Immunologie DCEM1 - 2006 Immunité à médiation Cellulaire: Fonctions effectrices

Immunologie DCEM1 - 2006 Immunité à médiation Cellulaire:

Fonctions effectrices

Professeur Brigitte AUTRAN

Lab. Immunologie Cellulaire et Tissulaire CHU Pitié-Salpétrière

brigitte.autran@psl.ap-hop-paris.fr

Immunité Cellulaire : Fonctions effectrices

• Immunité adaptative :

(spécifique)

– Lymphocytes CD4 auxiliaires :

• Régulateurs >> Cytokines régulatrices (IL-2, IL-4…)

• Effecteurs >> Cytokines effectrices (IFN-gamma)

– Lymphocytes CD8 cytotoxiques

• Détruisent cellules devenues étrangères – Lymphocytes B

•

Immunité innée :

(non spécifique)

-

Naturels : NK

• Détruisent cellules infectées

• Produisent IFN-g

- Cellules

présentatrices d’Ag : - Cellules

Dendritiques : DC

• Activent Ly T spécifiques

• Produisent cytokines >LyT - Cellules Phagocytaires

= Macrophages

• Activité Bactéricide

• Présentent les Ag

B.Autran, At, 01

Cellules NK : Cytotoxicité Naturelle, Immédiate Non spécifique d’antigène :

• Régulée Négativement par le CMH-I

• mais Non restreinte par le CMH-I

Récepteur

inhibiteur

KIR / HLA-I

Cellule NK Cible

naturellement différenciée + stress en cellule tueuse

Signal « on »

Récepteur activateur / Surface

NCR chimique

Granules

B.Autran, BA, 01

IFN - gamma

Copyright © by the National Academy of Sciences

Le complexe : TCR

HLA-Class-I + Ag CD8

KIR / KIR

B.Autran, BA, 01

Immunité innée: Migration et initiation des réponses immunitaires

Fig. 1. Chemokine Recruitment Cascade.

B.Autran, BA, 01

Présentation de l’antigène,

Cellules Dendritiques et relations Inné-Acquis

TCR

Th1Th1

Pre- CTL

1. Inflammation locale:

Cellule + pathogène: IFN-a, Chemokines Apoptose / Nécrose = signal Danger >> DC

=> Récepteurs de danger : Toll-R …

2. CD immature:

Capte l’Ag

Apprête l’Ag (processing)

TCR

Th1Th1

3. Migration > Ganglions

 CD Mature:

Présente l’Ag aux Ly T Active les Ly T

B.Autran, At, 01

IFN-α

Site d’entrée du pathogène Ganglions

Cellules Dendritiques : présentation d’Ag et co-stimulation des lymphocytes T auxiliaires

CD40 L CD28

TCR

Th1 Th1

CMH II

CD4 CD3 CD 86

CD 80

CD40

B.Autran, At, 01

CD11c

HLA-classe II

Peptide Ag

α -chain

β -chain

B.Autran, BA, 01

Voies de présentation des antigènes dans l’APC:

Synthèse ou adsorption de l’Ag déterminent le CMH

Molécules

adsorbées Virus

infectieux

Infection Réplication Synthèse

Cytosol Golgi

HLA-I

HLA-I + Ag

HLA-II + Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

Antigènes reconnus par les Cellules CD4 Th1 et CTLs CD8

HLA-DR

IFN-γ TCR

Th1 Th1

CTLCTL

Ag : grands peptides 15 AA exogènes, adsorbés par l’APC présentés par HLA-classe II

Ag: petits peptides (9 AA) endogènes produits par la cible,

présentés par HLA classe I HLA-A,B,C

Cellules dendritiques, Ly CD4 Th1 et CTL:

Régulation de l’activation, prolifération et différenciation des cell. immunes

IFN-γ

CTL CTL

IL-2

IFN-g

IL-12

Th1 Th1

CD 80/86

CD11c

CMH II

CD40 CD40 L

CD28

TCR

Pré- CTL Pré- CTL

B.Autran, At, 01

IL-2 Th1 Th1

Th1 Th1 Th1 Th1

CM H II CMHII

CMHII

R-IL2 CD25

Lymphocytes CD4 auxiliaires et cytokines Th1 :

• Interleukine-2:

– facteur de croissance des lymphocytes T CD4 et CD8 – Agit sur un récepteur trimérique: α, β, γ

• Interféron-gamma:

– Facteur de différenciation des Ly T CD4, CD8, NK; Macrophages

• Tumor Necrosis Factor alpha TNF α :

– Facteur de différenciation des Ly T CD4, CD8, NK, Macrophages – Facteur de mort cellulaire

• GM-CSF, M-CSF:

– Facteur de différenciation / prolifération des cellules dendritiques et macrophages

B.Autran, At, 01

CD4 Th1, Cellules dendritiques et Induction de la réponse CTL antivirale

CD4 Th1, Cellules dendritiques et Induction de la réponse CTL antivirale

CT L CT

L _{IFN- γ}

B.Autran, BA, 01

CD8 anti-virus

Th1 Th1 IL-12

IFN- γ, IL-2 Th1 Th1

IL-2

CMH TCR

Th1 Th1 Th1 Th1

Pré- CTL Pré- CTL Dendritiques

CD4 anti-virus

cible cible

CTL CTL

Toll-R

Organes Lymphoïdes: Zone extra folliculaire

CD4 Th1 et amplification de l’activité bactéricide des Macrophages

CD4 Th1 et amplification de l’activité bactéricide des Macrophages

B.Autran, At, 01

ΜΦ

IL-12

IFN- γ Th1 Th1

CMH TCR

Dendritique

TNF-a

ΜΦ

Toll-R

ΜΦ

ΜΦ

Ex: Mycobactérie

Lymphocytes CD4 Th1 et macrophages:

défenses contre les bactéries intra-cellulaires Lymphocytes CD4 Th1 et macrophages:

défenses contre les bactéries intra-cellulaires

B.Autran, At, 01

IL-12

IFN- γ

Th1 Th1

CMH

Dendritique TCR

TNF-a

Toll-R

Th

Th 1 1

IL-2

Th1Th1 Th1Th1 Th1Th1

Th1Th1

Th1Th1

Th1Th1 Th1Th1

ΜΦ

ΜΦ ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ ΜΦ

ΜΦ ΜΦ

ΜΦ ΜΦ

Th1Th1

Th1Th1

Lymphocytes CD4 auxiliaires et cytokines Th2:

• Interleukine-4:

– facteur de différenciation des lymphocytes B => IgE – Facteur de régulation négative des Th1

• Interleukine-5:

– Facteur de différenciation des Ly B => Anticorps

• Interleukine-6:

– Facteur d’activation / différenciation des Ly B

• Interleukine-10:

– Facteur de différenciation / prolifération des Ly B

B.Autran, At, 01

Régulation des fonctions CD4 Th2 par les cellules dendritiques et les pathogènes:

Activation des Ly B dans les organes lymphoides Régulation des fonctions CD4 Th2 par les cellules

dendritiques et les pathogènes:

Activation des Ly B dans les organes lymphoides

B.Autran, At, 01

IL-10

Th2 Th2

CMH TCR

Toll-R LPS-R Germes Gram + / -

Virus

Zones extra-folliculaires

DC : Présentation d’Ag aux CD4 Polarisation Th2

Follicule, Centre Germinatif:

CD4> B: Activation, Prolifération, Différenciation Commutation isotypique => IgG, IgA, IgE Mutation Ig + Sélection => Augm. Affinité

IL-4

IL-5 IL-6

IL-10

Germes + Complément

Rec.

Compl.

Plas moc Plas moc

B B

Plas moc Plas moc

Plas moc Plas moc

B B

B B B B B B

B B

Y

Rec FcIg Germes + Ac FDC

CD40L CD40

+ IL-2,

+ IFN-g, + TNF-a

+ GM-CSF

Th1

Th2

Lymphocytes CD4 auxiliaires

et régulation des réponses immunes

- ^IFN-g

IFN-g -

Anticorps IgE

Eosiniphiles

+ IL-4, + IL-5

+ IL-10

- IL-4 - IL-10

Th1,

CTL, NK

Macrophages IL-4

-

B.Autran, At, 01

Régulation des fonctions CD4 Th1 et Th2 par les cellules dendritiques et les pathogènes

Régulation des fonctions CD4 Th1 et Th2 par les cellules dendritiques et les pathogènes

B.Autran, At, 01 IL-10

Th2 Th2

CMH TCR

Toll-R LPS-R

IL-4

IL-5

IL-6 IL-10

Germes Gram + / -

B B B B

B B ΜΦ

IL-12

IFN- γ

Th1 Th1

CMH TCR

TNF-a

ΜΦ

Toll-R

Mycobactéries

CYTOTOXICITE A MEDIATION CELLULAIRE

= Destruction d’une cellule cible par une cellule immunocompétente 2 étapes :



-

= Lymphocyte T Cytotoxique : CTL

- Non restreinte par le CMH (mais contrôlée par le CMH)

+ spécifique d’antigène : ADCC : “K”+Ig + non spécifique d’antigène : NK



- Lyse membranaire et

- Fragmentation nucléaire ou apoptose

B.Autran, At, 01

Rôle du CMH de classe I dans la régulation de la cytotoxicité

CMH – I :

– molécule ubiquitaire du système immunitaire – authentifiant le « Non Soi »

• Présentent les Ag synthètisés par une cellule malade (virus, cancer….) aux Ly T CD8 cytotoxiques

• Inhibent la cytotoxicité naturelle NK sur toute cellule normale

• Désinhibent la cytotoxicité naturelle NK par la diminution du CMH-I sur toute cellule anormale:

– Stress – Infection – Cancer

B.Autran, BA, 01

Peptide antigénique, HLA de classe I et TCR

Copyright © by the National Academy of Sciences

B.Autran, BA, 01

HLA-A2

Peptide 9 AA

- - - - - L- - - L

Motifs d’ancrage à HLA-A2

Zone de reconnaissance

du TCR

TCR CTL

Cible

Présentation des antigènes dans l’APC:

Synthèse et adsorption de l’Ag => HLA de classe I:

Présentation Directe et Croisée

Molécules adsorbées

Virus infectieux

Infection Réplication Synthèse

Cytosol Golgi

HLA-I

HLA-I + Ag

HLA-II + Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

Antigènes reconnus par les Cellules CD8

Ag: petits peptides (9 AA) endogènes

- endocytés par les DC (non infectées) - produits par la cible infectée

présentés par HLA classe I

HLA-DR

IFN-γ TCR

Th1 Th1

IL-2

CTLCTL

Ag : grands peptides 15 AA exogènes, adsorbés par l’APC présentés par HLA-classe II

HLA-A,B,C

Cytotoxicité T spécifique d’antigène:

Différenciation et prolifération CTL:

Dans le ganglion, en présence des DC et Th1

B.Autran, At, 01

IL-12

CD40 L

CD28

TCR

Th1 Th1

CD 80/86

CD11c

CMH II

CD40

Pré- CTL Pré- CTL

IFN-γ IL-2

Th1 Th1

IL-2

Th1 Th1 Th1 Th1

IFN-g

CTL CTL

Pré- CTL Pré-

CTL

CTL CTL

CTL CTL

Pré-CTL: dénué de capacité cytotoxique:

=> Maturation / Différenciation dans le ganglion

Lymphocytes T cytotoxiques (CTL) matures : migration vers le foyer infecté

provirus

CTL

Presentation des antigenes viraux

Destruction des cellules cibles produisant du virus

Reconnaissance par CTL anti-virus

B.Autran, At, 01

Présentation des antigènes dans la cellule cible:

Synthèse d’Ag et présentation par HLA de classe I

Molécules

adsorbées Virus

infectieux

Infection Réplication Synthèse

Cytosol Golgi

HLA-I

HLA-I + Ag

HLA-II + Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

CYTOLYSE : MECANISMES

Fas-L Translocation

Granules

PKCCa++

Fas Perforine Serine-Est TiA1

Apoptose Cible

+ Virus

Lyse Membranaire

CTL

IFN

- γ

TNF

- α

B.Autran, BA, 01

DYNAMIQUE DE LA CYTOLYSE :

Recyclage du CTL effecteur : CTL « serial killer » Transformation du CTL effecteur en CTL mémoire

Th1 Th1

Baiser mortel

CPA + Virus pCTL

CPA + Virus

Tc

Recyclage des CTL mémoires

Cible

mémoireCTL

Conjugaison

pCTL

Tc

Cible

Dissociation Reconnaissance

Activation

CTL

Mature/effecteur

CytoLyse de la cible

CTL

B.Autran, BA, 01

Homeostasie des Lymphocytes T et infections

pathogène

Primo-infection :

- Expansion rapide d’effecteurs T (CD4 et CD8) et B => contrôle immun - Génération de cellules mémoires T CD4 et CD8

- Résolution de l’infection induisant :

- Contraction clonale des effecteurs par privation d’antigènes - taux de cell. mémoires proportionnels à l’expansion initiale

(R Ahmed, Nat Immunol. 2002)

Amplification rapide

= Protection

Naives

+ Ag

Effecteurs

effectoreffectoreffecteur Effecteur s

Contrôle immun

Mort cellulaire après élimination

memorymemory^Memoires

activées ^{Mémoires Mémoires}_Mémoires THYMUS

Effecteurs

effectoreffectoreffecteur Effecteur s

Mémoires

Activation des Lymphocytes B et transformation plasmocytaire dans les ganglions

Activation des Lymphocytes B et transformation plasmocytaire dans les ganglions

B.Autran, At, 01

IL-10

Th2 Th2

CMH TCR

R. Danger

IL-4

IL-5 IL-6

IL-10

B B B B

B B

Plasmo.

Plasmo.

B B

B B B B B B

B B

CD40L CD40

Plasmo.

Plasmo.

Plasmo.

Plasmo.

Plasmo.

Plasmo.

Zone T inter-folliculaire Follicule

DC >> Activation / Sécrétion Th2 >> Activation B >> >>> Plasmocyte >> Ig = Commutation Isotypique >

= Mutations som. Ig >> Afinité Ac / Ag ++

Homeostasie des Lymphocytes B et infections

Amplification rapide Protection

B

Naives

+ Ag

memory memory_Memoires^B

activées

Protection

Elimination pathogène Mort cellulaire

Primo-infection :

- Expansion de cell B activées [(Comm. Isotypique)+(HMS)] + Plasmocytes - Génération de hauts niveaux de plasmocytes et de cellules mémoires B - Résolution rapide de l’infection induisant :

- Contraction clonale des effecteurs par privation d’antigènes

- Persistence de cell. mémoires à taux proportionnels à l’expansion initiale

Y Plasm ocytes

effectoreffectorPlasmo cytes

Y

Mémoires quiescentes

Mémoires

quiescentes Mémoires quiescentes

Y

IgM / IgG Pathogène

Y Y Y

Y

B Activés Y

Y

Y Y Y

Y Y

Plasm ocytes

ector^Plasmo

cytes Y

Y Y Y

Y

Y Y

Y Y Y

Y Y Y Y

Y Y Y Y Y

Y Y

Mémoires quiescentes

years

4 8

Virus, bact

é ries

Immune responses

CTL CD4 auxiliaires

BA/11.9 8

Aspects Cinétiques et quantitatifs des réponses primaires et mémoires

Anticorps

B.Autran, BA, 01

Cellules NK et cytotoxicité spécifique d’antigène:

ADCC Antibody-dependent-cellular-cytotoxicity:

Signal « off »

Récepteur / HLA-I KIR

Cellule NK Cible

Y

Signal « on »

Récepteur / Fc IgG / Ag FcR γ III : CD16

B.Autran, BA, 01

Les lymphocytes CD4: cibles du VIH au centre du système immunitaire:

le déficit CD4 inhibe l’ensemble des fonctions immunes

CD8

B NK

M Φ

Cancers

virus

Y

bacteries Y

YY parasites mycoses CD4

VIH VIH

Y

Y

Y Y Ab Ab

BA/11.98

B.Autran, BA, 01

GC/HIV/99

MAC

HIV induit un DEFICIT CD4 conduisant au SIDA

Années

HIV

CD4 candida

zona

kaposi

lymphomes

pneumocystis toxopl 200 CMV

SIDA

Mois