Avant-propos sur les « CD »
• On désigne souvent les protéines cellulaires (notamment membranaires) sous le terme de CDn (CD1, CD2, CD3, CD4, etc.)
• Pourquoi?
Les anticorps monoclonaux
Injection des antigènes (ou des mélanges d’antigènes) contre lesquels on veut générer des anticorps
Les anticorps monoclonaux
Prélèvement du sang de la souris et fusion des lymphocytes B avec des cellules immortalisées : obtention d’hybridomes
Les anticorps monoclonaux
Screening des différents clones obtenus avec les cellules utilisées pour l’immunisation
Qu’est ce qu’un CD?
– CD : cluster of designation
• nom initialement donné à l’ensemble des anticorps monoclonaux dirigés contre les épitopes ou les
antigènes d’une même protéine présente à la surface cellulaire
• par extension, le CDn désigne la protéine elle-même;
les anticorps étant dénommés anti-CDn
Utilisation des anticorps
monoclonaux pour caratériser les sous-populations de leukocytes
• Inoculation de leukocytes humains à des souris
• Génération d’anticorps monoclonaux dirigés contre les protéines de membrane
• Utilisation conjointe du westernblot et du Facs pour définir
– La nature de la protéine reconnue
– Les sous-populations sur laquelle elle est présente
Westerblot
Cytofluorimétrie
Echange d’informations et d’hybridomes lors de
«workshops »
• Des anticorps monoclonaux différents, produits dans des labos différents reconnaissent dans certains cas la même protéine
• On dit alors que ces différents anticorps appartiennent au même groupe (cluster) de différenciation (CD)
• Chaque workshop définit ainsi les CD par ordre de description et établit pour chaque CD, les propriétés de la protéine reconnue et les cellules sur lesquelles on la trouve
Les anticorps monoclonaux
Les clones A3 et B1 reconnaissent la même protéine : c’est le même CD
De l’anticorps monoclonal à la protéine
• Au fur et à mesure des workshops, on a utilisé le terme CD pour désigner les
protéines membranaires elles-mêmes et donné le nom d’anticorps anti-CD aux monoclonaux correspondants
Immunité naturelle
Les « barrières »
Les défenses de barrière
• La peau et le sébum (rôle antibactérien des acides gras)
• Le mucus et « l’escalator muco-ciliaire »
• Les flores saprophytes (intestin, vagin, etc.)
– Colicine…
• Les milieux acides
• Protéines et peptides antimicrobiens
Les protéines et peptides antimicrobiens
• Produits par de multiples types cellulaires
– Glandes sous-muqueuses – Cellules épithéliales
– Cellules « spécialisées » de l’immunité naturelle
• Polynucléaires neutrophiles
• Macrophages
• Selon les cas, intervention extracellulaire,
intracellulaire (bactéries phagocytées) ou les deux
Les protéines et peptides antimicrobiens
• Espoir thérapeutique (cf. résistance aux antibiotiques)
Les protéines et peptides antimicrobiens
• Enzymes : ex. lysozyme (250-500 g/ml dans les sécrétions nasales, salive, larmes)
• Lactoferrine (chélation du fer)
• Défensines (feuillets )
défensines (HBD-1 et HBD-2)
Peau et tractus respiratoire
défensines (=cryptidines)
• Cellules de Paneth de l’intestin
• Cathélicidines (hélices )
• Protéines A et D du surfactant (opsonines primitives)
Les protéines et peptides antimicrobiens
• Rôle essentiel dans les défenses de première ligne
• Activité des défensines et des cathélicidines effondrée dans les poumons des enfants
mucoviscidosiques
– Inhibition fréquente par hautes concentrations en sel (cf. mucoviscidose)
• Nouvelles approches thérapeutiques agissant sur la concentration saline du mucus
– Autres mécanismes?
La plupart des cellules de l’organisme participent à
l’immunité naturelle
• La plupart des cellules sont capables de
“percevoir” la présence d’un microorganisme pathogène
• En réponse à cette perception, elles attirent sur place des cellules plus spécialisées de l’immunité naturelle (phagocytes)
Systèmes de perception des microorganismes pathogènes
• « Signatures » (stéréotypes) moléculaires sur les microbes : PAMP (pathogen
associated molecular patterns)
– Ne sont pas présents chez l’hôte
– Sont partagés par de grands groupes d’agents pathogènes
– Sont relativement peu variables (à la
différences de l’hémagglutinine et de la neuraminidase p.ex.)
Exemples de PAMP (signatures)
• Flagelline des flagelles bactériens
• Peptidoglycan des bactéries à G+
• Lipopolysaccharide (endotoxine) des bactéries à G-
• RNA double brin
• DNA non méthylé
Récepteurs aux PAMP = PRR
• Pattern recognition receptors
– Trois types
• « senseurs » membranaires ou intracellulaires
– Rôle dans la reconnaissance du microbe et le déclenchement de la réponse immunitaire (récepteur d’alarme) ex. Récepteurs TOLL (TLR)
– Sont présents sur la plupart des cellules de l’organisme
• « effecteurs membranaires »
– Déclenchent la phagocytose du microbe
– Uniquement présent sur les cellules « spécialisées » de l’immunité naturelle
• Solubles
– Interagissent directement avec le microbe
• Les lipopolysaccharides (LPS) des bactéries Gram
-, les récepteurs de la famille Toll et le CD14
Récepteurs de la famille Toll
Lipopolysaccharide (LPS) = endotoxine
• Composant du feuillet externe de la membrane des bactéries Gram-
• Lipide A (responsable de la toxicité) + polysaccharides
• Responsable du choc septique induit par les bactéries Gram –
• Choc septique : phénomène actif lié à la réponse de l’immunité naturelle à la toxine
Protéines Toll
• Protéines identifiées initialement chez les
insectes (drosophiles) et impliquées à la fois dans le développement et dans la résistance à certaines infections
• Equivalent des protéines Toll chez les mammifères (toll like receptors)
• Les souris TLR4 KO ne font jamais de choc septique après injection de LPS!
CD14 marqueur des cellules phagocytaires
Le Toll like receptor 4 appartient au récepteur du LPS
Intérêt éventuel à bloquer les signaux
induits par le LPS chez les patients en
choc septique
TLR et
activation des phagocytes
• le facteur NF-b
– facteur
transcriptionnel pivot des
réponses
phagocytaires
Famille de TLR
• TLR-2 : protéoglycans des Gram+
• TLR-3 : dsRNA
• TLR-4 : LPS
• TLR-5 : flagelline
• TLR-7 : ssRNA viral
• TLR-8 : ssRNA viral
• TLR-9 : CpG non méthylés du DNA
• Etc.
Les phagocytes
• 1. Polynucléaires neutrophiles (et dans une moindre mesure les polynucléaires éosinophiles)
• 2. Monocytes & macrophages
• 3. Cellules dendritiques
H ém at op oï ès e
1. Cellules pluripotentes
Enorme capacité d’auto-
renouvellement et de différenciation
1. Cellules pluripotentes 2. Cellule souche
myéloïde (par opposition à lymphoïde)
1. Cellule pluripotente 2. Cellule souche
myéloïde (par opposition à lymphoïde) 3. Progénitrice
commune aux
neutrophiles et aux cellules
mononucléées (mono/macro et
cellules dendritiques)
1. Cellule pluripotente 2. Cellule souche
myéloïde (par opposition à lymphoïde) 3. Progénitrice
commune aux
neutrophiles et aux cellules
mononucléées (mono/macro et
cellules dendritiques) 4. Rôle des cytokines
dans la
différenciation : GM- CSF et G-CSF
Les polynucléaires ou granulocytes
• un seul noyau mais polylobé (d’où le nom polynucléaire)
• 60 à 70% des leucocytes sanguins
• turnover très élevé (durée de vie courte)
• classification selon le type de granules
Leucocytes = globules blancs (par opposition au hématies)
=lymphocytes+granulocytes+monocytes
Les polynucléaires ou granulocytes
• un seul noyau mais polylobé (d’où le nom polynucléaire)
• 60 à 70% des leucocytes sanguins
• turnover très élevé (durée de vie courte)
• classification selon le type de granules
Lignée cellulaire très sensible lors des traitements de chimiothérapie chez les cancéreux ou leucémiques
Polynucléaires neutrophiles
Lysozyme Peroxydase
autres enzymes...
Collagénase Lactoferrine
Lysozyme
Polynucléaires neutrophiles
• ou « neutrophiles », c’est le type de
polynucléaires le plus important en nombre et en fonction
• 1ère ligne de défense contre de nombreux types de germes
• tuent les microbes intracellulaires de façon plus efficace que les macrophages
Trois types cellules cellulaires souvent associés en pathologie
• Multiples médiateurs inflammatoires
• Intervention dans les phénomènes allergiques et inflammatoires
• Polynucléaires éosinophiles, basophiles et mastocytes
Polynucléaires éosinophiles
•Rôle dans la défense anti-parasitaire
•Multiples médiateurs de l’inflammation
Eosinophiles et inflammation
Polynucléaires basophiles
Mastocytes
•Cellules associées aux muqueuses, aux épithéliums et aux endothéliums (notamment veinules postcapillaires)
•Participent à la première ligne de défense
•directement (p.ex. cathélicidines)
•soit par attraction d’autres phagocytes (chimiotactisme)
Monocytes et macrophages
Monocytes et macrophages
Sang
Tissus
Macrophages
• Poumon : macrophages alvéolaires
• Tissus conjonctifs : histiocytes
• Rein : cellules mésangiales
• Foie : cellules de Küpfer
• Cerveau : microglie
• Os : ostéoclastes
Les cellules dendritiques
Les cellules dendritiques
• Différents dénominations selon le site et la l’état de différenciation/activation
– peau et muqueuses : cellules de Langerhans – organes : cellules dendritiques interstitielles – organes lymphoïdes : cellules dendritiques
interdigitantes
– sang : cellules dendritiques circulantes (veiled cells)
Cellules dendritiques
• « Patrouillent » dans les tissus
• Deux fonctions différentes selon le site
Phagocytes et « présentation d’antigène »
– Polynucléaires neutrophiles, macrophages et cellules dendritiques sont trois types de phagocytes
– Les cellules dendritiques et les macrophages sont CMH II pas les polynucléaires neutrophiles donc pas de rôle des neutrophiles dans la présentation des antigènes aux lymphocytes T CD4
– Les cellules dendritiques sont les plus efficaces cellules présentatrices d’antigènes aux lymphocytes T CD4+
– Ne confondez pas cellules dendritiques et cellules folliculaires dendritiques (CMH II négatives et non présentatrices d’antigènes sensu stricto)
Macrophages et cellules dendritiques possèdent la
protéine CD4
• Rôle?
• La présence de la molécule CD4 rend les macrophages et les cellules dendritiques susceptibles à l’infection par le VIH
Les récepteurs des phagocytes
• Trois grands types de récepteurs
– récepteurs pour des produits microbiens – récepteurs pour des facteurs humoraux ou
cellulaires qui facilitent la phagocytose
– récepteurs pour des ligands qui activent ou orientent les déplacements des cellules
phagocytaires vers les sites inflammatoires
Immunité non adaptative
Reconnaissance de PAMP Pathogen
Associated Molecular Patterns
Structures moléculaires hautement conservées et présentes dans de larges
groupes de microorganismes =
stéréotypes moléculaires associés aux pathogènes
Récepteurs aux produits microbiens (pattern recognition receptors PRP)
• Le récepteur au mannose (MR ou M/FR) et sa famille
Le récepteur au mannose et sa famille
Domaine de type lectine
(site de la liaison au résidus mannosyl et fucosyl)
Lectines
• protéines ou glycoprotéines capable de se lier à certains résidus glucidiques
• origine non immunitaire
• capable comme un anticorps d’agglutiner ou de précipiter des cellules ou des glycoconjugués
• isolées initialement chez des végétaux mais
molécules voisines (lectin-like) présentes chez les bactéries et les animaux
Le récepteur au mannose et sa famille
Domaine de type lectine
(site de la liaison au résidus mannosyl et fucosyl)
Liaison à de nombreux microorganismes
Gram-, Gram+, mycobactéries, champignons, parasites
Récepteur f-Met-Leu-Phe
• Récepteurs pour peptides N-formylés de nombreuses bactéries
• Récepteur chimiotactique
Récepteurs aux PAMP avec propriétés différentes
• Récepteur au mannose : phagocytose
• Récepteurs Toll : signal d’activation
• Récepteur FMLP : chimiotactisme
Récepteurs pour des facteurs
humoraux de la réponse immunitaire
• Opsonines-opsonisation
– opsonein : je prépare le repas
• Facilitation de la phagocytose des microorganismes par des produits
humoraux de la réponse immunitaire (immunoglobulines ou fragments du complément activé)
Récepteurs pour des facteurs
humoraux de la réponse immunitaire
• Récepteurs pour l’extrémité Fc (cristallisable ou constant) des immunoglobulines
Portion Fc
Récepteurs pour des facteurs
humoraux de la réponse immunitaire
• Récepteurs pour l’extrémité Fc des immunoglobulines
• Selon la classe d’immunoglobuline
reconnue (IgG, ou IgE), les récepteurs (FcR, FcR) ont des structures et des distributions cellulaires différentes
Récepteurs pour des facteurs humoraux de la réponse
immunitaire
• Récepeurs pour des fragments du complément activé
– CR1 – CR3
Le processus de phagocytose
• Quatre étapes
– chémotactisme – adhésion
– phagocytose (sensu stricto) – microbicidie
• oxydative
• non-oxydative
Phagocytose
• Phénomène actif et consommateur d’énergie
• Efficacité accrue par l’opsonisation
Microbicidie (ou bactéricidie) intracellulaire
• Deux mécanismes différents
– phénomènes oxydatifs
• dépend de la production d’intermédiaires réactifs de l’oxygène qui ont un rôle microbicide
• phénomène inductible : « explosion respiratoire »
– phénomènes non oxydatifs
• dépend de la production de peptides antibactériens
Microbicidie oxydative
Myélopéroxydase NO synthase NADPH oxydase
Microbicidie oxydative
Dépendance du NADPH fourni par le
shunt des pentoses
Microbicidie oxydative
NO : nombreuses
fonctions indépendantes
de son rôle microbicide
Microbicidie oxydative
• Phénomènes qui consomment beaucoup d’énergie et sont donc sensibles aux maladies où l’apport cellulaire en énergie est perturbé : diabète mal équilibré
• Dans certaines maladies génétiques, une des trois enzymes est déficiente : les germes prolifèrent à l’intérieur des phagocytes, ce sont les maladies granulomateuses chroniques
Microbicidie oxydative
• Phénomènes qui consomment beaucoup d’énergie et sont donc sensibles aux maladies où l’apport cellulaire en énergie est perturbé : diabète mal équilibré
• Dans certaines maladies génétiques, une des trois enzymes est déficiente : les germes prolifèrent à l’intérieur des phagocytes, ce sont les maladies granulomateuses chroniques
Microbicidie oxydative
• A l’état de repos, les macrophages et monocytes sont généralement moins efficaces que les polynucléaires
neutrophiles pour la microbicidie oxydative et dépendent étroitement de l’aide des
lymphocytes T
Microbicidie non oxydative
• existent aussi souvent dans les sécrétions
– Enzymes microbicides
• Hydrolases : lysozyme (muramidase) : destruction de la paroi bactérienne des G+; glycosidases,
lactoferrine, élastase, cathepsines
– Protéines cationiques : « protéines antibiotiques »
• défensines : petites molécules (29-35 aa) possédant trois ponts disulfures et dont l’activité est inhibée quand la concentration en sels (Cl-) est trop élevée
Exocytose
• processus alternatif mis en place par les
macrophages et les polynucléaires neutrophiles quand la phagocytose est impossible
– moins sélective – moins efficace
• processus principal d’autres types cellulaires comme les polynucléaires éosinophiles et
basophiles
Polynucléaires éosinophiles
Polynucléaires éosinophiles
IgE FcR Dégranulation : produits
à activité antiparasitaire
Cytotoxicité (à médiation cellulaire)
• Lymphocytes T cytotoxiques CD8+
• Cellules tueuses naturelles (natural killer ou NK)
• Cellules K et phénomène ADCC
Lymphocyte T cytotoxique (CD8
+)
Polarisation et exocytose dépendent d’un accroissement
du [Ca++] i dans le lympho.
cytotoxique
Deux constituants dans les granules
• Perforines
– forment des trous dans la membrane de la
cellule cible (comme le complément)
• Sérine Protéases (granzymes)
Perforines des lymphocytes T
cytotoxiques
Deux voies d’induction de
l’apoptose de la cellule cible
Deux voies d’induction de l’apoptose de la cellule cible
A la différence des autres lymphocytes les lymphocytes T cytotoxiques activés expriment
le Fas ligand
Lymphocyte T cytotoxique
• 1. Il entre en contact avec sa cible
• 2. La reconnaissance spécifique de l’antigène + MHC I déclenche un accroissement du calcium intracellulaire
• 3. Les granules se polarisent puis se vident à l’interface avec la cellule cible
• 4. Les monomères de perforine se polymérisent et forment des trous dans la cellule cible
• 5. Les sérines protéases (granzymes) entrent par ces trous et en synergie avec l’interactions Fas/Fas ligand déclenchent l’apoptose de la cellule cible
Lymphocyte T cytotoxique
• Le lymphocyte cytotoxique ne tue pas la cellule cible, il la contraint surtout à se suicider...
Les cellules tueuses naturelles (NK)
Les cellules tueuses naturelles
• Toujours prêtes : pas besoin de sensibilisation, ni de différenciation préalables...
• Mécanismes lytiques (perforines et granzymes) les mêmes que ceux des lymphocytes T cytotoxiques
Cellules NK
• Cellules de la lignée lymphoïde mais qui ne sont
• ni B (pas d’Ig de membrane ou
cytoplasmique)
• ni T (pas de TCR)
Quel type de cellules reconnaissent les NK?
• Cellules infectées
• Cellules tumorales
• Parasites
Comment ça marche?
Base moléculaire de la
discrimination par les cellules NK
• comment reconnaître une cellule
transformée ou infectée par un virus quand on n’a pas de TCR?
– première piste : la cellule NK reconnaît une sorte de PAMP à la surface de ces cellules...
20 ans de recherche, jamais rien trouvé de tel!
Base moléculaire de la
discrimination par les cellules NK
• comment reconnaître une cellule
transformée ou infectée par un virus quand on n’a pas de TCR?
– deuxième piste : la cellule NK perçoit l’absence d’une structure normalement présente sur les
cellules de l’organisme
Les récepteurs KIR (Killer
Inhibitory Receptors)
La perte des molécules MHC est un moyen fréquemment utilisé par les cellules tumorales ou par
les cellules infectées par des virus pour échapper au contrôle des lymphocytes T cytotoxiques
CD8
+...
cela rend les cellules en question plus sensibles à l’activité des NK.
L’évolution a conservé les NK aux côtés des lymphocytes T cytotoxiques pour contrecarrer les mécanismes d’échappement
des virus...
« Cellules K » et ADCC
• ADCC = antibody dependent
cell-mediated cytotoxicity
« Cellules K » et ADCC
• ADCC = antibody dependent cell-mediated cytotoxicity
• Les cellules K correspondent à une fonction particulière que peuvent exercer plusieurs types cellulaires (NK, macrophages, polynucléaires)
• Les cellules K ne sont pas une lignée en soi
Conclusion
• Immunité naturelle
– Première ligne de défense contre les agents infectieux
– Rôle fondamental dans l’initiation des réponses adaptatives
– Réponses peu ciblées, stéréotypées
• Inflammation
Inflammation
– L’inflammation est souvent le reflet d’une activation de l’immunité naturelle
