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Chapitre I : Généralités sur les réponses immunitaires

1. Introduction L’immunologie est une branche de la biologie qui étudie la nature et le fonctionnement du système

immunitaire (système physiologique majeur des vertébrés). Ce dernier joue un rôle essentiel dans la

protection de l’organisme contre les agents extérieurs. De ce fait, l’immunologie est la science qui étudie la discrimination entre le soi et le non soi.

L’immunité est définie comme la résistance aux maladies et plus spécifiquement aux maladies infectieuses. L’ensemble des cellules, des tissus et des molécules qui concourent à opposer une résistance aux infections est appelé le système immunitaire, et la réaction coordonnée de ces cellules et molécules contre les

germes pathogènes porte le nom de réponse immunitaire. La fonction physiologique du système immunitaire est de prévenir les infections et d’éradiquer les infections déclarées.

2. Composants du système immunitaire (SI)

Le système immunitaire (SI) est composé par l’ensemble d’organes, de tissus, de cellules et de molécules qui concourent à opposer une résistance aux infections. Les différents composants du système immunitaire sont

cités dans le tableau 1.

Tableau 1: Composants du système immunitaire

Nature Types Sous types Rôles

Tissus Organes lymphoïdes primaires Moelle osseuse Lymphopoïèse des LB et LT

Maturation des LB

Thymus Maturation des LT

Organes/ Tissus lymphoïdes secondaires

Rate Filtration du sang Capture des antigènes circulants

Ganglions lymphoïdes

Capture antigénique venant des tissus environnants

Tissus lymphoïdes associés aux muqueuses MALT (mucosa-associated lymphoid tissue)

Activation de la réponse immunitaire

Cellules Cellules de l’immunité innée

Monocytes

Granulocytes

NK

Phagocytose

Inflammation

Lyse des cellules infectées Destruction des microbes phagocytés

Cellules de l’immunité adaptative

LB Réponse humorale

LT Réponse cellulaire

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2.1. Organes lymphoïdes

Les organes et les tissus lymphoïdes correspondent au lieu de résidence des lymphocytes et d’autres

cellules du système immunitaire. Ils se distinguent en deux groupes: les organes lymphoïdes centraux et

les organes lymphoïdes périphériques.

2.1.1. Organes lymphoïdes primaires

Les organes lymphoïdes primaires sont les organes dans lesquels les lymphocytes T et B vont être

synthétisées et acquérir leurs différenciations en cellules équipées pour reconnaître un antigène. Ces organes

sont :

2.1.1.1. Moelle osseuse : Tissu occupant l’espace libre à l’intérieur des os aussi bien longs que courts (os du

crâne,…). C’est le lieu de naissance (production) de cellules précurseur des différentes populations de

lymphocytes et de cellules phagocytaires (Figure 1).

Figure 2: Présentation schématique (a) et anatomique (b) de la moelle osseuse. M : mégacaryocyte, Ad : adipocyte, S sinus veineux Les parois de ces vaisseaux sont des sites de passage des érythrocytes et leucocytes, récemment formés, du tissu conjonctif vers la circulation sanguine. Coloration: H–É, Grossissement: ×600.

Médiateurs

solubles

Cytokines

Interleukines

TNF(Tumor Necrosis factor)

Interférons

Activation cellulaire

Prolifération

Inflammation

Chémiokines :IL8, CXCL , CXXCL

Chimiotactisme

Protéines du complément C1, C2 …….C9 Opsonisation, chimiotactisme, lyse osmotiques et apoptose

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2.1.1.2. Thymus

Organe lympho-épithélial situé au-dessus du cœur, formé de deux lobes. Particulièrement développé chez

l’enfant, il commence à régresser dès la puberté. C’est le lieu de différenciation des lymphocytes précurseurs de T

en lymphocytes T matures (Figure 2).

Figure 2 : Structure du thymus.

2.1.1.3. Bourse de Fabricius

Organe lymphoïde situé à la partie terminale du cloaque chez les oiseaux. C’est un organe de structure

lympho-épithéliale. Son rôle essentiel est la différenciation des lymphocytes précurseurs des B en lymphocytes B.

Chez l'homme, l’équivalent de la bourse est la moelle osseuse elle-même.

2.1.2. Organes lymphoïdes secondaires

Ces organes représentent le lieu de concentration des lymphocytes, au niveau desquels s’effectue

l’activation de la réponse immunitaire adaptative. Cette activation se traduit par la différenciation des

lymphocytes activés en cellules effectrices et cellules mémoires.

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2.1.2.1. Ganglions lymphatiques

Sont des agrégats nodulaires de tissus lymphoïdes situés le long des voies lymphatiques qui traversent

l’organisme (Figure 3). Les fluides produits par tous les épithéliums et les tissus conjonctifs, ainsi que par la

plupart des organes parenchymateux de l’organisme, sont drainés par les lymphatiques, qui transportent ce fluide,

appelé lymphe, des tissus vers les ganglions lymphatiques. Par conséquent, la lymphe contient un mélange de

substances qui sont issues des épithéliums et des tissus. Lorsque la lymphe traverse les ganglions lymphatiques,

les cellules présentatrices d’antigènes se trouvant dans les ganglions lymphatiques sont en mesure de prélever un

échantillon des antigènes des microbes qui peuvent pénétrer à travers les épithéliums dans les tissus.

En outre, les cellules dendritiques prélèvent les antigènes des microbes à partir des épithéliums et les transportent

jusqu’aux ganglions lymphatiques. Le résultat de ces phénomènes de capture et de transport des antigènes est que

les antigènes des microbes qui pénètrent à travers les épithéliums ou colonisent les tissus sont concentrés dans les

ganglions lymphatiques drainant la lymphe de ces territoires.

Figure 3 : Morphologie des ganglions lymphatiques : (a) Organisation structurale et le flux sanguin à travers un ganglion

lymphatique, (b) photographie de microscopie optique montre une section transversale d’un ganglion lymphatique avec de nombreux

follicules dans le cortex, certains d’entre eux contenant des zones centrales moins colorées (centres germinatifs), et la zon e médullaire

centrale.

2.1.2.2. Rate

La rate est un organe abdominal qui joue le même rôle dans les réponses immunitaires dirigées contre les

antigènes transportés par voie sanguine que celui des ganglions lymphatiques dans les réponses dirigées contre les

antigènes transportés par la lymphe. Le sang pénétrant dans la rate est filtré par un réseau de canaux (sinusoïdes).

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Les antigènes transportés par le sang sont capturés et concentrés par les cellules dendritiques et les macrophages

dans la rate. La rate contient un nombre important de phagocytes, qui ingèrent et détruisent les microbes du sang.

Cet organe comprend la pulpe rouge parsemée de petites taches blanches, constituant la pulpe blanche. La

pulpe blanche formée essentiellement de tissu lymphoïde et constituant des manchons autour des artères centrales

‘manchon périartériolaire’. Ces artères centrales sont de petites ramifications de l'artère splénique. Le manchon

lymphoïde est constitué en majorité de lymphocytes T, et des follicules lymphoïdes primaires et secondaires.

Cette partie de la rate assure une fonction immunitaire comparable à celle que jouent les ganglions lymphatiques

qui participent à la lutte contre les infections par la production de lymphocytes, d'anticorps et de phagocytes

(Figure 4).

Figure 4 : Structure de la rate.

2.1.2.3. Tissus lymphoïdes associés aux muqueuses

Les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses MALT (Mucosa-Associated Lymphoid Tissue), sont des

amas lymphoïdes de structure comparable aux ganglions lymphatique sont présents le long des voies aériennes et

digestives. Le rôle de ces tissus consiste à protéger ces voies contre les assauts répétés des corps étrangers qui y

pénètrent. Ils comprennent:

Amygdales ;

Tissu lymphoïde associé aux branches : BALT (bronchus-associated lymphoid tissue);

Tissu lymphoïde de la muqueuse nasale : NALT (nose-associated lymphoid tissue), des sinus et du

pharynx ;

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Tissu lymphoïde associé aux glandes salivaires et lacrymales ;

Tissu lymphoïde de la muqueuse génito-urinaire ;

Tissu lymphoïde de la glande mammaire ;

Tissu lymphoïde associé à l’intestin : GALT (en gut-associated lymphoid tissue) ; (plaques de Payer,

ganglions mésentériques, lamina propria et l’épithélium villeux) ;(Figure 5).

Figure 5 : Organisation schématique des plaques de Peyer. Ils correspondent à des agrégats de follicules lymphoïdes

primaires et secondaires présents au niveau de la paroi intestinale de l'iléon. A la surface de l’intestin on observe la présence de

villosités qui cessent en regard des follicules au niveau des plaques de Peyer. Ces follicules sont caractérisés par la présence de

lymphocytes B. Les lymphocytes T sont situés de manière plus diffuse à la périphérie des follicules.

2.2. Cellules immunitaires

Certaines cellules immunocompétentes ont été reconnues comme telles depuis longtemps : les

lymphocytes, les polynucléaires, les monocytes/macrophages et les cellules dendritiques. Ces cellules proviennent

d’un précurseur commun, la cellule souche hématopoïétique pluripotente de la moelle osseuse capable d’auto-

renouvellement et de différenciation en progéniteurs (Figure 6). On classe habituellement les cellules

immunitaires en cellules de l’immunité innée et cellules de l’immunité adaptative. La différence entre ces deux

types cellulaires réside dans la spécificité de leur reconnaissance des antigènes.

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Figure 6: Hématopoïèse du système immunitaire dérivant d’une cellule souche de la moelle osseuse. Ces cellules

souches expriment le marqueur de surface CD34. Classiquement, les progéniteurs peuvent être classés en deux familles : (1) ce ux qui

proviennent d’une cellule souche myéloïde et donnent naissance aux polynucléaires, aux monocytes/macrophages, aux cellules

dendritiques, aux érythrocytes et aux plaquettes ; (2) ceux qui proviennent d’une cellule souche lymphoïdes donnant naissance aux

lymphocytes T, B et NK (Natural Killer).

2.2.1. Lymphocytes NK (Natural killer)

Les NK représentent 5 à 15% du sang périphérique, de localisation principalement splénique. Les

cellules NK sont issues des progéniteurs hématopoïétiques CD34+ et se développent majoritairement dans la

moelle osseuse. Les cellules NK sont des cellules « sentinelles » ayant pour vocation d’éliminer rapidement les

cellules anormales (tumorales ou infectées par des virus ou bactéries), tout en respectant les cellules saines.

Les cellules NK portent des récepteurs de surface activateurs et inhibiteurs tueurs, ces derniers

reconnaissent les molécules de CMH1. Lorsque les cellules NK rencontrent ou fixent des cellules saines,

elles reçoivent les deux signaux qui les préviennent (les empêchent, les inhibent) de tuer ces cellules saines.

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Cette inhibition est levée (supprimée) en présence de cellules tumorales ou de cellules infectées n'exprimant pas

de CMH1 ou dont le CMH1est exprimé, mais masqué par des peptides viraux. Les cellules NK sont alors

activées par leurs récepteurs activateurs à tuer ces cibles.

Les cellules NK possèdent des récepteurs (CD16) pour le fragment Fc des IgG .Leur interaction avec des

IgG combinées spécifiquement à une cellule cible (cible = cellule tumorale, GR étranger, cellule étrangère,

cellule infectée par un virus) active les cellules NK.

2.2.2. Cellules présentatrices d'antigènes

Les cellules présentatrices d'antigène (CPA) sont des cellules diverses qui ont en commun la

faculté d'exprimer les molécules CMH de classe II. Ces cellules peuvent endocyter les antigènes

protéiques exogènes, les fragmenter en peptides, les associer aux molécules CMH de classe II.

L'ensemble migre vers la membrane cytoplasmique pour être présenté aux lymphocytes T

auxiliaires ou T-helper (Th). La plupart des CPA expriment également sur leur membrane des molécules

d'adhésion (ICAM pour Inter cellular adhesion molecule) ou LFA3 (Lymphocye Function Associated

Antigen).

Les principales cellules présentatrices d'antigène sont les macrophages, les cellules dendritiques et

les lymphocytes B. Ainsi que, les cellules endothéliales ou épithéliales qui, après stimulation par

l'interféron γ, expriment les molécules CMH de classe II.

2.2.2.1. Cellules dendritiques (DC)

La première des cellules dendritiques a été décrite par Paul LANGERHANS qui en 1868 observa pour

la première fois, l’existence d’une population de cellules de morphologie irrégulière au sein de l’épiderme

cutané. Etant donné que les DC sont des cellules présentatrices d’antigène ‘professionnelles’, elles initient la

réponse immune en présentant les Ag aux LT. Les lymphocytes B et les macrophages sont

également capables d’assurer cette tâche, moins efficacement, cependant les cellules dendritiques sont les

seules capables d’activer les lymphocytes T dits ‘naïfs’.

Cette caractéristique est due à l’expression, de manière constitutive, d’une forte densité de

molécules de CMH classe II et de molécules de co- stimulation (CD80 ou B7-1, CD86 ou B7-2). Il existe

plusieurs sous-populations de DC, que l’on retrouve sous deux états différents, immatures, quand elles

capturent l’Ag, et matures, quand elles le présentent au LT. Dans le sang, les DC représentent 1 à 2 %

des cellules mononucléées. Dans les organes lymphoïdes, les DC comptent pour 0.5 à 2 % des cellules : elles

y ont été décrites sous le nom de cellules interdigitées, et sont localisées dans les zones T (manchon

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périartériolaire de la rate, zone paracorticale des ganglions). Dans le thymus, les DC sont principalement

localisées à la jonction corticomédullaire, mais aussi dans la médullaire: elles y jouent un rôle crucial dans la

sélection négative au cours de la différenciation T.

a. Sous-populations des cellules dendritiques

Il existe plusieurs sous-populations de DC, que l’on retrouve sous deux états différents, immatures, quand

elles capturent l’Ag, et matures, quand elles le présentent au LT. Les différences entre les deux populations

sont résumées dans le tableau 2.

Tableau 2: Principales caractéristiques des cellules DC1 et DC2

Caractéristiques DC1 DC2

Localisation Tissus non lymphoïdes Tissus lymphoïdes: zones T

Phagocytose/pinocytose +++ +

Antigène stimulant Pathogènes Ag du soi (pathogènes par voie sanguine)

TLR TLR-1, 2, 3, 4, 5, 6 et 8 TLR-7; TLR-9

CD11c + -

CD14 + -

CD1a + -

Cytokines produites TNFα, IL-6, IL-12 IFNγ

L’origine des différentes populations des DC est présentée dans la Figure 7.

Figure 7 : Origine des DC.

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Cellules dendritiques myéloïdes (DC1)

Comme tous les éléments figurés du sang, les DC prennent naissance au niveau de la moelle osseuse.

Elles sont présentes dans les muqueuses et les sous-muqueuses. Les DC de l’épiderme, ou cellules de

Langerhans représentent l’exemple typique de ce type de cellules. Elles représentent 3 à 8% des cellules

de l’épiderme et se caractérisent par une morphologie très étirée. Au niveau moléculaire la

cellule de Langerhans est marquée par des anticorps anti-CD1α. L’épiderme d’un homme adulte contient

environ 109 cellules de Langerhans. On retrouve dans les muqueuses des tractus digestifs, respiratoires

et génitaux, des DC immatures ressemblant aux cellules de Langerhans. Les DC au contact d’antigènes

qu’elles capturent et dégradent, elles deviennent des cellules dendritiques matures.

Cellules dendritiques folliculaires

Les cellules dendritiques folliculaires (CDF) sont exclusivement rencontrées dans les follicules

lymphoïdes; et sont surtout développées au sein des zones claires des centres germinatifs. Les CDF

diffèrent des cellules dendritiques présentatrices d’antigènes aux cellules T. D'une part, les CDF ont une

longue durée de vie. Elles portent des prolongements cytoplasmiques dendritiques complexes qui

s’entremêlent pour former un réseau enveloppant les cellules lymphoïdes B et T des centres germinatifs. Elles

expriment des molécules d’adhésion permettant des interactions avec les cellules lymphoïdes. D'autre

part, les CDF fixent l’antigène à leur surface sans l’internaliser et le présentent aux cellules B.

Cellules dendritiques plasmacytoïdes (lymphoïdes ou DC2)

Ce sont les cellules dendritiques des tissus lymphoïdes, thymus, zone T des organes lymphoïdes

secondaires. Elles sont présentatrices d’antigène avec de petite taille (8 à 10 µm) ronde avec un large

cytoplasme faisant penser à des plasmocytes. En revanche, elles changent de morphologie pour ressembler à

une DC mature typique en réponse à une stimulation antigénique virale au cours de laquelle elle produit de

grande quantité d’interféron α. A partir d’un précurseur lymphoïde commun aux lymphocytes T, B et aux

cellules NK, les cellules pré-DC2, sont capables de se différencier sous l’action principale de l’IL-3, d’une

stimulation virale ou par l’engagement du CD40.

b. Fonctions des cellules dendritiques

Capture d'antigènes : Cette fonction repose sur différents mécanismes,

Macropinocytose (filtration des liquides extracellulaires et captation des protéines solubles);

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Endocytose qui suit la fixation des antigènes sur des récepteurs de type lectine;

Phagocytose qui repose également sur la liaison à des récepteurs TLR (Toll Like Receptor) et PRR

(Pattern Recognition Receptor);

Après capture, les antigènes suivent la voie exogène de dégradation et d’apprêtement qui aboutit

au chargement des molécules de classe II du CMH. En l’absence de signaux d’activation, la majorité

des molécules de classe II chargées est intracellulaire avec une demi-vie courte. L’activation des

DC, qui déclenche leur migration et provoque leur maturation, se traduit par une redistribution

membranaire des molécules de classe II chargées, dont la demi-vie allongée (>4 jours) permet une

présentation ultérieure aux lymphocytes T.

c. Maturation et migration des cellules dendritiques

Les pathogènes ou les molécules associées aux pathogènes induisent la maturation des DC. Cette

maturation s’accompagne de plusieurs changements phénotypiques et fonctionnels majeurs transformant

de façon coordonnée et séquentielle une cellule capturant l’antigène en une cellule présentant l’antigène.

La maturation est extrêmement liée à la migration des DC des tissus vers les organes lymphoïdes.

Les signaux capables d’induire la maturation des DC sont:

Des cytokines pro-inflammatoires comme le TNFα, l’IL-1, l’IL-6, le GM-CSF et l’IFNγ,

La molécule CD40L (CD154) exprimée par les lymphocytes T auxiliaires activées,

La présence de cellules nécrotiques mais non apoptotiques.

La maturation des cellules dendritiques s’accompagne d’une diminution considérable de la capacité des

DC à capturer l’antigène et d’une augmentation du taux d’expression des molécules de CMH classe I et II.

L’expression en grande quantité des molécules de co-stimulation CD80, CD86, CD40, et des

molécules d’adhérence CD54 (ICAM-1), CD58. La production de cytokines: l’IL-12 est largement produite

par les DC sous l’influence de nombreux pathogènes et de certaines cytokines comme l’IFNα. Les cellules

dendritiques peuvent également sécréter d’autres cytokines pro-inflammatoires comme le TNFα, l’IL-1,

l’IL-6, l’IL-15, l’IL-18, et l’IL-23.

Une modification d’expression de récepteurs aux chimiokines (La migration des DC vers les organes

lymphoïdes repose sur l’existence de récepteurs spécifiques pour des chimiokines). Ainsi que des

modifications morphologiques importantes qui se traduisent par une diminution de l’adhérence, une

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augmentation de la mobilité et une réorganisation du cytosquelette avec apparition de longues dendrites très

mobiles.

d. Présentation des peptides antigéniques

Les DC sont les seules CPA capables d’activer les lymphocytes T naïfs in vivo et in vitro. Bien

qu’elles expriment 10 à 100 fois plus de complexes peptide/CMH que les autres CPA, le maintien d’un

contact suffisamment long entre elles et le lymphocyte T nécessite l’aide de nombreuses molécules

d’adhérence qui participent à la formation de la synapse immunologique.

La communication entre DC et lymphocyte T va se faire dans le deux sens au niveau de cette synapse: par

l’intermédiaire du CD40L, le lymphocyte T est capable de stimuler, via le CD40 la production de certaines

cytokines par les DC: l’IL-12. Celle-ci en retour est capable d’induire la différenciation des LT, de

provoquer la sécrétion d’IFN par les cellules NK ou d’activer les lymphocytes TCD8.

2.2.2.1. Macrophages

Les macrophages sont des cellules qui font partie des premières lignes de défense de l’immunité

naturelle, non spécifique. Les macrophages dérivent des monocytes circulants. Ils se localisent dans la

quasi-totalité des tissus, notamment dans le tissu conjonctif (histiocytes), le foie (cellules de Kupffer),

système nerveux (microglie), rein (cellules mésangiales), os (ostéoclastes), le poumon (macrophages

alvéolaires).

Les macrophages ont pour fonction principale la détersion par phagocytose. Ils jouent un rôle

accessoire dans l’immunité spécifique en présentant les déterminants antigéniques aux

lymphocytes T préalablement activés.

Pour accomplir leurs différentes fonctions, les macrophages sont équipés de molécules

membranaires. Dans un premier temps, ces molécules permettent, de reconnaître directement (PRR) ou

indirectement (RFc, CR) les particules à ingérer et de répondre à différents médiateurs (cytokines,

molécules d’adhérence). Dans un deuxième temps, de présenter des peptides aux lymphocytes T déjà

activés.

a. Phagocytose

Cette fonction est la première fonction décrite des macrophages. Elle est facilitée par les opsonines

(RFc et CR) et les PRR. Elle s’accompagne d’une augmentation de la consommation d’oxygène

(explosion oxydative). Sauf à avoir développé des mécanismes de résistance, les micro- organismes sont

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tués et dégradés. Certains des produits de dégradation sont sélectionnés pour être présentés aux

lymphocytes T (Figure 8).

Figure 8 : Mécanisme de phagocytose.

b. Présentation

Le macrophage au repos est une cellule qui exprime peu de molécules HLA de classe II et peu de

molécules B7. L’ingestion de protéine soluble seule n’est pas capable d’augmenter suffisamment

l’expression de co-signal B7 au-dessus du seuil de densité induisant l’activation du lymphocyte T. Dans

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ce contexte, le macrophage n’accomplit que sa fonction d’éboueur vis-à-vis des débris cellulaires générés

par les cellules de l’organisme en voie de sénescence sans, heureusement, activer les lymphocytes.

La situation est toute différente dans une condition infectieuse. Le macrophage est capable

d’identifier un pathogène comme danger potentiel grâce à ses PRRs. Le même récepteur qui permet la

fixation du microorganisme au macrophage et sa phagocytose entraîne aussi l’activation du

macrophage et l’augmentation notamment de l’expression de la molécule B7 au- dessus du seuil

d’activation du lymphocyte T. Le macrophage fonctionne donc comme une CPA efficace uniquement dans

un contexte infectieux.

c. Modulation de la réponse immunitaire

Les cytokines et chimiokines qu’il produit après activation, le macrophage est capable d’agir sur lui-

même et sur d’autres populations cellulaires (lymphocytes T, lymphocyte B, cellules NK). Les principales

cytokines produites sont les chimiokines et les cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6 et TNF ), les IFN de

type 1 ( / ) mais aussi les IL-10, -12, -13, 15, et -18.

La résultante de l’action intégrée de ces médiateurs est de recruter dans le foyer inflammatoire l’ensemble

des effecteurs cellulaires indispensables à l’élimination du pathogène envahisseur. En retour certaines de ces

cellules (NK, lymphocyte T) par l’IFN qu’elles produisent activent le macrophage, et notamment augmentent

l’expression membranaire des molécules de CMH-II.

15

Chapitre II : Activation des lymphocytes T et B

1. Activation des lymphocytes T

L’interaction entre les lymphocytes T naïfs et les CPA a lieu dans les organes lymphoïdes

secondaires. Les peptides antigéniques ont été déjà apprêtés et ensuite « présentés » avec les molécules

CMHII aux cellules TCD4+. Dans le cas où le TCR reconnait l’antigène de manière spécifique, le LT

forme une zone de contact particulière nommée : synapse immunologique (Figure 9). Cette dernière

s’accomplit par des réarrangements protéiques de part et d’autres de la membrane plasmique de la

cellule dendritique et du lymphocyte TCD4+, dans ce cas l’activation du lymphocyte s’effectue par

différents types de signaux.

Figure 9 : Synapse immunologique. ICAM-1(CD54): Inter Cellular Adhesion Molecul, LFA-3 (CD58):

Lymphocye Function Associated Antigen.

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1.1. Signal de stimulation : 1er signal « engagement du TCR »

Cette interaction entre le TCR et le complexe peptide-CMHII ou premier signal de l’activation

du lymphocyte T donne un signal de spécificité puisque seuls les lymphocytes présentant un TCR

donné seront activés. La synapse immunologique est une structure dynamique et qui permet

d’optimiser la signalisation initiale ainsi que l’inactivation tardive des complexes TCR-CMHII.

Le TCR est associé au complexe CD3 qui transmet un signal à l’intérieur de la cellule via les

motifs ITAM (Immunoreceptor Tyrosine based Activated Motif) présents dans sa partie intracellulaire

Le motif ITAM est constitué par deux séquences de 4 acides aminés (Tyr-aa-aa-Leu/Ile) séparées par 6

à 7 acides aminés (Figure 10).

Figure 10: Structure du complexe TCR. Le TCR est composé de deux chaînes polypeptidiques hétérodimères (chaînes α et β ou, plus rarement, chaînes γ et δ), liées de manière covalente par des ponts disulfures et sont composées de domaines constants et variables. Les parties variables se situent vers l’extrémité N-terminale et sont responsables de la reconnaissance d’un antigène présenté par un CMH. Les parties variables sont générées par un réarrangement génique complexe, produisant ainsi de grandes possibilités d’affinité à différents peptides. Le TCR est accompagné de plusieurs autres molécules de surface essentielles à l’activation d’un lymphocyte T. Parmi celles-ci, on distingue le CD3. Le CD3 est un complexe protéique formé de 5 chaînes différentes (les chaînes γ, δ, ε , ζ et η) qui s’associent pour former 3 dimères : un hétérodimère gamma et epsilon (γε), un hétérodimère delta et epsilon (δε) et soit un homodimère formé de deux chaînes zêta (ζζ), soit un hétérodimère zêta et êta (ζη). Les chaînes du CD3 sont responsables de la signalisation moléculaire du TCR, menant à l'activation du lymphocyte. Chacune des chaînes du CD3 possède des sites de phosphorylation de tyrosines au niveau intracellulaire (ITAM, « immunoreceptor tyrosine- based activation motif). Ces ITAM servent de substrat pour des kinases de la famille Src (Lck et Fyn). Il se déclenche alors une cascade complexe d'activation de différentes enzymes.

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Après liaison entre le TCR et le complexe CMHII-peptide, les co-récepteurs CD4 et CD8

sont rapprochés. Ces co-récepteurs sont associés à une tyrosine kinase, Lck, qui phosphoryle les motifs

ITAM du CD3. Ceci permet le recrutement et la phosphorylation d’une autre tyrosine kinase, ZAP-70

(Zeta Chaine associated protein kinase) qui peut alors à son tour activer des protéines adaptatrices

LAT (Linker for Activation of T cells). Cette protéine rassemble à d’autres protéines importantes pour

la propagation du signal d’activation de la membrane au noyau .Parmi lesquelles la phospholipase C-

γ (PLC-γ), à son tour activée, hydrolyse un phospholipide membranaire : le phosphatidyl

inositol 4,5 biphosphate (PIP2) en deux seconds messagers : l’inositol 1,4,5 triphosphate (IP3) et le

diacylglycérol (DAG) qui vont à leur tour initier trois voies d’activation (Figure 11 a et b).

Figure 11 a et b: Différentes molécules des voies de signalisation via TCR.

1.1.1. Voie calcique

L’IP3 se fixe à des récepteurs de la membrane du réticulum endoplasmique ouvrant ainsi les

canaux calciques qui vont relarguer le calcium dans le cytoplasme. Cette augmentation rapide mais

transitoire de calcium conduit à l’ouverture de la membrane du LT, les CRAC (Calcium Release

Activated Channels), ce qui permit l’entrée du Calcium du milieu extracellulaire maintenant ainsi

une concentration cellulaire en calcium elevée. Le Ca 2+ se fixe alors sur la calmoduline, le

complexe formé active par la suite la calcineurine (une phosphatase) qui va déphosphoryler le

facteur de transcription NFAT (Nuclear Factor of activated T cells)et ainsi conduire à sa

translocation au noyau. De plus, la voie calcique agissant sur les protéines du cytosquelette contribue à

l’immobilisation de la cellule T lors de la rencontre avec une CPA, formant ainsi la synapse

immunologique mature.

1.1.2. Voie de la Protéine Kinase C θ

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La protéine kinase C θ PKC θ est recrutée au niveau de la membrane de la zone

d’interaction entre les LT et la CPA. Le DAG mais aussi LcK vont favoriser son activation. Une

fois activée, elle va activer à son tour une autre kinase IKK (Inhibitor of θ B kinase). Cette dernière

active la phosphorylation d’IKB (lié au facteur de transcription NF-kB) et libère le facteur NF-kB

(Nuclear Factor kappa B), ce qui permet sa translocation dans le noyau.

1.1.3. La voie des MAP Kinases (Mitogen Activated Protein Kinase)

La voie de signalisation des MAPK est très conservée au cours de l’évolution et utilisée de

façon ubiquitaire dans l’organisme. Il existe trois groupes de MAPK chez les mammifères : Erk 1 et 2

(Extra-cellular signal-Regulated protein Kinases), les p38 MAPK et les JNK (c-Jun NH2-terminal

Kinases).

Le DAG et ZAP70 activent la protéine RAS qui à son tour active une cascade de MAPK.

L’activation des différentes MAPK résulte de l’enchaînement d’une cascade de phosphorylations sur

des résidus sérines et thréonines ce qui aboutit à la phosphorylation du facteur de transcription Erk 1

(Extracellular Signal Regulated Kinase). Celui-ci passe dans le noyau et augmente la synthèse du

facteur de transcription Fos. Ce dernier phosphoryle (par une MAPK) forme avec Jun également

phosphorylé le facteur de transcription AP-1 (Activator protein-1).

L’action conjointe de facteurs de transcription NFAT, AP-1 et NF-kB amène la transcription du

gène de l’interleukine 2 et la sous unités de son récepteur. La synthèse de l’IL2 nécessite l’interaction

de CD80/CD86 avec CD28 pour stabiliser l’ARMm de l’IL2.

1.2. Signal de co-stimulation

L’activation optimale des lymphocytes T requiert, en plus des voies de signalisation du TCR, un

second signal indépendant de l’antigène : ce deuxième signal est appelé co-stimulation.

Les clones de cellules T ne prolifèrent pas en l’absence de signaux de co-stimulation et deviennent

réfractaires à une autre activation. Cet état de non-réponse est appelé anergie et est la conséquence

d’une absence de production d’IL-2. En effet, la co-stimulation par CD28 non seulement augmente la

transcription et la stabilité de l’ARNm de l’IL-2 mais également accroît l’expression de la protéine anti-

apoptotique Bcl-xL (B Cell Lymphoma). De plus, la co-stimulation par CD28 diminue le seuil

d’activation des cellules T (Figure 12).

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Figure 12 : Rôle de la co-stimulation dans l’activation des lymphocytes T.

L’interaction entre le ligand du récepteur CD40 (CD40-ligand) présent à la surface du

lymphocyte et le CD40 présent à la surface de la CPA participe également au signal de co-stimulation.

Sa liaison au récepteur sur la CD induit une augmentation de l’expression de CD80/CD86 qui à son tour

renforce le signal induit par le CD28. La signalisation TCR/CD28 induit la molécule CTLA-4

(Cytotoxic T Lymphocyte Associated Protein-4) délivrant ainsi un signal régulateur qui empêche par la

suite la prolifération incontrôlée.

La signalisation par le TCR et le CD28 aboutit à l’expression de la chaine α (CD25) du

récepteur de l’IL2 et la sécrétion de l’IL2. La liaison de l’IL2 au récepteur de haute affinité déclenche

l’entrée dans le cycle cellulaire et donc la prolifération du LT activée. L’ensemble des voies de

signalisation sont présentées dans la figure 13.

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Figure 13 : Résumé schématique des signaux d’activation intracellulaire des lymphocytes TCD4+. NF-KB: Nuclear Factor-kappa B, NFAT: Nuclear Factor of Activated T cells, AP: Activator protein-1.

2. Activation des lymphocytes B

Les lymphocytes B naïfs expriment à leur surface deux classes de BCR. Dans les organes

lymphoïdes secondaires, les lymphocytes B expriment à leur surface des IgM et des IgD

monomériques (Figure 14). L’activation des lymphocytes B peut se faire de différentes manières

suivant l’implication des lymphocytes T.

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Figure 14: Structure du complexe du récepteur du lymphocyte B (BCR+ Co-récepteur Igα et Igβ).

2.1. Activation thymo-indépendante

L'activation thymo-indépendante ne nécessitent pas l’aide des lymphocytes Th2 pour produire les

anticorps. On les classe en deux catégories:

L’activation thymo-indépendante de type 1 entraîne une stimulation des lymphocytes B, qui

reconnaissent des pathogènes que l’on appelle mitogènes. Un exemple de ces antigènes est le

lipopolysaccharide bactérien.

L’activation thymo-indépendant de type 2 entraîne une stimulation des lymphocytes B. Cette

activation passe cette fois-ci par le BCR qui reconnaît des déterminants antigéniques à épitopes

répétitifs (exemple: Polysaccharides de Pneumococcus). On observera essentiellement une

production d’IgM.

2.2. Activation thymo-dépendante « Signaux d’activation »

Comme pour l’activation des lymphocytes T, deux signaux sont indispensables pour

l’activation du lymphocyte B. Les signaux de stimulation sont responsables d’une part de

l’internalisation (endocytose) du complexe Ag-BCR (constitue le premier signal), permettant ainsi la

dégradation de l’antigène dans le système endosomale. Les fragments peptidiques obtenus seront

associés à des molécules du CMH-II, procurant au lymphocyte B le statut de cellule présentatrice

d’antigène.

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La translocation des protéines kinases Syk (équivalent de ZAP70 pour le LT) du

cytoplasme vers la membrane. Elles se fixent aux ITAMs phosphorylés de la chaine Igß

et s’activent réciproquement par phosphorylation. Chaque protéine kinase Syk activée phosphoryle

et recrute une protéine adaptatrice BLNK (celllule B linker) au complexe BCR. La BLNK activée

fournit des sites de liaison pour la phospholipase C-γ2, Vav et Btk.

La PLCγ2 hydrolyse le PIP2 (Phosphatidyl Inositol 4,5 biphosphate) en IP3 et DAG. L'IP3

permet la libération dans le cytosol du Ca stocké dans les vésicules intra cytoplasmiques. Alors que le

diacylglycérol (DAG) active la protéine kinase C (PKC). L’activation de la PKC, à son tour, induit

l’activation des facteurs de transcription NF B et JNK. Entre autre, l’augmentation du calcium

intracellulaire active NFAT (nuclear factor of T cell). Le DAG active la PKC qui à son tour induit

l’activation de transcription NFκB (Figure 15).

Le deuxième signal no spécifique encore appelé de co-stimulation .Il est délivre après

reconnaissance par le LTh2 après reconnaissance des peptides antigéniques par CMH II sur LB, il

s’agit du signal membranaire CD40(LB)- CD40L(LT).

Figure 15: BCR signalisation.

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3. Régulation des signaux transmis par les immunorécepteurs

Il existe une régulation positive ou négative des signaux d'activation exercée par les

immunorécepteurs eux-mêmes, ou par des corécepteurs associés.

3.1. Autorégulation des immunorécepteurs

3.1.1. Régulation positive

Pour les immunorécepteurs possédant plusieurs sous-unités de signalisation, le nombre d'ITAM

phosphorylés conditionne le degré de recrutement des protéines kinases syk, et donc l'amplitude du signal.

Cette modulation de l’intensité du signal pourrait jouer un rôle important au cours de la sélection

lymphocytaire dans le thymus.

3.1.2. Régulation négative

Deux phosphatases, associées aux immunorécepteurs, sont capables, par un mécanisme

inconnu, de déphosphoryler et d'inactiver les kinases src et syk :

Tyrosine phosphatase SHP-1 (SH2 domains-containing protein tyrosinePhosphatase-1) ;

Inositol phosphatase SHIP (SH2 domain-containing 5í inositol phosphatase), qui

déphosphorylent des molécules impliquées dans les voies d'activation déclenchées par les

immunorécepteurs.

3.2. Corécepteurs

Des corécepteurs, coagrégés avec les immunorécepteurs, sont capables de réguler positivement

ou négativement les signaux transmis par ces derniers après liaison à l'antigène. Leur reconnaissance de

l'antigène est le plus souvent indirecte, par le biais de molécules fixées sur ce dernier (complément par

exemple).

3.2.1. Régulation positive

Le corécepteur CD19 est exprimé à la surface des lymphocytes B en association avec le CD21,

encore appelé CR2 car récepteur pour les fragments C3dg, et C3d du troisième composant du complément

(C3). Par ailleurs, l'addition de TGFβ ou le pontage des FcγR (essentiellement FcγRI Ibl sur le lymphocyte

B) inhibe la réponse à l'antigène, il entraîne une hyperphosphorylation de la p62 GAP-associated prolein et

inhibe l'expression des facteurs de transcription Egr-1 et Egr-2 (early growth response) induits lors de la

réponse antigénique sur le lymphocyte B, les effets inhibiteurs du TGFβ aussi bien que ceux relayés par les

FcγRII peuvent être contre­carrés par l'ajout d'IL4.

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Le corécepteur CD28 exprimé à la surface des lymphocytes T agit de même dans l'activation de ces

cellules. Une simple stimulation du TCR (signal 1) de lymphocytes T normaux induit une anergie

cellulaire, voire une apoptose. Pour activer les LT, il faut que celles-ci reçoivent un second signal (signal

2). C'est la fonction du CD28 qui a pour ligand une molécule membranaire appelée B7 exprimée à la surface

des cellules présentatrices d'antigène.

3.2.2. Régulation négative

Les phosphatases SHIP et SHP-1 peuvent être recrutées par des corécepteurs qui régulent

négativement l'activation cellulaire induite par les immunorécepteurs. Citons le CD32 ou RFc IIB et

certains récepteurs des cellules NK. Les sous-unités de signalisation porte un motif ITAM, qui, une fois

phosphorylé par les kinases src, va recruter SHP-1 ou SHIP pour le CD32. La conséquence en est le

blocage de la voie calcique et de la voie ras.