Les récepteurs des lymphocytes T (TCR)

Les récepteurs T ou TCR (T cell Receptor), à la surface des lymphocytes T, est responsable de la reconnaissance spécifique d’un antigène, lorsque celui-ci est présenté sous forme de peptide en complexe avec une protéine CMH à la surface d’une autre cellule. L’interaction entre le TCR et le complexe peptide antigénique-CMH (pCMH) initie une cascade de signalisation (fig.1) (Hudrisier and Gairin, 1996) qui induit une activation spécifique : par exemple, l’élimination de la cellule infectée par un LT cytotoxique (Bevan, 1984).

hRas

Figure.1. La transduction du signal par le TCR.

Cette cascade de signalisation active les kinases Fyn et Lck qui phosphorylent les motifs ITAM, puis ZAP-70 est recrutée. Il s’en suit une cascade d’activation impliquant plusieurs protéines dont hRas une petite protéine G. Les facteurs de transcription Fos, Jun, NFAT, NF!B et Oct se fixent sur les séquences promotrices du gène IL2 et entraîne sa transcription (fig.1.).

Les lymphocytes T qui expriment les récepteurs T "# (TCR"#) sont de deux types: les lymphocytes T cytotoxiques, pour la plupart CD8+, tuent les cellules dont le CMH présente un peptide viral ou tumoral, et les lymphocytes T auxiliaires (helper), pour la plupart CD4+ ,sont là pour activer, via un deuxième signal de reconnaissance, les CPA c’est-à-dire soit les macrophages (TH1), soit les lymphocytes B (TH2). Les TCR CD8+, qui font l’objet de notre

étude, jouent un rôle important dans la lutte contre des infections virales comme la variole (Jackson et al., 1977), la grippe (Ennis et al., 1977), la rage (Wiktor et al., 1977), le SIDA (Chermann et al., 1983), etc. Les TCR CD4+, eux, jouent un rôle important dans la lutte contre des infections comme la tuberculose ou la lèpre (Bach et al., 1983).

2.1. Les réarrangements des gènes des TCR

Pour faire face à la multitude d’antigènes existant, notre organisme exprime une grande variété de récepteurs T capables de reconnaître les différents peptides antigéniques complexés au CMH (pCMH). Par exemple, il y a 209 possibilités de séquences différentes pour un nonapeptide, soit 5.1011 Ag différents.

Notre génome contient 30 000 gènes alors qu’on estime que le nombre de récepteurs T différents que l’organisme est capable de synthétiser est de l’ordre de 1012_{. Un nombre}

équivalent d’IG est synthétisé par l’organisme. Ces nombres sont atteints grâce aux réarrangements que subissent les gènes des TCR et des IG, par un mécanisme propre aux vertébrés gnathostomes. Ainsi les différentes chaînes " et # du TCR sont formées par un réarrangement de gènes V (variable) et J (jonction) pour la chaîne " et de gènes V, D (diversité) et J pour la chaîne # à l’origine de la grande diversité des TCR (fig.2.). Chez l’homme, le locus TRA est localisé sur le chromosome 14, et le locus TRB est localisé sur le chromosome 7. Il existe 43-45 gènes TRAV, 50 gènes TRAJ en amont d’un seul gène TRAC. Les transcrits des gènes réarrangés TRAV-TRAJ (qui codent le domaine V-ALPHA) sont épissés avec le gène TRAC. Il existe 40-48 gènes TRBV, 2 gènes TRBD, 12-13 gènes TRBJ et 2 gènes TRBC. Les transcrits de gènes réarrangés TRBV-TRBD-TRBJ (qui codent le domaine V-BETA) sont épissés avec l’un des deux gènes TRBC (Lefranc and Lefranc).

Figure.2. Les gènes codant les chaînes ! et " du TR.

Il existe également une diversité jonctionnelle V-J, V-D et D-J qui produit des insertions/délétions aléatoires dans les régions jonctionnelles (fig.3.). Les variations au niveau des jonctions sont la source essentielle de diversité (1013 contre 106 pour la recombinaison génétique). Cette diversité se localise au niveau des CDR3 (Complementarity Determining Region) de chaque chaîne. Ces régions CDR3 sont impliquées dans l’interaction du TCR avec le peptide/CMH.

Figure.3. Les réarrangements des gènes codant les chaînes ! et " du TCR.

chromosome 14

Cette variabilité permet de construire théoriquement environ 1016 TCR différents. Un individu, lui, ne possède qu’environ 108 TCR différents à un instant donné. Le fait qu’un TCR donné puisse reconnaître plusieurs complexes pCMH permet sans doute d’assurer l’existence d’au moins un TCR pour chaque antigène. Cette dégénérescence de reconnaissance du TCR est sans doute cruciale pour faire face à la très grande variété d’antigène.

2.2. La structure du TCR

La première structure d’une chaîne # de TCR fut résolue en 1995 par l’équipe de G. Bentley (Bentley et al., 1995a) (code PDB :1BEC), et les deux premières structures de complexe ternaire TCR-pCMH furent résolues l’année suivante (Garboczi et al., 1996, Garcia et al., 1996). Depuis, 24 structures de complexes ternaires ont été résolues avec des TCR"# (Kaas. et Lefranc M.-P.).

Ces structures permettent d’établir des règles générales sur la reconnaissance du pCMH par le TCR, mais les détails de la spécificité de reconnaissance sont complexes. Les différents complexes TCR-pCMH ont permis de comprendre comment ces trois partenaires interagissaient. Pour autant ces complexes ne permettent pas d’expliquer comment et pourquoi un complexe pCMH déclenche une réponse immunitaire. Afin de comprendre les clefs qui font qu’une interaction devient productive, il faut sans doute d’avantage de structures de complexes ternaires afin de les comparer et d’en analyser les différences. Un des principaux obstacles à la détermination de nouvelles structures de complexe ternaire est l’obtention de TCR en quantité suffisante, stable et homogène pour permettre son étude par cristallographie. Nous verrons d’ailleurs dans le chapitre III sur les complexes ternaires, que nous rencontrons des difficultés pour produire le TCR.

Figure.4.a. La structure du TCR 1G4 Figure.4.b. Représentation des régions CDR. Pour les deux figures le TCR est 1G4 (code PDB : 2BNU (Chen et al., 2005)), avec la chaîne ! en rouge et la chaîne " en cyan.

Comme le révélaient leur structure génétique et leur séquence, la structure tridimensionnelle des TCR"# est très similaire à celles des fragments Fab des anticorps (Garcia et al., 1999, Garcia et al., 1996, Bentley et al., 1995b). Les domaines des TCR et des fragments Fab sont de type Ig-like. Le domaine Ig-like est composé d’un sandwich de feuillets # antiparallèles. Les chaînes " et # du TCR adoptent un repliement à deux domaines Ig-like, V-ALPHA et C- ALPHA, pour la chaîne ", V-BETA et C-BETA pour la chaîne #, les domaines variables V- ALPHA (V-J-REGION) et V-BETA (V-D-J-REGION) étant respectivement issus du réarrangement des gènes TRAV-TRAJ et TRBV-TRBD-TRBJ (fig.4.a.).

Les domaines variables de chaque chaîne, situés en Nter, s’associent entre eux de façon non

covalente. Les domaines constants, situés en Cter, s’associent également entre eux et forment

un pont disulfure inter-chaîne. Chaque chaîne possède un domaine transmembranaire à son extrémité carboxylique.

Les domaines variables portent les CDR qui sont les boucles formant le site de reconnaissance du complexe pCMH. Chaque domaine variable de chaque chaîne comporte 3 CDR, nommés CDR1, CDR2 et CDR3 (fig.4.b.). Le TCR est aidé lors de l’interaction avec le pCMH par des co-récepteurs spécifiques du type de LT, le CD8 pourla majorité des LT cytotoxiques (CD8+)

et les co-récepteurs CD4 pour la majorité des LT auxiliaires (CD4+).

CDR3" CDR3_# CDR2" CDR2# CDR1" CDR1# V" V_# C_# V# C_" V_"