Les protéines CMH

Dans la réponse adaptative immunitaire cellulaire, les peptides antigéniques sont présentés aux TCR par les protéines de CMH de classe I ou II, caractérisés par la présence de deux G- DOMAINs qui comportent chacun une hélice " et quatre brins # antiparallèles et qui ensemble forment le site de liaison du peptide (ou « groove »). Pour les deux classes de CMH l’architecture d’ensemble est similaire, cependant dans le cas des CMH de classe I, les deux G-DOMAINs appartiennent à la même chaîne alpha, laquelle est associée de manière non covalente à la beta2-microglobuline, tandis que dans le cas des CMH de classe II, les deux G- DOMAINs appartiennent à deux chaînes, alpha et beta. La première structure de CMH qui a été résolue est celle du HLA-A2 (CMH de classe I) en 1987 par l’équipe de Don Wiley (Bjorkman et al., 1987) (code PDB :1HLA), depuis de nombreuses structures de complexes pCMH ont été résolues avec plus de 250 entrées dans PDB et dans IMGT/3Dstructure-DB (http://imgt.cines.fr).

3.1. Les gènes du CMH

Les protéines de CMH sont présentes à la surface de la plupart des cellules de l’organisme. Ceci permet d’alerter le système immunitaire de la présence éventuelle de pathogènes dans les cellules.

Chez l’homme, les gènes du CMH (ou HLA) sont situés sur le chromosome 6 (fig.5.). Un individu possède une quinzaine de gènes CMH de classes I et II. Les gènes CMH sont les plus polymorphes de notre génome, il existe de nombreux allèles pour chaque gène. Par exemple pour le CMH de classe I de type B il existe 395 allèles différents. En conséquence la probabilité de trouver la même combinaison allélique pour deux individus est donc extrêmement faible. La sensibilité aux antigènes est donc différente d’un individu à l’autre. Une des premières conséquences est que la variété des CMH au sein d’un individu permet de présenter une large gamme de peptides. Cette diversité limite les possibilités qu’un agent infectieux échappe à la vigilance du système immunitaire. De même, un pathogène a peu de chance de pouvoir affecter l’espèce entière, car les individus ont une sensibilité différente grâce à cette variabilité allélique des protéines CMH. La spécificité du répertoire des LT d’un

un rôle majeur dans la phase de sélection des LT. Cette spécificité est aussi la principale

cause des rejets de greffes.

Figure.5. Les gènes du CMH humain (ou HLA).

3.2. La structure des protéines CMH

Les protéines CMH de classe I sont exprimées par toutes les cellules nucléées, alors que les protéines CMH de classe II sont présentes à la surface des cellules présentatrices d’Ag professionnelles (CPA) (macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B) (fig.6.).

CMH de classe I

CMH de classe II

Macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B, lymphocytes T activés

+ +

Neutrophiles + +

Foie, reins, neurones + -

Globules rouges - -

Figure.6. Tableau récapitulatif de la localisation des protéines CMH sur les cellules de l’organisme.

Les peptides présentés par ces deux classes de CMH sont différents par leur longueur et leur origine (voir paragraphe D). Les CMH de classe I complexés avec un peptide, sont reconnus par les LT cytotoxiques (CD8+), et les CMH de classe II le sont par les LT auxiliaires (CD4+).

Les protéines CMH de classe I sont composées de 2 chaînes polypeptidiques, associées de façon non covalente. La chaîne ", constituée d’environ 300 résidus, est constituée de deux G-DOMAINs, ALPHA1 et G-ALPHA2 qui forment le site de fixation du peptide et d’un troisième domaine Ig-like (C-LIKE-DOMAIN). La partie Cter de la chaîne s’ancre à la

membrane des cellules. La chaîne " est associée de manière non covalente à la #2- microglobuline, d’environ 100 résidus. qui forme un C-LIKE-DOMAIN et interagit de façon non-covalente.avec les 3 domaines de la chaîne " Le site de fixation du peptide (fig.7.) dans les CMH de classe I est formé par les hélices de G-ALPHA1 et G-ALPHA2, qui entourent le peptide. Le « plancher » du sillon est formé par un feuillet # auquel contribuent les quatre brins anti-parallèles de G-ALPHA1 et G- ALPHA2. La particularité de ce site de fixation du peptide est sa fermeture aux extrémités. Cette conformation fermée permet la fixation, principalement, de peptides courts (en général de 8 à 10 résidus) dont les deux extrémités sont ancrées dans le sillon peptidique. Cependant il existe des exceptions avec des peptides plus longs (13 résidus) fixés par des CMH de classe I (Tynan et al., 2005a). Ces peptides plus longs ancrent également leur deux extrémités dans le sillon peptidique, avec la partie centrale très protubérante par rapport à un peptide de taille plus « classique ».

Les chaînes latérales des résidus du peptide peuvent être soit enfouies à l’intérieur du CMH, soit être exposées au TCR (ou au solvant dans les complexes binaires pCMH). Le polymorphisme (plusieurs allèles) des CMH affecte essentiellement les résidus impliqués dans les interactions avec le peptide (résidus du sillon peptidique). Ainsi chaque allèle permet de fixer un répertoire de peptides distincts, puisque les résidus du sillon peptidique sont différents d’une protéine CMH à l’autre. Dans le cas de notre étude nous nous sommes intéressés à la molécule HLA-A2, CMH de classe I.

Les protéines CMH de classe II sont formées de 2 chaînes " et #, ces chaînes sont toutes deux codées par des gènes CMH et ancrées à la membrane. Chaque chaîne est formée de 2

Figure.7. La structure de HLA-A2 (CMH de classe I). " 1 #2m " 2 #2m " 1 "3

domaines : un G-DOMAIN (G-ALPHA ou G-BETA) et un C-LIKE-DOMAIN. Les domaines G-ALPHA et G-BETA des CMH de classe II sont structuralement semblables aux domaines G-ALPHA1 et G-ALPHA2 des CMH de classe I. Le sillon peptidique formé par les domaines G-ALPHA et G-BETA, est semblable à celui des CMH de classe I mais les extrémités sont ouvertes, ce qui permet d’accueillir des peptides plus longs (typiquement 13 à 17 résidus). Le C-LIKE-DOMAIN des chaînes " et # des CMH de classe II ressemble structuralement au C- LIKE-DOMAIN de la #2-microglobuline et et à celui des chaînes " des CMH de classe I, à la différence qu’ils sont tous les deux ancrés à la membrane par leur extrémité Cter.

Chaque protéine CMH peut présenter théoriquement de l’ordre de 107 _{à 10}8 _peptides

différents.