Commutation isotypique

(1)

• Phénomène aboutissant à la production d’Ig d’une classe ou sous-classe isotype donnée

• Association des gènes VDJ codant pour une région variable à celle d’un segment C_H codant pour la région constante d’une chaîne lourde

• Les gènes C_H sont situés en 3’ des segments V dans l’ordre 5’-C_-C_-C_-C_-C_-C_-C_-C_-3’

• Réarrangement par accolement de deux régions S (switch) et élimination du DNA en 5’

(2)

Raison d’être des IgM

• Première ligne de défense contre certains antigènes avant que le processus

d’immunopoïèse puisse se mettre en place

• Efficaces pour la neutralisation des agents infectieux et pour l’activation du

complément

(3)

Commutation isotypique

• Phénomène à sens unique généralement en une étape mais parfois séquentiel

• Phénomène lié à l’immunopoïèse (non à la lymphopoïèse) et étroitement dépendant de signaux des lymphocytes T CD4+

(4)

Réseau idiotypique

• Théorie selon laquelle il existerait

normalement un réseau d’anticorps (avec des déterminants idiotypiques) et

d’anticorps anti-idiotypiques. Le

déclenchement d’une réponse immunitaire serait lié à la rupture de cet équilibre par l’introduction de l’antigène

(5)

Présentation des antigènes et complexe majeur

d’histocompatibilité

(6)

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Sacrifice et prélèvement des organes lymphoïdes (rate et ganglions

lymphatiques)

Préparation d’une suspension cellulaire T

M

DC

(7)

Préparation d’une suspension cellulaire T

M

DC

Mise en culture pendant 4 jours Antigène : p.ex albumine de boeuf

(8)

Analyse de la prolifération cellulaire par incorporation de

thymidine marquée au tritium dans le DNA

0 10 20 30 40 50 60

0 2.5 5 7.5 10

Quantité d’antigène

Radioactivité

(9)

Analyse de la prolifération cellulaire par incorporation de

thymidine marquée au tritium dans le DNA

Aucune réponse mesurable si la souris n’a pas été préalablement immunisée avec le même antigène

Il y a des cellules qui répondent chez la souris naïve mais leur fréquence est trop faible pour être observée par ce type de test

(10)

Injection d’albumine bovine

4 semaines plus tard, sacrifice et test de prolifération

(11)

Forte réponse proliférative : réponse immunitaire secondaire

0 10 20 30 40 50 60

0 2.5 5 7.5 10

(12)

Les cellules accessoires (M ou DC) sont indispensables à la

réponse

Pas de cellule accessoire, pas de réponse

0 10 20 30 40 50 60

0 2.5 5 7.5 10

Quantité d’antigène

Radioactivité

(13)

Cellules accessoires = cellules présentatrices d’antigène

(professionnelles)=APC

Attention : toute cellule nuclée présente des antigènes par ses molécules de classe I. Pourtant, l’usage réserve le terme cellule présentatrice aux cellules capables de présenter via les molécules de classe II aux lymphocytes T CD4+

(14)

fixation

tue les cellules sans en altérer les

structures membranaires

(15)

La fixation des cellules présentatrices avant leur

exposition à l’antigène abolit leur fonction de présentation

La fixation après l’exposition à l’antigène permet le maintien de

la fonction de présentation

(16)

L’addition de peptides de taille adéquate sur des cellules accessoires préalablement fixées permet le maintien de la

fonction présentatrice

(17)

La viabilité des cellules accessoires est

essentielle à la captation de l’antigène, à son clivage en peptides de taille adéquate et à la

présentation de certains d’entre eux à la surface cellulaire, «chargés» sur des

molécules du CMH de classe II.

(18)

Une cellule présentatrice d’antigène doit…

• Pouvoir capter l’antigène dans le milieu extracellulaire par

– phagocytose

– ou par endocytose (grâce à un récepteur)

• Exprimer des molécules de classe II du CMH

(19)

Deux grands types d’APC

• Cellules de la lignée myéloïde

– Macrophage & cellules dendritiques

• Lymphocytes B

Les APC les plus efficaces pour initier une réponse immunitaire sont les cellules dendritiques

En plus de leur rôle dans l’immunité humorale, les lymphocytes B sont des APC et utilisent le BCR pour la captation des ag

(20)

Comment se passe l’apprêtement?

(21)

Apprêtement peptidique

• Acidification dans les compartiments endosomiaux

• Fusion avec les lysosomes et exposition à de multiples hydrolases pH dépendantes (protéases, glycosydases, etc.)

• Clivage en peptides de 13 à 18 aa

• Chargement sur les molécules de classe II du CMH et expression à la membrane

(22)

Structure des molécules de classe II du CMH

• Deux chaînes  et  liées de façon non covalente

(23)

Structure des molécules de classe II du CMH

• Membre de la superfamille des immunoglobulines

Site de liaison au peptide

(24)

Superfamille des immunoglobulines

• Superfamille de protéines qui possèdent des similarités de structure et de séquence avec les immunoglobulines

• Un des points communs est l’existence de domaines

« immunoglobulin-like » résultant de deux feuillets  antiparallèles apposés l’un sur l’autre

• Attention : la plupart des membres de la superfamille des immunoglobulines ne sont pas des immunoglobulines, n’ont pas de partie variable et ne lient pas l’antigène.

(25)

Liaison au peptide

(26)

Apprêtement des protéines synthétisées dans la cellule

• Protéines codées par le DNA de la cellule

• Protéines « étrangères » d’un agent

infectieux qui infecte la cellule considérée (virus, bactérie, champignon)

• Utilise les voies de dégradation nécessaire au turn-over des protéines cellulaires = le protéasome

(27)

Ubiquitine et protéasome

(28)

Transport des peptides vers le réticulum endoplasmique

Transporters associated with antigen processing

(29)

Comparaison des deux voies

(30)

Molécules de classe I du CMH

(31)

• Membre de la superfamille des immunoglobulines

• Deux chaînes

– Chaîne  de 45 kDa

– 2-microglobuline (qui n’intervient pas directement dans la fixation du peptide)

(32)

Forte affinité pour le CD8

(33)

Fixation des peptides aux molécules du CMH-agrétopes

CMH classe I

(34)

« Spécificité » des molécules CMH

• Nous possédons au maximum 6 molécules de classe I et 12 molécules de classe II

– C’est assez pour reconnaître des dizaines de milliers de peptides différents;

• Les molécules du CMH sont donc

sélectives mais n’ont en aucun cas la spécificité du TCR

(35)

CMH classe I vs classe II

(36)

CMH classe I vs classe II

(37)

Nouvelle donnée : cellules dendritiques et présentation

croisée via classes I

(38)

Cellules dendritiques

• A la différence des macrophages et des

lymphocytes B, les cellules dendritiques sont parfois capables de présenter via des molécules CMH de classe I des protéines « venant de

l’extérieur » : on parle de présentation croisée

• Quand une cellule dendritique phagocyte une cellule apoptotique, une partie des peptides qui résultent de cette phagocytose pourrait être

présentée de la sorte

(39)

Complexe majeur d’histocompatibilité

(40)

Complexe majeur d’histocompatibilité

(41)

Les molécules du CMH ne sont pas les mêmes chez tous les

individus!

(42)

Organisation génétique du complexe majeur

d’histocompatibilité ou complexe HLA (human leucocyte antigens)

(43)

Complexe HLA (chromosome 6) très simplifié!!

3 classes de produits

(44)

Classe I

• CMH I présentes sur toutes les cellules nucléées et intervenant dans la présentation des peptides

endogènes aux lymphocytes T CD8⁺

• Dimères mais seule la chaîne  fait partie du CMH. La ₂-microglobuline n’en fait pas partie

• Trois types de molécules HLA de classe I : HLA- A, HLA-B et HLA-C

(45)

Classe II

• Molécules du CMH présentes sur les cellules présentatrices d’antigènes (DC, MF et

lymphocytes B) et intervenant dans la présentation des antigènes exogènes aux lymphocytes T CD4+

• Dimères dont les deux chaînes  et  font partie du CMH

• Trois types de molécules HLA de classe II : HLA- DP, HLA-DQ et HLA-DR

(46)

Classe III

• Coincés entre les gènes des produits de classe I et de ceux de classe II

• Mais très différents de ces derniers :

n’interviennent pas dans la présentation des antigènes mais plutôt dans la régulation

d’aspects divers de la réponse immunitaire

• Par exemple : C2, C4, TNF-, TAP, éléments du protéasome

(47)

Les molécules du CMH ne sont pas les mêmes chez tous les

individus!

(48)

Polymorphisme des molécules HLA

(49)

Polymorphisme des gènes du HLA

• Les gènes du CMH sont les plus polymorphiques de tout le génome

variants alléliques:

• HLA-A 120

• HLA-B 249

• HLA-C 70

• HLA-DR 259

• HLA-DP 99

• HLA-DQ 55

(50)

Haplotypes

• Les loci du complexe CMH sont très

proches : le taux de recombinaison au sein du CMH est donc très faible (moins de

0.5%)

• Les allèles du CMH sont donc transmis « en bloc » de chaque parent : transmission d’un haplotype comprenant un ensemble

d’allèles pour les trois régions du CMH

(51)

Polymorphisme

• Chaque cellule exprime 6 molécules de classe I différentes - 2 HLA-A, 2 HLA-B & 2 HLA-C (une copie de chaque parent)

• Les cellules spécialisées (CPA) expriment aussi jusqu’à 12 molécules de classe II

• Une copie de HLA-DR et HLA-DR de chaque parent qui peuvent s’associer pour former 4

molecules différentes

• Idem pour les chaînes  et  de HLA -DP et -DQ

(52)

Polymorphisme

• Il existe aussi un polymorphisme pour les produits de classe III : tous les individus d’une même espèce n’ont pas exactement les mêmes cytokines, le même système du complément, le même protéasome, les

mêmes transporteurs TAP

(53)

Pourquoi un tel polymorphisme?

• Diversité des individus d’une même espèce face à une épidémie par exemple

(54)

HLA et maladies

• Certains allèles du HLA sont associés à des maladies autoimmunitaires ou

inflammatoires. Pq?

– Déséquilibre de linkage avec des allèles codant pour des produits de classe III

– Présentation de peptides microbiens potentiellement autoréactifs

(55)

Pourquoi le CMH s’appelle-t-il CMH?

• Complexe majeur d’histocompatibilité

– complexe de loci qui codent pour une famille d’antigènes cellulaires principalement

responsables du rejet des greffes allogéniques (greffe de cellules ou de tissus entre individus de la même espèce)

(56)

Les protéines du CMH portent des déterminants antigéniques

allotypiques!

(57)

Les protéines du CMH portent des déterminants antigéniques allotypiques qui sont reconnus

par les lymphocytes T

(58)

La reconnaissance des

déterminants antigéniques

allotypiques des molécules du CMH est qualitativement et quantitativement différente de

celle des autres antigènes!

(59)

Chez un individu naïf (qui n’a jamais rencontré l’antigène considéré)

• Fréquence des lymphocytes T capables d’interagir avec un antigène viral ou

bactérien : 1/100.000

• Fréquence des lymphocytes T capables

d’interagir avec un déterminant antigénique allotypique non-CMH (p.ex. d’une

immunoglolubline : 1/100.000)

(60)

Chez un individu naïf (qui n’a jamais rencontré l’antigène considéré)

• Fréquence des lymphocytes T capables

d’interagir avec un déterminant antigénique allotypique d’une molécule CMH donnée (p.ex. HLA-A) : >1% (pfs 5-10%)

(61)

La fréquence très élevée de lymphocytes T capables de reconnaître les déterminants allotypiques des molécules du CMH explique la responsabilité

majeure de ces derniers dans le rejet des greffes allogéniques

(complexe majeur d’histocompatibilité)

(62)

Pourquoi une fréquence si importante?

Quelle est le mode de

reconnaissance des déterminants allotypiques des protéines du CMH par les lymphocytes T?

(63)

Deux modes de reconnaissance : un « classique » et un qui l’est

moins...

(64)

Exemple : le rein de monsieur A (HLA-DR3) est greffé à

monsieur B (HLA-DR7)

• Comme tout organe le rein de monsieur A contient des cellules qui expriment des

molécules CMH de classe II (cellules

dendritiques, macrophages ou lymphocytes B)

(65)

Cellule dendritique de M. A (donneur HLA-DR3)

HLA-DR3

HLA-DR3 HLA-DR3

HLA-DR3





Peptide

(66)

Cellule dendritique de M.

A (donneur HLA-DR3)

Macrophage de Monsieur B (receveur HLA-DR7) Endosome

  HLA-DR7 Peptide issu d’une des chaînes

du HLA-DR3 de M. A

(67)

  M de Monsieur B

(receveur) ^



 

Lympho T de M. B receveur

TCR

Peptide dérivé du HLA-DR3 de M.A donneur

Molécule CMH de M. B receveur (HLA-DR7)

(68)

C’est l’alloreconnaissance indirecte : la présentation d’allopeptides (dérivés de

l’alloCMH) par des molécules CMH du soi

comme pour tout antigène : faible fréquence de cellules répondeuses

(69)

Mode de reconnaissance moins classique

(70)

Cellule dendritique de M.

A (donneur HLA-DR3)

Lympho T de M. B receveur Lympho T

de M. B receveur pho Lym

T B ur M. eve de rec

(71)

C’est l’alloreconnaissance directe : la reconnaissance directe de

l’alloCMH (sans apprêtement de celui-ci) avec une affinité

suffisamment grande pour activer le lymphocyte T et ce

indépendamment du peptide présenté par cet alloCMH

(72)

Normalement, le TCR doit posséder une certaine affinité

pour le CMH du soi pour pouvoir s’y ancrer et interagir avec le

peptide présenté...

(73)

mais en aucun cas, cette affinité ne doit être suffisante pour

permettre l’activation de

lymphocyte T : la reconnaissance spécifique du peptide présenté est

rigoureusement nécessaire à l’activation

C’est la base de la spécificité du système : les lymphocytes T dont le TCR possède une trop forte affinité pour une molécule CMH du soi sont éliminés dans le thymus

(74)

La reconnaissance directe

d’alloCMH prend en défaut ce système de contrôle et constitue

une perte majeure de

discrimination du TCR : une

fréquence élevée de lymphocytes T est stimulé par une molécule

alloCMH donnée

(75)

Alloreconnaissance

• Interaction physiologique avec un complexe peptide + CMH du soi

– Faible niveau d’interaction avec le CMH lui-même.

Haut niveau d’interaction avec le peptide. Haut niveau de spécificité

• Alloreconnaissance indirecte : IDEM

• Alloreconnaissance directe

– Haut niveau d’interaction avec le CMH. Faible niveau d’interaction avec le peptide. Dégénérescence de la spécificité