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Tables des matières
Tables des matières ... 1
Liste des abréviations ... 4
Liste des figures ... 9
Summary ... 10 Résumé ... 13 Introduction ... 16 Le cytomégalovirus ... 17 A. Epidémiologie ... 17 B. Structure du virus ... 17 C. Réplication virale ... 19 D. Excrétion virale ... 21 E. Drogues antivirales ... 23 F. Manifestations cliniques ... 25 a. Sujets immunocompétents ... 25 b. Sujets immunodéprimés ... 26
I. Patients receveurs de greffe d’organe solide ... 26
II. Patients receveurs de greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques 26 III. Patients infectés par le VIH ... 27
c. Foetus ... 28
Les lymphocytes T antiviraux ... 29
A. L’activation du lymphocyte T CD4+ ... 30
I . La cellule dendritique ... 30
II. Le complexe TCR ... 32
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IV. Immunomodulation par le CMV ... 38
B. Cinétique de la réponse des lymphocytes T CD4+ ... 40
C. Différenciation fonctionnelle du lymphocyte T CD4+ ... 40
D. Différenciation phénotypique des lymphocytes T CD4+ ... 43
E. Différenciation des lymphocytes T CD4+ au cours de l’infection par le CMV ... 46
F. Fonctions antivirales des lymphocytes T CD4+ ... 48
I. Aide aux lymphocytes B ... 48
II. Aide aux lymphocytes T CD8+ ... 48
III. Action antivirale directe ... 50
IV. Protection contre la réplication virale ... 50
A. Régulation fonctionnelle dans infections persistantes ... 51
a. Epuisement ... 51 I. Découverte ... 51 II. Description ... 51 III. PD-1 ... 54 IV. Tim-3 ... 57 b. Sénescence cellulaire ... 57 Modèles animaux ... 59
A. Modèles d’infection par le CMV chez les non-primates ... 59
B. Modèles d’infection par le CMV chez les primates ... 60
Objectif ... 62
Résultats ... 65
Functional exhaustion of CD4+ T lymphocytes during primary CMV infection ... 66
Postnatal acquisition of primary rhesus cytomegalovirus infection is associated with prolonged virus shedding and impaired CD4+ T lymphocyte function ... 68
Discussion et perspectives ... 69
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Déterminants de la fonction réduite des lymphocytes T CD4+ ... 75
Différenciation ... 75
Récepteurs inhibiteurs ... 77
Autres mécanismes inhibiteurs ... 81
Lien entre la fonction des CD4+ et la réplication virale ... 83
Intérêt de la modulation de la fonction des lymphocytes T dans le contrôle viral ... 86
Thèse annexe ... 90
Les cellules de la leucémie lymphoïde chronique sont apparentées aux lymphocytes B1 effecteurs naturels : implications thérapeutiques potentielles ... 91
Références ... 93
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Liste des abréviations
A
ADN Acide désoxyribonucléique AP-1 Activator protein 1 B
Bcl-2 B-cell lymphoma 2 Bcl-XL B-cell lymphoma XL C
CIITA MHC class II transactivator
CCL C-C Chemokine ligand
CCR C-C Chemokine receptor CD Cluster of differentiation Cdk2 Cyclin-dependent kinase 2
CDR Complementarity-Determining Region CMH Complexe majeur d’histocompatibilité
CMV Cytomégalovirus
CRTh2 Chemoattractant Receptor-homologous molecule expressed on Th2 cells CTLA-4 Cytotoxic T lymphocyte antigen 4
cSMAC Central supramolecular activation cluster CXCR3 CXC chemokine receptor 3
D
DAG Diacyl glycérol
DDR DNA damage response
DHFR Dihydrofolate réductase E
E Gènes viraux précoces (Early)
EBV Epstein-Barr virus
5
F
FAS Apoptosis stimulating fragment
FoxP3 Forkhead box P3
G
Gads Grb2-Related Adaptor Downstream of Shc GATA3 GATA binding protein 3
gB Glycoprotein B
gCI Glycoprotein complex I gCII Glycoprotein complex II gCIII Glycoprotein complex III
gH Glycoprotein H
gL Glycoprotein L
Glut1 Glucose transporter 1
gM Glycoprotein M
gN Glycoprotein N
gO Glycoprotein O
gpUL Glycoprotein encoded by a gene located in the UL segment GRB2 Growth factor receptor-bound protein 2
GSK-3 Glycogen synthase kinase 3 GVHD Graft versus host disease H
HAART Highly active antiretroviral therapy HHV5 Human herpesvirus 5
HHV6 Human herpevirus 6 HLA-E Human leukocyte antigen E HPK1 Hematopoietic progenitor kinase 1 HSV Herpes simplex virus
I
ICOS Inducible T-cell costimulator
6
IFN Interferon
IgA/G Immunoglobulin A/G
IkB NFkB inhibitor
IKK IkB kinase
IL Interleukin
ILT2 Ig-like transcript 2 IP3 Inositol triphosphate
ITAM Immunoreceptor tyrosine-based activation motif ITIM Immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif Itk Interleukin-2-inducible T-cell kinase
ITSM Immunoreceptor tyrosine-based switch motif J
JNK Jun aminoterminal kinases K
kbp 1000 base pairs
L
L Late viral genes
LAG-3 Lymphocyte activation gene 3 LAT Linker for the activation of T cells Lck Leukocyte C-terminal Src kinase LCMV Lymphocytic choriomeningitis virus M
MAPK Mitogen-associated protein kinase mCP Minor capsid protein
MCP Major capsid protein
MCP-1 Monocyte chemoattractant peptide 1 mDC Myeloid dendritic cell
MDSC Myeloid derived suppressor cells
MIE Major IE genes
7 MTOC Microtubule organizing center N
NEPRC New England Primate Research Center NFAT Nuclear factor of activated T cells NFkB Nuclear factor kB
NIK NFkB inducing kinase
NK Natural killer
NKG2A/D/C Natural killer group 2 A/D/C P
PD-1 Programmed cell death protein 1 pDC Plasmacytoid dendritic cell
PDGF Platelet derived growth factor receptor PDK1 Phosphoinositide-dependent kinase-1 PD-L1/2 Programmed death ligand 1/2 PI3K Phopshoinositol 3 kinase PIP2 Phopshatidylinositol bisphosphate PIP3 Phopshatidylinositol bisphosphate
PKCθ Protein kinase Cθ
PLCγ1 Phospholipase Cγ1 PP2A Protein phosphatase 2
pp65 Phopshoprotein 65
ppUL Phosphoprotein encoded by an UL gene pSMAC Peripheral supramolecular activation cluster pUL Protein encoded by an UL gene
R
Rb Protéine du rétinoblastome
RORγt Retinoid-related orphan receptor gamma t S
SIDA Syndrome d’immunodéficience acquise
8 STAT Signal transducer and activation of transcription T
Tbet T-box protein expressed in T cells TCM Central memory T cell
TCR T cell receptor
TEM Effector memory T cell Tfh Follicular helper T cell TGFβ Transforming growth factor β
Th T helper
Tim-3 T cell immunoglobulin mucin 3
TLR Toll-like receptor
TNF Tumor necrosis factor TRAF TNF receptor associated factor TRAIL TNF-related apoptosis inducing ligand U
UL Unique long region
US Unique short region
V
VIH Virus de l’immunodéficience humaine VSV Vesicular stomatitis virus
Z
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Liste des figures
Figure 1 Structure du cytomégalovirus humain. Page 18Figure 2 Excrétion urinaire et virémie au cours de l’infection primaire par le CMV chez l’homme. Page 22 Figure 3 Cascade de signalisation intracellulaire en aval du TCR. Page 33
Figure 4 Effets de la co-stimulation via le récepteur CD28. Page 36 Figure 5 Différenciation fonctionnelle du lymphocyte T CD4+. Page 42 Figure 6 Différenciation phénotypique du lymphocyte T CD4+. Page 45
Figure 7 Perte hiérarchique de fonction par le lymphocyte T CD8+ épuisé. Page 53 Figure 8 Signalisation intracellulaire en aval des récepteurs de la famille CD28. Page 55
Figure 9 Production d’IL-2 parmi les lymphocytes T CD4+ en réponse au lysat de CMV chez le singe rhésus.
Page 72
Figure 10 Production d’IFNγ et de TNFα par les lymphocytes T CD4+ chez le singe rhésus en réponse au lysat
de CMV. Page 73
Figure 11 Etude de la polyfonctionnalité des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV chez l’être humain.
Page 74
Figure 12 Effet du blocage de PD-1 a sur la production de cytokines. Page 79
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Cytomegalovirus infection is mostly asymptomatic in immunocompetent hosts but leads to severe morbidity and mortality in immunocompromised subjects and foetuses.
After primary infection, CMV establishes lifelong persistence but can reactivate intermittently. This is associated with the expansion of highly differentiated CD4+ T lymphocytes exhibiting helper functions and cytolytic activity.
Primary infection is characterised by an intense viral replication lasting several months. It has been shown that prolonged exposure to elevated antigen concentrations induces a progressive loss of function by T lymphocytes called exhaustion. This state of functional impairment is associated to the expression of inhibitory receptors. The consequence of the intense viral replication seen in primary CMV infection on CD4+ T cell function is unknown.
CD4+ T cell function has been studied in human and rhesus macaque during primary CMV infection. Chronic CMV carriers have been used as controls.
The results show that primary CMV infection is associated to the detection of circulating CD4+ T lymphocytes exhibiting weak proliferative capacities and reduced cytokine production affecting IL-2 in particular.
The impact of differentiation on lymphocyte function has been explored in detail in human. An increased proportion of terminally differentiated CD4+ T cells (CD28-) is observed during primary infection. These lymphocytes are unable to secrete IL-2 in response to CMV antigens. Interestingly, CD28+ CMV-specific CD4+ T cells also exhibit reduced IL-2 production during primary infection. This is part of a global reduction of cytokine production affecting IFNγ and TNFα as well. The impaired cytokine production is associated to reduced polyfunctionality and is independent of differentiation. Exhaustion of CMV-specific CD4+ T lymphocytes contributes to the reduced functionality as shown by an increased expression of the inhibitory receptor PD-1 and improved proliferative responses in the presence of PD-1 blocking antibodies.
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cell proliferative responses are increased when PD-1 blocking antibodies or exogenous IL-2 are added to the culture medium. Finally, an inverse association between lymphocyte function and urinary excretion has been observed in adult macaques.
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L’infection par le cytomégalovirus est le plus souvent asymptomatique chez les sujets immunocompétents mais entraine une morbidité et une mortalité importantes chez les patients immunocompromis et en cas d’infection congénitale.
Après l’infection primaire, le virus persiste tout au long de la vie à l’état latent mais peut se réactiver de manière intermittente. Ceci est associé à l’expansion de lymphocytes T CD4+ fortement différenciés ayant des fonctions auxiliaires et cytolytiques. L’infection primaire est, par contre, caractérisée par une réplication virale intense qui dure plusieurs mois. Il a été montré que l’exposition prolongée à des concentrations élevées d’antigènes entraine une perte progressive de fonction par les lymphocytes T appelée épuisement et caractérisée par l’expression de récepteurs inhibiteurs. L’impact de la réplication virale intense observée au cours de l’infection primaire par le CMV sur la fonction des lymphocytes T CD4+ n’est pas bien connu.
La fonctionnalité des lymphocytes T CD4+ a été explorée chez l’humain et le singe rhésus au cours de l’infection primaire et comparée à celle de sujets porteurs chroniques du virus. Les résultats montrent que l’infection primaire par le CMV est associée à la détection de lymphocytes T CD4+ circulants ayant une faible capacité de prolifération et de production de cytokines et d’IL-2 en particulier.
L’impact de la différenciation sur la fonction des lymphocytes a été exploré en détail chez l’humain. Il a été observé qu’un degré de différenciation plus élevé des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV joue un rôle dans la production réduite d’IL-2. Toutefois, la fraction moins différenciée (exprimant la molécule CD28) présente également une sécrétion d’IL-2 moindre au cours de l’infection primaire. Ceci fait partie d’une diminution globale de la production de cytokines au cours de l’infection primaire qui affecte également la sécrétion d’IFNγ et TNFα, entraine une polyfonctionnalité réduite et est indépendante de la différenciation. L’épuisement des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV contribue à leur fonctionnalité moindre comme l’indique l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 et l’augmentation des réponses prolifératives en présence d’anticorps bloquant PD-1.
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polyfonctionnels et prolifèrent moins efficacement chez les singes juvéniles par rapport aux singes adultes. Ceci est associé à l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 chez les singes juvéniles. La réponse proliférative des lymphocytes T CD4+ est accrue en présence d’anticorps bloquant PD-1 ou d’IL-2 exogène. Enfin, une association inverse entre fonction lymphocytaire et excrétion urinaire a été mise en évidence chez les macaques adultes.
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Le cytomégalovirus
A. Epidémiologie
Le cytomégalovirus (CMV) humain est un virus ubiquitaire. L’excrétion abondante et prolongée dans les fluides corporels (urine, salive, lait, sécrétions vaginales et sperme) qui suit la contamination ainsi que la rareté des symptômes chez les sujets immunocompétents permettent la diffusion très efficace du virus. Dans le monde, la séroprévalence du CMV (basée sur la détection d’IgG anti-CMV) au sein de populations adultes varie de 35% à presque 100%. Elle est la plus élevée en Afrique, Amérique du Sud et Asie, elle est la plus faible en Europe Occidentale et aux Etats-Unis. De multiples facteurs influencent la prévalence (1). Celle-ci augmente avec l’âge et atteint au moins 60% après 50 ans dans tous les groupes étudiés. L’origine ethnique influence la prévalence : elle est plus faible chez les caucasiens par rapport aux autres. La prévalence varie également selon le niveau socio-économique des sujets : elle est plus élevée chez les individus à niveau socio-socio-économique faible par rapport aux sujets ayant un niveau socio-économique élevé. Enfin la prévalence semble légèrement plus élevée chez les sujets de sexe féminin par rapport à ceux de sexe masculin. D’autres facteurs comme les conditions hygiéniques, la durée de l’allaitement et le nombre de partenaires sexuels sont également associés à la prévalence du CMV (2-4).
Dans les pays en voie de développement, la plupart des enfants acquièrent le CMV au cours des premières années de vie. C’est le cas en Gambie par exemple où la prévalence atteint environ 90% à un an (5). Chez les femmes enceintes infectées avant la grossesse, le virus peut être transmis au foetus en cas de réactivation virale. Ce risque s’élève à 0.15-3% selon les populations étudiées (6).
Dans les populations au niveau socio-économique élevé, l’acquisition du virus est plus tardive. Une proportion importante des femmes en âge de procréer est séronégative en début de grossesse. Chez ces femmes, le risque d’acquérir le virus en cours de grossesse s’élève à 0.7-4.1%. En cas de primo-infection pendant la grossesse, le risque de transmission du CMV au foetus s’élève à 20 à 40% (6).
B. Structure du virus
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capside s’effectue dans le noyau, les cellules infectées sont détruites en cas de réplication active et le virus persiste à l’état latent après la résolution de l’infection primaire (7).
Le virus mature mesure 150-200 nm de diamètre. L’enveloppe lipidique externe contient plusieurs glycoprotéines virales dont gB (gpUL55), gN (gpUL73), gO (gpUL74), gH (gpUL75), gM (UL100), gL (gpUL115) et les glycoprotéines codées par les gènes UL128, UL130 et UL131. Celles-ci sont impliquées dans l’entrée du virus dans la cellule, la dissémination du virus de cellule à cellule et la maturation de la particule virale (8). Des analyses mutationnelles ont montré que l’interruption de la transcription de gB, gH, gL ou gM entrainait l’incapacité à produire des particules infectieuses (9). La glycoprotéine gB joue un rôle essentiel dans l’attachement du virus en se liant aux protéoglycans héparan sulfate sous la forme d’homo-dimères (gCI) et est la cible d’anticorps neutralisants (10). C’est pour cette raison qu’elle est l’une des protéines virales choisies pour le développement de vaccins (11). Les hétéro-oligomères gH-gL-gO (gCIII), gH-gL-UL128-UL130-UL131 et l’hétéro-dimère gM-gN (gCII) sont d’autres cibles d’anticorps neutralisants (10, 12, 13).
Figure 1
Structure du cytomégalovirus humain (14).
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(15). Leurs fonctions sont toutefois encore mal connues. La plupart des protéines du tégument sont immunogènes. La protéine pp65 est une des plus abondantes et constitue la cible de tests de détection d’antigénémie. Cette protéine est hautement conservée entre différentes souches virales. Elle interagit avec plusieurs protéines cellulaires et virales comme Polo-like kinase 1 et pUL97 qui possèdent une activité sérine/thréonine kinase et est impliquée dans la régulation transcriptionnelle et le transport de l’ARN viral hors du noyau (16). pp65 intervient également dans l’assemblage de nouveaux virions (17).
Le tégument renferme la nucléocapside icosaédrique de 100 nm de diamètre qui contient le génome viral. Cette dernière est composée de quatre protéines virales : pUL46, pUL48.5, la protéine mineure de capside (mCP) et la protéine majeure de capside (MCP). Le génome du CMV humain est constitué d’ADN double brin linéaire et mesure 230 kbp (ce qui en fait le plus vaste parmi les herpesviridae). Il est organisé en deux segments uniques, un long (UL) et un court (US), chacun bordés de courtes séquences répétées.
C. Réplication virale
Les études réalisées sur cadavres ont montré que le CMV infecte de nombreux types cellulaires. L’infection productive a été observée dans les cellules épithéliales, les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses, les cellules mésenchymateuses, les hépatocytes et les macrophages (18-21). De l’ADN viral latent a été détecté dans les précurseurs médullaires de macrophages et granulocytes ainsi que dans les monocytes (22, 23).
L’attachement et la pénétration du virus sont des phénomènes rapides et efficaces à la fois dans les cellules permissives et dans celles qui ne le sont pas. L’évènement initial est la liaison de faible affinité entre la glycoprotéine gB et les protéoglycans d’héparan sulfate (24). La glycoprotéine gB interagit ensuite avec le récepteur au PDGF ce qui rend la liaison entre le virus et la cellule plus stable. Le complexe gCIII intervient dans la fusion de l’enveloppe virale avec la membrane cellulaire permettant l’entrée de la nucléocapside et du tégument dans le cytoplasme puis le noyau où la protéine pp65 peut être détectée moins d’une heure après l’infection (25).
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cellule plus que la capacité d’entrée dans celle-ci. L’expression des premiers gènes IE débute endéans la première heure d’infection. Font partie des gènes IE les gènes majeurs IE1 et IE2 (MIE) et les gènes auxiliaires. Les gènes MIE régulent la transcription de nombreux gènes viraux et cellulaires (26). IE1 augmente l’expression des MIE ainsi que celle des gènes E et L. IE1 influence également le cycle de la cellule infectée en interagissant avec des membres de la famille de la protéine Rb comme p107 ce qui induit, par exemple, l’augmentation de l’expression de dihidrofolate réducatse (DHFR), enzyme importante pour la synthèse d’ADN (27, 28). IE2 joue un rôle critique dans l’expression des gènes E qui ne sont pas exprimés en son absence. Ce gène régule également l’expression des gènes L, l’expression de gènes cellulaires (en particulier de facteurs régulant le cycle cellulaire comme p53 et Rb) et la transition de la transcription des gènes IE vers les gènes E en inhibant la transcription des gènes MIE (26, 29-32). IE2 bloque également la cellule infectée en phase S précoce induisant la production des éléments constitutifs de l’ADN sans que ceux-ci ne soient utilisés par la cellule pour synthétiser de l’ADN ce qui crée un environnement favorable à la production d’ADN viral (33, 34). Les autres gènes IE remplissent diverses fonctions. Certains coopèrent avec les gènes MIE dans la régulation de l’expression des gènes E. D’autres ont des propriétés anti-apoptotiques (UL36, UL37) (35, 36). Enfin, US3 inhibe l’expression du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface de la cellule ce qui diminue la présentation d’antigène par le CMH-1, un des mécanismes d’évasion immune utilisés par le CMV (37). Les gènes précoces sont divisés en deux sous-classes selon leur délai d’expression : les gènes E sont exprimés entre 4 et 8 heures après l’infection, les gènes E-L entre 8 et 24 heures après l’infection. Les gènes E codent principalement pour des protéines non structurelles telles que des facteurs de réplication de l’ADN viral, des enzymes de réparation et des protéines impliquées dans l’évasion immune. Les gènes UL112/113 codent pour des protéines liant l’ADN impliquées dans l’organisation des centres de réplication nucléaires où l’action de l’ADN polymérase virale (UL54) s’exerce favorisée par son cofacteur UL44 (38). Les glycoprotéines codées par US2 et US11 lient les chaines lourdes du CMH-I en entrainent sa dégradation par le protéasome (39, 40). US28 est un récepteur de chémokines (comme CCL5 ou MCP1) qui entraine leur élimination du milieu extracellulaire ce qui protège la cellule infectée de la destruction par les cellules immunitaires de l’hôte (41).
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déoxyribonucléotides comme la thymidine kinase, la dihydrofolate réductase, la thymidylate synthétase et la ribonucléotide réductase. Afin que la cellule produise une quantité suffisante de nucléotides, le CMV stimule le métabolisme cellulaire. Les cellules infectées partagent certaines caractéristiques avec des cellules non infectées exposées aux facteurs de croissance : translocation nucléaire de Cdk2, hyperphosphorylation de Rb, activation des oncogènes c-myc, c-jun et c-fos (42). L’expression des enzymes impliquées dans le métabolisme des nucléotides est accrue. C’est le cas pour la thymidine kinase, l’ornithine décarboxylase, la dihydrofolate réductase, la topoisomérase II, la thymidylate synthétase et la ribonucléotide réductase par exemple (7). Par ailleurs, sous l’effet d’inhibiteurs viraux, la réplication de l’ADN cellulaire est bloquée afin d’éviter l’utilisation des nucléotides par la cellule (42, 43). Dans cet environnement favorable, la réplication de l’ADN viral est contrôlée par de nombreuses protéines. En particulier, l’ADN polymérase UL54 est la cible d’un inhibiteur spécifique possédant un effet anti-viral puissant : le ganciclovir.
La présence dans le noyau d’ADN nouvellement synthétisé est requise pour l’expression des gènes L (26). Ceux-ci sont exprimés après la 24ème heure d’infection. Les gènes L ont un rôle principalement structurel et participent à l’assemblage du virus (38). L’assemblage de nucléocapsides contenant l’ADN viral se passe dans le noyau. Les nucléocapsides s’accumulent au niveau d’inclusions nucléaires qui confèrent l’aspect typique « en œil de hibou » aux noyaux des cellules infectées. Les nucléocapsides quittent le noyau et atteignent le cytoplasme où elles sont recouvertes par les protéines du tégument. Les particules recouvertes de tégument acquièrent leur enveloppe en pénétrant ensuite dans l’appareil de Golgi (44). Les nouveaux virus s’accumulent au sein de l’appareil de Golgi, sont acheminés vers la surface de la cellule au sein de vésicules de transport puis libérés dans le compartiment extracellulaire à partir de la 72ème heure d’infection.
D. Excrétion virale
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persistant plusieurs mois : presque 80% des sujets sont virémiques 16 semaines après l’infection et plus de 80% excrètent du virus au niveau urinaire 24 semaines après l’infection. Cette étude a également montré que l’excrétion virale au cours de la première année suivant l’infection est plus fréquente au niveau urinaire par rapport à d’autres sites comme la salive ou le tractus génito-urinaire. Chez les enfants infectés in utero ou tôt après la naissance, il a été montré que l’excrétion du virus au niveau urinaire pouvait durer plusieurs années (46).
Figure 2
Excrétion urinaire et virémie au cours de l’infection primaire par le CMV chez l’homme, adapté de (45).
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femmes de plus de 25 ans. L’activité sexuelle et la détection d’autres pathogènes au niveau génital étaient associées à l’excrétion du CMV au niveau cervico-vaginal mais pas urinaire. Dans l’ensemble, ces observations indiquent que l’excrétion virale intermittente est un phénomène fréquent après la résolution de l’infection primaire.
E. Drogues antivirales
Plusieurs drogues ont été montrées capables d’inhiber la réplication du CMV. Malgré leur relative spécificité pour les kinases et ADN polymérases virales, elles ne sont pas dénuées de toxicité ce qui en limite l’utilisation chez des patients fragiles et recevant souvent des traitements lourds.
sub-24
optimales d’antiviraux est également associée à l’émergence de résistance (54). L’utilisation de valganciclovir ou de ganciclovir intraveineux permet d’obtenir des concentrations optimales chez la plupart des patients mais certaines conditions peuvent, toutefois, diminuer les concentrations plasmatiques comme la malabsorption, l’incompliance thérapeutique, l’intolérance ou la récupération de la filtration glomérulaire après greffe (55). Malgré sa relative spécificité pour les cellules infectées, le ganciclovir présente une toxicité principalement hématologique. Le ganciclovir peut induire une leucopénie. Ce risque n’est pas négligeable car les patients nécessitant un traitement antiviral sont souvent fragiles sur le plan hématologique de par la maladie sous-jacente (HIV, hémopathies malignes) ou les traitements qu’ils reçoivent (immunosuppresseurs). Enfin, l’usage du ganciclovir est délicat chez les patients traités par des molécules néphrotoxiques. La diminution de l’élimination rénale du ganciclovir chez ces patients les expose en effet à un risque accru de toxicité hématologique. Le foscarnet (trisodium phosphonoformate) est un analogue du pyrophosphate. Il se lie de manière réversible au site de liaison du pyrophosphate sur l’ADN polymérase virale et bloque l’élongation de la chaine d’ADN. Son affinité pour l’ADN polymérase humaine est de deux ordres de grandeur inférieure à celle pour l’ADN polymérase virale. L’apparition de résistance est liée à certaines mutations touchant l’ADN polymérase virale mais pas UL97 (51). La résistance au foscarnet est liée aux mutations du domaine catalytique de la polymérase virale. Lorsque la région III du domaine est altérée, une résistance croisée au ganciclovir et/ou au cidofovir peut être observée (52). Le foscarnet est toxique pour les cellules tubulaires rénales. Une manifestation précoce de cette toxicité est l’apparition d’une polyurie-polydypsie secondaire à la perte du pouvoir de concentration des urines. L’administration simultanée d’autres médicaments néphrotoxiques augmente le risque alors que l’hyperhydratation des patients le prévient. Le foscarnet peut également induire des troubles électrolytiques : hyper ou hypocalcémie, hypokaliémie, hypomagnésémie et hyper ou hypophosphatémie. D’autres effets secondaires ont été rapportés chez les patients traités par foscarnet : crises convulsives, ulcérations génitales, anémie et nausées.
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(52). La principale toxicité du cidofovir est rénale et est diminuée par l’administration concomitante de solution de NaCl 0.9% et probenecid qui diminue l’accumulation de la drogue au niveau des cellules épithéliales du tubule proximal. D’autres effets indésirables associés à ce traitement sont les nausées et vomissements, l’apparition d’un rash cutané et la neutropénie.
Malgré l’existence de traitements antiviraux efficaces, leur efficacité est limitée par l’apparition de résistances et leur usage limité par une toxicité importante.
F. Manifestations cliniques
a. Sujets immunocompétents
L’infection primaire par le CMV est le plus souvent asymptomatique chez les sujets immunocompétents (56). Parfois, un syndrome mononucléosique peut être observé associant pyrexie prolongée (2-3 semaines), myalgies et adénopathies cervicales. Différemment du virus Epstein-Barr (EBV), le CMV n’induit que rarement une atteinte pharyngée et amygdalienne ainsi qu’une splénomégalie alors que les arthralgies sont plus marquées (57). Dans les pays industrialisés, la primo-infection par le CMV doit être considérée comme une cause possible de syndrome mononucléosique jusqu’à 50 ou 60 ans. Les complications très rares de l’infection primaire par CMV sont l’arthrite, la colite, la pneumonie, l’hépatite, la méningite et la myocardite. 5 à 10% des patients atteint de syndrome de Guillain-Barré présentent des stigmates biologiques de primo-infection par CMV et une réactivité croisée de certains anticorps anti-CMV envers le ganglioside GM2 a été mise en évidence (58). Après l’infection primaire, le virus persiste tout au long de la vie et peut se réactiver malgré l’apparition d’une réponse immune chez l’hôte infecté. Ceci a été observé en cas de stress chirurgical ou de sepsis par exemple (59). Des observations récentes suggèrent que le CMV pourrait jouer un rôle dans plusieurs pathologies chez les individus immunocompétents comme les maladies inflammatoires de l’intestin, le lupus érythémateux disséminé, le psoriasis, l’athérosclérose et la re-sténose après angioplastie coronaire ou encore certaines tumeurs (60).
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b. Sujets immunodéprimés
I. Patients receveurs de greffe d’organe solide
Le traitement immunosuppresseur et l’acte chirurgical favorisent la réplication du CMV après la greffe d’organe. Les patients séronégatifs recevant un organe provenant d’un donneur séropositif présentent le risque le plus élevé de développer une maladie à CMV (infection symptomatique) suite à l’absence d’immunité préalable (61-63). D’autres facteurs de risque sont l’usage d’anticorps anti-lymphocytes T et l’infection concomitante par HHV6 (62, 64). Les études histologiques montrent que la pathologie induite par le CMV débute en général au niveau de l’organe greffé (hépatite du greffon, néphrite du greffon) avant de s’étendre au niveau systémique avec atteinte digestive, pulmonaire ou neurologique par exemple. Chez les patients receveurs de greffe rénale, l’infection par CMV, même asymptomatique, est associée à une mortalité et à un risque de rejet du greffon accrus (65). En cas de greffe de poumons, le CMV reste la deuxième cause d’infection après la pneumonie bactérienne. Le CMV favorise également l’infection par d’autres germes opportunistes et augmente le risque de rejet chronique (66, 67). La pneumonie à CMV est la manifestation la plus fréquente de maladie à CMV après greffe de poumons mais d’autres organes peuvent être atteints (hépatite, gastroentérite, colite)(68, 69). L’infection par le CMV peut également entrainer une diminution de la fonction médullaire (70). Une réduction des taux de plaquettes et neutrophiles expose les patients à des risques accrus de saignements et d’infections bactériennes sévères. Il a été observé que l’infection par le CMV retarde la récupération plaquettaire après greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques (71). Des cas de faillite médullaire tardive ont également été attribués au CMV (72). L’infection des précurseurs hématopoïétiques et l’altération de la production de facteurs de croissance par le stroma médullaire semblent être les mécanismes impliqués dans la diminution de la fonction médullaire (72).
L’administration de traitements antiviraux prophylactiques ou préemptifs a permis de diminuer mais pas d’annuler l’incidence et la mortalité liées à la maladie à CMV chez les patients receveur de greffe d’organe solide.
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de séroconversion consistent à utiliser des dérivés sanguins provenant de donneurs séronégatifs ou des dérivés sanguins déleucocytés (75). Avant l’utilisation de traitements antiviraux, les receveurs CMV+ de cellules souches hématopoïétiques avaient 70-80% de risque de réactivation du virus et un tiers de ceux-ci présentaient une maladie à CMV. Les facteurs de risque de développer une infection symptomatique à CMV sont la séropositivité du receveur, un titre viral élevé, la transplantation de cellules souches de donneur non familial, l’âge, le conditionnement myéloablatif, la GVHD aiguë et l’utilisation de cellules souches CD34+ sélectionnées (76-79). La greffe de cellules T provenant d’un donneur séropositif permet de diminuer ce risque (80, 81). Les manifestations cliniques sont multiples : fièvre d’origine indéterminée, pneumonie interstitielle, colite ou entérite sont les plus fréquentes (74). La pneumonie à CMV entraîne une mortalité d’environ 50% même en cas de traitement associant antiviraux et immunoglobulines. L’infection active par le CMV est également associée à une altération de la fonction médullaire entrainant une réduction du taux de plaquettes et de neutrophiles (70). Ceci expose les patients atteints à des risques de saignements ou d’infections bactériennes sévères. Des cas de faillite médullaire après greffe allogénique de cellules hématopoïétiques ont été attribués au CMV (72). L’infection des précurseurs hématopoïétiques et l’altération du stroma médullaire contribuent à la diminution de la fonction médullaire (70, 72, 82). L’administration préemptive d’antiviraux a considérablement réduit l’incidence et la sévérité de la maladie à CMV et retardé son apparition mais le risque de maladie à CMV tardive persiste malgré ce traitement.
III. Patients infectés par le VIH
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entérite, colite). L’introduction du traitement HAART a réduit l’incidence de cette complication et la mortalité qui lui est associée. D’autres sites atteints par le CMV chez les patients au stade SIDA sont le système nerveux central et le poumon. Malgré la réduction de morbidité et de mortalité attribuables au CMV depuis l’introduction du traitement HAART, le CMV reste un pathogène opportuniste potentiellement mortel chez les patients infectés par le VIH.
c. Foetus
Les manifestations cliniques liées à l’infection par le CMV chez le foetus sont très variables. Elles sont plus sévères chez les nouveau-nés infectés suite à une primo-infection maternelle par rapport à ceux dont la mère était porteuse du virus avant la grossesse (87). En cas d’infection congénitale suite à la primo-infection maternelle, environ 10% des nouveau-nés infectés présentent une atteinte modérée à sévère touchant plusieurs organes dont le foie et le système nerveux central (microcéphalie). La mortalité en cas d’infection congénitale symptomatique atteint 12% au cours des 6 premières semaines de vie. Les manifestations cliniques les plus fréquentes incluent les pétéchies (76%), l’ictère (67%) et l’hépato-splénomégalie (60%). La plupart des nouveau-nés symptomatiques présenteront des séquelles telles que surdité, retard mental, infirmité motrice cérébrale ou diminution d’acuité visuelle. La perte auditive est la séquelle la plus fréquente et affecte 58% des nouveau-nés symptomatiques. De manière imprévisible, 7 à 25% des nouveau-nés infectés asymptomatiques développeront également des séquelles (principalement des défauts auditifs)(6).
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Les lymphocytes T antiviraux
Le CMV persiste tout au long de la vie de l’hôte infecté. Après l’infection primaire, le système immunitaire contrôle la réplication virale chez l’hôte immunocompétent. De nombreux types cellulaires y participent comme les cellules NK (Natural Killer), les lymphocytes B et T. Il a été observé que les cellules NK participent au contrôle de l’infection par le CMV chez la souris (89). Chez l’homme le rôle protecteur des cellules NK n’est pas bien connu mais quelques observations le suggèrent comme l’association entre l’infection congénitale symptomatique et une activité réduite des cellules NK envers le CMV (90). Les cellules NK contribuent également à la protection contre la réactivation virale après greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques (91).
Le rôle des lymphocytes B dans le contrôle de l’infection est mieux connu. Chez la souris, les immunoglobulines préviennent la dissémination virale (92) et le transfert adoptif de lymphocytes B limite la réplication virale (93). Chez les patients receveurs de greffe rénale, l’immunisation passive par l’administration d’immunoglobulines intraveineuses protège contre l’infection et la maladie (94).
Les lymphocytes T jouent un rôle capital dans l’élimination de nombreux agents infectieux. Les pathogènes intracellulaires et les virus en particulier sont les cibles principales de leur action. Ils regroupent les lymphocytes T conventionnels αβ (CD4+ ou CD8+) et non conventionnels γδ.
Les lymphocytes T γδ répondent aux infections de manière indépendante du CMH. Ils reconnaissent des antigènes bactériens non peptidiques ou les ligands du récepteur activateur NKG2D exprimés par les cellules infectées. Leur participation au contrôle de l’infection par le CMV commence à être connue. L’expansion de cellules T γδ capables de lyser des cellules infectées par le CMV a été observée après greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques (95). Après transplantation rénale, l’expansion précoce des lymphocytes T γδ est associée à une sévérité moindre de l’infection par le CMV (96). Enfin, l’infection congénitale est associée à l’expansion oligoclonale de lymphocytes T γδ dirigés contre les cellules infectées par le CMV (97).
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lymphocytes T CD8+ anti-CMV persistent chez les porteurs chroniques du virus. Le rôle protecteur des lymphocytes T CD8+ est suggéré par l’effet bénéfique du transfert adoptif de cellules T CD8+ chez les patients receveurs d’allogreffe de moelle osseuse et atteints de maladie à CMV (98). Toutefois la détection de lymphocytes T CD8+ anti-CMV ne semble pas protéger contre la maladie à CMV après greffe rénale (99) ou en cas d’infection congénitale (100).
Les lymphocytes T CD4+ jouent un rôle fondamental dans la réponse immunitaire adaptative à de nombreux pathogènes. Ils coordonnent à la fois l’immunité cellulaire et l’immunité humorale en produisant plusieurs cytokines activatrices ou inhibitrices. Au cours des infections virales, de nombreuses observations indiquent que le soutien par les lymphocytes T CD4+ est nécessaire au développement de réponses optimales par les lymphocytes T CD8+ et B (101). Les lymphocytes T CD4+ peuvent également acquérir des fonctions antivirales directes en produisant des cytokines ou des molécules cytolytiques. Le rôle protecteur des lymphocytes T CD4+ au cours de l’infection primaire a été mis en évidence chez la souris après déplétion en lymphocytes T CD4+. La réplication virale est accrue dans les glandes salivaires et les poumons en l’absence de cellules T CD4+ (102). Chez l’homme, l’apparition tardive de lymphocytes T CD4+ spécifiques est associée à la maladie à CMV après greffe rénale de donneurs séropositifs chez les receveurs séronégatifs (99). Enfin, les lymphocytes T CD4+ interviennent dans la mémoire immunologique comme l’indique la susceptibilité accrue aux infections observée lorsque leur nombre diminue ou leurs fonctions sont abolies. L’exemple principal est celui de l’infection par le VIH au cours de laquelle les infections opportunistes, dont la réactivation du CMV (103), surviennent quand la concentration sanguine en lymphocytes T CD4+ diminue. Suite à leurs multiples fonctions, les lymphocytes T CD4+ occupent donc une position centrale dans la défense contre les infections virales et le CMV.
A. L’activation du lymphocyte T CD4+
L’activation du lymphocyte T CD4+ naïf implique l’interaction du lymphocyte avec une cellule présentatrice d’antigène. Plusieurs molécules y participent qui contrôlent la spécificité antigénique de l’interaction et la différenciation fonctionnelle du lymphocyte.
I . La cellule dendritique
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possèdent également des capacités de présentation d’antigène. Il existe plusieurs types de cellules dendritiques ayant des fonctions, des localisations et des phénotypes différents. Les cellules dendritiques immatures circulent au niveau des tissus comme la peau, les poumons et le tractus digestif. Elles capturent les antigènes microbiens via les récepteurs TLR qu’elles expriment puis migrent vers les ganglions lymphatiques où elles activent les lymphocytes. Plusieurs populations de cellules dendritiques peuvent être identifiées dans le sang humain dont les principales sont les cellules dendritiques myéloïdes (mDC) et les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) (104). Les mDC expriment des niveaux élevés de CMH-II. Elles sont subdivisées en deux sous-populations : les mDCs CD1c+ et les mDCs CD141+. Les mDCs CD1c+ expriment préférentiellement les récepteurs Toll-like 1, 2, 4, 5 et 8 et sécrètent, après activation, de l’IL-12 et les chémokines CCL17 et CCL22 qui lient le récepteur CCR4 (105-107). Les mDCs CD141+ produisent de l’IFNβ et présentent les antigènes microbiens aux lymphocytes T CD8+ après activation via le récepteur Toll-like 3 (107-109). Les pDC se différencient dans la moelle osseuse à partir de précurseurs myéloïdes et lymphoïdes puis gagnent le flux sanguin. Elles expriment les marqueurs CD303 et CD68 (109). En cas d’infection virale, elles détectent la présence d’acides nucléiques viraux grâce aux récepteurs TLR7 et TLR9 et y répondent par la production de quantités importantes d’interférons de type 1 qui vont favoriser l’activation d’autres cellules impliquées dans la réponse antivirale (mDC, lymphocytes T et B, cellules NK) (109-111).
32 II. Le complexe TCR
Le lymphocyte T CD4+ porte à sa surface un ensemble de molécules dénommé complexe TCR qui en détermine la spécificité antigénique. Le TCR est un récepteur hétérodimérique composé de deux chaînes transmembranaires α et β comportant chacune une région Ig-like N-terminale variable (V), une région Ig-like constante (C), une région transmembranaire et une courte région intracytoplasmique. La région variable contient plusieurs sites où se concentre la variabilité entre différents TCRs appelées régions hypervariables ou CDRs (Complementarity-Determining Regions). Trois CDRs sur la chaîne α sont juxtaposés à trois CDRs sur la chaîne β pour former la portion reconnaissant un peptide spécifique (113). Le TCR est dépourvu de capacité de signalisation intracellulaire. Les complexes CD3 (hétérodimères εγ et εδ et dimères ζ ζ) s’associent au TCR pour transmettre un signal intracytoplasmique en cas de liaison du TCR. Les domaines intracytoplasmiques des chaînes ε, γ et δ contiennent chacun un domaine ITAM (Immunoreceptor tyrosine-based activation motif), ceux des chaînes ζ trois chacun. Ces domaines ITAM jouent un rôle fondamental dans la transmission du signal intracytoplasmique du complexe TCR en agissant comme sites d’ancrage de protéines de transdution (114-116). L’interaction entre le TCR et le complexe peptide-CMH-II reconnu est stabilisée par la liaison entre le corécepteur CD4 et une portion constante de la molécule du CMH-II (117). La molécule CD4 est une glycoprotéine transmembranaire qui possède la capacité de transmettre un signal intracellulaire via l’association de son domaine intracytoplasmique avec la kinase de tyrosine Lck (118). De nombreuses protéines participent à la régulation de l’activité de Lck dont la phosphatase de tyrosine transmembranaire CD45 (119). Lck existe sous trois isoformes : inactive (phosphorylée sur la tyrosine 505), réceptive (non phosphorylée) et active (phosphoryée sur la tyrosine 394). La protéine CD45 favorise le maintien de Lck sous sa forme réceptive prête à être activée en cas de liaison du TCR.
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phosphoinositol 3 kinase (PI3K) et les protéines adaptatrices GRB2 et Gads. SLP-76 est ensuite recrutée par LAT phosphorylé et Gads (126). SLP-76 interagit avec de nombreuses protéines dont Vav1, Itk, PLCγ1 et HPK1 entre autres (127). Des interactions croisées entre les différentes protéines qui constituent le complexe de signalisation stabilisent celui-ci. Au sein du complexe, Itk (IL-2 induced tyrosine kinase) phosphoryle et active la PLCγ1 ce qui entraine le clivage de phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) membranaire en diacyl glycérol (DAG) et inositol 1,4,5-triphosphate (IP3) (120).
Figure 3
Cascade de signalisation intracellulaire en aval du TCR (128).
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événements nécessaires à la phosphorylation de IkB (Inhibitor of NF-kB) qui est ensuite ubiquitinylé et dégradé. Ceci permet la translocation de NFkB (Nuclear Factor kB) vers le noyau où il régule l’expression de gènes impliqués dans la fonction, la survie et l’homéostasie des lymphocytes T (130, 131). La production d’IP3 déclenche un mouvement de calcium du réticulum endoplasmique et de l’espace extracellulaire vers le cytoplasme (132). Ceci entraine l’activation des protéines de signalisation et des facteurs de transcription dépendants du calcium et de la calmoduline (133). La calcineurine en fait partie et déphosphoryle les membres de la famille des NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells) entrainant leur translocation dans le noyau.
Dans le noyau, les cascades de signalisation intracellulaires sont intégrées suite à la coopération entre différents facteurs de transcription. Ceci résulte en l’expression différentielle de gènes et secondairement un profil fonctionnel différent selon le contexte dans lequel le TCR a été activé. L’interaction la mieux étudiée est celle entre NFAT et AP-1. Leur action simultanée induit l’expression de gènes importants pour l’activation du lymphocyte T comme celui de l’IL-2. Au contraire, lorsque NFAT agit sans la coopération d’AP-1 le programme transcriptionnel induit mène à l’anergie du lymphocyte caractérisée par un défaut de production d’IL-2 (134). La coopération entre NFAT et les protéines STAT (activées en aval des récepteurs à plusieurs cytokines) influence également le profil de cytokines que le lymphocyte activé produira en induisant l’expression de facteurs de transcription spécifiques (Tbet pour les lymphocytes T CD4+ Th1 et GATA3 pour les Th2) (133).
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La synapse immunologique est une structure supramoléculaire organisée et dynamique qui se forme au niveau de la zone de contact entre le lymphocyte et la cellule présentatrice d’antigène. Deux régions concentriques la composent : une zone centrale enrichie en complexes TCR (cSMAC, central supramolecular activation cluster), une couronne externe riche en intégrines (pSMAC, peripheral supramolecular activation cluster) (139, 140). Les fonctions du cSMAC ne sont pas encore bien comprises. Cette structure était initialement considérée comme un mécanisme d’amplification du signal du TCR mais il a été montré que ce signal culmine avant la formation de la synapse immunologique (141). Il a été ensuite suggéré que le cSMAC soit la zone de dégradation du TCR (142, 143). Il semble que les deux phénomènes co-existent au sein du cSMAC et que l’équilibre entre ceux-ci soit déterminé par la qualité de l’antigène présenté (144). Par ailleurs, il existe au sein du cSMAC des régions pauvres en TCR mais riches en molécules CD28 ce qui suggère un rôle potentiel du cSMAC dans la transduction du signal des molécules costimulatrices (voir plus loin)(145).
III. Costimulation
Afin d’induire une réponse immune par des lymphocytes fonctionnels, la liaison d’autres récepteurs membranaires doit accompagner la reconnaissance d’un peptide antigénique par le TCR. Ce phénomène est appeler co-stimulation. Il contribue à stimuler le métabolisme, à déclencher le cycle cellulaire, module l’apoptose et influence la différenciation cellulaire. La stimulation du lymphocyte T par son TCR uniquement induit un état non fonctionnel appelé anergie. Les cellules anergiques ne répondent pas à une stimulation ultérieure : elles deviennent tolérantes vis-à-vis de l’antigène reconnu. Ce phénomène évite que les antigènes présentés en dehors d’un contexte inflammatoire comme les antigènes du soi ou les antigènes environnementaux non pathogènes activent les lymphocytes T CD4+.
36 Figure 4
Effets de la co-stimulation via le récepteur CD28 (146).
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PIP2 en PIP3. L’accumulation locale de PIP3 sert de site d’ancrage à PDK1 (3-Phophoinositide Dependent Protein Kinase 1) et à son substrat Akt. L’activation d’Akt stimule la translocation nucléaire de NFkB ce qui favorise l’expression de gènes impliqués dans la survie cellulaire comme Bcl-XL. Akt influence également la transcription des gènes régulés par NFAT comme l’IL-2 en inactivant GSK-3 (Glycogen-Synthase Kinase 3), une kinase de sérine et thréonine qui favorise la sortie de NFAT hors du noyau (167). Enfin, la stimulation simultanée du TCR et de CD28 augmente aussi l’expression membranaire de Glut1 ce qui favorise l’entrée de glucose et la glycolyse (168, 169). Ces événements déterminent le rôle joué par CD28 dans la croissance et la survie cellulaire. L’accumulation locale de PIP3 permet l’ancrage d’Itk et Lck qui se lient à la portion intracytoplasmique de CD28. L’activation d’Itk par Lck participe à l’amplification des flux de calcium observée suite à la stimulation du CD28. Enfin, l’activation du CD28 augmente l’activité de l’arginine méthyl-transférase. La méthylation de protéines de signalisation intracellulaire, comme Vav1, pourrait soutenir la production d’IL-2 (170). La plupart des voies de signalisation activées en aval de CD28 le sont aussi après stimulation isolée du TCR. La co-stimulation via CD28 augmente l’intensité de la réponse et semble donc jouer un rôle d’amplificateur quantitatif de la réponse à la reconnaissance d’antigène. Ces différences quantitatives sont quant à elles à la base de profils fonctionnels qualitativement différents.
Il a été observé que toutes les réponses immunitaires ne sont pas considérablement affectées par la perte du CD28 ce qui a suggéré l’existence d’autres récepteurs capables de transmettre un signal co-stimulateur (171). Parmi ceux-ci figurent CD27, CD2, CD5, CD30, OX40 et ICOS par exemple. Tous semblent influencer le nombre de cellules effectrices ou mémoire générées à partir d’un lymphocyte T naïf ainsi que leurs fonctions.
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et NFAT (172). Ceci contribue à la progression du cycle cellulaire, la production de cytokines (IL-2 et IFNγ) et l’expression des récepteurs aux cytokines (IL -2Rα et IL-12Rβ) amplifiant la réponse cellulaire à ces facteurs de croissance et différenciation cellulaire (177). Globalement, le récepteur CD27 contribue à l’expansion de lymphocytes effecteurs et mémoire.
Certains ligands des molécules co-stimulatrices peuvent également transmettre un signal inhibiteur. Parmi eux, le récepteur CTLA-4 est le mieux connu. CTLA-4 se lie aux molécules co-stimulatrices CD80 et CD86 exprimées par les cellules dendritiques matures. Ce récepteur exerce un effet inhibiteur sur les fonctions lymphocytaires (178). Le domaine intracytoplasmique lie la PI3K activatrice mais également les phosphatases PP2A et SHP-2 inhibitrices. L’activation simultanée de ces voies de signalisation induit l’anergie de la cellule sans augmenter l’apoptose (179).
La cellule présentatrice d’antigène fournit également un troisième signal sous la forme de cytokines. Ces dernières vont influencer la polarisation du lymphocyte T CD4+ activé et l’orienter vers un profil fonctionnel particulier caractérisé par la production de certaines cytokines. Le troisième signal peut être complété par les cytokines produites par d’autres cellules qui modifient l’environnement dans lequel le lymphocyte T CD4+ est activé et influencent donc sa différenciation fonctionnelle.
IV. Immunomodulation par le CMV
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De nombreuses protéines virales diminuent l’expression du CMH-I/II comme US2, US3, US6, US10, US11, UL82 et UL83. Ces protéines induisent la dégradation des molécules du CMH par le protéasome ou interfèrent avec leur maturation au niveau du réticulum endoplasmique (183, 184). Le microRNA viral miR-US4-1 inhibe l’expression d’ERAP1, une aminopeptidase impliquée dans la dégradation des protéines virales en peptides de longueur adéquate pour être présenté par le CMH (185). Le CMV est également capable de réduire l’expression du CMH-II en interférant avec l’activation du promoteur du facteur de transcription CIITA (Class II transactivator) ou avec les voies de signalisation intracellulaires induisant l’expression de CIITA (186). Tous ces phénomènes interfèrent avec la présentation des peptides viraux aux lymphocytes T.
L’expression réduite du CMH-I par les cellules infectées pourrait induire l’activation des cellules NK. Le génome viral code pour des protéines inhibitrices comme UL18 qui lie le récepteur inhibiteur ILT2 à la surface des cellules NK ou comme UL40 qui induit l’expression de la molécule HLA-E dont le ligand est le récepteur inhibiteur NKG2A (184). D’autres mécanismes inhibent la prolifération des lymphocytes de manière indépendante de la présentation d’antigènes. La protéine virale UL18 induit une production accrue d’IL-10 et l’expression de CD83 (187). L’IL-10 est une cytokine qui inhibe les fonctions lymphocytaires (188). La molécule CD83 peut être libérée sous une forme soluble qui inhibe la prolifération des lymphocytes T (189). D’autres stratégies d’évasion immune utilisées par le CMV comportent la sécrétion par les cellules infectées d’un homologue d’IL-10 (190, 191), l’expression de ligands inhibiteurs comme PD-L1 à la surface des cellules dendritiques infectées (192) ou l’inhibition de la fonction de la protéine CD45 par la protéine virale UL11 (193).
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B. Cinétique de la réponse des lymphocytes T CD4+
Après avoir été correctement activés dans le ganglion lymphatique, les lymphocytes T CD4+ prolifèrent. Cette phase d’expansion conduit à l’augmentation de la fréquence de lymphocytes T dirigés contre les épitopes du pathogène de plusieurs ordres de grandeur (196). Elle dure quelques jours ou semaines et est suivie par la phase de contraction qui suit l’élimination du pathogène. Au cours de cette phase, la majorité des lymphocytes T CD4+ spécifiques du pathogène meurent mais certains survivent et deviennent des lymphocytes mémoire (197). Ces derniers persistent tout au long de la vie et assurent la protection de l’hôte en cas de nouveau contact avec le même pathogène. Ils ont une capacité de réponse rapide et limitent ainsi la réplication du pathogène chez un hôte ayant résolu une primo-infection (197).
Au cours de l’infection primaire par le CMV, l’expansion des lymphocytes T CD4+ a été mise en évidence chez les receveurs séronégatifs de greffons rénaux de donneurs séropositifs (99). Cette expansion dure quelques semaines et est suivie d’une phase de contraction. Alors que pour les infections résolues la fréquence de lymphocytes mémoires reste stable au cours du temps, une particularité de l’infection chronique par le CMV est l’augmentation progressive de la population de lymphocytes T CD4+ anti-CMV au cours du temps (198). Ce phénomène a d’abord été identifié chez la souris pour les lymphocytes T CD8+ et est appelé « memory inflation ». La réactivation intermittente du virus semble en être la cause. Des lymphocytes T naïfs sont en effet activés tout au long de la vie de l’hôte infecté et de nouvelles cellules mémoires s’accumulent progressivement (199). Ce phénomène pourrait contribuer aux dysfonctions immunitaires observées chez les sujets âgés CMV+ comme une sensibilité accrue aux infections et une réduction des réponses vaccinales. L’expansion de lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV pourrait en effet réduire le nombre de lymphocytes naïfs circulants et la variabilité du répertoire en TCRs différents.
C. Différenciation fonctionnelle du lymphocyte T CD4+
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Les lymphocytes Th1 stimulent l’immunité cellulaire et sont responsables de l’élimination de pathogènes intracellulaires comme les virus, les mycobactéries et les parasites intracellulaires (Leishmania, Toxoplasma)(204, 205). Ils peuvent aussi être impliqués dans certaines réponses pathologiques et en particulier dans certains processus auto-immuns. Les lymphocytes T CD4+ développent un profil fonctionnel Th1 lorsqu’ils sont activés en présence d’IL-12 (203). Ils produisent de l’IFNγ, de la lymphotoxine, de l’IL-2 et du TNFα. Le facteur de transcription T-bet joue un rôle central dans la production d’IFNγ c aractéristique du profil Th1 (206). T-bet stimule l’expression de la sous-unité β2 du récepteur à l’IL -12 et stabilise sa propre expression. Enfin, T-bet induit l’expression du récepteur de chémokines CXCR3 qui permet l’accumulation de lymphocytes Th1 dans les tissus périphériques (207).
42 Figure 5
Différenciation fonctionnelle du lymphocyte T CD4+ (101).
Les lymphocytes T CD4+ cytolytiques produisent du granzyme A, du granzyme B, de la perforine et expriment le ligand de FAS. Ils ont la capacité de détruire les cellules infectées. L’expression du facteur de transcription eomésodermine est associée à ce phénotype (214). Les conditions d’activation induisant des lymphocytes T CD4+ cytolytiques sont encore mal connues mais l’IL-2 semble y participer (214).
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Les lymphocytes T follicular helper (Tfh) se différencient en présence d’IL-6 et d’IL-21. Ils participent à la formation des centres germinatifs et y soutiennent la production d’anticorps par les lymphocytes B (220).
Les lymphocytes T régulateurs inductibles participent au maintien de la tolérance immune en régulant l’homéostasie, l’activation et la fonction des lymphocytes. Ils se différencient après activation en présence de TGFβ et IL-2 (221, 222).
Au cours de l’infection par le CMV, la production de cytokines par les lymphocytes T CD4+ spécifiques du virus a été la mieux caractérisée chez les porteurs chroniques. Des lymphocytes T CD4+ producteurs de cytokines ont été détectés en réponse à un large panel de protéines virales (223). Ces cellules sont capables de produire des cytokines après une stimulation de rappel in vitro par des antigènes viraux. Comme attendu, elles ont un profil Th1 et produisent de l’IFNγ, du TNFα et de l’IL-2 (224-227).
Au cours de l’infection primaire par le CMV, les lymphocytes T CD4+ producteurs d’IFNγ apparaissent rapidement chez les receveurs séronégatifs d’un greffon rénal provenant d’un donneur séropositif (99, 228). Chez l’hôte immunocompétent, des cellules T CD4+ productrices d’IFNγ sont également détectables au cours de l’infection primaire (229). Des observations réalisées chez des sujets infectés par le VIH et atteint de primo-infection par le CMV suggèrent que la proportion de cellules productrices d’IL-2 soit plus faible au cours de l’infection primaire par rapport à celle mesurée chez les porteurs chroniques (229, 230). La qualité de la réponse immune cellulaire semble donc évoluer au cours de l’infection par le CMV.
D. Différenciation phénotypique des lymphocytes T CD4+
La polarisation fonctionnelles observée suite à l’activation du lymphocyte T CD4+ est accompagnée d’une différenciation sur le plan phénotypique. L’expression des molécules de surface est modifiée afin d’orienter le lymphocyte vers le site le plus propice à son action. En effet, la réponse immune adaptative est initiée au niveau des organes lymphoïdes alors que les infections peuvent toucher tous les tissus. Les différentes étapes de différenciation ont été le mieux caractérisées pour les lymphocytes T CD8+ grâce à l’utilisation de multimères de CMH-I porteurs de peptides spécifiques. Les caractéristiques principales de la différenciation semblent toutefois être partagées entre les lymphocytes T CD4+ et CD8+.
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les cellules dendritiques et peuvent être activés. Ils expriment le récepteur CCR7 qui se lie aux cytokines chémotactiques CCL19 et CCL21 produites de manière constitutive par les cellules réticulaires fibroblastiques dans la zone T du ganglion lymphatique et est responsable de la migration des cellules dendritiques et des lymphocytes T vers la même zone du ganglion (231). Les lymphocytes T CD4+ naïfs expriment également les récepteurs co-stimulateurs CD28 et CD27 et l’isoforme RA de la molécule CD45 (232). Les lymphocytes T CD4+ naïfs se concentrent donc aux endroits où ils sont susceptibles d’être activés et portent à leur surface les différentes molécules impliquées dans leur activation.
Les lymphocytes T CD4+ spécifiques d’antigènes circulant au niveau du sang périphérique sont appelés lymphocytes mémoires. Les lymphocytes T CD4+ mémoires sont divisés en deux grandes catégories (233, 234) selon l’expression du récepteur CCR7.
45 Figure 6
Différenciation phénotypique du lymphocyte T CD4+ (240).
Les lymphocytes T CD4+ qui n’expriment pas le récepteur CCR7 et peu ou pas la L-sélectine sont appelés lymphocytes T effector memory (TEM). Ils expriment des récepteurs aux chémokines qui leur confèrent la capacité d’infiltrer les tissus enflammés comme CCR4 (peau), CCR9 (intestin), CCR5 et CXCR3 (poumon) (241). Ils possèdent la capacité d’exercer des fonctions effectrices très rapidement en cas de contact avec leur épitope et produisent des cytokines ainsi que des molécules cytolytiques (perforine et granzymes)(233).
Il a été montré que l’acquisition d’un phénotype central ou périphérique n’est pas un processus linéaire et fixe. Les lymphocytes TCM sont capables de se différencier en TEM après avoir proliféré. A l’inverse, les TEM peuvent également exprimer à nouveau la molécule CCR7 (242). Il est donc important de considérer la différenciation des lymphocytes T comme un processus dynamique et la proportion finale des différentes sous-populations comme le reflet de l’interaction entre le pathogène et le système immunitaire de l’hôte.
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de chémokines: CCR5 et CXCR3 à la surface des lymphocytes T CD4+ Th1 ; CCR3, CCR4 et CRTh2 à la surface des lymphocytes T CD4+ Th2 ; CCR6 et CCR4 à la surface des lymphocytes T CD4+ Th17 (232). Plusieurs sous-populations peuvent également être identifiées selon l’expression des molécules CD27 et CD28. Les lymphocytes T CD4+ mémoire effecteurs précoces expriment CD27 et CD28, les lymphocytes T CD4+ mémoire effecteurs intermédiaires expriment CD28 mais pas CD27 et enfin les lymphocytes T CD4+ mémoire effecteurs terminaux n’expriment ni CD27 ni CD28 (232). Ces trois sous-populations ont des profils fonctionnels spécifiques. La perte d’expression de CD27 et CD28 est associée à l’apparition de molécules cytolytiques comme les granzymes. En particulier, les lymphocytes T CD4+ CD27- CD28- produisent de la perforine et sont capables d’induire la lyse de cellules cibles sous contrôle du CMH-II (243). Les lymphocytes T CD4+ CD27- CD28- sont également capables de produire de l’IFNγ et du TNFα mais ne produisent pas d’IL-2. En accord avec ceci, ces cellules présentent la capacité de prolifération la plus faible après stimulation in vitro par des antigènes de rappel (238).
La classification des lymphocytes T CD4+ en TCM et TEM (précoces, intermédiaires et terminaux) permet d’étudier la contribution des différentes sous-populations dans la fonction globale des lymphocytes T CD4+ spécifiques d’un pathogène. Cette classification ne tient toutefois pas compte de la durée de vie des lymphocytes. Le concept de mémoire immunologique repose sur la persistance de cellules immunitaires spécifiques d’un pathogène en l’absence de celui-ci. Les infections résolues comme influenza et les réponses aux antigènes vaccinaux sont des modèles qui permettent d’étudier la mémoire immunologique des lymphocytes. Les infections chroniques ou persistantes sont également associées à l’expansion de lymphocytes T CD4+ appartenant aux différentes populations définies plus haut mais la persistance des antigènes ne permet pas de conclure quant à leur caractère de mémoire à long terme. L’expression du récepteur à l’IL-7 (CD127) est associée à une survie prolongée et participe au maintien de lymphocytes spécifiques d’un antigène en l’absence de celui-ci (244). Au cours des infections persistantes, l’activation continue de lymphocytes naïfs semble contribuer au maintien d’une population de lymphocytes spécifiques circulants indépendante de l’expression de niveaux élevés de CD127 (199, 245). Ces cellules expriment un phénotype de cellules mémoire mais ont une durée de vie courte.
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distribués parmi les différentes sous-populations précédemment décrites. Des lymphocytes T CD4+ capables de produire des cytokines en réponse à une stimulation in vitro par des antigènes du virus sont détectés parmi les TCM et les TEM (225). Au sein des TEM, les trois sous-populations déterminées par l’expression des molécules CD27 et CD28 sont également représentées. Une des spécificités de l’infection par le CMV est d’induire des fréquences élevées de lymphocytes T CD4+ CD27- CD28- (243, 246, 247). La proportion de cellules CD28- augmente avec l’âge au sein des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV (248). Des contacts répétés avec les antigènes viraux pourraient être responsables de l’accumulation de lymphocytes T fortement différenciés au cours du temps. Les lymphocytes T CD4+ anti-CMV représentent donc une population hétérogène chez les porteurs chroniques du virus et ceci est associé à l’acquisition de nombreuses fonctions : production de cytokines, prolifération intense après stimulation in vitro par des antigènes de rappel et action cytolytique (240, 249).
La différenciation des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV est moins bien caractérisée au cours de l’infection primaire. Des observations réalisées chez des individus immunocompétents (229) et des sujets infectés par le VIH (230) indiquent qu’au cours de l’infection primaire par le CMV les lymphocytes T CD4+ anti-CMV comportent une proportion importante de TEM. Il a également été observé que des lymphocytes T CD4+ CD28- apparaissent en quelques semaines après la contamination (250). Une caractéristique des lymphocytes T CD4+ anti-CMV au cours de l’infection primaire est leur faible capacité de prolifération in vitro en réponse aux antigènes viraux. En effet, malgré la détection rapide de cellules spécifiques du virus, plusieurs mois sont nécessaires à l’apparition de réponses prolifératives (45). L’état de différenciation avancée des lymphocytes T CD4+ spécifiques du virus pourrait jouer un rôle dans ce phénomène. Les TEM ont en effet une capacité de prolifération moindre que les TCM.
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F. Fonctions antivirales des lymphocytes T CD4+
I. Aide aux lymphocytes B
Au cours d’une infection virale, la production d’anticorps neutralisants joue un rôle central dans l’élimination du virus. La production d’anticorps par les lymphocytes B est contrôlée et soutenue par les lymphocytes T CD4+. Plusieurs sous-populations de lymphocytes auxiliaires y participent. Les lymphocytes Tfh sont spécialisés dans l’aide aux lymphocytes B et contrôle le switch isotypique en produisant certaines cytokines dont l’IL-21 qui favorise la production IgG1, IgG3 et IgA (254). Leur rôle au cours de l’infection par le CMV reste toutefois mal connu. Les lymphocytes Th1 prédominent au sein des lymphocytes T CD4+ antiviraux. L’IFNγ qu’ils produisent soutient la production d’IgG2a qui est l’isotype dominant dans de nombreuses infections virales chez la souris (255). Les mécanismes moléculaires impliqués dans l’aide des lymphocytes T CD4+ aux lymphocytes B comportent l’interaction de la molécule CD40L (exprimée à la surface des lymphocytes T CD4+ activés) avec son ligand, CD40, exprimé à la surface des lymphocytes B (101). La production d’IL-21 par les lymphocytes Tfh participe à la différenciation des lymphocytes B en plasmatocytes producteurs d’immunoglobulines (256). Enfin, l’expression de la molécule ICOS par les lymphocytes Tfh contribue quant à elle à la formation des centres germinatifs (254).
Le rôle fondamental des lymphocytes T CD4+ dans la génération d’une réponse optimale par les lymphocytes B au cours de l’infection par le CMV a été mis en évidence dans le modèle murin. La production d’anticorps est en effet abolie chez les souris infectées après déplétion en lymphocytes T CD4+ (102). Au cours de l’infection par le CMV chez l’homme, des anticorps neutralisants dirigés contre le complexe gH/gL/UL128/UL130/UL131, le complexe gM/gN ou la glycoprotéine gB ont été mis en évidence (257-259).
II. Aide aux lymphocytes T CD8+
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