirculation, ses

histiocytes, les substances fibrillaires qu'il contient (tels que les collagènes) le rendent

particulièrement aptes à développer une inflammation qui aboutira à la cicatrisation. Cependant,

les tissus épithéliaux peuvent jouer le rôle de barrière mais ce sont souvent eux qui subissent les

effets délétères du processus inflammatoire. La reconstruction du parenchyme lésé implique une

régénération qui n'est pas possible, ou est seulement limitée, dans certains organes comme le

système nerveux.

L'inflammation peut être causée par des agressions physiques (comme le chaud, le froid,

les radiations ionisantes), chimiques (occasionnées par des composés acides ou basiques, des

toxines bactériennes). Elle peut être la conséquence d'une infection (en rapport avec la présence

dans l'organisme d'organismes vivants pathogènes tels que bactéries, virus, parasites ou

champignons). Elle peut être provoquée par une réaction immunitaire secondaire à la

réintroduction dans l'organisme d'un antigène (allergie) tel qu'un antibiotique. Elle est enfin

souvent la conséquence d'une nécrose tissulaire, elle-même secondaire à de nombreuses causes,

par exemple une occlusion artérielle.

2. Stades de l'inflammation

La réaction inflammatoire est un processus dynamique comportant plusieurs étapes

successives: la réaction vasculo-exsudative, la réaction cellulaire, la détersion, la réparation et

cicatrisation.

2.1. Réaction vasculo-exsudative

Elle se traduit cliniquement par quatre signes cardinaux classiques de l’inflammation

aiguë : rougeur, chaleur, tuméfaction, douleur. Elle comporte 3 phénomènes: congestion active,

œdème inflammatoire et diapédèse leucocytaire.

2.1.1. Congestion active

Il s’agit d’une vasodilatation artériolaire puis capillaire dans la zone atteinte. Localement,

il en résulte une augmentation de l’apport sanguin et un ralentissement du courant circulatoire.

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 18

La congestion est déclenchée rapidement par un mécanisme nerveux (nerfs vasomoteurs) et

l’action de médiateurs chimiques.

2.1.2. Œdème inflammatoire

L’œdème inflammatoire résulte du passage dans le tissu conjonctif interstitiel ou les

cavités séreuses d’un liquide appelé exsudat constitué d’eau et de protéines plasmatiques (>

30g/l). Sa traduction clinique est un gonflement des tissus qui, en comprimant des terminaisons

nerveuses, est responsable de la douleur (également provoquée par certains médiateurs

chimiques). L’œdème inflammatoire résulte d’une augmentation de la pression hydrostatique due

à la vasodilatation et surtout d’une augmentation de la perméabilité de la paroi des petits

vaisseaux sous l’effet de médiateurs chimiques. L’œdème a pour rôle et conséquences:

l’apport local de médiateurs chimiques (Ac, facteurs de la coagulation, facteurs du

complément);

la dilution des toxines accumulées dans la lésion;

la limitation du foyer inflammatoire par une barrière de fibrine (provenant du fibrinogène

plasmatique), ce qui évite la diffusion de micro-organismes infectieux;

le ralentissement du courant circulatoire par hémoconcentration, ce qui favorise la diapédèse

leucocytaire.

2.1.3. Diapédèse leucocytaire

La diapédèse leucocytaire correspond à la migration des leucocytes en dehors de la

microcirculation et leur accumulation dans le foyer lésionnel (fig. 11).

Figure 11 : Molécules impliquées lors des différentes étapes de la diapédèse leucocytaire

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

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Immunologie approfondie 19

La diapédèse leucocytaire intéresse d’abord les polynucléaires (pendant les 6 à 24

premières heures), puis un peu plus tard (en 24 à 48 heures) les monocytes et les lymphocytes. Il

s’agit d’une traversée active des parois vasculaires qui comporte plusieurs étapes :

1. margination des leucocytes à proximité des cellules endothéliales, favorisée par le

ralentissement du courant circulatoire;

2. adhérence des leucocytes aux cellules endothéliales, par la mise en jeu de molécules

d’adhésion présentes sur la membrane des leucocytes et sur l’endothélium;

3. passage trans-endothélial des leucocytes. Les leucocytes émettent des pseudopodes qui

s’insinuent entre les jonctions intercellulaires des cellules endothéliales puis traversent la

membrane basale grâce à une dépolymérisation transitoire provoquée par leurs enzymes.

2.2. Réactions cellulaires

Les cellules du foyer inflammatoire proviennent du sang ou du tissu lui-même (fig. 12).

2.2.1. Les cellules du sang

Les polynucléaires neutrophiles sont présents dès les premières heures et disparaissent

après deux jours. Les monocytes macrophages sont abondants après deux jours. Les infiltrats

lymphocytaires sont observés dans les stades subaigus et chroniques. Après diapédèse, ces

leucocytes quittent le territoire péri-vasculaire et migrent vers le foyer lésionnel par

chimiotactisme. Les agents chimiotactiques, produits par les tissus altérés, par des bactéries et

par les leucocytes déjà présents dans le foyer inflammatoire, se fixent sur des récepteurs

membranaires des leucocytes, ce qui conduit à l’activation de leur cytosquelette et à leur

mobilisation.

2.2.2. Les cellules provenant du tissu

Ce sont les fibroblastes, les cellules endothéliales, les mastocytes et les macrophages

résidents. Les inflammations dites granulomateuses sont caractérisées par la présence de cellules

épithélioïdes et de cellules géantes. Les premières sont des macrophages dont la capacité de

phagocytose est réduite et qui sont pourvus d'un abondant reticulum endoplasmique. Les

secondes proviennent de la fusion de cellules épithélioïdes ou plus rarement de la multiplication

des noyaux sans division cytoplasmique.

La composition du tissu de granulation varie en fonction du temps. Les polynucléaires

sont la marque morphologique de l’inflammation aiguë mais généralement après quelques jours

ou semaines d’évolution, le granulome inflammatoire contient plus de cellules inflammatoires

mononucléées que de polynucléaires. Il s’agit alors de macrophages et de cellules de la réponse

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

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Immunologie approfondie 20

immune (lymphocytes et plasmocytes). Ensuite progressivement, sous l’influence de facteurs de

croissance, le tissu de granulation s’enrichit en fibroblastes et en cellules endothéliales formant

des néo-vaisseaux. Il est alors également appelé bourgeon charnu. La composition du tissu de

granulation varie aussi en fonction de la cause de l’inflammation: un type cellulaire peut

prédominer sur un autre.

Figure 12 : cellules impliquées dans l’inflammation

2.3. Détersion

La détersion est indispensable à la réparation tissulaire. Il s’agit de l’élimination des

éléments étrangers ou nécrosés qui sont présents dans le foyer inflammatoire. Elle est dite interne

lorsqu'elle est entièrement prise en charge par les macrophages et externe lorsque les produits

éliminés sont rejetés à la peau ou dans un conduit naturel: c'est ainsi par exemple qu'un abcès

sous-cutané s'ouvre à la peau ou qu'un abcès pulmonaire peut se vider dans une bronche.

La détersion peut être indirecte: le foyer inflammatoire est situé à distance de la peau ou

d'une cavité naturelle. Un conduit néoformé - appelé (fistule) - relie alors le foyer inflammatoire

à l'extérieur. La détersion chirurgicale est une intervention qui a pour but de nettoyer le foyer

inflammatoire pour hâter ou permettre la guérison.

2.4. Réparation

La réparation tissulaire prend deux formes la cicatrisation et la régénération. La première

forme qui est la cicatrisation aboutit à un tissu conjonctif néoformé qui remplace le tissu détruit.

La cicatrice est mutilante, lorsqu'elle survient dans un épithélium, puisqu'elle substitue un tissu

fibreux à un parenchyme fonctionnel. La phase précoce de la cicatrisation est caractérisée par

l'élaboration de nombreux vaisseaux (angiogenèse); c'est le bourgeon charnu. La deuxième

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

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Immunologie approfondie 21

forme de réparation est la régénération. Lorsque la destruction d'un tissu épithélial est partielle, il

peut parfois se régénérer et retrouver sa fonction. Des contradictions sont trouvées dans la

littérature concernant la régénération des cellules post-mitotiques. En effet, la majorité des

scientifiques disent que la régénération était impossible dans les tissus constitués de cellules

post-mitotiques comme les neurones. Cependant, la découverte récente de cellules souches

pluripotentes dans le cerveau lui-même laisse penser que, même pour le tissu nerveux, une

certaine forme de régénération est possible.

3. Molécules impliquées dans l’inflammation

Les cellules du foyer inflammatoire sont concentrées à l'endroit précis de l'organisme où

l'agression a eu lieu. Ce ciblage est le résultat d'interactions complexes de molécules d'adhérence

et de leurs ligands cellulaires, qui, par exemple, augmentent ou diminuent l'adhérence au tissu

interstitiel. Les vaisseaux du foyer expriment des molécules d'adhérence pour retenir les cellules

sanguines qui portent le ligand correspondant. Le déclenchement et la poursuite de

l'inflammation, sa diffusion à partir du foyer initial font appel à des facteurs qui sont synthétisés

localement ou qui sont à l'état de précurseur inactif dans la circulation.

3.1. Facteurs d'origine locale

Les amines vasoactives, telles que l’histamine et la sérotonine, sont des médiateurs

chimiques préformés et stockés dans les mastocytes, les basophiles et les plaquettes. Ces amines

vasoactives sont libérées dans l'espace extracellulaire produisant une vasodilatation et une

augmentation de la perméabilité vasculaire. Ces médiateurs chimiques sont responsables de la

congestion active et de l’œdème inflammatoire.

Les prostaglandines et les leucotriènes font parties des médiateurs néoformés. Ce sont des

acides gras comportant 20 atomes de carbones (eicosanoïdes), synthétisés dans les membranes à

partir de l'acide arachidonique. Ils ont des effets locaux (vasodilatation, douleur, attraction des

polynucléaires) et généraux, tels que la fièvre.

Les cytokines sont des peptides ou des protéines produites par de nombreuses cellules,

parmi lesquelles les lymphocytes (principalement T) et les monocytes/macrophages. Les

cytokines agissent, par l'intermédiaire de récepteurs membranaires, sur la cellule qui les produit

(effet autocrine), sur des cellules voisines (effet paracrine), et sur des cellules situées à distance

(effet endocrine). Certaines cytokines sont pro-inflammatoires (IL1, IL6 et TNF); d'autres au

contraire sont anti-inflammatoires (IL-4, IL-10, et IL-13).

Les cytokines exercent de nombreux rôles (fig. 13):

a/ Médiation de l'immunité naturelle

Certaines cytokines favorisent l'immunité naturelle (c'est à dire non spécifique) : c'est le

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

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Immunologie approfondie 22

cas des interférons qui provoquent l'apparition dans la cellule d'une activité antivirale non

spécifique.

b/ Régulation de l'activation, de la croissance et de la différentiation des lymphocytes

Selon le type de l'activation lymphocytaire, l'inflammation met principalement en jeu

l'immunité cellulaire ou au contraire la sécrétion d'anticorps. La réaction cellulaire est surtout

marquée lorsque le pathogène est intracellulaire (virus, mycobactéries, certains parasites); la

sécrétion d'anticorps, au contraire, est importante lorsque l'agression fait intervenir des

pathogènes extracellulaires, bactéries ou parasites. Le type de la réaction inflammatoire est

déterminé par les cytokines sécrétées par les lymphocytes T. Celles qui favorisent l'immunité

cellulaire sont dites de type Th1; celles de type Th2 orientent vers la sécrétion d'anticorps.

c/ Stimulation de l'hématopoïèse

Certaines cytokines (appelées « colony stimulating factors » ou CSF) sont capables de

stimuler spécifiquement la prolifération de différentes lignées hématopoïétiques, par exemple,

les lignées produisant les polynucléaires, les macrophages ou les mégacaryocytes.

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Cours 3 : Réactions inflammatoires Mlle

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Immunologie approfondie 23

Figure 13: Actions locales et systémiques des cytokines dans l’inflammation.

3.2. Médiateurs circulants (plasmatiques)

Les médiateurs circulants ne sont actifs qu'à la suite d'une cascade de réactions qui

permet d'en réguler la production.

Les kinines proviennent du kininogène activé par la kallikréine, elle-même issue du

clivage de la prékallikréine circulante. Le facteur XII (Hageman) activé est l'une des molécules

qui clive la prékallikréine. Les kinines sont de puissants vasodilatateurs. Elles augmentent la

perméabilité vasculaire. La bradykinine est un médiateur de la douleur.

Le système du complément regroupe un ensemble de protéines sériques dont l'activation

s'effectue par des réactions de protéolyses en cascade. Les fragments libérés ont des effets

spécifiques, pour la plupart en rapport avec l'inflammation:

a. C3a (une anaphylatoxine): elle provoque la dégranulation des mastocytes et des

polynucléaires basophiles (dégranulation qui peut causer le choc anaphylactique).

b. C3b (une opsonine) adhère aux bactéries et permet leur phagocytose (opsonisation)

par des cellules phagocytaires pourvues des récepteurs correspondants.

c. Le complexe C5b-9 est un (complexe d'attaque membranaire), susceptible de lyser des

bactéries.

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 24

Cours 4: Structure, rôle et fonctions des Toll-like receptors

1. Introduction Toutes les espèces animales sont confrontées quotidiennement à un grand nombre de

micro-organismes potentiellement dangereux. Le système immunitaire inné permet de détecter

ces micro-organismes grâce à une famille de récepteurs (récepteurs de l’immunité innée ;

pattern recognition receptors ou PRR). Ces récepteurs contrôlent l’expression de molécules qui

vont s’opposer aux agents infectieux, soit directement soit en permettant le recrutement et

l’activation de cellules effectrices.

Les PRR se subdivisent en quatre familles (tab. 2): les Toll-like receptors (TLR), les

NOD (nucleotide-binding oligomerization domain) Ŕ like receptors (NLR), les RIG-I-like RNA

helicase (RLR) et les récepteurs de type lectine.

Tableau 2 : Les PRR du système immunitaire inné.

Récepteur de reconnaissance de

motifs associés aux cellules

Localisation Exemples Ligands PAMP / DAMP

Membrane plasmique et

endosomale des

membranes des cellules

dendritiques, des

phagocytes, des LB, des

cellules endothéliales et

de nombreux autres

types de cellules.

TLR 1- 9 Diverses molécules

microbiennes comprenant

des LPS bactériens et des

peptidoglycanes, des acides

nucléiques viraux

Cytoplasme des cellules

épithéliales, des

phagocytes et d’autres

cellules.

NOD1/2

Composés de la Paroi

bactérienne : peptidoglycan,

Flagellin, muramyl dipeptide,

LPS; produits de cellules

endommagées

Cytoplasme des

phagocytes et d’autres

cellules.

RIG-1 ARN viral

Membrane plasmique

des phagocytes

Récepteur

de mannose

Glucides (mannose ou

fructose) de surface

microbienne.

2. Les Toll-like receptors TLR

Depuis la découverte du rôle critique joué par Toll chez la drosophile en 1996, il a été

clairement établi que les TLR contrôlent de multiples aspects de la réponse immunitaire, à la fois

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 25

innée et adaptative. Suite à la mise en évidence de ce rôle joué par le récepteur Toll chez la

drosophile, une famille de 11 récepteurs apparentés à Toll, les Toll-like receptors (TLR1-11), a

été identifiée chez les mammifères. Le premier TLR identifié chez les mammifères a été le TLR4

en 1997.

2.1. Localisation

Les TLR sont exprimés sur des cellules immunes (macrophages, cellules dendritiques,

lymphocytes B et T, neutrophiles, NK, monocytes, éosinophiles) et sur des cellules non immunes

(fibroblastes, synoviocytes, kératinocytes, cellules épithéliales des tractus intestinal, respiratoire

et urogénital). Ces récepteurs reconnaissent des motifs moléculaires conservés au sein de

différents types de micro-organismes appelés PAMP (pathogen associated molecular pattern) par

Charlie Janeway. Ces PAMP sont caractérisés par les trois propriétés suivantes : (i) ils sont

absents des cellules de l’hôte ; (ii) ils sont communs à de nombreuses espèces de micro-

organismes ce qui permet de reconnaître l’énorme diversité des microbes par un nombre restreint

de récepteurs ; (iii) ils sont essentiels à la survie des micro-organismes, ce qui limite l’apparition

de mutants échappant à la reconnaissance.

Les TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6, TLR10 et TLR11 sont exprimés sur la membrane

des cellules alors que les TLR3, TLR7, TLR8 et TLR9 sont sur l’endosome.

2.2. Structure

Les TLR sont des glycoprotéines membranaires de type I caractérisés par un domaine

extracellulaire contenant des répétitions riches en leucine (leucine rich repeats (LRR)) flanquées

de motifs riches en cystéine. Cette partie N-term renferme de 16 à 28 LRR responsable de la

reconnaissance et de la liaison des ligands. Chacun de ces LRR est composé de 20 à 30 acides

aminés qui comprennent une séquence conservée LxxLxLxxN (où L est la leucine, x est un acide

aminé et N est l'asparagine). La partie C-term est intracytoplasmique de 150 acides aminés

environ, qu’ils partagent avec les membres de la famille du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1R).

Ce domaine est également présent dans les produits de plusieurs gènes de résistance à l’infection

chez les plantes (gènes R), et a été baptisé domaine TIR (Toll/IL-1R/R). Les domaines TIR sont

également trouvés dans les queues cytoplasmiques du récepteur de l’IL-18 (fig. 14a).

2.3. Ligands

L’activation des TLR est initiée par leur liaison à des molécules ligands composants de

microorganismes, les PAMP (fig. 14b). Les lipopolysaccharides (LPS) des bactéries à Gram

négatif, les peptidoglycanes des bactéries à Gram positif, l’ARN double brin des virus ou encore

les motifs d’ADN CpG non méthylés caractéristiques du génome des bactéries et de certains

virus à ADN constituent des prototypes de PAMP bien connus. La découverte de molécules

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 26

endogènes similaires aux PAMP, les DAMP, pourrait expliquer l’intervention des TLR dans la

physiopathologie de certaines maladies. En effet, les DAMP sont des molécules qui signalent un

danger ou une lésion. Ce sont des molécules libérées au cours de la mort cellulaire, du choc

hémorragique, de l’ischémie. Le high mobility group box 1 (HMGB1), HSP (protéine du choc

thermique), ADN et ARN, fragments de hyaluronate, héparine sulfate, fibronectine et

fibrinogène constituent des exemples de molécules DAMP.

Figure 14a : Structure des TLR

Figure 14b : Interaction entre les TLR et leurs molécules PAMPs correspondants

3. Voies de signalisations activées par les TLR

L’interaction des TLR avec leurs ligands est responsable de la transmission d’un signal

d’activation. Certains TLR peuvent former des hétérodimères, ce qui leur permet d’élargir le

spectre des molécules reconnues. De ce fait, l’association entre le TLR1 et TLR2 est obligatoire

pour l’interaction avec les lipopeptides triacylés, alors que la réponse aux lipopeptides diacylés

nécessite la formation de l’hétérodimère TLR2/TLR6. D’autres TLR, comme TLR 3, 4, 5 ou 9,

peuvent fonctionner comme homodimères, mais pourraient avoir besoin de s’associer avec des

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 27

molécules accessoires pour permettre une reconnaissance et une signalisation optimale telles que

le CD14 et le MD2.

Les TLR activent plusieurs voies de signalisation aboutissant à l’activation des facteurs

de transcription. Ces derniers régulent l’expression inductible des cytokines inflammatoires

comme le TNF, l’IL- l, l’IL-6, l’IL-12 et des molécules costimulatrices CD80 et CD86.

Le domaine TIR est responsable de la transduction du signal. En effet, la signalisation par

les TLR implique un réseau complexe de molécules cytoplasmiques à domaine TIR (fig. 15). Les

TLR et le récepteur de l’IL-1 interagissent avec la protéine adaptatrice MyD88 par

l’intermédiaire du domaine TIR. La protéine MyD88 renferme un domaine de mort (DD)

aminoterminal par lequel elle interagit avec les sérine-thréonine kinases à domaine DD de la

famille IRAK (interleukin-1 receptor-associated kinase). Des études utilisant des souris

déficientes pour le gène codant MyD88 ont montré que cette protéine adaptatrice est essentielle

la stimulation NF-B-dépendante des gènes codant pour les cytokines pro-inflammatoire :

TNFet l’IL-6. Cependant, l’analyse de ces souris mutantes a également révélé l’existence

d’une voie de signalisation indépendante de MyD88 pour certains TLR. En effet, chez les souris

dépourvues de MyD88, le signal transmit via les complexes TLR4/LPS et TLR3/ARNdb n’est

pas complètement abolie, mais seulement retardée. En outre, l’induction d’une autre cytokine

inflammatoire, l’IFN, par TLR3 et TLR4 implique également un mécanisme indépendant de

MyD88. La conclusion de ces traveaux montre l’existence de deux groupes de TLR, dont l’un ne

dépend pas entièrement de MyD88.

Les TLR3 et les TLR4 peuvent utiliser une autre molécule à domaine TIR. Il s’agt bien

de la protéine TRIF ou TICAM-1 (toll-like receptor adaptor molecule-1) indisponsable à

l’activation de NF-B et AP1. Une autre protéine adaptatrice connue sous le nom d’IRF3

(interferon regulatory factor 3) est nécessaire pour la régulation de l’expression de l’IFN.

Deux autres protéines adaptatrices renfermant le domaine TIR sont impliquées dans la

signalisation par certains TLR. TIRAP (toll-interleukin 1 receptor (TIR) domain containing

adaptor protein) ou MAL est la première proteine. Elle fonctionne comme un cofacteur de

MyD88 pour les TLR2 et TLR4 uniquement. La seconde protéine est TRAM (TRIF-related

adaptor molecule) qui fonctionne comme un cofacteur de TRIF pour le TLR4 seulement.

Une fois les protéines adaptatrices sont liées au domaine TIR des TLR ; elles subissent

une acivation et activent à leur tour des sérine-thréonine kinases à domaine DD de la famille

IRAK (IL-1 receptor-associated kinase).

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 28

Figure 15 : Voies de signalisation induite par l’interaction des TLR avec leurs ligands

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Cours 4 : Structure, rôle et fonctions des TLR Mlle

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Immunologie approfondie 29

La kinase IRAK4 s’autophosphoryle en réponse à l’activation des TLR, conduisant ainsi

à sa libération du complexe récepteur. Ensuite, elle interagit avec le facteur TRAF6 (TNF

receptor-associated factor 6) en activant des facteurs qui catalysent la polyubiquitination de

TRAF6. Cependant, l’ajout de l’ubiquitine s’effectue sur un autre site différent de celui reconnu

par le protéasome. La polyubiquitination de TRAF6 lui permet d’interagir et d’activer la sérine-

thréonine kinase TAK1. Celle-ci phosphoryle IB, l’inhibiteur cytoplasmique de NF-B,

permettant ainsi la libération du facteur de transcription et sa translocation nucléaire. De même,

TAK1 active également MKK6 ; laquelle phosphoryle la kinase JNK, qui active AP1.

Les protéines NF-B, AP1 et IRF3 permettent alors la transcription des gènes codant les

molécules de l’inflammation (cytokines, iNOS, sélectine-E…) mais aussi les costimulateurs

déclenchant l’induction de la réponse adaptative (CD40, CD80, CD86).

4. Fonctions des TLR

Les TLR ont pour fonction de détecter les microorganismes, d’initier une réponse locale

effectrice et enfin de stimuler l’immunité adaptative.

Les cellules dendritiques, les macrophages et les polynucléaires neutrophiles expriment à

leur surface les TLR. Ces cellules scannent les portes d’entrée des microorganismes par

l’intermédiaire de la peau et des muqueuses ; mais également le monde intérieur. La

reconnaissance du ligand améliore la fonction de cellule présentatrice d’antigène, la capture de

l’antigène et son acidification, le transport des molécules du complexe majeur

d’histocompatibilité (CMH), augmentent leur capacité de migration vers les ganglions et initient

la production rapide de plusieurs médiateurs, tels que les interférons (IFN), le facteur de nécrose

tumorale (TNF les interleukines (IL-1, IL-6, IL-10, IL-12) et différentes chémokines.

L’immunité innée joue un rôle décisif dans la nature et l’amplitude de la réponse

adaptative, par son action sur les LT et les LB. En effet, l’action sur les LT peut être directe, par

activation des TLR qu’ils portent ou indirecte, par activation des TLR des CPA.

Les CPA, surtout les cellules dendritiques

renforcent l’expression de leurs molécules de costimulation CD80, CD86 et CD40,

orientent la différenciation des LTH en LTH1 ou LTH2

initient la différenciation de lymphocytes cytotoxiques TCD8.

L’activation directe des LT est provoquée par l’engagement de ses TLR. En effet, la

liaison d’un lipopeptide bactérien (Pam3Cys-SK4) à TLR2 des LTH activés entraîne la synthèse

des cytokines d’évolution vers LTH1. De même, la signalisation induite par les TLR exprimés

par les LB résulte en l’augmentation de la sécrétion de cytokines comme toutes les CPA. De

plus, ils entraînent une augmentation de la production des anticorps et notamment les IgM.

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Cours 5 : Structure des molécules de CMH et modalités de présentation de l’antigène Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 30

Cours 5 : Structure des molécules du CMH

et modalités de présentation de l'antigène

1. Introduction Les molécules de CMH ont été nommées: Complexe Majeur d’Histocompatibilité par

Jean Dausset, en 1952. Historiquement, la découverte de ce système a permis de comprendre les

mécanismes de rejet d'une greffe d'organe survenant de façon quasi inévitable entre deux

individus non apparentés.

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité CMH sont nommées human

leucocyte antigen (HLA) chez l'homme. Le système HLA est formé d'une série de gènes

étroitement liés qui codent pour des protéines membranaires (molécules HLA) qui fixent et

présentent les peptides antigéniques aux récepteurs des lymphocytes T (TCR). Ainsi le système

HLA a un rôle fondamental dans la réponse immunitaire physiologique.

La région HLA est située sur le bras court de la sixième paire chromosomique (6p21.3).

Elle comporte de nombreux gènes, partagés en trois classes: système HLA de classe I, II

(participant à la réponse immunitaire) et de classe III (codant pour les protéines du complément

et les cytokines (TNF et ). Le système HLA de classe I comprend principalement les gènes

HLA-A, -B et ŔC. Le système HLA de classe II est constitué d'un ensemble de familles de gènes

dont les principales sont HLA-DR, HLA-DQ et HLA-DP. Pour chacune des familles, il existe

des gènes fonctionnels et des gènes non fonctionnels (pseudo-gènes).

2. Structure des molecules de CMH classe I

Les molécules HLA de classe I sont constituées de l'association non covalente de deux

chaînes : une chaîne lourde transmembranaire α (45 kD) et d'une chaîne légère non glycosylée, la

β2-microglobuline (12 kD) qui n’est pas implantée dans la membrane cellulaire. La partie extra-

membranaire de la chaîne lourde comporte trois domaines: deux domaines α1 et α2 qui

s'associent pour former un sillon reposant sur un feuillet β supportant deux hélices α, et un

domaine α3 associé à la β2m. La structure tridimensionnelle des domaines α1 et α2 fait

apparaître un sillon présentoir qui constitue le site de fixation de l'antigène. L’ensemble de la

molécule s'inscrit dans un cylindre de 7 nm de long et 4 à 5 nm de diamètre (fig. 16).

La chaîne lourde α est une glycoprotéine composée de 348 acides aminés :

- 274 acides aminés pour la partie extracellulaire (90 aa, 92 aa et 92 aa pour 1, 2 et 3

respectivement).

- 27 acides aminés pour la région transmembranaire qui est riche en acides aminés hydrophobes

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Cours 5 : Structure des molécules de CMH et modalités de présentation de l’antigène Mlle

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Immunologie approfondie 31

permettant l’ancrage solide de la molécule dans la membrane.

- quelques acides aminés pour la région intracellulaire. Cette région possède des sites de

phosphorylation et constitue l’extrémité carboxyterminale de la molécule.

La β2 microglobuline est un polypeptide de 99 acides aminés. Elle est essentielle au

maintient de la structure de la chaîne α par des liaisons chimiques faibles. En son absence, la

chaîne α n’est pas exprimée. La β2 microglobuline comprend un seul domaine, associé à la

chaîne lourde α au niveau du domaine α3.

Figure 16 : Structure de la molécule de CMH classe I

Des études en cristallographie ont permis de déterminer la forme tridimensionnelle des

molécules HLA de classe I ainsi que de son site de fixation d’antigène. La molécule de CMH

classe I possède à la jonction des domaines α1 et α2 une cavité dont le plancher est formé de 8

feuillets β (4 venant du domaine α1 et 4 du domaine α2 de la molécule HLA de classe I) et les

parois de deux hélices α, chacune venant d'un domaine (fig. 17). A l'intérieur de cette cavité peut

se localiser un peptide d'environ 10 acides aminés correspondant à un épitope antigénique.

3. Structure des molécules de CMH classe II

Les molécules HLA de classe II sont des glycoprotéines trans-membranaires. Elles ont

une structure très proche de celle des molécules HLA de classe I. Elles sont formées de

l'association non covalente d'une chaîne d'un poids moléculaire de 34 kD, et d'une chaîne

légère d'un poids moléculaire de 29kD.

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Cours 5 : Structure des molécules de CMH et modalités de présentation de l’antigène Mlle

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Immunologie approfondie 32

Figure 17: Structure tridimensionnelle du site de fixation d’Ag des molecules de CMH classe I.

Contrairement aux molécules HLA de classe I, les chaînes et sont ici parfaitement

homologues, composées, toutes les deux, d'une partie extra-membranaire N-terminale d'environ

190 acides aminés, d'une partie trans-membranaire formée d'une vingtaine d'acides aminés, et

d'une partie intra-cytoplasmique C-terminale formée de 4-5 acides aminés (fig. 18).

Figure 18 : Structure de la molécule de CMH classe II

Les parties extra-membranaires des chaînes α et β sont constituées, chacune, de deux

domaines d'environ 90 acides aminés. Les variations de séquences en acides aminés et

nucléotides sont encore ici, principalement localisées aux domaines extérieurs α1 et β1 sous

forme de régions hypervariables. Les domaines α2 et β2 sont par contre conservés. Ici aussi les

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Immunologie approfondie 33

domaines α1 et β1 abritent le site de fixation peptidique qui permet de présenter les peptides

antigéniques aux TCR des lymphocytes TCD4+.

Le site de fixation du peptide antigénique des molécules de CMH classe II est constitué

par l’interaction des domaines α1 et β1. La structure tridimensionnelle a montré que ces deux

domaines sont structurellement très proches et symétriques. Ils se replient en un feuillet β

antiparallèle plissé à quatre brins, surmonté d’une longue région en hélice α d’une trentaine de

résidus. Les feuillets β de ces deux domaines α1 et β1 s’associent par liaisons hydrogène pour

former un unique feuillet β à huit brins, surmonté par les deux domaines hélicoïdaux. Cette

dimérisation crée un profond sillon entre les hélices α des domaines α1 et β1. Ce sillon est le site

fonctionnel de la molécule HLA de classe II où se fait la liaison des peptides antigéniques (fig.

19).

Figure 19: Structure tridimensionnelle du site de fixation d’Ag des molécules de CMH classe II.

4. Chargement des peptides au sein des molécules de CMH

4.1. Les molécules CMH I (voie endogène)

Les molécules du CMH-I présentent les peptides antigéniques produits dans la cellule,

correspondant soit aux antigènes du soi (protéines tumorales), soit aux antigènes provenant de

virus mais synthétisé par la cellule infectée. Donc, le CMH classe I charge les peptides

endogènes provenant du cytoplasme. Les molécules antigéniques sont dégradées au niveau du

cytosol par le protéasome et au niveau de la lumière du réticulum endoplasmique par l’ERAP

(Endoplasmic Reticulum Associated Peptidase) si nécessaire.

La chaîne lourde α et la chaîne légère β vont être synthétisées de manière indépendante

dans le réticulum endoplasmique de la cellule nuclée. Le complexe formé de la chaîne α et de la

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Immunologie approfondie 34

chaîne β2- microglobuline nécessite une association avec des protéines chaperonnes qui serviront

à maintenir la conformation ; parmi elles on compte la calréticuline et la calnexine.

Ce complexe protéique s’associe ensuite à deux molécules présentes dans la membrane

du réticulum et qui y forment un transporteur, ce sont les molécules TAP-1 et TAP-2. La

formation de ce complexe nécessite une autre protéine : la tapasine. Ce canal permet le passage

de peptides antigéniques formés dans le cytoplasme lors de la digestion préalable par le

protéasome. Une fois dans la lumière du réticulum un peptide antigénique peut subir une autre

dégradation par l’ERAP. Le peptide obtenu se fixe dans la région de liaison au peptide

antigénique. Alors que les protéines chaperones se détachent du complexe qui pourra ainsi

migrer vers la membrane plasmique via l’appareil de Golgi (fig. 20).

Figure 20 : Voie de présentation de peptide antigénique via les molécules de CMH classe I.

4.2. Les molécules CMH II (voie exogène)

Les molécules du CMH-II présentent les peptides antigéniques produits à l’extérieur de la

cellule (peptides exogènes). L’antigène sera cette fois-ci dégradé par le système endo-lysosomal

en peptide de taille variable (entre 12 et 25 acides aminés).

La chaîne α et la chaîne β vont être synthétisées de manière indépendante dans le

réticulum endoplasmique de la cellule présentatrice d’antigène et vont former un complexe avec

la chaîne invariante. Cette chaîne invariante possède un segment trans-membranaire et un

fragment appelé fragment CLIP qui s’associe avec la région de liaison au peptide antigénique.

Une fois le complexe est formé, il migrera vers l’appareil de Golgi. La sortie de ce complexe du

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Cours 5 : Structure des molécules de CMH et modalités de présentation de l’antigène Mlle

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Immunologie approfondie 35

réticulum endoplasmique ne s’effectue que s’il y a 3 chaines invariantes associées avec 3

molécules de CMH classe II. On parle d’un complexe de 9 chaines polypeptidique (fig. 21).

Figure 21 : molécules de CMH classe II associées aux chaines invariantes

L’appareil de Golgi forme une vésicule responsable de la dégradation de la chaîne

invariante par des cathepsines, mais sans dégrader le fragment CLIP qui a comme rôle le blocage

du site de fixation de l’Ag. Au niveau de ces vésicules se trouvent d’autres molécules jouant un

rôle indispensable dans l’expression des molécules du CMH-II à la membrane plasmique, ce sont

les protéines HLA-DM. En effet elle permet le remplacement du fragment CLIP par un fragment

antigénique. La structure en cavité ouverte des molécules du CMH-II permet une certaine

variabilité dans la taille du peptide qui s’y associera. Une fois le peptide chargé, le complexe sera

envoyé à la membrane plasmique des cellules présentatrices d’Ag (fig. 22).

Figure 22 : Voie de présentation de peptide antigénique via les molécules de CMH classe II.

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Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT Mlle

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Immunologie approfondie 36

Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT

1. Introduction

L’immunité acquise est assurée par les deux types de lymphocytes (LT et LB). Ces

cellules exercent leur fonction de reconnaissance par le biais de molécules spécialisées: les

immunoglobulines pour les LB (BcR), les récepteurs T (TcR) pour les LT. Ces récepteurs sont

codés par des gènes qui doivent subir des réarrangements avant de pouvoir être exprimés. Les

LT et les LB proviennent d’une sous population de cellules souches (progéniteur lymphoïde

commun), dérivées de la cellule souche hématopoïétique, qui est principalement retrouvée au

niveau du foie fœtal, puis de la moelle osseuse. Ce progéniteur est de phénotype CD34+.

Au sein du micro-environnement des organes lymphoïdes primaires, les progéniteurs

lymphoïdes subissent un phénomène de différenciation irréversible. Cette différenciation est

caractérisée par les réarrangements des gènes qui codent pour les chaînes des immunoglobulines,

ou pour les chaînes du récepteur T. Le processus par lequel les progéniteurs lymphoïdes, au

niveau du thymus et de la moelle osseuse, se différencient en lymphocytes matures est appelé :

développement des lymphocytes, maturation Ag-indépendante des lymphocytes ou encore la

lymphopoïèse. La lymphopoïèse comporte deux phases à la différence des autres lignées.

* La lymphopoïèse primaire ou basale, produit les lymphocytes matures nécessaires aux besoins

de l'organisme.

* La lymphopoïèse secondaire correspond aux multiplications des lymphocytes matures

soumises à l'activation du contact antigénique. Elle permet l'adaptation de la réponse

immunitaire.

2. Facteurs de transcription impliqués dans la lymphopoïèse

L’engagement dans la lignée T ou B dépend de l’activation de plusieurs facteurs de

transcription spécifiques aux deux lignées lymphoïdes. Ces facteurs de transcriptions sont le

résultat de plusieurs vois de signalisation induites par l’engagement des récepteurs exprimés à la

surface des progéniteurs lymphoide commun (Fig. 23).

Le locus de la chaîne lourde des immunoglobulines, se trouve dans une structure

condensée ‘hétérochromatine’. Suite à l’activation des facteurs de transcription tels que EBF,

E2A et Pax-5, le locus IgH est décondensé et devient accessible aux protéines impliquées dans

les réarrangements génétiques. Les trois facteurs de transcription precedemmant cités participent

à l’induction du processus d’engagement vers la lignée B en facilitant l’expression de nombreux

gènes (Rag-1, Rag-2, pseudo chaine légère, CD79a et CD79b).

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Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT Mlle

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Immunologie approfondie 37

Les protéines de la famille Notch sont des molécules membranaires qui subissent un

clivage protéolytique suite à leur interaction avec leurs ligands. La partie cytosolique clivée

migre vers le noyau et régule l’expression des gènes cibles spécifiques. Notch Ŕ 1 qui est un

membre de cette famille, est activé dans la cellule précurseur lymphoïde et coopère avec un autre

facteur de transcrition appelé GATA-3 pour induire l’entrée du progéniteur commun lymphoïde

dans la voie de maturation de la lignée T. Ces facteurs de transcription contribuent à l’induction

de nombreux gènes qui sont nécessaires au développement des LT.

Figure 23 : Facteurs de transcription impliqués dans l’engagement du précurseur

lymphoïde commun dans les lignées T et B

3. Lymphopoïèse des cellules B

Les LB se différencient à partir de cellules souches CD34+, dans le microenvironnement

du foie chez le foetus, puis chez l'enfant et l'adulte au niveau de la moelle hématopoïétique. Les

premières étapes de différenciation cellulaire B nécessitent l'interaction des progéniteurs

lymphoïde communs (PLC) avec les cellules stromales. Cette interaction se fait par contact

direct et par la sécrétion de divers facteurs de croissance d'origine stromale : IL-3, IL-7, insulin-

like growth factor, pre-B cell growth stimulating factor. Sous l’effet de ces médiateurs

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Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT Mlle

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Immunologie approfondie 38

chimiques, les PLC se développent en progéniteurs lymphoïdes B. Ces derniers prolifèrent et se

différencient, en présence de l’IL7 et du SCF, en lymphocytes B immatures. La différenciation

se fait en plusieurs étapes. Elle se déroule dans la moelle osseuse et progresse de la périphérie

vers le centre de la moelle osseuse (fig.24)

3.1. Stade pré-pro-B

Dans la moelle osseuse, les précurseurs B les plus immatures constituent une sous-

population de cellules exprimant le marqueur CD34. Ces cellules n’ont pas encore réarrangé les

gènes d’immunoglobuline (Ig). Cependant, l’expression du gène B29 codant pour le CD79b,

molécule importante pour la transduction du signal via le récepteur d’antigène, est détectée dès

ce stade.

Figure 24 : Ontogénèse des lymphocytes B.

3.2. Stade pro-B

C’est à ce stade que les réarrangements des gènes d’immunoglobulines se mettent en

place. En effet, la protéine RAG 1 et 2 sont responsable du réarrangement VDJ au sein du locus

IgH codant pour la chaine lourde. L’enzyme TdT catalysant l’addition des nucléotides

jonctionnelles, est abondamment exprimée durant ce stade. Cependant, le taux de cette enzyme

diminue avant que le réarrangement génique au niveau du locus de la chaîne légère ne soit

accomplit. Par conséquent, seule la synthèse d’une chaîne lourde µ cytoplasmique est observée

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Cours 6 : Ontogénèse des LB et des LT Mlle

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Immunologie approfondie 39

dans ce stade. Seulement les cellules qui ont pu faire un réarrangement productif peuvent

survivre et continuer leurs étapes de maturation.

Le stade pro-B se caractérise également par l’apparition du CD19 (considéré comme un

marqueur très spécifique des cellules de la lignée B à l’exception des plasmocytes) et

l’expression faible de CD79a et CD79b à la membrane plasmique. Les cellules pro-B expriment

également à leur surface une pseudo chaîne légère.

3.3. Stade pré-B

La chaîne lourde est alors exprimée à la surface des cellules pré-B, en association avec

la pseudo chaîne légère, et avec les protéines Iget Ig. La pseudo chaîne légère est constituée

par deux protéines : λ5 et V pre-B (fig. 25). Ces protéines sont structuralement homologues aux

chaînes légères κ et ; mais elles sont invariantes. Ce complexe forme le récepteur de la cellule

pré-B (pré-BCR).

Figure 25: Structure et rôle du pre-BCR

Exclusion allélique

Prolifération des cellules pre-B

Stimulation de la recombinaison de la

chaine légère

Mise en silence de la transcription de la

pseudo chaine légère.

3.4. Stade B immature

Ce stade est caractérisé par la production d’une chaîne légère classique qui va remplacer

la pseudo chaîne légère. Ce qui donne naissance à une IgM membranaire. Si le locus n’est pas

productivement réarrangé ou le BCR produit est auto-réactif ; la cellule peut utiliser alors le

locus et la chaîne légère est éliminée. La production d’un type de chaîne légère empêche le

réarrangement sur le locus de l’autre chaîne légère. Ce phénomène est appelé : exclusion

isotypique de la chaîne légère. Les lymphocytes B immatures vont subir une sélection négative

où les cellules possédant des Ig membranaires spécifiques pour les antigènes du soi sont

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Immunologie approfondie 40

éliminées par apoptose. Cependant, les cellules B immatures reconnaissant des auto-antigènes

peuvent aussi réaliser des réarrangements secondaires au locus de chaînes légères et ainsi

changer la spécificité de leur récepteur. Ce phénomène est connu sous le nom ‘d’édition du

récepteur’.

Les lymphocytes produits entrent au contact des cellules stromales et sous l’influence de

plusieurs cytokines (IL2, IL4, IL5, IL6) acquièrent en plus une IgD de surface. Les lymphocytes

matures naïfs possèdent une IgM et une IgD de surface ; ce sont les lymphocytes B folliculaire.

Les cellules qui survivent quittent alors la moelle osseuse pour se rendre dans les organes

lymphoïdes secondaires. Les lymphocytes B de la zone marginale quand à eux, n’ont pas la

molécule d’IgD sur leur membrane (fig. 26).

L’ensemble des événements conduisant à la sélection clonale des lymphocytes B entraîne

la perte d’une grande partie des cellules ; montrant ainsi l’existence d’une sélection stricte à la

sortie de la moelle osseuse ainsi qu’à la périphérie. Les lymphocytes naïfs quittent la moelle

osseuse vers la circulation sanguine puis lymphatique. En effet, Les sinus veineux présents dans

la moelle osseuse sont très permissifs, permettant ainsi un passage aisé des cellules sanguines

vers le sang. Chez l’Homme, la durée du développement des lymphocytes B matures à partir du

précurseur lymphoïde commun est estimée de 2 à 3 jours.

Figure 26 : Différents sous-types de lymphocytes B. A : avant la naissance, B : après la naissance.

4. Lymphopoïèse des lymphocytes T

Les progéniteurs lymphoïdes communs ou PLC (cellules souches lymphoïdes) se

développent en progéniteurs lymphoides T sous l’action de cytokines IL3 et SCF (stem cell

factor) sécrétées par les cellules stromales. Les pro T prolifèrent et se différencient, en présence

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Immunologie approfondie 41

de l’IL7, SCF, IL2, IL3.. etc, en lymphocytes T naïfs dans le thymus. Les progéniteurs T de la

moelle osseuse accèdent au thymus à partir des vaisseaux sanguins situés à proximité de la

jonction corti-médullaire thymique. A ce moment là, ils s’appellent des thymocytes. Cette

migration depuis la moelle osseuse jusqu’au thymus s’effectue sous l’effet de l’interaction

moléculaire entre la chimiokine CCL25 produite par les cellules corticales thymiques et son

récepteur CCR9.

Leur différenciation se déroule du cortex vers la médullaire en 4 étapes, distinguables sur

la base de l’expression des corécepteurs CD4 et CD8.

4.1. Stade pro-T

Le cortex thymique externe contient des prothymocytes, grandes cellules blastiques qui

se divisent activement. Le CD3 est synthétisé au cours de ce stade ; cependant il n’est pas

exprimé à la surface cellulaire. Ces pro-thymocytes doubles négatifs (CD4-, CD8

-, TCR

-) représentent

5% des lymphocytes du thymus. Ces prothymocytes vont proliférer dans cette zone sous

capsulaire et vont acquérir leurs marqueurs de surface sous l’effet de certaines molécules

sécrétées par les cellules épithéliales corticales.

4.2. Stade pré-T

Ce stade est caractérisé par le réarrangement des gènes codant pour la chaine à 90% du

TCR (et pour la chaine à 5% du TCR (De plus, l’expression membranaire d’un pré-

TCR et de CD3 n’est observée qu’à la fin de ce stade. Le pré-TCR constitué d’une chaine

associée à une chaine pré-T invariante transmet des signaux de survie et de prolifération. Plus

de 90% des cellules qui arrivent à ce stade meurent du fait de l’absence d’expression de pré-TCR

à leur surface. Ces thymocytes pré-T sont localisés au niveau du cortex profond. Ce stade se

termine par le réarrangement du locus et l’expression membranaire du TCR (). L’aquisition

du TCR et les marqueurs spécifiques des LT (CD4+, CD8+, CD3+) nécessite au moins une

semaine. A la fin de cette étape, on parle de thymocytes doubles positifs (fig. 27)

La restriction par le CMH est acquise lors du processus de la sélection positive qui se

déroule à ce stade. Elle a lieu dans le cortex profond. Elle consiste en la survie des cellules

reconnaissant le CMH du soi. La reconnaissance se fait par le TcR mature (au stade double

positif) au contact des molécules du CMH des cellules épithéliales corticales thymiques. Les

thymocytes capables d’interagir avec les molécules de CMH ne représentent que 5% des

thymocytes initiaux (fig.28).

Ayant subit la selection positive, les thymocytes doubles positifs migrent du cortex vers

la médulla ; où ils vont subir la sélection négative pour éliminer les thymocytes autoréactifs.

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Immunologie approfondie 42

Cette migration s’effectue sous l’effet de des chimiokines CCL21 and CCL19 interagissant avec

leur récepteur CCR7.

Figure 27 : Ontogénèse des lymphocytes T

4.3. Stade T immature

Le stade T immature est le point de restriction qui détermine le passage du stade double

positif au stade simple positif. Le choix de cluster (classe de différenciation) dépendra de la

molécule de CMH que le TCR reconnaîtra.

La sélection négative exploite la caractéristique des cellules dendritiques à exprimer un

facteur de transcription appelé AIRE (Auto-Immune-Regulator-Element) qui lui-même permet

l’expression de peptides du soi de tissus n’ayant aucun rapport avec le thymus, eux-mêmes

présentés par des molécules du CMH du soi. Ces cellules sont dites auto-réactives. Dans ce cas

là, c’est les interactions entre les peptides du soi présentés par les molécules du CMH du soi

exprimés à la surface des cellules dendritiques et le TCR des thymocytes au stade double positif

qui seront responsables de cette sélection négative (fig.28).

Le lymphocyte est éliminé par apoptose si son TCR présente une forte affinité pour un

antigène du soi associé à une molécule de CMH de type I ou II

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Immunologie approfondie 43

Le TCR présentant une faible affinité pour un antigène du soi associé à une molécule de

CMH de type I => conservation et évolution vers un lymphocyte T spécialisé de type

CD8 dit LTCD8+.

Le TCR présentant une faible affinité pour un antigène du soi associé à une molécule de

CMH de type II => conservation et évolution vers un lymphocyte T spécialisé de type

CD4 dit LTCD4+.

Les cellules ayant survécu à la séléction négative représentent seulement 1 à 2% des thymocytes

initiaux. Les lymphocytes TCD4 et TCD8 deviennent matures. Ce sont des lymphocytes T naïfs. Ils

quittent le thymus via la circulation sanguine pour atteindre les organes lymphoïdes secondaire.

Figure 28 : Sélection positive et négative des thymocytes.

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Cours 7 : Structure et organisation génétique des récepteurs lymphocytaire (TCR et BCR) Mlle

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Immunologie approfondie 44

Cours 7 : Structure et organisation génétique des récepteurs

lymphocytaire (TCR et BCR)

1. Introduction

Le BCR et le TCR sont caractérisés par leur diversité, qui résulte de recombinaisons des

segments de gènes codant les chaînes lourdes et légères qui les constituent. Le nombre élevé

d’antigènes susceptibles d’être rencontrés par l’organisme implique que le génome permette la

synthèse d’au moins plusieurs millions de molécules différentes. Cependant, les régions

constantes des différentes chaînes lourdes et légères sont invariables. Alors que les régions

variables sont différentes d'un récepteur à l’autre et spécifiques chacune d’un épitope

antigénique. Plusieurs segments de gènes participent à la constitution des régions variables.

2. Le récepteur à l’antigène des lymphocytes T

Le récepteur à l’antigène des cellules T (TCR) est composé de deux chaînes

polypeptidiques α et β ou et associées au complexe CD3. Les hétérodimères ab et gd assure la

fonction de reconnaissance spécifique du LT. Ces hétérodimères ne possèdent pas une une partie

cytosolique suffisamment longue pour contenir les motifs permettant la transduction. Ce qui fait,

que ces hétérodimères sont toujours associés au CD3 dont la fonction est la transduction du

signal d’interaction TCR/CMH-peptide. Le TCR est exprimé de façon clonale à la surface des

LT. Dans 95% des cas les LT expriment un TCRαβ (fig. 29).

2.1. Structure du TCR

L’hétérodimère, qu’il soit ou , est composé de deux chaînes polypeptidiques reliées

entre elles par un pont disulfure. Chacune de ces chaînes est composée de deux domaines

(variable et constant) en forme de boucle maintenue par un pont disulfure possédant ainsi une

structure de type domaine d’immunoglobuline (fig. 29). Le domaine variable permet la

reconnaissance spécifique de l’antigène. Le domaine variable des TCR possède 3 régions

hypervariables CDR (complementary determining region). Alors que la CDR1 et la CDR2 sont

codées de façon germinale par les gènes V, la CDR3 est codée par la juxtaposition des segments

V, D et J réarrangés pour former le gène de la chaîne du TCR considérée.

La résolution de la structure cristallographique d’un complexe TCR/CMH-peptide a mis

en évidence le rôle crucial de ces régions dans la fonction du TCR. La région CDR1 interagit

directement avec le peptide et le CMH. La CDR2 interagit avec le CMH, tandis que la région la

plus hypervariable, la CDR3, reconnaît directement le peptide (fig. 30).

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Cours 7 : Structure et organisation génétique des récepteurs lymphocytaire (TCR et BCR) Mlle

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Immunologie approfondie 45

Figure 29 : Structure du récepteur des lymphocytes T

Figure 30 : représentation tridimensionnelle de l’interaction entre les régions hypervariables

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Cours 7 : Structure et organisation génétique des récepteurs lymphocytaire (TCR et BCR) Mlle

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Immunologie approfondie 46

du TCR et le peptide antigénique associé à la molécule de CMH classe I.

Une vingtaine d’acides aminés organisés en hélice alpha assurent l’ancrage de la chaîne

protéique dans la membrane. La plupart sont hydrophobes et certains acides aminés chargés

interagissent probablement avec les résidus chargés des chaînes du complexe CD3. La partie

transmembranaire est prolongée par un très court segment intracytoplasmique. La partie

cytosolique des chaines constituant le CD3 renferme 10 motifs ITAMs. Ces derniers sont

constitués par deux séquences de 4 acides aminés (Tyr-x-x-Leu/Ile) séparées par 6 à 7 acides

aminés (fig. 29).

2.2. Organisation des gènes du TCR

En configuration germinale, les gènes codants pour les chaînes du TCR sont morcelés et

doivent être réarrangés par un processus de recombinaison somatique dirigée pour pouvoir être

exprimés. Ce processus nommé recombinaison V(D)J prend place dans le thymus lors de la

maturation des précurseurs lymphocytaires.

Les gènes codant pour les chaînes TCRα, TCRβ, TCRδ et TCRγ sont notés

respectivement TCRA, TCRB, TCRD et TCRG. Les loci regroupant les gènes TCRB et TCRG

portent le même nom. Le locus regroupant les gènes TCRA et TCRD est dénommé TCRAD.

Le locus TCRB est situé sur le chromosome 7 chez l’homme et s'étend sur environ 600

kb (fig. 31). Le nombre de segments BV est élevé (une soixantaine regroupés en 30 familles).

Les segments géniques BV sont situés en amont du locus à l'exception de certains segments. Les

segments de gènes de diversité (BD) au nombre de 2 et de jonction (BJ) au nombre de 12 sont

regroupés en deux régions successives dupliquées comprenant chacune un gène BD, 6 à 8 gènes

BJ et un gène constant BC. Quatre des segments BJ et 12 des segments BV chez l’homme sont

des pseudogènes.

Le locus TCRG est également situé sur chromosome 7. Son organisation ressemble à

celle du locus TCRB avec une région composée de segments V et deux régions dupliquées

possédant chacune plusieurs gènes J et un gène C (fig. 31).

Le locus TCRAD présente une organisation semblable chez l’homme et la souris. Il est

situé sur le chromosome 14 chez les deux espèces et s’étend sur 1 à 1.5 Mb. Son organisation

unique imbrique les gènes codants pour la chaîne TCRδ entre les gènes TCRAV et TCRAJ

codant pour la chaîne α du TCR (fig. 31). Le réarrangement des gènes codants pour la chaîne

TCRα interdit de ce fait l’expression d’une chaîne TCRδ.

Les gènes V sont regroupés en amont du locus et la plupart peuvent servir

indifféremment à la création de gènes codant pour une chaîne TCRα ou TCRδ. Certains gènes V

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Immunologie approfondie 47

(DV101 à DV105) sont utilisés d’une manière restreinte à la formation de la chaîne δ. Le

réanrrangement peut s’effectuer soit par excision soit par inversion selon la localisation du

segment de gène concerné. Certains gènes AJ ne possèdent pas de RSS (Séquence Signal de

Recombinaison), de site d’épissage ou de cadre de lecture ouvert correct et sont non

fonctionnels. Un certain nombre de ces pseudogènes sont décrits chez l’homme comme chez la

souris, mais leur nombre n’est pas défini avec exactitude.

Figure 31 : Organisation génétique des loci codant pour les chaines du TCR

3. Le récepteur pour l’antigène des lymphocytes B (BCR)

La reconnaissance spécifique de l’antigène est la caractéristique majeure de la réponse

immunitaire adaptative. La molécule impliquée dans ce processus au niveau du lymphocyte B est

une immunoglobuline membranaire : récepteur des LB.

3.1. Structure du BCR

Le BcR a une structure hétéro-oligomérique. C’est un complexe tétramérique composé de

deux chaînes lourdes ancrées à la membrane et de deux chaînes légères. La région cytoplasmique

des Ig de membrane est courte : 3 résidus pour les IgM et les IgD et 28 résidus pour les IgG.

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Immunologie approfondie 48

Cette région intracytoplasmique ne joue aucun rôle dans la transduction du signal induit par la

fixation de l’antigène sur les Ig membranaires. Ce rôle est affecté à des protéines étroitement

associées au BCR : Ig et Ig (CD79a et b). Tout comme le CD3 présent sur les lymphocytes T,

ces protéines possèdent des motifs ITAMs qui vont permettre l’initiation de la cascade de

phosphorylation observée après activation du récepteur des lymphocytes B (fig. 32).

Figure 32: Structure du récepteur des lymphocytes B

3.2. Organisation des gènes d’immunoglobuline

Il existe trois complexes génétiques distincts mis en jeu lors de la synthèse

d’immunoglobulines : les loci Iget Ig codant les chaînes légères et le locus IgH codant les

chaînes lourdes. Chaque complexe est composé de segments variables (V), de segments de

jonction (J) et de gènes codant les régions constantes. Les segments de diversité (D) sont propres

au locus IgH. Le répertoire des immunoglobulines (Ig) est codé par de multiples segments de

gènes germinaux qui subissent une diversification somatique dans les cellules B en

développement.

Chez l’homme, le locus de la chaîne légère λ est situé sur le chromosome 22q11, il

comprend environ 30 gènes Vλ et 5 segments Jλ. Tandis que le locus κ comportant 34-40 gènes

Vκ et 5 gènes Jκ est situé sur le chromosome 2p12. Les gènes VH, quant à leur tour, ont été

identifiés sur le chromosome 14q32. On compte environ 300 de gènes VH, 30 gènes DH, 6 gènes

JH. Neuf gènes codent les régions constantes (C) des 9 classes et sous-classes

d'immunoglobulines. Dans l'ordre, sur le chromosome 14, on trouve les gènes des divers

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Immunologie approfondie 49

domaines constants des régions C, C, C3, C1, C2, C1, C2, C4, C1, C2. Le gène C2

est un pseudogène (fig. 33).

Figure 33 : Organisation génétique des loci codant pour les chaines du TCR

Les chaînes légères sont codés par les loci Ig et Ig. Les gènes des chaînes légères

sont situés sur le chromosome 2. Le locus Ig humain, en configuration germinale, comporte 31

à 35 segments V fonctionnels ainsi que 5 segments J. Les segments V et J codent la partie

variable de la chaîne légère. Un seul segment C code pour la partie constante. Tandis que, les

gènes des chaînes légères sont situés sur le chromosome 22. Le locus Ig humain, en

configuration germinale, comporte environ 30 segments V ainsi que 4 segments J. Il existe au

moins 6 gènes C différents, chacun étant précédé d’un seul gène J qui lui est propre. La

recombinaison se fait au hasard entre l'un des gènes V et un gène J.

4. Répertoire T et B

Le répertoire est l’ensemble des TCR et BCR de spécificités antigéniques différentes

portées par les LT et les LB périphériques. La diversité du répertoire des TCR et des BCR résulte

de deux mécanismes principaux : la diversité combinatoire et la diversité jonctionnelle. Ces

mécanismes sont nécessaires à l’établissement d’un répertoire suffisamment large pour

reconnaître un nombre virtuellement illimité d’antigènes. En l’absence de la diversité

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Immunologie approfondie 50

jonctionnelle, le nombre de segments géniques nécessaires à l’établissement d’un répertoire

équivalent serait probablement trop élevé pour pouvoir être contenu dans le génome.

4.1. Diversité combinatoire

Les régions variables des chaînes H sont obtenues par l’association, dans un premier

temps, d'un segment de jonction JH avec un segment de diversité DH, puis le réarrangement de

cette association D-JH avec un segment variable VH, le tout aboutissant à la formation d'un exon

VDJ. Les régions variables des chaînes L sont générées seulement par jonction de segments VL

et JL pour former un exon VJ. Les régions d'ADN comprises entre les différents segments sont

délétées lors de ces réarrangements sous forme d'un ADN circulaire ou épisome.

La diversité combinatoire est gouvernée par le hasard du choix des segments constituant

les régions variables. Son degré de diversité dépend du nombre de combinaisons possibles lors

de l’assemblage des segments V, D et J présents sur le locus. Statistiquement, plus le nombre de

segments est élevé et plus la diversité combinatoire est haute.

4.2. Diversité jonctionnelle

Elle permet d'augmenter encore la diversité créée par les mécanismes de recombinaison.

Lors des processus de recombinaison V(D)J, les mécanismes de réparation de l’ADN créent une

variabilité dans les zones de jonction entre les gènes associés et la position précise à laquelle les

segments génétiques V(D)J se joignent peut légèrement varier. Ce phénomène induit un degré

supplémentaire de diversité par délétion ou insertion de nucléotides dans les régions variables

des immunoglobulines. Au niveau des segments codants on trouve deux types d’insertion

nucléotidique (fig. 34).

* Nucléotides Palindromiques

Lors de l’initiation du réarrangement des gènes TCR, les extrémités codantes sont

scellées en épingle à cheveux. L’ouverture de cette épingle à cheveux peut se faire de manière

asymétrique, générant une extrémité cohésive. Le brin portant l’extrémité sortante possède alors

une séquence nucléotidique palindromique. Les nucléotides ainsi ajoutés sont nommés

nucléotides P (templated).

* Nucléotides N

Les nucléotides N (non-templated) sont les nucléotides non codés présents dans la

jonction codante dont l’ajout est catalysé de manière aléatoire et indépendamment de toute

matrice par la terminal déoxynucléotidyl transférase (TdT). En moyenne on retrouve un ajout de

3 pb par jonction dans les chaînes TCRβ ; et jusqu’à 15 bp par jonction dans les chaînes lourdes

et légères des immunoglobulines.

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Immunologie approfondie 51

Cette insertion est spécifique du stade précoce du développement des LT et LB, pendant

lequel la TdT est exprimée et où a lieu la recombinaison V(D)J. La TdT ajoute ces nucléotides

sans amorçage, avec une préférence pour des résidus G. Ces régions N sont ainsi riches en G-C.

Figure 34 : Diversité jonctionnelle

* Délétions

Des délétions de la partie codante des gènes TCR sont fréquemment retrouvées lors de

l’analyse des jonctions codantes. Une fois l’épingle à cheveux ouverte, les extrémités codantes

peuvent être modifiées.

La recombinaison V(D)J permet de générer un vaste répertoire d’immunoglobulines à

partir d’un nombre restreint de gènes. En effet, grâce à l’utilisation des différents gènes du

répertoire, des coupures de l’ADN quelquefois imprécises, ainsi que des diversités N et P, il est

possible pour un individu de générer théoriquement jusqu’à 109 immunoglobulines différentes.

Cependant, le tribut à payer pour cette variabilité particulièrement importante est la répercussion

aléatoire de ces ajouts ou excisions de nucléotides sur le cadre de lecture des protéines à

synthétiser. Ainsi, seule une séquence recombinée sur trois peut coder une protéine fonctionnelle.

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 52

Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T

1. Activation des lymphocytes T

L’interaction moléculaire entre le TCR du LT et le CMH porté par la cellule présentatrice

d’Ag (CPA) enclenche une cascade d'évènements intracellulaires, appelée signalisation

cellulaire. Ces voies de signalisation auront pour finalité d’activer plusieurs facteurs de

transcription qui moduleront l’expression de gènes impliqués dans l’activation et dans les

fonctions effectrices des lymphocytes T telles que la prolifération, la production de cytokines et

la différenciation cellulaire.

1.1. Contact entre CPA et lymphocyte TCD4

Les cellules dendritiques capturent les Ag dans les tissus périphériques et migrent ensuite

vers les organes lymphoïdes secondaires pour devenir des cellules présentatrices d’antigènes

compétentes initiant ainsi une réponse immunitaire spécifique d’antigène. Les LTCD4 naifs sont

activées par des fragments antigéniques peptidiques, associés à des molécules de CMH classe II,

présentés par la cellule dendritique. Les DC possèdent les capacités les plus appropriées pour

présenter les Ag aux LT naïfs et induire leur différenciation en cellules effectrices. Par exemple,

les complexes CMH/peptide sont 10 à 100 fois plus nombreux sur les DC que sur les autres CPA

(LB et macrophages). Dans le cas où le TCR reconnaîtrait un antigène de manière spécifique, le

lymphocyte T forme une zone de contact particulière: la synapse immunologique (fig. 35). Cette

dernière s’accomplit par des réarrangements protéiques de part et d’autre de la membrane

plasmique de la cellule dendritique et du lymphocyte T.

La synapse immunologique est formée par de nombreuses molécules d’adhésion, telles

que CD2/LFA-3 (Leucocytes Function Ag-3), ICAM-1 (Intercellular Cell Adhesion Molecule-1

ou CD54) et ICAM-2 (CD50) /LFA-1, ICAM-3/DC-SIGN. L’ensemble de ces interactions

stabilisent le contact entre DC et LT pour permettre l’association entre le TCR et le complexe

CMH/peptide. Parallèlement, l’engagement du corécepteur CD4 ou CD8 qui se lie

respectivement au domaine ß2 du CMH de classe II (CMH-II) ou au domaine α3 du CMH de

classe I (CMH-I) augmente l’affinité du TCR pour le complexe CMH/peptide.

Cet engagement potentialise alors l’activation de la cellule T d’un facteur de 100.

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 53

Figure 35 : Interactions moléculaires impliquées dans la formation de la synapse immunologique

1.2. Transduction du signal et voies de signalisation

Une fois la synapse immunologique est établie entre les deux cellules, l’activation des LT

s’effectue par différents types de signaux: le signal de stimulation et le signal de co-stimulation

(fig. 36). La reconnaissance du complexe CMH peptide de la DC par la cellule T constitue le

signal 1 de l’activation du LT. Le deuxième signal est assuré par les interactions moléculaires

suivantes: CD28/B7, CD40L/CD40

1.2.1. Signal de Stimulation

La liaison du TCR avec le complexe CMH/peptide entraîne la formation d’un radeau

lipdique. Ce dernier active une phoshatase la CD45. Cette protéine transmembranaire active par

déphosphorylation les protéines tyrosine kinases de la famille Src: Lck et fyn.

Au repos, la Lck est phosphorylée, autorisant une conformation inactive. Après

engagement du TCR, la phosphatase CD45 déphosphoryle la Lck associée à CD4, permettant un

dépliement de la protéine et par conséquent elle devient active. La phosphorylation de la Lck est

contrôlée par des actions opposées entre la tyrosine phosphatase CD45, qui active la Lck, et la

tyrosine kinase Csk (C-terminal Src Kinase), qui inhibe la Lck. La fyn est associée aux chaînes

du CD3 dont l’activation est dépendante elle aussi de CD45.

La Lck et la fyn phosphorylent les tyrosines des motifs ITAMs (Immunoreceptor

Tyrosine-based Activation Motifs) situés sur les parties cytosoliques des chaînes protéiques de

CD3. La tyrosine kinase ZAP-70 se fixe alors à ces ITAMs phosphorylés. Suite à cette

association, la ZAP-70 devenant active phosphoryle une protéine transmembranaire adaptatrice

LAT (linker for activation of T-cells) et la proteine adaptatrice cytosolique SLP-76 (SH2 domain

containing Leucocytes Phosphoprotein of 76 kDa). Ces 2 protéines jouent un rôle central dans la

mise en place et la connexion des différentes voies de transduction du signal. En effet, la

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Immunologie approfondie 54

phosporylation sur de nombreuses tyrosines de ces protéines conduit à l’activation de différentes

voies de signalisation dépendantes de la PLC-γ1 (Phospholipase C-γ1) et de la Pi3K

(Phosphatidylinositol-3-OH Kinase).

Suite à l’activation du TCR, la PLC-γ1 est recrutée au niveau du complexe SLP-76, Vav1

et LAT où elle est ensuite phosphorylée par la kinase Itk (IL-2-inducibleT-cell kinase). Une fois

activée, la PLC-γ1 hydrolyse le phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PIP2) conduisant à la

formation de deux seconds messagers : l’inositol-1,4,5-triphosphate (IP3) et le diacylglycérol

(DAG).

Figure 36 : Voies de signalisation induite par le TCR

a) Voie de signalisation calcique

L’IP3 se fixe à des récepteurs de la membrane du réticulum endoplasmique ouvrant ainsi

des canaux calciques qui vont relarguer le calcium dans le cytoplasme. Cette augmentation

rapide mais transitoire de calcium conduit à l’ouverture de canaux calciques de la membrane

plasmique du lymphocyte T, les CRAC (Calcium Release Activated Calcium Channels).

L’ouverture des CRAC permet une entrée du calcium depuis le milieu extracellulaire, maintenant

ainsi une concentration cellulaire en calcium élevée. Le calcium se fixe alors sur la calmoduline.

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Immunologie approfondie 55

Le complexe calcium/calmoduline active alors la calcineurine, une phosphatase, qui va à son

tour déphosphoryler le facteur de transcription NFAT (Nuclear Factor of activated T cells) et

ainsi conduire à sa translocation au noyau (fig. 36).

Dans le noyau, NFAT coopère avec de nombreux autres facteurs de transcription

conduisant à l’expression différentielle de nombreux gènes dont celui de l’IL-2. La voie

calcique, en agissant sur les protéines du cytosquelette, contribue aussi à l’immobilisation de la

cellule T lors de la rencontre avec une CPA, formant ainsi la synapse immunologique mature.

b) Voie de la PKCθ

La PKCθ est recrutée au niveau de la membrane plasmique du LT où la synapse

immunologique est établie. Le Diacylglycérol mais aussi la lck vont favoriser son activation.

Devenue active, la PKCθ active à son tour une autre kinase IKK (inhibitor kinase kinase). Cette

dernière phosphoryle l’IB (inhibitor of NF-kB, lié au facteur de transcription NF-kB). Ma

phosphorylation de cet inhibiteur est responsable de la libération du facteur NF-kB (Nuclear

factor-kappa B) permettant ainsi sa translocation dans le noyau. L’activation de NFκB et du

complexe AP-1 conduit alors à l’activation de gènes impliqués dans la survie, la différenciation,

l’homéostasie et les fonctions effectrices des LT (fig. 36).

c) Voie des MAPKinases

Suite à l’engagement du TCR, la protéine LAT recrute et fixe la protéine adaptatrice

GRB2. GRB2 est elle-même constitutivement associée à SOS, une GEF (Guanine nucleotide

Exchange Factor) qui permet l’activation de la GTPase Ras. A son tour, la protéine Ras active

alors les MAPKKK induisant la cascade des MAP kinases qui conduit à la translocation

nucléaire de ERK 1 et 2. Les kinases ERK vont activer le facteur de transcription Elk qui

contribue à l’activation du complexe de transcription AP-1 (c-Jun/c-Fos). La costimulation par

CD28 permet l’activation de Vav-1 conduisant à la phosphorylation de c-Jun par JNK qui pourra

alors s’associer à c-Fos (fig. 36).

d) Voie de la Pi3K

Une quatrième voie de transduction du signal implique l’intervention d’une lipide kinase,

la phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K). Cette kinase phosphoryle le PIP2 membranaire pour

générer du PIP3. Après activation du TCR, la Pi3K est recrutée à la membrane plasmique. La

Pi3K se fixe sur les tyrosines phosphorylées des queues cytoplasmiques des molécules de

costimulation CD28 et ICOS. Le PIP3 permet le recrutement à la membrane plasmique de

nombreuses enzymes à domaine PH (Pleckstrin Homology) dont la sérine-thréonine kinase

AKT. Cette dernière joue un rôle important, notamment dans la croissance et la prolifération

cellulaires, la survie et la production de cytokines. Les Tec kinases, protéines qui possèdent aussi

des domaines PH, dont Itk peuvent aussi être recrutées à la membrane et être activées. Elles

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Immunologie approfondie 56

permettent alors d’activer la PLC-γ et donc de créer une connexion entre la voie de la Pi3K et la

voie calcique.

L’action conjointe de facteurs de transcription NFAT, AP-1 et NF- kB amène à la

transcription du gène de l’IL-2 et la sous-unité (CD25) de son récepteur et d’autres gènes. La

signalisation du TCR induit également l’expression de CD40L (CD154) à la surface du

lymphocyte T. Sa liaison au récepteur CD40 exprimé sur la CPA induit une augmentation de

l’expression des molécules CD80/ CD86 qui à leur tour renforcent le signal de costimulation.

1.2.2. Signal de co-stimulation

Le signal fournit par le TCR n’est pas suffisant pour l’activation complète du LT. En

effet, la liaison du TCR en l’absence de signal de co-stimulation induit généralement l’apoptose

ou un état d’anergie dans lequel les LT sont incapables de produire de l’IL-2 et de proliférer.

L’activation optimale des lymphocytes T requiert un second signal indépendant de l’antigène :

signal de costimulation.

La liaison de CD28, constitutivement exprimé sur les LT, à son ligand B7.1 (CD80)

présents sur les CPA incite fortement la survie cellulaire, l’expansion clonale et la

différenciation. La signalisation via CD28 permet de réguler le seuil d’activation et de le

diminuer considéreblement.

Les molécules de costimulation peuvent être divisées en deux groupes suivant leurs effets

positifs ou négatifs sur l’activation lymphocytaire: LFA-1 et CD28 induisent une activation après

liaison avec leur ligand, alors que la molécule CTLA-4 (Cytotoxic T lymphocyte Antigen-4)

génère des signaux inhibiteurs. L’expression de CTLA-4 est restreinte aux LT activés et

mémoires. Malgrés le role important de CD28, les réponses immunitaires ne sont pas toutes

affectées par la perte de cette molecule de stimulation montrant que d’autres molécules peuvent

co-stimuler les LT. En effet, l’interaction entre le ligand du récepteur CD40 (CD40L) présent à

la surface du lymphocyte T et le CD40 présent à la surface de la CPA participe également au

signal de costimulation.

2. Différenciation des lymphocytes Th

Les différentes sous-populations des LT se caractérisent par leur profil de sécrétion de

cytokines qui leur permet d’orchestrer la réponse immunitaire face à différents pathogènes.

Chaque sous-population est capable de promouvoir son propre développement et d’inhiber le

développement des autres sous-populations via les cytokines qu’elles sécrètent. De nombreux

facteurs influencent la différenciation vers un lignage donné: les cytokines présentes dans

l’environnement, la nature et la dose de l'antigène, le type de cellules présentatrices d'antigène, et

leurs degrés de différenciation ou de maturation. Les cytokines restent les facteurs les mieux

décrits.

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Immunologie approfondie 57

Après leur activation par les DC, les LT CD4 naïfs peuvent se différencier en trois sous-

populations effectrices Th1, Th2 et Th17.

2.1. Lymphocytes Th1

Suite à l’activation des LTCD4 par les deux signaux, le LTh active se différencie en

LTh1 sous l’effet de l’IL-12. Cette interleukine est sécrétée par les CPA activées telles que les

macrophages, les monocytes et les DC ayant interagit avec les pathogens intracellulaires. L’IL-

12 se fixe sur son récepteur induisant ainsi l’activation de JAK2 puis STAT4 nécessaire à la

différenciation optimales en LTh1. L’IFN-γ se fixe sur son récepteur et active les Janus kinases

JAK1 et JAK2 qui vont à leur tour activer STAT1. Ce dernier induit alors l’expression de T-bet,

facteur de transcription essentiel au développement des Th1. Le T-bet modifie la chromatine du

gène de l’IFN-γ et permet sa transactivation. Le T-bet induit aussi l’expression d’IL12-Rß2,

permettant à l’IL-12 produite par les CPA, d’activer STAT4. STAT4 et T-bet induisent

l’expression d’IFN-γ qui renforce alors l’engagement en Th1 via STAT1 (fig. 37). En parallèle,

T-bet va réprimer GATA-3, un facteur clé de la différenciation Th2, ainsi que le gène de l’IL-4

et inhiber ainsi la différenciation Th2.

Figure 37: Développement des LTH1

Les LTh1 sécrètent: l'IFN-γ, l’IL-2, le TNF-α, et le TNF-ß. Ces cellules induisent une

réponse immunitaire à mediation cellulaire luttant ainsi contre les pathogènes intracellulaires

(virus, bactéries et parasites intracellulaires). L’IFN-γ active les macrophages et augmente ainsi

leur activité phagocytaire, l’expression des CMH-I et II, l’induction d’IL-12, de NO (Nitric

Oxide) et la production d’anion superoxide, importants pour l’élimination des pathogènes

intracellulaires. L'IFN-γ favorise la production d’IgG opsonisants (macrophage) et lytiques

(complément). Les cytokines produites par ce type de lymphocyte induisent la maturation des

LTCD8 en cellules cytotoxiques actives (fig. 38). Cependant, les Th1 sont aussi impliqués dans

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 58

la réaction d'hypersensibilité retardée où l’IFN-γ et le TNF-ß induisent une forte inflammation et

des lésions tissulaires.

Figure 38 : Rôles des LTh1

Historiquement, les LTh1 ont été fortement reliés à de nombreux syndromes auto-

immuns comme la sclérose en plaques, le diabète et le lupus érythémateux disséminé.Mais ces

données ont récemment été remises en question par la découverte des Th17.

2.2. Lymphocytes Th2

La différenciation des LTh en LTh2 nécessite l’IL-4; produit par ces cellules elles-

mêmes. Les mastocytes, les basophiles, les éosinophiles et les cellules NKT peuvent également

produire l’IL-4. Contrairement au récepteur de l’IL-12, celui de l’IL-4 est exprimé par les LT

naïfs. L'IL-4 inhibe l'expression de l'IL-12 par les DC, ainsi que l'expression de la chaîne ß2 du

récepteur à l’IL-12 par les LTCD4 empêchant ainsi l’engagement vers la lignée Th1.

L’activation des LTCD4 (naïfs) conduit à la production de l’IL-4 et de GATA-3 (GATA

binding protein 3). La fixation de l'IL-4 sur son récepteur active le facteur de transcription

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 59

STAT-6. Ce dernier en collaboration avec NFAT, AP-1 et NFκB induit l'expression de l’IL-4 et

le facteur de transcription GATA-3. STAT6 modifie la structure de la chromatine du gene d’IL-4

facilitant ainsi l’accès des facteurs de transcription. GATA-3 favorise la réponse Th2 en

induisant la transcription de l’IL-5 et de l’IL-13 d’une part; et prévient aussi le développement de

la réponse Th1 d’autre part en inhibant l’expression de la chaîne ß du récepteur à l’IL-12 (fig.

39).

Figure 39. Développement des LTH2

Les LTh2 sont impliqués dans l'élimination de pathogènes extracellulaires (toxoplasme,

leishmanias, ou les helminthes). Ils se caractérisent par la production d'IL-4, d’IL-5 et d’IL-13.

L’IL-4 stimule la croissance et la différentiation des LB en plasmocytes producteurs d’IgE,

isotype qui joue un rôle prépondérant dans la dégranulation des mastocytes. L’IL-5 est la

principale cytokine responsable de la différenciation, de l’activation et du recrutement des

éosinophiles; cellules importantes dans l’immunité antiparasitaire (fig. 40).

Cependant, les LTh2 peuvent aussi être à l’origine de maladies allergiques. En effet, les

IgE et les mastocytes provenant de l’activation de LTh2 spécifiques d’allergènes peuvent

entraîner des reactions allergiques et de l’asthme.

2.3. Lymphocytes Th17

La combinaison du TGF-ß et de l'IL-6 est essentielle pour induire la différenciation vers

la lignée Th17. L’IL-6 est produite par de nombreuses cellules telles que les DC, les monocytes,

macrophages, mastocytes, LB et des sous-populations de LT actives mais aussi par les

fibroblastes, les cellules endothéliales et les kératinocytes. Contrairement à l’IL-12, l’IL-4 et

l’IL-6, le TGF-est difficile d’en déterminer sa source.

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Immunologie approfondie 60

Figure 40. Rôles des LTH2.

L’IL-6 en se fixant sur son récepteur active STAT3 ; qui en coopération avec RORγt

(retinoic-acid-receptor-related orphan receptor-γt) active la transcription du gène de l’IL-17 et de

l’IL-21. RORγt est un facteur de transcription impliqué dans la différenciation des Th17 (fig.

41). L’induction complète de RORγt n’est terminée qu’en présence de TGF-ß. Le TGF-ß inhibe

la différenciation en Th1 et Th2. L’IL-21 en présence de TGF-β est aussi capable d’induire la

différenciation en Th17 via RORγt. Il a été montré, que l’IL-17 pouvait directement inhiber la

différenciation des Th1 in vitro en inhibant l’expression de T-bet.

Cette population joue un rôle dans l’élimination de certains pathogens spécifiques qui

requièrent une inflammation massive et que les Th1 et Th2 ne peuvent pas contrôler. L’IL-17,

d’IL-21 et d’IL-22 constitue la marque spécifique du profil cytokinien de ce type de LT. Ces

cytokines stimulent les fibroblastes, les macrophages, les cellules endothéliales et les cellules

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Immunologie approfondie 61

épithéliales, à produire de multiples médiateurs pro-inflammatoires (IL-1, IL-6, TNF-α, NO,

métalloprotéases et chimiokines). Ces cytokines recrutent les neutrophiles, eux-mêmes

producteurs d’IL-17 (fig. 42).

Figure 41 : Développement des LTH17.

Figure 42 : Rôles des LTH17.

La cinétique d’apparition des LTh17 sur le site de l’inflammation est rapide. Grâce à

l’induction de nombreuses chimiokines, les LTh17 peuvent relier l’immunité innée et adaptative

et attirer d’autres sous-populations T auxiliaires sur le site de l’inflammation. Les LTh17 sont

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 62

impliqués dans des maladies infectieuses, des réactions d’auto-immunité, d’alloréactivté,

d’allergie et des cancers.

2.3. LT mémoires

Dès que la réponse immunitaire est contrôlée, la majorité des LT ayant participé à la

réponse immunitaire primaire meurent. Tandis qu'une petite population cellulaire est maintenue

pour former le compartiment des LT mémoires. Les cellules mémoires confèrent une protection

immédiate dans les tissus périphériques ; et sont responsables de la réponse secondaire rapide et

intense aux antigènes, dans les organes lymphoïdes secondaires. Cette fonction de mémoire est

portée par deux types cellulaires distincts. La mémoire protectrice est exercée par des LT

effecteurs memoires (EM) qui migrent dans les tissus périphériques enflammés et exercent une

fonction effectrice immédiate. Tandis que la mémoire réactive est portée par les LT centraux

memoires (CM) qui migrent vers les organes lymphoïdes secondaires, et ont peu ou pas de

fonction effectrice.

Les lymphocytes Th (CM) sont des cellules mémoires exprimant constitutivement les

mêmes recepteurs des LT naifs (CCR7 et CD62L); dont la fonction est la migration vers les

zones T des organes lymphoïdes secondaires. Comparées aux cellules naïves, les TCM:

* ont une plus haute sensibilité aux stimulations antigéniques ;

* sont moins dépendants des molécules de costimulation ;

* expriment CD40L de façon plus importante.

Après l’engagement du TCR, les TCM produisent principalement de l’IL-2, se prolifèrent et se

différencient en cellules effectrices productrices de grandes quantités d'IFN-γ ou d'IL-4.

Les TEM expriment un large eventail de récepteurs aux chimiokines et de molécules

d'adhésion ; qui sont nécessaires pour leur migration dans les tissus enflammés. Les TEM se

caractérisent par une fonction effectrice rapide ; et peuvent être stimulés par des antigènes

présentés par des CPA non professionnelles.

La proportion des LT (EM) et (CM) dans le sang est différente selon les LTh et LTc : les CM

sont prédominants dans les LTh et les TEM dans les LTc.

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Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B Mlle

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Immunologie approfondie 63

Cours 9. Activation et différenciation des lymphocytes B

1. Introduction

La maturation Ag-dépendante des LB est différente des LT pour plusieurs raisons.

Premièrement, les LB n’ont qu’une seule destinée, en dehors des cellules mémoires, les

plasmocytes. Mais d’un autre côté, la maturation des LB doit faire face aux réarrangements des

gènes des différentes classes d’Ig, contrairement aux LT qui ne possèdent qu’une seule classe de

TCR.

2. Activation des lymphocytes B

Les LB sont localisés dans les follicules primaires des organes lymphoïdes secondaires.

Ils n'ont pas accés direct aux antigènes. Ces derniers leur parviennent soit par la la lymphe issue

du tissu infecté soit par les cellules dendritiques. En effet, les cellules dendritiques provennant du

lieu de l'infection pour présenter l'antigène aux lymphocytes T, sont chargées à leur surface de

nombreux Ag natifs issus des micro-organismes. L’activation des lymphocytes B peut se faire de

différentes manières suivant l’implication des lymphocytes T.

2.1- Activation thymo-indépendante

L'activation du LB par certains agents pathogènes est indépendante de l’aide de la cellule

T. Ces Ag T indépendants ou tymo-indépendants génèrent principalement des anticorps IgM de

faible affinité. L’activation se fait de 2 manières:

L’activation thymo-indépendante de type 1 : cette activation passe par le BCR (1er

signal : Ag-BCR) et par des récepteurs mitogéniques communs à tous les LB (2ème

signal : Ag- récepteur mitogénique). Elle entraîne une stimulation polyclonale des LB.

Un exemple de ces antigènes est le lipopolysaccharide bactérien.

L’activation thymo-indépendante de type 2 : Cette activation passe par le BCR

uniquement qui reconnait des déterminants antigéniques répétitifs d’antigène. Elle

entraîne une stimulation monoclonale des LB. Exemple: Polysaccharides de

Pneumocoques).

2.2- Activation thymo-dépendante

Comme pour l’activation des lymphocytes T, deux signaux sont indispensables pour

l’activation du LB. Les signaux de stimulation sont responsables d’une part de l’internalisation

(endocytose) du complexe Ag-BCR, permettant ainsi la dégradation de l’antigène dans le

système endosomale. Les fragments peptidiques obtenus seront associés à des molécules de

CMH-II, procurant au lymphocyte B le statut de cellule présentatrice d’antigène. Les signaux de

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Cours 8 : Activation et différenciation des lymphocytes T Mlle

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Immunologie approfondie 64

stimulation sont responsables, d’autre part, de l’activation des tyrosines kinases qui vont

phosphoryler les motifs ITAMs des régions intra-cytoplasmiques du dimère Igα-Igβ associé au

BCR. Ce qui entraîne l’activation des facteurs de transcription permettant ainsi l’expression de

nombreuses molécules.

En effet, le pontage du BcR ‘cross-linking’ induit la phosphorylation des résidus tyrosyl

conservés des motifs ITAM de CD79a et CD79b par des Protéines Tyrosine Kinases (PTK) de la

famille Src (p59Fyn

, p53Lyn

et p56Lyn

, p55Blk

). Ces PTK sont activées par CD45 (phosphatase) et

provoque la translocation de la p72Syk

du cytoplasme vers la membrane plasmique cellulaire. La

Syk se lie aux motifs ITAM phosphorylés au même temps qu’une autre kinase la Btk. La Lyn

activée phosphoryle aussi des résidus dans la molécule CD19. La Syk remplit un rôle similaire

dans les cellules B à celui joué par la ZAP-70 dans la cellule T. Suite à l’activation de Syk, cette

dernière phosphoryle et recrute BLNK (cellule B linker) au complexe BcR. Après sa

phosphorylation par Syk, BLNK fournit des sites de liaison pour la phospholipase C2, Vav et

Btk. BLNK active la voie des MAP-Kinases: BLNK recrute Shc et Grb2 qui sont des adaptateurs

activant SOS, un facteur d'échange du GDP pour les proteines G. Il remplace donc un GDP par

un GTP sur la protéine G Ras qui est alors sous sa forme active et induit l'activation de la voie

des MAP-kinases. Cette voie conduit à l'activation de facteurs de transcription. D'un autre côté,

BLNK permet d'associer la PLCγ2 à la tyrosine kinase de Bruton (Btk). La Btk phosphoryle et

active la PLCγ2 qui hydrolyse le phospholipide membranaire phosphatidylinositol-4,5-

diphosphate (PIP2) en inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) et diacylglycérol (DAG). Les mêmes

voies de signalisation, déclenchées au cours de l’activation des LT, sont observées dans

l’activation des LB (fig. 43)

Les signaux de co-stimulation sont indispensables à une activation totale du lymphocyte

et sont permis par un certain nombre de co-récepteurs (CD19, CD21 et CD81) qui vont amplifier

le signal. L’activation des LB se répercute sur l’expression de molécules membranaires telles

que : récepteurs de cytokines (notamment IL-4R, IL-6R, IL-10R, IFN-γR), les molécules de co-

stimulation (CD80 et CD86), le CMH-II et les molécules d'adhérence (ICAM-1, CD58). Le

lymphocyte B se prépare ainsi à intéragir avec un lymphocyte Th comme étant une cellule

présentatrice d’antigène.

L’interaction entre le BCR et l’Ag natif est un prélude à l’endocytose de cet antigène.

Dans les endosomes, l’Ag est dégradé et peut être associé aux molécules du CMH classe II

constitutivement exprimées à un faible niveau dans les lymphocytes B. Cette expression est

augmentée par activation du lymphocyte B par l’IL-4 et permet d’exposer un Ag présentable à

un lymphocyte Th spécifique.

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Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B Mlle

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Immunologie approfondie 65

Figure 43 : Voies de sgnalisations induite par l’intraction entre BCR et épitope antigénique

L’induction de l’expression de B7 à la surface du LB activé finit de lui conférer toutes les

propriétés requises pour fonctionner comme CPA professionnelle.

3. Réaction au niveau du centre germinatif

Parmi les LB activés lors de la réponse immunitaire, certains d’entre eux vont se

différencier directement sur place en plasmocytes à courte durée de vie (environ quatorze jours)

sécrétant une IgM caractéristique de la réponse anticorps primaire. Cette IgM est de faible

affinité pour l’antigène. Cependant, le rôle de cette première vague d’anticorps est important car

elle fournit une première barrière rapide contre l’infection et permet de générer des complexes

immuns circulants qui pourront être captés au niveau des organes lymphoïdes secondaires par les

cellules dendritiques folliculaires. Les autres LB activés migrent dans la zone B des tissus

lymphoïdes et initient la formation des centres germinatifs (transformation des follicules

primaires en follicules secondaires). Ces centres geminatifs apparaissent quelques jours après

l’exposition à l’antigène et persistent jusqu’à quelques semaines. Deux phénomènes importants

ont lieu dans le centre germinatif : la maturation d’affinité des immunoglobulines au niveau des

centroblastes et la commutation de classe au niveau des centrocytes (fig. 44).

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Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B Mlle

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Immunologie approfondie 66

Figure 44 : Réaction au niveau du centre germinatif

Le signal CD40/CD154 favorise la prolifération intense des centroblastes ainsi que les

hypermutations somatiques touchant des gènes variables des Ig, modifiant ainsi leur affinité pour

l’antigène. Ces hypermutations sont des mutations ponctuelles qui se produisent au niveau des

zones V(D)J codant les parties variables des chaînes lourdes et légères. Ces mutations

concernent de 10 à 30 nucléotides changés par rapport à la séquence initiale (celle du

lymphocyte B naïf) ; ce qui modifie en moyenne jusqu’à une dizaine d’acides aminés. Ces

mutations somatiques sont associées à un arrêt transitoire de la transcription des gènes des Ig. A

ce stade, les cellules B n’expriment donc plus d’Ig de surface.

Les centroblastes migrent ensuite vers la zone claire du centre germinatif et se

différencient en centrocytes exprimant à nouveau des Ig membranaires. L’antigène leur est

présenté sous forme de complexes immuns à la surface des cellules dendritiques folliculaire. La

susceptibilité des centrocytes à l’apoptose joue ici un rôle essentiel pour la sélection d’un

répertoire d’Ig de haute affinité pour l’antigène. Ainsi, seuls les centrocytes reconnaissant

l’antigène par une Ig de forte affinité poursuivent leur développement. Le signal CD40/CD154

procuré par le LTh folliculaire bloque leur apoptose ; et induit la commutation isotypique des Ig

aboutissant à la production d’IgA, IgG et IgE (fig. 45). En revanche, les centrocytes présentant

une faible affinité pour l’antigène sont éliminés. Ils expriment CD95 (fas), dont la liaison au fas-

ligand induit l’apoptose.

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Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B Mlle

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Immunologie approfondie 67

Figure 45 : Mécanisme de la commutation isotypique

Les LTh folliculaires sécrètent diverses cytokines (IL-2, IL-4, IL-10 ou encore IL-13).

Ces cytokines participent dans la prolifération et à la survie des cellules B ; comme elles jouent

un rôle majeur dans la détermination de l’isotype de l’Ig (fig. 46). Après la sélection de clones de

haute affinité pour l’antigène et la commutation de classe, les LB des centres germinatifs peuvent

se différencier soit en LB mémoires, soit en plasmocytes, sous l’influence de divers signaux

induits par les interactions entre LB, LT et cellules dendritiques folliculaire.

Figure 46 : Cytokines intervenant dans le choix de classe de l’Ig

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Cours 9 : Activation et différenciation des lymphocytes B Mlle

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Immunologie approfondie 68

4. Différenciation des lymphocytes B

La différenciation des LB est régulée par l'induction et l'activation de différents facteurs

de transcription.

4.1. Le plasmocyte

Deux types de plasmocytes peuvent exister lors de la réponse immunitaire : plasmocytes

à courte durée de vie et plasmocytes à longue durée de vie. Le premier type est généré lors des

réponses T-indépendantes et lors des phases précoces des réponses T-dépendantes au niveau des

foyers de cellules B extrafolliculaires. Le deuxième type est généré lors de la réaction au niveau

du centre germinatif ; où les signaux délivrés par CD40 et le récepteur de l'IL-21 induisent

l'expression d'un répresseur transcriptionnel appelé Bcl-6. Bcl-6 antagonise un autre répresseur

appelé Blimp-1, qui est nécessaire au développement des plasmocytes. Il empêche ainsi les LB

du centre germinatif de se différencier en plasmocytes au cours de la prolifération massive

caractéristique de la réaction du centre germinatif. Les LB dans les foyers extrafolliculaires

expriment faiblement le Bcl-6 et se développent plus facilement en plasmocytes de courte durée.

Comment exactement la décision est prise pour un LB donné du centre germinatif de choisir

entre devenir soit un LB mémoire ou un plasmocyte longue durée de vie.

Les plasmocytes à longue durée de vie et leurs précurseurs (plasmablastes) migrent vers

la moelle osseuse, où ils sont maintenus par des cytokines, permettant ainsi aux plasmocytes de

survivre pendant de longues périodes. Typiquement 2 à 3 semaines après immunisation avec un

antigène T-dépendant, la moelle osseuse devient un site majeur de production d'anticorps. Les

plasmocytes de la moelle osseuse peuvent continuer à sécréter des anticorps pendant des mois,

voire des années, après la disparition de l'antigène. On estime que près de la moitié des anticorps

présents dans le sang d'un adulte en bonne santé sont produits par des plasmocytes à longue

durée de vie et sont spécifiques des antigènes rencontrés dans le passé. Les anticorps sécrétés

entrent dans la circulation et les sécrétions muqueuses, mais les plasmocytes matures ne

recirculent pas.

3.2. Lymphocyte B mémoire

Les LB mémoires sont capables de déclencher des réponses rapides à l'introduction

ultérieure de l'antigène. Vu que, les LB mémoires sont générées principalement au niveau des

centres germinaux ; ils sont observés dans les réponses immunitaires T-dépendantes et émergent

généralement en parallèle avec les LTh mémoires. Les LB mémoires expriment des taux élevés

de la protéine anti-apoptotique Bcl-2, ce qui contribue à la longue durée de vie de ces cellules.

Certaines LB mémoires peuvent rester dans l'organe lymphoïde où elles ont été générées, alors

que d'autres quittent les centres germinaux et recirculent entre le sang et les organes lymphoïdes.

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Cours 10 : Immunologie de la grossesse Mlle

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Immunologie approfondie 69

Cours 10 : Immunologie de la grossesse

1. Introduction

La grossesse est un exemple de greffe semi-allogénique bien tolérée. Contrairement à ce

qu’étais proposé dans le passé, l’utérus n’est pas un site immunologiquement neutre, préservé

des cellules immunitaires maternelles. En effet, des contacts étroits entre les cellules

embryonnaires et le système immunitaire maternel s’établissent très précocement dès la

quatrième semaine de gestation. Le système immunitaire maternel produit des anticorps dirigés

contre des allo-antigènes fœtaux et notamment les antigènes HLA de classe I et les antigènes

plaquettaires paternels. Ces anticorps sont capables d’activer le complément. Par ailleurs il existe

aussi des lymphocytes T CD8 maternels spécifiques des molécules HLA de classe I paternelles.

Pour toues ces raisons, la grossesse nécessite l’induction d’une tolérance à l’interface materno-

fœtale. En effet, les antigènes fœtaux induisent une tolérance spécifique vis à vis des antigènes

paternels exprimés par le fœtus durant la grossesse. En retour, le système immunitaire maternel

est indispensable au bon déroulement des phases précoces de la grossesse et au maintien de la

grossesse.

2. Interfaces materno-fœtales

Le fœtus n’est pas directement en contact avec les tissus maternels puisqu’il en est

protégé par le liquide amniotique. Des cellules d’origine fœtale (trophoblaste) sont cependant en

contact étroit avec les cellules maternelles constituant ainsi des interfaces séparant le fœtus de sa

mère. Au cours du premier trimestre, l’interface infiltre la déciduale utérine où elle prend la

place des cellules endothéliales des artères spiralées. Ces cellules d’origine fœtale entre en

contact avec le sang maternel ; et par conséquent en contact direct avec les cellules du système

immunitaire qui infiltrent la déciduale utérine. Toutefois, la déciduale présente une répartition

des cellules immunitaires différente du sang périphérique. En effet, elle contient majoritairement

des cellules NK utérines (>70%), des macrophages (10 Ŕ 20 %), des LB et des LT. Ces cellules

sont probablement impliquées dans la production de cytokines contribuant à l’établissement de la

tolérance materno-fœtale. Cette interface, disparaît presque totalement après le premier trimestre

avec la régression de l’invasion trophoblastique et la disparition des lymphocytes déciduaux.

La deuxième interface se met en place entre la 8ème

et la 9ème

semaine de gestation. Au fur

et à mesure du développement du placenta, elle est l’interface materno-fœtale dominante

jusqu’au terme de la grossesse.

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Cours 10 : Immunologie de la grossesse Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 70

3. Réponse immunitaire maternelle

3.1. Réaction inflammatoire

Après quelques heures de la fécondation, l’utérus subit une réaction inflammatoire

importante. Cette inflammation est due à l’afflux de macrophages et de LT sécrétant de

nombreuses cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6, TNF), des facteurs de croissance (GM-

CSF, CSF-1) et des métalloprotéases matricelles. Ces médiateurs chimiques sont nécessaires à

l’adhésion de l’embryon et à l’invasion trophoblastique. Le chimiotactisme de ces cellules est

induit par les signaux attractants du liquide séminal et les cellules apoptotiques d'origine

masculine (spermatozoïdes notamment). Ensuite, un afflux de cellules NK se produit. Ces

dernières sont indispensables à la décidualisation ; qui est une transformation du stroma

endométrial maternel. La décidualisation permet l’invasion par les cellules trophoblastiques

fœtales et l’implantation de l’embryon. De ce fait, la réaction inflammatoire est indisponsable à

l’implantation.

3.2. Effet immunotrophique et implantatoire des NK utérines et déciduales

Le nombre des cellules NK utérines dans la déciduale est maximal en début de grossesse

puis diminue à partir de la 20ème

semaine jusqu’à disparition au terme. Ces cellules expriment

fortement le marqueur CD56 mais pas CD16, contrairement aux cellules NK circulantes. Le

niveau d’expression de récepteurs inhibiteurs est fortement élevé. La plupart des ligands pour ces

récepteurs sont les antigènes HLA-I non classiques (HLA-G, HLA-C et HLA-E) exprimés par la

première interface (trophoblaste extravilleux). Les NK déciduales sont peu cytotoxiques vis-à-vis

du trophoblaste et ceci peut être expliqué par le blocage de la dégranulation exercé par les

macrophages déciduaux et les cellules stromale. En effet, les cellules stromales déciduales

sécrètent des substances inhibitrices (VEGF et TGF-β) de la cytotoxicité des NK déciduales. De

plus, le rôle des NK utérines dans la phase implantatoire a été clairement démontré

expérimentalement par l’analyse de modèles murins. Des souris gestantes déficientes en NK ou

en IFNg présentent des anomalies d’implantation et des placentas hypotrophes caractéristiques

de défauts de vascularisation. En effet, Les NK utérines secrètent VEGF (Vascular Endothelial

Growh Factor), de l’angiopoïétine et du PLGF (Placental Growth Factor), favorisant ainsi la

vascularisation de la déciduale. Par ailleurs, les cellules NK utérines sont capables de produire de

grandes quantités de LIF (Leukemia Inhibitoy Factor) cytokine indispensable à la décidualisation

et à l’implantation de l’embryon.

3.3. Rôle des LT regulateurs

Les cellules Th activés peuvent se différencier vers l’une des quatre voies : Th1, Th2,

Th17 ou Treg. Le TGFβ et la PGE2 seraient essentielle dans l’orientation préférentielle vers

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Cours 10 : Immunologie de la grossesse Mlle

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Immunologie approfondie 71

Treg. Les LT reg (CD25+ et Foxp3+) représentent 1 à 3% des LTCD4 circulants. Présentes dès

l’implantation, les cellules Treg sont recrutées et activées vis-à-vis des alloantigènes exprimés

dans le liquide séminal et les spermatozoïdes.

Ils maintiennent la tolérance spécifique vis-à-vis des auto-antigènes et participent à

l’induction d’une tolérance vis-à-vis des alloantigènes. Pendant la grossesse humaine, le nombre

de LTreg circulantes augmente dès le début de la grossesse, pour atteindre un maximum au

second trimestre et pour diminuer ensuite progressivement. Ces cellules s’accumulent dans la

décidua où elles représentent 20 % LTCD4+. En fin de grossesse, les cellules Treg déciduales

diminuent. Cette chute pourrait être impliquée dans le déclenchement de l’accouchement.

Certains avortements à répétition humains sont associés à des déficits en cellules Treg

déciduales ou circulantes. En effet, un déficit en cellules Treg circulantes a été observé dans la

pré-éclampsie (pathologie de la grossesse qui se manifeste par l'élévation de la pression

artérielle). Il en résulterait une activation des cellules T et NK et une situation de cytokines de

type Th1 prédominantes. Cette production excessive de cytokines Th1 et de celle d’autres

médiateurs de l’inflammation comme les protéases et les radicaux oxygénés pourrait participer

au déclenchement d’une dysfonction endothéliale généralisée typique de la pré-éclampsie.

Parmi les mécanismes potentiellement impliqués dans le maintien de la tolérance via les

Treg on peut citer :

- l’inhibition des cellules du système immunitaire maternel par contact direct avec des Treg via

les molécules membranaires PD-1 ou CTLA-4 fortement exprimées à la surface des Treg

humains en condition de grossesse normale,

- la production par les Treg de cytokines immunomodulatrices, telle que l’IL-10 et leTGF

impliquées dans l’inhibition des lymphocytes activés,

- l’induction de galectine-1 par les Treg qui inhibe la prolifération des lymphocytes T maternels

activés et provoque leur apoptose.

4. Mécanismes de protection du fœtus

Les interfaces d’origine fœtales n’expriment pas les molécules de CMH-I classiques, ceci

les protège des LT maternels. Par conséquant, le fœtus situé derrière l'interface placentaire

protégé du système immunitaire maternel, exprime l’ensemble de ses molécules HLA. De plus,

ces interfaces Les interfaces produisent de grandes quantités de molécules HLA-G solubles

impliquées dans l’inhibition des fonctions des lymphocytes T et NK.

D’autres mécanismes entrent en jeu pour protéger les cellules fœtales. Parmi eux,

l’expression de ligands pour des récepteurs pro-apoptotiques tels que FasL par les interfaces

foeto maternelle semble jouer un rôle important. Ces ligands induisent l’apoptose des LT activés.

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Cours 11 : Régulation du système immunitaire Mlle

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Immunologie approfondie 72

Cours 11 : Régulation du système immunitaire

1. Introduction

Le développement du système immunitaire permet à l’organisme de faire face aux agents

infectieux. Lors de la pénétration d’antigène, les cellules dont le BcR et le TcR sont spécifiques à

l’épitope antigénique se multiplient et constituent une proportion considérable des lymphocytes.

Une fois que les cellules effectrices ont éliminé l’antigène, la réponse immunitaire s’atténue. En

effet, des mécanismes de rétroaction doivent intervenir pour contrôler cette réponse.

2. Mécanismes de contrôle de la réponse immunitaire

2.1. Régulation par l’antigène

L’antigène est le facteur majeur impliqué dans le contrôle de la réponse immunitaire.

Lorsque la concentration de l’Ag diminue, l’intensité de la réponse fait de même. Selon leur

accessibilité aux protéases et leur affinité pour les molécules de CMH, on peut distinguer trois

types d’antigènes: des épitopes dominants, des épitopes sous-dominants et des épitopes cachés.

Ces antigènes peuvent se concurrencer, c’est la conséquence de la compétition entre les peptides

apprêtés pour accéder au sillon du CMH disponible. De même pour les LB, si au cours

d’infection, des Ig spécifiques sont administré, la production d’Ac par l’hôte sera très diminuée.

Ceci est dû à une forte diminution de la concentration d’Ag libre. Ce qui diminue par conséquent

l’activation des cellules effectrices par l’Ag.

2.2. Régulation par le complément et les anticorps

Au début de la réponse immunitaire, les IgM et le C3d augmentent la production d’Ac.

Tandis que, les IgG l’inhibe en interagissant avec les récepteurs de Fc des LB. En effet,

l’injection des IgG fait chuter nettement le nombre de plasmocytes. Par contre, l’injection des

IgM améliore la réponse.

2.3. Mort cellulaire induite par activation

L’activation des LT par l’antigène est associée à une expansion clonale. Parallèlement,

les LT se différencient en cellules mémoires et effectrices. Cependant, cette activation ne dure

pas et une contraction clonale se produit.

1er

cas: faible concentration Ag

La contraction clonale est habituellement induite par l’élimination de l’Ag. En effet,

l’absence de l’antigène induit l’arrêt de la synthèse de cytokines par les CPA et les cellules T

activées (IL-12, IL-4, IFN-). De même, la diminution consécutive de l’expression des gènes de

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Immunologie approfondie 73

survie Bcl-2, Bcl-XL est le résultat de l’absence de l’antigène. Dans ce cas là, on parle de la mort

par négligence.

2eme

cas: persistance de l’Ag (infection non contrôlée ou développement de l’auto-immunité)

La contraction clonale est mise en jeu par des récepteurs de mort présents sur la

membrane du LT (Fas (CD95) et TNF-R). Cette contraction dépend de l’IL-2 et de son

récepteur. En effet, l’IL-2 est un facteur de croissance essentiel pour les LT. Dans le cas d’une

persistance de la cytokine, l’IL-2 rend les cellules T susceptibles à l’apoptose. Dans ce cas là,

l’apoptose est également appelée mort induite par activation.

2.4. Régulation par les lymphocytes T

Les LT régulateurs (Treg) peuvent supprimer l’activité des LTh. Le B7, le CD28 et le

CTLA-4 jouent un rôle très important dans le contrôle de la réponse immunitaire. Au début de la

réponse immunitaire, le B7 s’associe à CD28 pour favoriser l’activation T. Plus tardivement

après activation, une autre molécule s’exprime à la surface du lymphocyte T: CTLA-4 (cytotoxic

T lymphocyte antigen-4). CTLA-4 entre en compétition avec CD28. Une fois que l’interaction

entre le B7 et le CTLA-4 s’accomplie, la transcription de l’IL-2, essentiel à la prolifération des

deux types des LTh, est bloquée. Ce blocage a pour conséquence un affaiblissement de la

réponse immunitaire.

Exemple expérimental

Invalidation du gène codant pour le CTLA-4 a pour conséquence l’apparition du

syndrome lymphoprolifératif (exemples: l’adénomégalie et l’hépato-splénomégalie).

La suppression peut se reproduire à la suite d’une interaction LT Ŕ LT à la surface des

cellules présentatrices d’antigène. Les cellules Th1 et Th2 s’inhibent mutuellement par la

production de leurs cytokines respectives, l’IFN et l’IL-4. L’équilibre Th1-Th2 est contrôlé par

la dose et la nature de l’Ag. En effet, la forte dose du lysozyme induit l’apparition d’une réponse

Th1, par contre la faible dose induit une réponse Th2. Si on utilise des antigènes appartenant aux

microorganismes, c’est l’inverse.

2.5. L’influence des facteurs génétiques

Certaines espèces répondent mieux que d’autres à certains Ag. Les lapins par exemple,

répondent mieux aux protéines solubles que les souris. Cette différence est observée également

chez une même espèce. De multiples gènes contrôlent la réponse humorale aux antigènes

complexes: certains affectent l’apprêtement de l’antigène par les macrophages et l’activité

microbicide. Alors que d’autres contrôlent l’intensité de la prolifération des cellules B en voie de

différenciation.

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Cours 11 : Régulation du système immunitaire Mlle

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Immunologie approfondie 74

Les Ig et les gènes de TcR sont très adaptables en raison des réarrangements géniques

permettant de générer les récepteurs d’antigènes, mais le répertoire peut comporter des lacunes.

Il a été démontré que le contrôle de la réponse immunitaire est lié à des gènes localisés dans le

locus du CMH classe II. Ces gènes appelés Ir contrôlent les interactions requises pour la

collaboration T-B.

2.6. Effets du régime, de traumatisme et de l’âge sur l’immunité

Les carences protéiques et caloriques diminuent l’immunité cellulaire et la capacité

microbicide des macrophages. Les réponses humorales peuvent être intactes, mais l’affinité des

anticorps est moindre.

L’exercice, lorsqu’il est excessif, augmente les taux plasmatiques de cortisol, de

catécholamines, d’IFN, d’IL-1…etc. Il peut réduire la production d’IgA et, d’une manière

générale, affaiblir les défenses immunitaires.

Les lésions traumatiques multiples, la chirurgie et les brûlures sont également

immunosuppressives. La production de corticostéroïdes liée au stress, la prostaglandine

immunosuppressive E2 libérée par les tissus lésés et l’endotoxine provenant de la flore

intestinale et traversant la muqueuse altérée font partie des facteurs qui influencent les suites

d’un traumatisme.

La production d’IL-2 et les fonctions des LT diminuent avec l’âge alors que le TNF, IL-1

et l’IL-6 augmentent.

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Références Mlle

D. MESSAOUDI

Immunologie approfondie 75

Références

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