Lymphopoïèse B précoce
DFGSM2 - UE3 Hématologie 2020-2021
Emmanuelle Clappier, MCU-PH
Service d’Hématologie biologique, hôpital Saint-Louis
Université de Paris
Le lymphocyte B
• Cellule clef du système immunitaire adaptatif
• Cellule productrice d’anticorps (immunité humorale)
• 109 lymphocytes B différents chez l’Homme
• Chaque cellule B exprime une Ig de spécificité différente
• Durée de vie de plusieurs décennies pour les cellules mémoires et plasmocytes
Vue d’ensemble de la différenciation lymphoïde
Différenciation antigène-indépendante:
tissus lymphoïdes centraux B: moelle; T: thymus
Différenciation antigène-dépendante:
tissus lymphoïdes périphériques ganglions, rate
Différenciation antigène-indépendante:
- Recombinaison V(D)J des gènes des Ig
Différenciation antigène-dépendante:
- Augmentation de l’affinité - Commutation de classe
Vue d’ensemble de la différenciation lymphoïde
Ceredig R., Nat Immunol 2012
Stades précoces de la lymphopoïèse :
engagement lymphoïde et perte de potentiel multilignée
HSC: hematopoietic stem cell CLP: common lymphoid progenitor
LMPP: lymphoid-primed multi-potent progenitor
EPLM: early progenitor with lymphoid and myeloid potential CMkE: common megakaryocyte and erythroid progenitor GMP: granulocyte-macrophage progenitor
ETP: early thymic progenitor
Spécification lymphoïde
Spécification lymphoïde B
Engagement vers la lignée B
PU.1 E2A EBF PAX5 IKAROS
E2a-/-
Ebf-/- Pax5-/- Pu.1-/-
• IKAROS (IKZF1): indispensable à l’émergence de la lignée lymphoïde
• PU.1: important pour lignées lymphoïdes et myéloïdes
• E2A et EBF: facteurs « pionniers » permettent d’ouvrir les loci et d’exprimer les gènes B-spécifiques
• PAX5: « master regulator » qui induit le programme transcriptionnel B et réprime les autres lignages
Stades précoces de la lymphopoïèse : rôle des facteurs de transcription
pro-B pré-B B immature CLP
LMPP
MPP B mature
CSH
DH-JH VH-DJH VL-JL
Variable
Variable
Chaines légères IgL (25 kDa):
Ig kappa () ou lambda ()
Chaines lourdes IgH (50 kDa):
IgM (), IgG (), IgA (), IgE (), IgD ()
Structure des immunoglobulines
La différenciation lymphoïde B permet la génération d’un vaste répertoire de cellules B exprimant des Ig de spécificités différentes afin de
reconnaitre l’ensemble des antigènes extérieurs
Les domaines variables des Ig :
contiennent des régions hypervariables « complementarity-determining region » (CDR):
localisées dans les boucles au sommet de chaque bras des anticorps
Les CDR des chaines lourdes et légères déterminent la spécificité des anticorps et interagissent avec l’antigène
Structure des immunoglobulines
Organisation génomique des loci codant les immunoglobulines
Locus des chaines lourdes (IgH)
2 Loci pour les chaines legères
(IgL)
n=5
n=9
n=1
Recombinaison V(D)J
ADN germinal Variable
ADN réarrangé
Variable
Variable
V D J
Structure des immunoglobulines
Constant Chaines légères IgL (25 kDa):
Ig kappa () ou lambda ()
codées par locis IGK (chr 2) et IGL (chr 22)
Chaines lourdes IgH (50 kDa):
IgM (), IgG (), IgA (), IgE (), IgD () codées par locus IGH (chr 14)
C VDJ C
Recombinaison V(D)J Principe
Dans chaque précurseur lymphoïde,
au niveau de chaque locus codant une chaîne d’IG, se produit une recombinaison entre:
- l’un des segments V
- l’un des segments D pour le locus IGH - et l’un des segments J
Processus aléatoire
Multiples combinaisons possibles
La séquence signal de recombinaison (RSS):
- localisée en 3‘et/ou 5‘des segments codants V, D et J
- consiste en un heptamère et un nonamère conservés, séparés de 12 ou 23 nucléotides - reconnue par l’enzyme RAG1
- conservée pour tous les loci Ig et TCR
Recombinaison V(D)J
les séquences RSS
Recombinaison V(D)J Les enzymes
Reconnaissance des RSS par le complexe RAG1/2
1
Clivage de l’ADN simple par le complexe RAG1/2 et formation d’épingles à cheveux
2
Clivage des épingles à cheveux par Artemis
3
Addition de nucléotides par la TdT et réparation/ligation par NHEJ 4
RAG: recombination activating gene NHEJ: Non-Homologous End-Joining
Diversité combinatoire Diversité jonctionnelle
Chaine lourde: V (51), D (27), J (6) = 8262
Chaînes légères:
Kappa: V (40), J (5) = 200 Lambda: V (30), J (4) = 120
8262 x 200 x 120 = 2.6 x 106
Nombre de possibilités de séquences pour une Ig : 1x1018
Recombinaison V(D)J Diversité
A chaque jonction:
- délétion de nucléotides (endonucléase Artémis) - addition de N-nucléotides (terminal
deoxyribonucléotidy transférase TdT)
Stade pro-B:
Expression de RAG1/2 et de TdT → recombinaison du locus des chaînes lourdes DH->JH puis VH->DHJH
Régulation des réarrangements des gènes des Ig Processus séquentiel
pro-B pré-B B immature CLP
LMPP
MPP B mature
CSH
VHDHJH VLJL
Stade pro-B:
Expression de RAG1/2 et de TdT → recombinaison du locus des chaînes lourdes DH->JH puis VH->DHJH
Stade pré-B:
Expression de la chaîne lourde μ → formation du pré-BCR
→ Arrêt des réarrangements des gènes des IgH (↓ RAG1/2)
→ Prolifération (2 à 5 cycles)
→ Ré-expression RAG1/2
→ Recombinaison des loci des chaînes légères
Régulation des réarrangements des gènes des Ig Processus séquentiel
pro-B pré-B B immature CLP
LMPP
MPP B mature
CSH
DH-JH VH-DJH VL-JL
Pré-BCR « détecteur biologique »
IgHμ
survie cellulaire prolifération
initiation de la recombinaison IGK exclusion allélique
différentiation
cytoplasm
Le pré-BCR:
chaîne lourde μ issue d’un réarrangement productif au locus IGH
une pseudo-chaîne légère (VpréB+)
Régulation des réarrangements des gènes des Ig
Le pré-BCR
Exclusion allélique: chaque lymphocyte B n’exprime qu’une chaine lourde et une chaine légère : « mono-spécifique » Exclusion isotypique: chaque lymphocyte B exprime soit une légère chaine k soit une λ mais jamais les deux à la fois
Régulation des réarrangements des gènes des Ig Exclusion allélique et exclusion isotypique
Allèle2 non productif DH JH
VH DH JH
mort cellulaire Allèle1 productif
Allèle 2 productif
Allèle1 productif pré-BCR
Allèle1 non productif
Allèle2 non productif Allèle2 productif
Allèle1 productif
Allèle2 productif
Allèle1 non productif
Allèle2 non productif Progéniteur B
Allèle1 non productif
mort cellulaire Vk Jk
Vk Jk
Vλ Jλ
Vλ Jλ La chaine lourde µ inhibe le
réarrangement de l’allèle µ n°2 et induit le réarrangement de k
Les chaines µ+k inhibent le réarrangement de l’allèle k n°2 et le réarrangement de λ
Les chaines µ et k inhibent le réarrangement de λ
Les chaines µ+λ inhibent le réarrangement de l’allèle λ n° 2 μ
μ μ
μ + λ μ + λ
μ + k μ + k
μ
μ
μ VH DH JH
VH DH JH
pro-B pré-B B immature CLP
LMPP
MPP B mature
CSH
Sélection positive et sélection négative
Sélection positive :
Sélection négative :
L’expression d’une IgM de surface (BCR) donne un signal de survie
B immature
+
B immature
auto-antigène
V-J
« Receptor editing »
L’expression d’un BCR auto-réactif transmet un signal de mort (apoptose)
La cellule B auto-réactive peut échapper à la mort par ré-initialisation d’un nouveau réarrangement de chaîne légère
-
Blood
Bone marrow Spleen, lymph nodes
Devenir de la cellule B mature
Cellule B mémoire ou plasmocyte
Maturation dans les organes lymphoïdes secondaires
(cf cours d’Immunologie)
En résumé
La lymphopoïèse B précoce :
permet la génération d’un vaste répertoire de cellules B exprimant des Ig de spécificités différentes afin de reconnaitre l’ensemble des antigènes étrangers
dépend de plusieurs facteurs clés
est un processus hautement régulé
Exemples de perturbations de la différenciation lymphoïde
Déficits immunitaires combinés sévères (DICS)
Mutations germinales nulles de RAG1, RAG2, Artemis, JAK3 …
Défaut de recombinaison V(D)J
Lymphopénie B et T
Infections récurrentes et sévères
Exemples de perturbations de la différenciation lymphoïde
Leucémies aiguës lymphoblastiques B
Altérations somatiques de IKZF1 (IKAROS), PAX5, EBF1, … -> blocage de la différenciation
-> prolifération de précurseurs B immatures
Altérations par réarrangements RAG-médiés inappropriés
V D J
Eµ
Cµ
Eµ
Réarrangement IGH-oncogène
Induit l’expression de l’oncogène RSS-like
Réarrangements RAG-médiés
N-nucléotides
(stigmate de recombinaison RAG-médiée)
Délétion d’un gène RAG1/2
RAG1/2
