la réponse immunitaire et sa régulation
DESCRIPTION
La réponse Immunitaire et sa régulation. DFGSM2 Rangueil 2011-12. Michel Abbal. Quelques rappels. CPA. CD8 naïf. CD4 naïf. Présentation de l’Ag. CD4 activé. Activation d u lymphocyte. CD8 activé. Prolifération Expansion (clonale). CD4 Mémoire Vie longue. CD8 Mémoire Vie longue. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
La réponse Immunitaireet
sa régulation
Michel Abbal
DFGSM2 Rangueil 2011-12
Quelques rappels
Présentationde l’Ag
CD8 naïf
CD4 activé
ProliférationExpansion
(clonale)
CD4 naïf
CD8 activé
CD8Mémoire
Vie longue
CD4Mémoire
Vie longue
CD8effecteurVie courte
CD4effecteurVie courte
Activationdu lymphocyte
CPA
Les différentes interactions cellulaires
initiatrices d’une réponseCD4
B
CD8
CD4
CD8
Les molécules membranaires : HLA peptide TCR, BCR épitope, les cosignaux
Les molécules solubles : cytokines
Schématisation simplifiée de l’activation de la réponse humorale et cellulaire
CPA
CD8 CD4
B
Th
TcytotoxPlasmocyte
cytokines
cytokines
cyto
kine
s
cytokines
Ac
Phagocytose - Présentation
Sélection
Multiplication
Différenciation
Cytotoxicité - Neutralisation
Ag
La constitution des répertoires
Cellule souche
Le hasardPuis l’élimination des clones autoréactifs
la prolifération des clones spécifiques
L’Ag sélectionne et entraine
Une cellule Un lymphocyte
des récepteurs cytokines, lymphokines,interleukines,Ligands et leurs inhibiteurs
Comment les lymphocytes se "parlent"
ActivationouInhibition du lymphocyte
8
Des molécules à la membrane cytoplasmique des molécules solubles
Contactintercellulaire
Médiateurssolubles
Médicaments modernes
B
CPA
T cytotox
T h
Chaque cellule a son rôle dans la réponse immune
Treg
9
Le CD4
10
CD4 CD8 B
aide le CD8 aide le B
CD4
Le CD4 est dit h (helper) parce qu’il aide d’autres cellules à faire mais il peut aussi empêcher, il est alors dit régulateurs (on n’ose pas dire suppresseur)
Mais le CD4 peut inhiber la réponse immune des autres
lymphocytes(c'est un Trégulateur "Treg ")
11
CD4 CD8
Mais la réponse immune est beaucoup plus complexe
Il y a plusieurs modes de réponses :dues à des sous populations de CPA et de lymphocytes impliquées
Mais surtout il y a des non réponses :Par ignorance (non présentation, pas de cellules spécifiques..)Active (tolérance)
L’immunité humorale
Définition :
Humorale (les humeurs = liquides)sang (sérum, plasma), LCR, larmes, sécrétions(muqueuses, lait)tous les liquides extra-cellulaires
Sérique limitée en principe au sérum mais de portéebeaucoup plus large, en raison de son exploration facile et de sa connexion (équilibre ,) avec tous les compartiments extra cellulaires de l’organisme.
Répartition des Igdans les différents compartiments
sang Autres liquides
En principe en équilibre mais avec des coefficient de diffusion variables suivant les barrières (exemple sang/LCR)
Généralités sur la production des anticorps
Préexistence dans la moelle avant tout contact avec l’antigène (génération aléatoire du complexe VDJ donc de l’activité anticorps)
La production en quantité importante est déclenchée par les contacts antigéniques
Disponibilité grande (de par leur grande solubilité et donc diffusion dans
tous les espaces extracellulaires)meilleure diffusion des IgG / aux IgM
Affinité qui va augmentant avec :les stimulations antigéniquesles isotypes IgG > IgM
Les phases indépendantes et dépendantes de l’antigène
Indépendante : Dans la moelleGénération au hasard de la spécificité anticorps par réarrangement VDJ.
Elimination des auto-anticorps (voir Thymus pour les T)
Passage dans la circulation de lymphocytes B exprimant une IgM qui vont coloniser rate et ganglions
Dépendante de l’antigène :Contact épitope IgM de membrane (BCR) entraîne
L’activation de la cellule avec l’aide d’un CD4Th et de co-signaux CD40-CD40L & B7CD28 16
Signaux de vie ou d’activation
17
Au stade immature dans la moelle :seulement 10% des B survivrontsi l’antigène entre en contact avec l’IgM de membrane :
la cellule se met en apoptose.Or les seuls antigènes (en principe présents) dans la moelle sont des auto-antigènes. C’est donc un
moyen de faire "le ménage" => sélection négative des B
Au stade mature :Si Th et co-signaux => activation
Cellule mémoire Différenciation en plasmocyte
Chronologie des contacts avec l’Ag
18
Réponse primaire : la première
Réponse secondaire : la seconde
Réponse anamnestique : se souvient encore bien qu’apparemment il n’y ait plus d’anticorps !
Lieu d’activation des lymphocytes BPour les antigènes circulants : majoritairement dans la rate
Pour les antigènes tissulaires : dans le ganglion de drainage et in situ
CD
Un dialogue à 3 ou à 2 pour une réponse
humoraleCes cellules sont regroupées et en contact étroit par la présence de l'antigène ou ses épitopes dans un ganglion
B
CD4
B
CD4
Le lymphocyte B joue dans un premier temps le rôle de CPA
Le lymphocyte B reconnait un épitope à la surface de la CPA
Le CD4 active le B
Dynamique de la réponse humorale
20
Temps(semaines)
Titre
Réponseprimaire
Réponsesecondaire
IgM
Premier contact Deuxième contact
IgG ou IgA ou IgE
Dynamique de la réponse humorale
21
Premier contactavec l’antigène
Temps delatence
Deuxième et xième contactavec l’antigène
Isotype TitreAc
Durée
Long(1 semaine)
Court(qq jours
à qq heures)
IgM
Autre queIgM
Faible
Elevé
Courte
Longue
AffinitéAc
Faible
Forte
Pourquoi cette différence de temps de réponse en réponse primaire et
secondaire ?
GanglionLymphatiqueMuqueuse
Lors de la première rencontre avec l’antigène :Il y a peu de cellules avec le bob récepteur à l’antigène
Lors de la deuxième rencontre avec l’antigène : il y a beaucoup plus de cellules répondeuses donc une probabilité de rencontre entre les différents partenaires plus grande, donc plus rapide.
Conséquences pratiques
Les rappels lors des vaccinations
La datation des contacts antigéniques à des fins (grossesses à risque)
diagnostiques (rétrospectives)décisionnelles thérapeutiques
Datation des évènements
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Mise à profit des changements du profil anticorps consécutifs aux contacts successifs avec l’Ag:
Changement d’isotype IgM = primaireAutre que IgM (le plus svt IgG) = secondaire,
mais "mélange possible d’isotypes"Taux des anticorps (titre +- élevé)
mais dépendant du moment de l’exploration
D’ou grande prudence pour interpréter des résultats etrecours à un deuxième prélèvement dans un intervalle de temps bien précis pour consolider l’interprétation
L’environnement de l'antigène conditionne en partie l'isotype en
réponse secondaire
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Muqueux : IgA et IgGPb des vaccins oraux
Sous cutanée ou IM (vaccins) : IgG
Des doses faibles répétées : IgE ?
Mais surtout le type de coopération avec les T CD4 et les cytokines en présence
IFN
IL-4
26
B7CD28
B7 CD28
CD40LCD40
IgG
IgA IgE
IL-5
Th B
Th
L’orientation vers une réponse humorale
27L’orientation vers une réponse cellulaire
Antigène CPA(CD1>CD2)
Th(Th1 > Th2)
CytokinesIL-12,IFN
Antigène CPA(CD2>CD1)
Th(Th2 > Th1)
CytokinesIl-3,4,5,6
Régulation de la réponse humorale
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Par le taux circulant de l'isotypeun des effets des IvIg
(ex : peut être la désensibilisation en transplantation).
Par le taux circulant de la spécificité anticorpspar blocage par les Ac circulants de l'accès des
épitopes au BCR par inhibition de l’activation des lymphocytes B par des Ig non membranaires fixées sur
l’antigène et liées par le FcgRII membranaire du lymphocyte B
Par l'équilibre du réseau idiotype anti-idiotype
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Le Complexe BCR
Ig de membrane
CD 79 a
S S
S S
S SS S
CD 79 b CD 79 a CD 79 b
V
ITAM
ITAM
V V V
C C C C
C C
C C
Membrane cellulaireMembrane cellulaire
Transduction du signalTransduction du signal
Site anticorps = interactionSite anticorps = interactionavec l’épitope de l’antigèneavec l’épitope de l’antigène
Interactions membranaires activatrices du lymphocyte B
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S S
antigène
S S
antigèneC3d
CD19
CD21
ITAM
Transduction du signal
Rôle d’anticorps préexistants dans l’inhibition du lymphocyte B
31
S S
antigèneC3d
CD19
CD21
Transduction du signal
CD32 (FcRIIb) (récepteur pour le fragment Fc des IgG)
Anticorpspréexistantsoluble
Fonction des anticorpsActifs sur les germes extra cellulaires
(mais aussi intracellulaires comme les virus en empêchant leur
diffusion de cellule à cellule (vaccins anti viraux très efficaces) Neutralisation
toxines ex : botuliniquefonction :
agrégation, adhésion, mobilité des bactéries :(ex : strepto & caries dentaires;
pili des gonocoques) médicament : insuline et résistance chez le
diabétique traitéAgglutination (in situ)Précipitation (in situ)Hémolyse (complément dépendante)Opsonisation (coopération avec les phagocytes)ADCC (coopération avec les cellules NK)
Exploration des Ig
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Qualitative : électrophorèse & immunofixationdistribution :Polyclonale , oligoclonale, monoclonale
Quantitative ou dosage Isotypes en routine : (dosage pondéral)
IgG IgA IgM (explo de l’immunité)sous classes des IgG
IgE (explo de l’allergie)
Spécificité : c.à.d. mesure de l'activité anticorps sérodiagnostic, titrage
In situ : (biopsies, frottis )étude des cellules productrices d'Igou dépôts d'Ig sur des cellules ou des organites
(membranes basales,..)
Electrophorèse des protéines seriques
34
Test qualitatif et semi quantitatif pour les IgG
Dosage des Ig
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Taux des isotypesà interpréter en fonction de l'age.en fonction de la pathologie
ex : cachexie, pertes urinaires, digestives
Taux des activités anticorpsà interpréter en fonction des normes spécifiques expressions en Unités +ou- arbitrairesreproductibilitéprécision
Coût d’un dosage des IgG IgA et IgMremboursement secu B85 (85 x 0.27 = 23 €)
La réponse cellulaire
Pr Michel AbbalFaculté de médecine Toulouse Rangueil
P2 année 2010-11
Etat fonctionnel des lymphocytes T
1 Naïf n'a pas encore rencontré l'antigène
2 rencontre l'antigène:activation (priming)
3 A rencontré l'antigène ; s’est différencié soit en
effecteurmémoireanergique
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Des marqueurs de membrane sont utilisés pour caractériser les états fonctionnels des lymphocytes
T
Ce ne sont pas de véritables marqueurs d’activation maisun ensemble de marqueurs plus ou moins associés à un état.
Treg CD4+, CD62L+, CD45Ro+Ra-, Foxp3+, CD25h Gitrh
T activé CD25+, CD38+, HLADR+T mémoire CDCD45Ro+, CD28+T naif CD4+, CD45Ra+, CD62L+
Un dialogue à 2 3 ou 4 pour initier une réponse
Ces 3 cellules sont regroupées et en contact étroit par la présence de l'antigène ou ses épitopes dans un ganglionLe B reconnaissent un épitope sur la molécule native ou un fragment exposé à la surface de la CD.Le T reconnaissent un épitope dans une molécule HLA de la CD ou du B qui joue dans un deuxième temps le rôle de CD.Le CD peut activer à lui seul un CD8Le CD4 active ou inhibe les TCD8 ou les B.
CD
TCD8B
TCD4
Le complexe TCR des lymphocytes T
CD3
S S
S S
S S
S S
CD3 CD 3 CD3
I
T
A
M
I
T
A
M
v v
C C
S SS S
S SS S
CD79CD79
ITAM
ITAM
V V V V
C C C C
C C
C C
CD79 CD79
Pour comparaisonBCR
Les différents lymphocytes T
1 TCD4 ou Th ou T4 (auxiliaire, amplificateur, régulateurs )subdivisés en : Th1 Th2 Th17 et ….
2 TCD8 ou T8 ou cytotoxiques (Tc ou CTL)
(les NK ne sont pas partie des lymphocytes T entre autre, parce qu’ils n’ont pas de TCR)(cas particulier des lymphocytes NKT et MAIT ….)
T naïves, activées et mémoires
Les T naïfs sont plus abondant chez le nourrisson, l'enfant et l'adulte que chez le sujet âgé (on cite une barrière fatidique à 70 ans !)
Les T mémoires sont de plus en plus nombreux au fur et à mesure que l'on accumule "des expériences" et donc avec l'age. Chez le sujet très âgé il n'y a que des cellules mémoires. Les stimulations (vaccinations ) sont alors plus ou moins productrices suivant le « vécu historique » de cet organisme.
Chez l'adulte il y a environ une cellule naïve (pour un antigène particlier) pour 104 à 107 lymphocyte T !
L'activation des T naïfsCet événement a lieu en général dans un organe lymphoïde périphérique le plus souvent un ganglion,
C'est la conséquence de l'interaction du TCR (généré par la hasard et conservé après la sélection thymique) avec le peptide antigénique logé dans la molécule HLA d'une cellule présentatrice, c'est le premier signal ou signal antigénique
Mais cela ne suffit pas pour qu'il y ait activation,il faut d'autres interactions appelées second signal ou cosignaux
Seules les cellules présentatrices apportent correctement ces cosignaux
En absence de cosignal, il n'y a pas d'activation mais au contraire une inactivation (inhibition du lymphocyte T), c'est entre autre une garantie contre l'auto-immunité.
L’activation de la cellule
Résulte donc successivement :d’un signal antigénique (premier signal)
de cosignaux (second signal)
de production de cytokines (troisième signal)
Ces signaux mettent en jeu des interactions
moléculairesAutour de l'axe TCR peptide HLAUne couronne d'interactions moléculaires de 2 types
mécaniquestabilisation de la liaison
activatricesparticipant directement à la transduction
d’un signalinhibitrices
La synapse immunologique
ICAM-I
LFA-1
TC
R
Moléculesd’adhésion
TCR
HLA
TC
R
TC
R
CPA
Premier signal Second signal
CD
2C
D58
CD
28B
7C
D28 C
D2
CD
58
CD
28B
7C
D28
Lymphocyte T
CD8 naïf CD4 naïf
Mise en exergue des interactions membranaires
TCR HLAClasse I
TCRHLAClasse II
+LFA-1 ICAM-1= adhésion
+CD28 B7CD40 CD40L= co signaux
Transduction du signal via CD3
Stabilisation de la liaison
Activation
T activé
Les cosignauxTrès nombreux
certains semblent de purs stabilisateurs de la synapsecomme : LFA-1 ICAM-1
d'autres participent à l'activation comme : le Couple B7-CD28
le couple CD40-C40LCTLA-4 désactive
L’IL2
Cytokine essentielle pour compléter l’activation du TSon origine est essentiellement autocrine
CD40
Première interaction : MHC -peptide -TCR
TCR HLAClasse II
BTh
B7CD28
C40L
CD40
B7CD28
CD40L
Deuxième interaction: CD28-B7
Troisième interaction: CD40L-CD40
BTh
BTh
Cytokines
Prolifération
Activationcomplète
Si seule, pas d’activation(anergie)
La transduction du signal
La phase Initiale du signal antigénique entraîne : La redistribution à la surface de la cellule (rapprochement moléculaires) des parties intra cytoplasmiques du complexeCD3-TCR
et de CD4 pour les Thet de CD8 pour les Tc Phosphorylation des ITAM
( grâce aux tyrosines kinases lck et fyn)puis ZAP-70 se fixe et phosphoryle la phospholipase C
(PLC)
Ensuite 3 voies possibles :
La transduction du signal
1Diacyl Glycerol et du Ca++
Proteine kinase C
NFkB
les 3 voies possibles
2Inositol Phosphate
Augmentation du Ca++
Activation calcineurine
NFAT
3Les GEF
Voie des MAP Kinases
AP-1
CPA
Signal antigénique
(premier signal)
CD45CD4
TCR
CD3
LYMPHOCYTE T
noyau
Gènes des cytokines
Voie de la calcineurine
Synthèse des purines
Signal de prolifération
(troisième signal)
IL2
IL2-R
Voie des mTOR mammalian Target Of Rapamycin
Cycle cellulaire
Signal de costimulation
(deuxième signal)
CD28
B-7
MAP Kinases
HLA
CD8 activé CD4 activé
Expansion(clonale)
Expansion(clonale)
Prolifération
Il-2 Il-2(autocrine) (autocrine)
Rôle de l’IL-2
paracrine
CD8 naïf
CD4 activé
CD4 naïf
CD8 activé
IL-12
CD4 Th1 CD4 Th2
IL-4
IL-10IFN
Mutuellement inhibitrices(Similaire, mais plus complexe avec Th17 et Treg)
Treg
T CD4naïf
Th1
Th2
Th17
CD
IL-12INF
IL-4
TGFbIL-6
TGFIl-2
Objectif pédagogique : montrer l’importance de l’environnement cytokinique dans la différenciation du CD4 naïf en cellules spécialisées.Les cytokines proviennent de l’environnement très proche (cellules épithéliales, NK, etc…) et change en fonction des antigènes, des moments, du patrimoine génétique de l’individu.
INF
IL-4
IL-17IL-22
TGFIL-10
Aidel’Immunité cellulaire
Aidel’Immunité humorale
Favorise et maintientl’Inflammation
Tolérance
Les cytokines produitesDépendent du type de Th
Th1 : IL-2, IFN-g, TNFa, IL-3, IL-15
Th2 : IL-4, IL-5, IL-3, IL-10,TGFb,
Th17 : IL-17, IL-21, IL-22
La proliférationElle résulte de la transduction du signal qui permet entre autre L’expression membranaire d’un récepteur fonctionnel à l’IL-2
c’est le CD25La production autocrine d’IL-2 qui va se lier au récepteurCe qui entraîne une multiplication des cellules concernées
Les conséquences de l'activation
La prolifération
La sécrétion de cytokines La génération de cellules mémoire
La désactivation (l’expression de CTLA-4 qui se lie à B7 et inhibe l’activation
du lymphocyte T (terminaison de la phase d’activation).
C’est le moyen physiologiquement de terminer une
réponse).
Le T CD8 activé tue
Le CTL (Cytotoxic T lymphocyte) CD8 activé ou effecteur exprime des molécules particulières :
Des cytokines :IL-2, IL-3, TNF, IFN
Des molécules intracytoplasmiques secrétés à la suite d’un contact avec une cible :
Perforine (fait des trous dans la membrane de la cellule cible)
Granzyme injectée à travers les trous dans la cellule cible induit une mort par apoptose
Accessoirement Du FasL membranaireActivateur de l’apoptose d’une cellule cible porteuse de
Fas
Les cibles potentielles des T CD8
Sont des cellules :Parce qu’il faut un contact au minimum du TCR avec un peptide dans une molécule HLA ce qui dans la réalité correspond à une membrane cellulaire cible.
Des cellules "anormales" :•Infectées (germes intra cellulaires)
•Par une bactérie ou un protozoaire (en général "camouflée" dans des vacuoles cytosologiques)
•Ex : listeria, toxoplasme, mycobacteries, leishmanies,
•Cancéreuses•Exprimant des antigènes tumoraux (TAA)
HLA
classe I TCR
peptide
Perforine
Adhésion cosignaux
Fas L Fas
Cytotoxicité T dépendante
T CD8T CD8
Cible
Granzyme
Apoptose
Le lymphocyte T activé se désactive au bout
de quelques heures
Après la phase initiale d’activation, le lymphocyte T exprime entre autre à sa membrane du CTLA-4
CTLA-4 se lie à B7 avec une affinité bcp plus grande que CD28
Il bloque le second signal ce qui désactive la cellule T
La finalité : éviter que la réaction n’aille trop loin
L’opportunité en faire un médicament pour bloquer une réponse immune (en d’autres termes un immunosuppresseur !)
CD28B7
CTLA4B7
Activation
Inhibition
La désactivation
L’activation
Les NK
Ont le nom de lymphocyte mais sont des cellules de l’immunité innée
N’ont pas de récepteur TCR (sauf rares sous populations)
En équilibre permanent entre signaux :activateurs :
Cellules tumoralesCellules infectées (virus)Récepteur pour le Fc des Ig (ADCC)
inhibiteurs :Molécules HLABien d’autres
Le CD8 et le NK tuent(avec les mêmes outils)
CD8
Cible
NK
Perforine & granzymeFas FsL
Cytotoxicité cellulaire NK (pas de TCR)
Cellule cibleInfectée ?stressée
NK
Cellule cancéreuse n’exprimant pasHLA de classe I (échappe aux T
CD8)
NK
Cellule cible revêtue d’anticorps
(ADCC)
Mort deLa cellule
NK
Rôle du CMH de classe I dans l’éducation des NK
(HLA et KIR sont codés par des gènes indépendants)Nécessité d’une première interaction de ce type pour que la
cellule NK naïve devienne opérationnelle.
Molécule HLAMolécule KIR d’un NK
HLA (classique et MIC)&
récepteurs des NKHLA-BBw4
HLA-A3, A11HLA-C (Asn77, Lys80)
HLA-C (Ser77, Asr80)
HLA-G
HLA-A, B, C,E
HLA-E
MICA & MICB
3DL13DL22DL1 / 2DS12DS2 / 2DL2/32DL4
LIR(ITL2)
NKG2A/B (CD94)
NKG2D
Les L sont inhibiteurset les S activateurs
Cas particulier de la réponsed’hypersensibilité retardée
Ce n’est qu’une individualisation pour des raisons historiques et cliniques d’une forme de réponse cellulaire T.
Elle sera vue en détail à propos des hypersensibilités
Le mécanisme des lésions est indirect par rapport aux situations rapportées précédemment dans ce cours ou le lymphocyte T ou NK agit directement sur sa cible.Le lymphocyte TCD4 Th1 active un macrophage en produisant du TNF et de l’IFN
Macrophageinfecté
Cytotoxicité cellulaire T (nécessité du TCR)
Cellule cibleInfectée,anormale
CD8activé
Signal antigène
PerforineGranzyme
Mort de la
cellule
CD4activé
Signal délivré par l’antigèneCo signauxcytokines
NK
Cytotoxicité NK (pas de nécessité du TCR)
Cellule cible infectéeou anormale (cancer)ou revêtue d’anticorps (ADCC)
Apoptose
En résumé
Les effets de la réponse immune adaptativesur les cibles
Cellule Infectée
ouanormale (cancer)
contenant l’épitope dans sa
molécule HLA
CD8activé
Mort de la cellule
TCR HLA
Lymphocyte B Plasmo
Ac
Cellule exprimant à sa membrane un antigène (épitope)
Antigène (épitope) isolé
Neutralisationphagocytose
Mort parphagocytose
PN
Un lymphocyte T ne peut "s’attaquer" qu’à une cellule qui porte l’épitope à sa surface dans une molécule HLA soi
Immunothérapie anti cancéreuse
Monocytes+ GmCSF+ cytokines
Cellules dendritiques
Cellules dendritiquesChargées d’antigènes
Biopsietumeur
Cellulestumorales
antigènestumoraux
Pour activerapporter l’antigène pour qu’il soit apprêté et présenté ciblerles CPA et les lymphocytes effecteurs (?)apporter des cytokines et autres facteurs de croissance
Pour inhiberperturber les interactions moléculaires
à la surface cellulaireaction sur le peptide antigénique (?)bloquer ou activer (?) les cosignaux avec anticorps et molécules recombinantes
en intra cellulairebloquer ou activer (?) les voies de transductions du signal.
Cibles thérapeutiques