Induction de la réponse T

a. Activation des LT

Les LT matures sortent du thymus dans un état dit naïfs. Ils circulent dans le sang ou sont accumulés dans les organes lymphoïdes secondaires (comme les ganglions lymphatiques drainants ou la rate) jusqu’à rencontrer une cellule dendritique présentant le peptide antigénique dont ils sont spécifiques. La reconnaissance du complexe MHC/peptide antigénique se fait grâce au T-cell recepteur (TCR), exprimé à la surface des lymphocytes T. Cette reconnaissance est associée au recrutement de nombreuses molécules de surface, et rapproche les membranes cellulaires entre le LT et la CPA. Cela forme une structure appelée synapse immunologique, par analogie avec la synapse du système nerveux. La formation de cette synapse provoque une cascade de signalisation cellulaire régulant la prolifération, la fonction et la survie du LT (Smith-Garvin, Koretzky, & Jordan, 2009). La structure du TCR et la mise en place de cette synapse immunologique sont discutées dans les chapitres suivants.

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b. Structure du T cell receptor (TCR)

A l’instar des immunoglobulines constituées d’une chaine lourde et d’une chaine légère, ce TCR est un hétérodimère composé d’une chaine TCRα et d’une chaine TCRβ. Chacune porte une région amino terminale (N-term) variable V et une région constante C. La région V est constituée d’un tonneau de feuillets β, terminé par trois boucles hypervariables « complementarity determining regions » CDR1, CDR2 et CDR3. Les CDR portent la spécificité pour le complexe MHC/peptide. CDR1 et CDR2 interagissent principalement avec les hélices α du sillon peptidique du MHC. A contrario, CDR3 (la boucle la plus variable) interagit majoritairement avec le peptide antigénique (voir figure 18). Les chaines TCR sont générées selon des mécanismes très semblables à ceux générant les immunoglobulines : Les gènes à l’origine de ces deux chaines sont segmentés et vont être réarrangés par recombinaison somatique lors de la maturation des LT dans le thymus. C’est ce réarrangement qui est à l’origine de la grande diversité de spécificité des TCR (Hennecke & Wiley, 2001).

Figure 18. Structure tridimensionnelle du TCR et de son interaction avec le complexe MHC/peptide

Les chaines TCRα et TCRβ sont représentées en bleu et cyan respectivement. Le domaine hypervariable qui interagit avec MHC-II/peptide est représenté en vue plus détaillé sur la droite. Il est composé des chaines CDR1

(rose) CDR2 (vert) et CDR3 (rouge). Figure adaptée de Zoete et al (Zoete, Irving, Ferber, Cuendet, & Michielin, 2013).

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Cependant, les TCR ne sont pas capables de transduire un signal d’activation. Pour être fonctionnel, le TCR est associé aux protéines du complexe CD3. Le complexe CD3 est formé de 2 chaines ε, 1 chaine δ et 1 chaine γ. Ces trois chaines sont composées d’un domaine extracellulaire de type hémoglobuline, d’un domaine transmembranaire chargé négativement et d’une région cytoplasmique portant un domaine ITAM. Un hétérodimère CD3ε et CD3δ s’associe par interaction de charge avec la lysine (chargée positive) de la chaine TCRα ; et un hétérodimère CD3ε et CD3γ s’associe avec l’arginine de la chaine TCRβ. Enfin, ce complexe s’associe avec un homodimère de chaines CD3ζ (aussi appelé CD247). Chaque chaine CD3ζ porte un long domaine cytoplasmique flanqué de 3 motifs ITAM (Call, Pyrdol, Wiedmann, & Wucherpfennig, 2002) (voir figure 19).

Figure 19. Structure du complexe TCR.

Les chaines α et β du TCR sont impliquées dans la reconnaissance de l'antigène. Le TCR est associé aux chaines ε γ δ et ζ du complexe CD3. Ces chaines portent des motifs ITAM en jaune (Murphy, 2012).

c. Transduction du signal du TCR

Quand le récepteur est activé par un complexe MHC/peptide antigénique, chaque domaine ITAM est phosphorylé sur tyrosines. Cette première phosphorylation implique la kinase Lck de la famille des Src, constitutivement liée au domaine cytoplasmique des corécepteurs CD4 ou CD8. Lorsque le corécepteur reconnait son MHC associé, Lck phosphoryle les ITAM du complexe TCR/CD3. Cette phosphorylation recrute la protéine associée à la chaine zêta - 70 (ZAP-70) qui va être à son tour phosphorylée par Lck. ZAP-70 active LAT (la protéine de

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liaison des T activés) et SLP-76. Ces deux protéines s’associent à Gads pour induire la phospholipase C-γ (PLC-γ) (voir figure 20) (Bartelt, Cruz-Orcutt, Collins, & Houtman, 2009; Samelson, 2002). PLC-γ a un rôle crucial dans l’activation du lymphocyte T, sa propre activation requière donc des signaux de co-stimulation.

Figure 20. Transduction du signal du TCR

Les différentes voies de signalisation impliquées dans la transduction du signal du TCR sont représentées par les flèches vertes. Figure adaptée de Jerome et al (Jerome, 2008).

Le signal de co-stimulation le plus connu implique le cluster de différenciation CD28. La protéine CD28 est présente à la surface de tous les LT naïfs et se lie à CD80 et CD86, présents à la surface des CPA activées. En d’autres thermes le LT ne pourra être activé que par une CPA présentant à la fois un peptide antigénique sur le MHC et les signaux de co-stimulation

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CD80 et 86. Apres liaison à ces molécules, CD28 est phosphorylé sur tyrosine par Lck sur son domaine cytoplasmique. Cette phosphorylation recrute la PI3K qui induit une augmentation locale de PIP3 membranaire. Cela recrute la Tec kinase Itk à la membrane où elle est phosphorylée par Lck. Itk ainsi activée peut alors phosphoryler et activer PLC-γ (Berg, Finkelstein, Lucas, & Schwartzberg, 2005).

L’activation de CD28 permet également le recrutement de la serine/thréonine kinase Akt. L’activation d’Akt se traduit par une augmentation de la survie des LT, de leur prolifération, de leur métabolisme augmentant l’utilisation du glucose. Plus généralement, CD28 participe aussi à la synthèse de cytokines (dont IL-2) (Acuto & Michel, 2003).

d. Les rôles de PLC-γ

Une fois recruté et activé, PLC-γ induit la lyse du phosphatidyl inositol di-phosphate (PIP2) membranaire en diacylglycerol (DAG) membranaire et en inositol tri-prosphate (IP3) diffusible.

IP3 diffuse dans le cytoplasme et permet l’ouverture de canaux Ca2+ dépendants à la surface du réticulum endoplasmique et à la membrane plasmique. Cela produit un important influx de calcium dans le cytoplasme, qui active les protéines calmoduline et calcineurine. La calcineurine permet la translocation nucléaire du facteur de transcription NF-AT (Nuclear Factor of Activated T cells)(Hogan, Chen, Nardone, & Rao, 2003).

DAG reste confiné à la membrane et permet le recrutement membranaire de RasGRP, un Facteur d’Echange de Guanine (GEF). A son tour, RasGRP active la GTPase Ras, induisant la voie des MAP kinases. Finalement, les MAP kinases conduisent à la phosphorylation de Fos et Jun, formant le facteur de transcription AP-1 (Shaw & Filbert, 2009).

Alternativement, DAG permet le recrutement à la membrane de la protéine kinase C-θ (θ), un isoforme de la protéine kinase C exprimé uniquement dans les LT et les muscles. PKC-θ phosphoryle la protéine CARMA1 qui à son tour recrute TRAF-6 (impliqué également dans les voies de signalisation TLR). Cela conduit à l’activation de la voie NF-κB. PKC-θ pourrait aussi activer de Fos et Jun (Matsumoto et al., 2005).

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L’ensemble de ces voies résulte en l’induction des facteurs de transcription NF-κB, AP-1 et NF-AT, impliqués dans la survie cellulaire des LT, leur prolifération, leur différentiation et la sécrétion de cytokines telles IL-2.

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Le système immunitaire est donc un système complexe et étroitement régulé. On peut aisément comprendre qu’une perturbation dans ces régulations peut avoir des

conséquences dramatiques sur la réponse à une future infection.

Les molécules chimiques utilisées dans le développement de nouveaux médicaments peuvent interagir avec le système immunitaire et perturber ses fonctions. Evaluer la toxicité des produits pharmaceutiques sur les fonctions du système immunitaire est donc une étape

indispensable avant leur mise sur le marché (Luebke, 2012).

Dans la dernière décennie, les nanoparticules ont suscité un intérêt grandissant, en particulier pour des usages biomédicaux. Dans la prochaine partie, nous exposerons l’état de

l’art sur les nanoparticules à usage médical. Nous nous concentrerons sur celles utilisées dans le cadre de cette thèse. Nous montrerons que les connaissances sur leurs interactions

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Partie 2 : Les nanoparticules, entre promesses et