1

Immunosia

G. FalgaroneINSERM ERI18, EA-4222 Service de Rhumatologie

Hôpital Avicenne AP-HP, Université Paris 13 Bobigny

AVICENNE GHU Nord AP-HP

Immunité innée :Illustration pratique, la physiopathologie de la SPA

2

Définition

Immunité innée• Non spécifique• Barrières physiques

pré-existantes• Indépendante de

l’antigène• Réponse maximale

d’emblée• Pas de mémoire

Immunité adaptative

• Spécifique

• Réponse dépendante de l’antigène

• Temps de latence entre l’exposition et la réponse maximale

• Mémoire immunitaire

3

1ère étape : Les barrières

physiques

Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (1)

Cellules épithéliales

Peau Cellules Sueur

Desquamationlavage, acides gras

Cils bronchiquesPoumon Ascenseur mucussurfactants

Site acteur fonction

NasopharynxYeux

Mucus, salive, larmes Lavage, lysozyme

Phagocytes,K, NK &LAK

SangOrganes lymphoïdes

Phagocytose & lyse intra-cellulaireCytolyse directe et dépendante des anticorps

Tractus digestifPéristaltisme, pHac. biliaires, ac. gras

Sérum et autres sécrétions

lactoferrinetransferrine

chélation ion

interferons,

TNF-

protéines antivirales activation phagocytose

lysozyme hydrolyse peptidoglycane

fibronectinecomplément

opsonisation, phagocytose augmentation, inflammation

Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (2)

Site acteur fonction

6

Action cellulaire :La phagocytose

7

LT

LT

LTCD8

LTCD4

LB

NKT

DC

Mastocytes

PN Baso

PN Eosino

PN Neutro

Macro

NK

8

Phagocytose

Lyse pathogène intracellulaire

Inflammation et dégât tissulaire

Noyau caractéristique, cytoplasme

Granules, CD67

Polynucléairesneut rophiles

M acrophages Cellulesdendrit iques

Cellules phagocytaires

Phagocytose

Lyse pathogène intra et extra-cellulaire

Réparation tissulaire

présentation antigénique

Noyau caractéristique et CD14

Endocytose, micro-pinocytose Phagocytose

Cellules présentatrice de l’antigène (APC) professionnelleDendrites selon le stade de maturationCD80, CD86, CD11b/ouc, CD1a

IgG FcR

Éboueurs (polymères anioniques ou lipoprotéines acétylées de faible densité)

Complément

Récepteurs :

La phagocytose : Les PRR

3 types de PRR–Internalisé : scavenger (éboueurs), R au mannose, FcR –Sécrété : complément, mannose-binding lectin (MBL)

PRR = pathogen recognition receptor

10

La phagocytose : AC-récepteur FC

Digestion ds Lysozyme

Bactérie extra-cellulaireOpsonisation

11

PRR, TLR et autres PAMPS…

• PRR = pathogen recognition receptor– Sécrété : complément, mannose-binding

lectin (MBL)– Internalisé : scavenger, R au mannose– Signal cellulaire : TLR

• TLR : Toll/like receptor

• PAMPS : pathogen associated molecular pattern, les ligands

12

Superfamille des IL-1 /Toll récepteurs

• Système de défense archaïque

• Commun avec la drosophile (toll)

• Défense anti-bactérienne et fungique

• Superfamille commune au récepteur à l’IL-1

• Toll like receptor

• Récepteurs Toll-IL-1

–Immunité innée (réponse « non spécifique » aux bactéries, virus)–Récepteur au LPS–Récepteur IL-1–Domaine extra-cellulaire = LRR–Domaine intra-cellulaire = TIR

13

R é g i o n r i c h e e n L e u c i n e o u L R R( l ia is o n a u x P A M P s )

C o m p a r t i m e n t i n t r a - c e l l u la i r e

T I R : T o l l / I L - 1 r e c e p t o r d o m a i n e M y D 8 8

T R A F 6

T O L L I P

M y D 8 8M y D 8 8M y D 8 8

T R A F 6

T O L L I P

N F - k B o u J N K , p 3 8

(T A K 1 , M K K 6 )

N F - k B , J N K , p 3 8( P K R , o u T A K 1 e t

M K K 6 )

T I R A P

T L R IL - 1 R

I R A K

Bell, Trends Immunol, 2003

Super-famille des IL-1 /Toll récepteurs

14

Les TLR et leurs PAMPs• PAMP: pathogen associated molecular pattern• Type de macromolécules reconnues par les TLR

ARN double brin

Flagelline

CpGnon méthylés

Peptidoglycane (Gram positifs)LipoprotéineLipoarabinomannane (Mycobactérie)LPS (leptospires)GPI (trypanosome)Zymosan (levure)

LPS (gram négatifs)Acide lipoteïchoique (gram positifs)Protéine RSV F

ARN simple brin

15

B7.1/2CD28

T naïfTCRDC

CMH II

TLR

PAMPs

Pathogène

PRR endoc

y-tosiqu

e

B7CD28

T naïfTCR

16

DC :interface entre immunité innée et spécifique

17

(Iwasaki & Medzhitov, Nat. Immunol., 2004)

Monocytes CD myéloïdes CD plasmacytoïdes CD CD8+ CD CD11b+

IL-12, TNF, IL-6 Interférons type I IL-12 IL-10

TLRTLR

Bactéries Bactéries Gram+Gram+

Bactéries Bactéries Gram-Gram-

ChampignonsChampignons

Virus à ADNVirus à ADN

Virus à ARN Virus à ARN sbsb

Virus à ARN Virus à ARN dbdb

Monocytes:

tous les TLRs

Cellules dendritiques:

plasmacytoïdes: TLR7 et 9

Myéloïdes: TLR1, 2, 3,4, 5, 6 et 8

1

2

6

3 8

21 6

5

45

8 7 9 3 9

1

2

6

1

2

6

7 93

5

Récepteurs de type Toll Expression différentielle

18

19

Spondylarthropathies

Rhumatisme psoriasique

Spondylarthrites ankylosante

Uvéites B27

Rhumatismes articulaires

des MICIArthrites réactionnelles

20

SpondylarthropathiesSpondylarthropathies

Association au HLA-B27 (%) au HLA-B27 (%)

•Spondylarthrite ankylosante 95

•SpA indifférenciée 80

•Arthrites réactionnelles 50-80

•Rhumatisme psoriasique 50

•Rhumatismes infl. digestifs 50-75

•SpA juvénile 80

•Population générale 6-8

•Maladies fréquentes 0,52% de la population

(Saraux, J. Rhumatol 1999)

•0,53 F / 0,41 H•Sexe ratio 1 à 3•études familiales :•autres gènes ? DR4 !

(Said-Nahal, Ann Rheum Dis, 2002)

Maladie génétique mais B27 explique 50% maladie

21

HLA-B27

Gènes hors CMH

22

A

30

CARD LRRNOD

Liaison aux PAMPS (Pathogen Associated Molecular Pathern)Ex: Peptidoglycane

Domaine de « souplesse » :Changement de conformation si liaisons au ligand

Domaine de recrutement de kinase :Interaction CARD/CARD

PAMPs

Activation NFk-B

Mutation de Nod-2 :1. Pas de synergie avec TLR2 pour la synthèse de

TNF ou IL-8

2. Pas de synergie à la réponse aux TLR9 vis-à-vis des CpG

3. Augmentation de la synthèse d’IL-12

Perte homéostasie intestinale ?

Défaut de production de T régulateurs

4. Perte de la production maximale des défensines

B

A

PAMPs

•Associé maladie de Crohn

•Pas SPA

23

HLA-B27 :appartient au CMH

• Complexe Majeur d’Histocompatibilité Dénomination générique (toutes espèces)

Human Leukocyte Antigen – (HLA)CMH humain (Jean Dausset, 1950)chromosome 6, (6p21.3)

Complexe : > 200 gènes codant pour des produits très divers.

Majeur :Les produits sont à l’origine de différences allogéniques importantes entre individus de la même espèce.

Histocompatibilité :A l’origine de phénomènes de rejet de greffe entre sujets incompatibles.

24

Structures du CMH Structures du CMH Classe I et Classe IIClasse I et Classe II

Classe I Classe II

Une chaîne TM: HLA-A, B et C associée à la 2-microglobuline

Deux chaînes TM: HLA-DPA, DPB; DQA, DQB et DRA, DRB

Membraneplasmique

Cytosol

Domaines extra-cellulaires

Sillon peptidique

2-microglobuline

11 22

33

11

22

11

22

HLA-AHLA-BHLA-C

H2-KH2-DH2-L

HLA-DRHLA-DQHLA-DP

H2-I-AH2-I-E

25

26

HLA-B27 : Sous-typesSous-type

-5* 59 67 69 70 71 74 77 80 81 82 83 94 95 97 103 113 114 116 131 152 211

Poche A B B F F (F) (F) C/F D/E F EB*2705 A Y C A K A D D T L L R T L N V Y H D S V AB*2701 - - - - - - Y N - A - - - - - - - - - - -B*2702 - - - - - - - N I A - - - - - - - - - - -B*2703 - H - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2704 - - - - - - - S - - - - - - - - - - - E GB*2706 - - - - - - - S - - - - - - - - D Y - E GB*2707 - - - - - - - - - - - - - S - H N Y R - -B*2708 - - - - - - - S N - R G - - - - - - - - -B*2709 - - - - - - - - - - - - - - - - - H - - -B*2710 - - - -B*2710 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E ndB*2711 - - - - - - - S - - - - - S - H N Y R - -B*2712 - - - T N T - S N - R G - - - - - - - - ndB*2713 E - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2714 - - - - - - - - - - - - W T L - - - - - -B*2715 - - - - - - - S - - - - - - - - - - - - EB*2716 - - - T N T - - - - - - - - - - - - - - -B*2717 - F - - - - - - - - - - - - - - - - - - -B*2718 - - S T N T Y S N - R G - - - - - - - - EB*2719 - - - - - - - - - - - - I I R - - - - - -B*2720 - - - - - - - S - - - - - - - - H N Y R EB*2721 - - - - - - - S - - - - - - R - - - Y - EB*2722 - - - - - - - S - - - - - - - - - - Y - EB*2723 - - F T N T Y S - - - - - - - - - - - - -

27

Peptidearthritogénique

M im étism e m oléculaire

S péc ifi c ité

antigènique

Form ationhom odim ères

M isfo ld ing Interactionb2m -

chaperonne

I ndépendante

de la s péc ifi c ité

antigènique

Hypothèses sur le rôle du HLA-B 27

28

• B27 = molécule CMH de classe I

• Peptide présenté par B27» Parham, Immunol. Today, 1990» Lopes de Castro, Curr. Opin. immunol.

1998

• LT CD8+ cytotoxiques dans l’articulation

» Hermann E., Lancet, 1993» Ugrinovic S., J. Immunol., 1997

Peptide arthritogénique Peptide arthritogénique

29

Peptides liés par B27, réponse Peptides liés par B27, réponse T et mimétisme moléculaireT et mimétisme moléculaire

• Séquences peptidiques bactériennes se

liant à B27– PPLRRYLEARRDVI P. aeruginosa methyl transférase

– EWLRRCVEAFGLQP K. pneumonaie nitrogénase nifN

– ARVTARRYLEFLE B. megaterium

Scofield R.H., Lancet1995

• Séquence peptidique de classe I se liant à B27

– EWLRRYLENGKETLQRVDP 169 179 région HV3

» Scofield R.H., PNAS 1993 » Boisgérault F., JCI 1996

30

ERp572-m

tpn

crtcln

CL

Membrane cellulaire externe

Golgi

Réticulum endoplasmique

Peptides

32

Modèle du rat transgénique

pour le HLA-B27

– Plusieurs lignées de rats transgéniques pour HLA-B27/m (Hammer, Cell, 1990)

Quelques copies (6)21-4L (Lew)

développement normaldéveloppement normal

Nombreuses copies (150)33-3 (F344) 21-4H (Lew)

« Spondylarthropathie » « Spondylarthropathie »

33

Modèle du rat transgénique

pour le HLA-B27

• «Spondylarthropathie» du rat :• Inflammation digestive• Arthrites• Psoriasis• conjonctivite• Inflammation rachidienne• Orchite

34

35

36

37

Rats transgéniques B27Rats transgéniques B27

• Dépendant du niveau d’expression de B27 à la surface cellules hématopoïétiques

• LT CD4+ pathogènes• Liaison peptidique

influencent maladie• Arthrites et inflammation

digestive dépendant de flore digestive

• Lignées germfree 33-3 an 21-4H

– Disparition des arthrites et inflammation digestive

– Peau, ongles, orchites inchangés

• Recolonisation des rats B27– Inflammation digestive en qq

jours– Arthrites– Bacteroides

• Expériences de décontamination

– Metronidazole

38

Yersinia-Are-B27• Infections à Yersinia

pseudotuberculosis (Ypst) et Yersinia enterocolitica (Yent) compliquées d’arthrites réactionnelles (Are)

• Association au HLA-B27• Dans l’articulation :

– Pas de Yersinia vivante – Antigènes yersiniens présents– Clones anti-Yersinia dans le liquide

articulaire et la synoviale» Hermann E., Lancet, 1993» Ugrinovic S., J. Immunol.,

1997

Première mise en évidence in vivo de cellules cytotoxiques anti-Yersinia

Spécificité anti-Yersinia

Restriction par le CMH de classe I

Cellules T CD8 +

Cibles infectées par la bactérie vivante

Falgarone G., J. Immunol., 1999

39

d'a

prè

s C

orn

elis

& W

olf-

Wa

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Mo

l. M

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bio

l., 1

99

7)

ad

ap

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ar

Silh

avy

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cie

nce

19

97

)

40

Cytotoxicité anti-Yersinia et B27

• Réponse CTL spécifique de Yersinia chez le rat B27 :– Pas de restriction B27 :

• > Hypothèse du peptide arthritogénique infirmée

• Mais rôle de B27 :– Réponse CTL plus faible chez les rats B27– Lyse des cibles B27+ diminuée

• Diminution des défenses anti-bactériennes ? • > Persistance de la bactérie ?

– Mécanismes indépendant de l’antigène – fonction CMH B27

41

Interaction beta2microglobuline-chaperonne (persistance bactérienne)

• Macrophages (U937) B27 infectés par Salmonelle

• Persistance de la bactérie prolongée• Production NO diminuée (- IL-10, +TNF)• Transduction NFB altérée

» Granfors, A&R, 2000

42

Spondylarthrite, immunité

innéeEt stress cellulaire

43

Spondylarthrite, immunité innée

• Cellules dendritiques

• Macrophages

44

Défaut de stimulation des T allogéniques et syngéniques

3 30

101

102

103

104

105 DC NtgDC B27

DC NtgDC B27C

pm

DC per well (x10-3 )

Allogénique

Syngénique

10

45

Peptidearthritogénique

M im étism e m oléculaire

S péc ifi c ité

antigènique

Form ationhom odim ères

M isfo ld ing Interactionb2m -

chaperonne

I ndépendante

de la s péc ifi c ité

antigènique

Hypothèses sur le rôle du HLA-B 27

46

Stress intracellulaire :Misfolding

• Accumulation de HLA-B27 non replié

• Production de chaperonne

• Modification métabolisme cellulaireréponse stress modifiéproduction interferon augmentée

après stimulation TLRTurner, Colbert et al, A&R, 2007

47

Expression membranaire

• Dimères ou B27 anormaux

• Reconnus KIR :– Killer Inhibitory Receptor

48

Cellules NK

• Cytotoxicité NK naturelle :– cellules Natural Killer, killers

et IFNgamma

• Lyse cellules tumorales, cellules infectées par les virus, cellules en vieillissement.

• Cytotoxicité repose expression des antigènes CMH class I

• 10-20% lymphocytes circulants

• LGL : large granular lymphocytes

• CD16+, CD56+ , CD57+, CD69+, CD94+, CD122+, CD158+, CD161+, CD8+

• Lyse des cellules n’exprimant pas le classe I

• Apoptose, après contact cellulaire en 30 à 90 mn

49

Cellules NK• KIR et KAR

• Killer Inhibitory/Activating Receptor CD158

Sous-famille KIR2DL KIR2DL1

KIR2DL2 KIR2DL3 KIR2DL4 Sous-famille KIR3DL KIR3DL1 KIR3DL2

Sous-famille KIR2DS KIR2DS1 KIR2DS2 KIR2DS3 KIR2DS4 KIR2DS5

Sous-famille KIR3DS KIR3DS1

50

KIR3DKIR2D

51

Regulation des fonctions NKRegulation des fonctions NK

MHC I KIR KAR KAL

Pas de lyse Lyse

52

KIR et SPA

KIR3DL1 KIR3DS1

Chan, A&R, 2005

53

Récepteurs éboueurs et SPA

• CD63 macrophagique augmenté dans les sites inflammatoires– Action anti-inflammatoire– Inhibition fonction T

» Baeten, A&R, 2004

– Observés dans intestin– Synthèse amines vasoctives?– TLR2 et TLR4 augmentés– Cytokines-monokines (TNFalpha)

54

B7.1/2CD28

T naïfTCRDC

CMH II

TLR

PAMPs

Pathogène

PRR endoc

y-tosiqu

e

B7CD28

T naïfTCR

Stress cellulaire:-Défaut repliement-hétérodimère

Défaut régulation défense contre pathogène :-diminution?-Entretien inflammation)

Interaction dépendant ag :rôle lymphocytes T