Cytotoxicité à médiation cellulaire

Cytotoxicité à médiation cellulaire

• La lyse d’une cellule cible sans l’intervention

d’anticorps par la libération polarisée de perforines et l’induction de l’apoptose (granzymes et FasLigand)

• Une machinerie utilisée par deux cellules cytotoxiques voisines

– L’ancêtre : la cellule natural killer (NK)

– Sa descendante « moderne » : le lymphocyte T cytotoxique

• La machinerie est la même mais le trigger est différent

– Pour le lymphocyte T cytotoxique : TCR – Pour la NK : ?

« licence to kill » des NK?

• La reconnaissance de PAMP sur les cellules infectées ou de ligands anormaux sur

certaines cellules tumorales joue un rôle mais n’est pas suffisant (nécessaire mais pas suffisant)

• comment reconnaître une cellule

transformée ou infectée par un virus quand on n’a pas de TCR?

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?

– la cellule NK perçoit l’absence d’une structure normalement présente sur la plupart des

cellules saines de l’organisme

Les récepteurs inhibiteurs KIR

(Killer inhibitory receptors)

La perte des molécules MHC de classe I 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

Complément

Complément

• Jules Bordet, Paul Ehrlich

– complément à l’action bactéricide des immunoglobulines (anticorps)

• Système complexe de plus de trente protéines plasmatiques et membranaires

Fonctions du complément

Les protéines du complément

• synthétisées majoritairement dans le foie

• souvent des proenzymes (ou zymogènes)

– dénomination selon l’ordre de découverte pas nécessairement selon un ordre logique

(malheureusement)

– activation par protéolyse avec séparation d’un fragment inhibiteur et d’un fragment

catalytique

Les protéines du complément

• Fragment inhibiteur

– le plus petit – appelé ...a

– action à distance sur l’activation et le chémotactisme des phagocytes

• Fragment catalytique (sérine protéase)

– le plus gros – appelé...b

– action enzymatique locale (à la surface de l’agent pathogène)

(nouvelle nomenclature : fragment catalytique de C2 = C2b)

La molécule effectrice la plus importante du système Le facteur soluble le plus important du système

C4b et C3b : les systèmes d’ancrage

Voie classique : intervention de la collectine C1q

• Collectines : molécules ancestrales à activité lectine

• Interagit avec plusieurs ligands mais en particulier

avec des ligands présents sur les immunoglobulines et en particulier sur les complexes immuns

• Activation : reconnaissance d’un antigène par un anticorps spécifique

– formation d’un complexe immun

• La portion Fc d’une immunoglobuline libre (sans antigène fixé sur le Fab) est incapable de lier C1q.

Voie classique : le complexe C1

• C1 est formé de trois molécules distinctes

– C1q : dépourvu d’activité enzymatique, se lie au domaine Fc des IgM et des IgG

– C1r : sérine protéase – C1s : sérine protéase

Le complexe C1

Voie classique : le complexe C1

• Le complexe C1r₂C1s₂ non lié à C1q est inactif

• C’est la fixation sur C1q qui révèle l’activité enzymatique de C1r

Non fixé sur C1q

Fixé sur C1q

Domaines d’interaction

avec C1q

C1 = protéine avec un domaine de type collagène et un domaine lectine

C1 est une COLLECTINE.

Lectine

• Se dit de toute protéine ou glycoprotéine, d’origine animale ou végétale possédant au moins un domaine non catalytique de

fixation réversible à un mono- ou à un oligosaccharide spécifique, et ce à

l’exclusion des immunoglobulines

Le complexe C1

• Pour que C1r₂C1s₂ puisse se lier à C1q, il faut que C1q subisse lui-même un

changement de conformation

• La fixation de C1q, notamment sur des

complexes immuns permet ce changement de conformation

Le complexe C1

• Complexes immuns à IgM

– les IgM sont des pentamères

– chaque molécule d’IgM possède au moins trois sites de fixation au C1q

• les IgM activent très efficacement le complément

IgM : immunoglobuline

pentamérique

Le complexe C1

• Complexes immuns à IgM

– les IgM sont des pentamères

– chaque molécule d’IgM possède trois sites de fixation au C1q

• les IgM activent très efficacement le complément

– Les sites de fixation au C1q ne sont exposés que si l’IgM est liée à un antigène

IgM : immunoglobuline pentamérique

Forme liée à un antigène : révélation des sites de

fixation au C1q

Le complexe C1

• Complexes immuns à IgG

– les IgG sont des monomères

– chaque molécule d’IgG possède un seul site de fixation au C1q

– La liaison de C1q à une seule IgG n’est pas suffisante pour modifier sa conformation

• les IgG sont beaucoup moins efficaces que les IgM pour activer le complément

Le complexe C1

• La liaison de C1q à deux Ig ou plus n’est

possible que si ces dernières appartiennent à un même complexe immun ou si elles sont fixées sur une même surface

Liaison de C1q à des Ig

Un grand classique en immunologie clinique

• Le test au C1q

– destiné à mesurer la présence de complexes immuns dans le plasma

Liaison de C1q à des Ig

Liaison de C1q à des Ig

• Constitution de C1qr₂s₂

C1s est le substrat de C1r et est lui-même une

protéase

Constitution de la C3 convertase

C2 et C4 sont deux substrats de

C1s

C4b intervient

dans l’ancrage à

la

membrane b

C2a

2b C4b2b

Constitution de la C3 convertase

b

C2a

2b C4b2b

C4b intervient dans l’ancrage à

la membrane

Hydrolyse de C3 par la C3 convertase (très efficace)

Liaison thioester avide d’électrons

Hydrolyse de C3 par la C3 convertase

Liaison covalente avec les glycoprotéines de la surface cellulaire

Constitution de la C5 convertase

2b

Génération d’une grande quantité de C3b qui couvre la surface

bactérienne

2 b

Tout le C3b ne se lie pas à la membrane

Une partie diffuse et se fixe sur des complexes immuns solubles et des microorganismes : opsonisation

Une molécule de C4b2b clive 1000

molécules de C3 en C3b!

Activation du MAC (membrane attack complex) (C5-C9)

2b

Activation du MAC (membrane

attack complex) (C5-C9)

Activation du MAC (membrane

attack complex) (C5-C9)

Importance relative du MAC et de la génération de l’opsonine

C3b

• Le MAC est important contre un nombre limité de bactéries (neisseria notamment)

• Par contre l’opsonisation par C3b est

cruciale pour un grand nombre d’agents infectieux.

La voie classique peut parfois être activée via C1q mais par autre chose que des complexes

immuns

Dans certains cas C1q peut se lier directement à certaines cellules

• Certaines bactéries (certains steptocoques)

• Cellules apoptotiques

Dans d’autres cas, C1q est activé par une protéine qui n’est pas une

immunoglobuline : la CRP

CRP : C Reactive Protein

• Protéine de la phase aiguë de

l’inflammation (acute phase protein)

• Synthétisée par le foie

• Marqueur de l’inflammation très

couramment utilisé en biologie clinique

CRP

CRP

• Membre d’une famille de protéines très ancienne.

• Se lie à la phosphocholine et aux résidus phosphocholine des polysaccharides

bactériens.

• Se lie aux cellules apoptotiques

• Une fois lié à son ligand, peut activer le C1q

Une fonction importante de la voie classique du complément est

l’élimination des cellules

apoptotiques

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

Voie d’activation par la lectine liant le mannose (MBL)

• Fait intervenir la MBP (mannose binding protein), une collectine de la même famille que C1q

• MBL est donc l’équivalent de C1q

• Une fois liée, la MBP recrute une protéase (la mannose binding protein associated protease ou MASP) qui est l’équivalent de C1s et dont les substrats sont C4 et C2

Voie de MBL

Voie alterne

• Non liée à la fixation d’une collectine sur un complexe immun ou sur un pathogène donc indépendante de l’immunité adaptative

• Considérée comme constituant de l’immunité naturelle

• Aboutit à l’activation du MAC (formation de C5b sans l’intervention d’anticorps)

Voie alterne

Facteur B : une fois fixé sur C3b, devient le substrat du facteur D (protéase équivalent de C1s)

C3Bb : C3 convertase de la voie alterne

Properdine : augmente la ½ vie

de la C3 convertase de la voie alterne (530 minutes)

Voie alterne

• Présence physiologique de petites quantités de C3b dans le plasma (hydrolyse

spontanée à bas bruit de la liaison thioester instable)

• Fixation de C3b sur toutes les cellules (y compris les cellules de l’hôte)

Régulation étroite de la voie

alterne sur les cellules eukaryotes

Régulation de la voie alterne

• CR1 et DAF : empêchent l’interaction C3b B et déplacent C3b des complexes C3bBb déjà formés

• Facteur I : protéase plasmatique qui clive C3b en iC3b

• CR1, DAF et facteur H sont des cofacteurs du facteur I

• L’activité du facteur H dépend du contenu cellulaire en acide sialique

Voie classique Voie alterne

Voie classique vs. voie alterne

C4b2b C4b2b3b

Voie classique vs. voie alterne

La voie alterne constitue une

boucle d’amplification de la voie

classique

Les trois modes d’initiation de la cascade du complément

• Classique : intervention de C1q

– Via COMPLEXES IMMUNS : le plus souvent – Via CRP (polysaccharides bactériens, cellules

apoptotiques)

– Directement (certaines bactéries, cellules apoptotiques)

Les trois modes d’initiation de la cascade du complément

• Alterne : pas d’intervention de C1q

– Nombreuses bactéries, champignons, virus, cellules tumorales

• Mannose binding lectin

– Microorganismes qui contiennent des groupes mannoses terminaux

MAC

Lié à la membrane

peut se produire à la surface d’une cellule ou sur des complexes

immuns!

MAC

• Attention : si le MAC est activé par des

complexes immuns libres (non cellulaires), le C5b67 peut aller se fixer sur des cellules voisines (qui n’ont pas d’antigène à leur

surface)

– innocent bystander lysis

MAC

Lié à la membrane

C5b678 peut

suffire à lyser une hématie mais pas une cellule

nucléée 10 Å

Activation du MAC (membrane attack complex) (C5-C9)

100 Å

La régulation du complément

• Une activation intempestive du complément peut tuer un individu ou altérer gravement ses organes

– molécules très labiles une fois activées – nombreux systèmes de contrôle

L’inhibiteur de C1 (=inhibiteur

de C1 estérase)

L’inhibiteur de C1 (=inhibiteur de C1 estérase)

Déficit génétique : activation intempestive de C4 ou de C2

Les protéines RCA (regulator of complement activation)

• Famille de protéines (toutes codées par le même chromosome) et qui régulent

l’activité de la C3 convertase

– voie classique : se lient à C4b

• une protéine soluble : C4BP

• deux protéines membranaires : CR1 et MCP

• une protéase qui inactive C4b en C4d et C4c

Les protéines RCA (regulator of complement activation)

• Famille de protéines (toutes codées par le même chromosome) et qui régulent

l’activité de la C3 convertase

– voie alterne : se lient à C3b

• trois protéines membranaires : CR1, MCP, facteur H

• une protéase qui inactive C3b en C3c et C3dg

Les protéines RCA (regulator of complement activation)

• Famille de protéines (toutes codées par le même chromosome) et qui régulent

l’activité de la C3 convertase (voie classique ou voie alterne)

– inhibent sa formation

– favorisent sa dissociation (decay)

• C4BP, CRI, facteur H

• DAF (decay accelerating factor)

Inhibition du MAC

• Protéine S (vitronectine)

– protéine soluble qui lie le complexe C5b67 et l’empêche de s’insérer dans la membrane

cellulaire

Inhibition du MAC

• Homologous restriction factors (spécificité d’espèce – se lient à C8)

– HRF – CD59

Inhibition du MAC

• Homologous restriction factors (spécificité d’espèce – se lient à C8)

– HRF – CD59

Déficit d’ancrage GPI : hémoglobinurie paroxystique nocturne

Conséquences de l’activation du

complément

Conséquences de l’activation du complément

bactéries Gram^-

virus enveloppés

herpesvirus, retrovirus,...

Conséquences de l’activation du complément

peu efficace contre les bactéries Gram⁺ et les cellules nucléées (notamment tumorales)

Conséquences de l’activation du complément

• Neutralisation de certains virus par la fixation de certains composants du

complément indépendemment de l’activation du MAC

Conséquences de l’activation du complément

Principale opsonine : C3b

Conséquences de l’activation du complément

Principale opsonine : C3b

Récepteur CR1

Solubilisation des complexes immuns

Le C3b et les hématies (riches en CR1) interviennent pour éliminer les complexes immuns via les cellules phagocytaires de la rate

et du foie

Réponse inflammatoire

• C3a, C4a et C5a sont des anaphylatoxines, des facteurs solubles qui initient la réponse inflammatoire

Inflammation

• réaction défensive immédiate des tissus à l’infection ou à une agression par des

agents chimiques ou physiques. Le tissu affecté est caractérisé par la perception

d’une douleur, la tuméfaction, la chaleur, la rougeur et la perte de fonction

Inflammation

• ceci correspond à une vasodilatation

locale, une extravasation de plasma dans les espaces intercellulaires et une

accumulation de leucocytes dans l’organe atteint. Les systèmes enzymatiques du

plasma jouent un rôle fondamental dans la génération de médiateurs de l’inflammation

Inflammation

• ces systèmes enzymatiques incluent le

complément, la coagulation, la fibrinolyse et les kinines

Inflammation

• Rougeur et chaleur : vasodilatation

• Gonflement : extravasation de plasma et de leucocytes

• Douleur : libération de médiateurs par les leucocytes au voisinage des terminaisons nerveuses

Réponse inflammatoire

• C3a, C4a et surtout C5a sont des anaphylatoxines, des facteurs solubles qui initient la réponse inflammatoire

– provoquent la dégranulation des basophiles et des mastocytes tissulaires et la libération d’amines vasoactives (en particulier d’histamine)

• vasodilatation, augmentation de la perméabilité vasculaire, contraction des muscles lisses bronchiques

– induisent l’adhérence des neutrophiles et des monocytes au cellules endothéliales, leur extravasation, et leur activation sur le site inflammatoire

Réponse inflammatoire

• C3a, C4a et surtout C5a sont des

anaphylatoxines, des facteurs solubles qui initient la réponse inflammatoire

– activité régulée par une protéase la carboxypeptidase N

– les formes des-Arg ont perdu l’essentiel de leur activité

Quizz : vrai ou faux

• Une seule molécule d’IgM fixée sur une surface suffit à activer C1q de la voie

classique

Quizz : vrai ou faux

• C3a et C3b sont des fragments de C3

Quizz : vrai ou faux

• Les cellules nuclées sont plus résistantes à la lyse induite par le complément que les hématies

Quizz : vrai ou faux

• Les virus enveloppés ne peuvent être lysés par le complément parce que leur enveloppe est résistante à la formation de pores par le MAC

Quizz : vrai ou faux

• Les individus déficients en C4 éliminent mal les complexes immuns circulants

Questions ouvertes

• Pourquoi une IgM sérique ne peut-elle activer la voie classique?

Questions ouvertes

• Quel déficit génétique aura selon vous le plus d’implications cliniques (infectieuses)

– C1 – C3

Questions ouvertes

• Certains microorganismes produisent des enzymes capables de dégrader la portion Fc des immunoglobulines. Quel avantage ces enzymes apportent-ils aux microorganismes en question?

Voies classique/alterne/lectine

• Quel type de stimulus pour l’activation de chaque voie?

Voies classique/alterne/lectine

• Parties communes & parties différentes?

Voies classique/alterne/lectine

• Conséquences biologiques similaires ou différentes?

Systèmes de régulation

• Pourquoi les globules rouges sont-ils plus sensibles au complément que les cellules nucléées?

• Pourquoi les globules d’un individu ne sont-ils normalement pas lysés par le complément

(innocent bystander lysis)?

• Dans quelles conditions, des globules rouges peuvent-il détruits par le complément?

• a. C3b

• b. C1, C4, C2 et C3

• c. C9

• d. C3, facteur B et properdine

• e. C1q

• f. C4b2a3b

• g. C5b, C6, C7, C8 et C9

• h. C3C3a+C3b

• i. C3a, C5a, et C5bC7

• j. C3a, C4a, et C5a

• k. C4b2a

• i. C3b+B C3bBb+Ba

• 1. Réaction qui produit une amplification majeure

• 2. Composants précoces v. alterne

• 3. Les composants du MAC

• 4. Responsable de l’opsonisation

• 5. Composants précoces v. classique

• 6. Activité de type perforine

• 7. Se lie au Fc des anticorps

• 8. Activité chémotactique

• 9. Activité C3 convertase

• 10. Anaphylatoxines

• 11. Activité C5 convertase

• 12. Réaction catalysée par facteur D

• 13. Réaction catalysée par C1qr₂s₂