Commutation isotypique

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

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

• Les gènes CH sont situés en 3’ des segments V dans l’ordre 5’-C-C-C-C-C-C-C-C-3’

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

Raison d’être des IgM

• Première ligne de défense contre certains antigènes avant que le processus d’immunopoïèse puisse se mettre en place

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

Commutation isotypique

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

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

Réseau idiotypique

• Théorie selon laquelle il existerait normalement un réseau d’anticorps (avec des déterminants idiotypiques) et d’anticorps anti-idiotypiques. Le déclenchement d’une réponse immunitaire serait lié à la rupture de cet équilibre par l’introduction de l’antigène

Présentation des antigènes et complexe majeur

d’histocompatibilité

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Sacrifice et prélèvement des organes lymphoïdes (rate et ganglions

lymphatiques)

Préparation d’une suspension cellulaire

T

M

DC

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Préparation d’une suspension cellulaire

T

M

DC

Mise en culture pendant 4 jours

Antigène : p.ex albumine de boeuf

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Analyse de la prolifération cellulaire par incorporation de thymidine marquée au tritium

dans le DNA

0

10

20

30

40

50

60

0 2.5 5 7.5 10

Quantité d’antigène

Rad

ioac

tivi

té

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Analyse de la prolifération cellulaire par incorporation de thymidine marquée au tritium

dans le DNA

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

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

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Injection d’albumine bovine

4 semaines plus tard, sacrifice et test de prolifération

Comment observer les réponses des lymphocytes T in vitro?

Forte réponse proliférative : réponse immunitaire secondaire

0

10

20

30

40

50

60

0 2.5 5 7.5 10

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

réponse

Pas de cellule accessoire, pas de réponse

0

10

20

30

40

50

60

0 2.5 5 7.5 10

Quantité d’antigèneR

adio

acti

vité

Cellules accessoires = cellules présentatrices d’antigène (professionnelles)=APC

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

fixation tue les cellules

sans en altérer les structures

membranaires

La fixation des cellules présentatrices avant leur

exposition à l’antigène abolit leur fonction de présentation

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

la fonction de présentation

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

fonction présentatrice

La viabilité des cellules accessoires est essentielle à la captation de l’antigène, à son clivage en peptides de taille adéquate et à la

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

molécules du CMH de classe II.

Une cellule présentatrice d’antigène doit…

• Pouvoir capter l’antigène dans le milieu extracellulaire par– phagocytose– ou par endocytose (grâce à un récepteur)

• Exprimer des molécules de classe II du CMH

Deux grands types d’APC

• Cellules de la lignée myéloïde– Macrophage & cellules dendritiques

• Lymphocytes B

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

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

Comment se passe l’apprêtement?

Apprêtement peptidique

• Acidification dans les compartiments endosomiaux

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

• Clivage en peptides de 13 à 18 aa• Chargement sur les molécules de classe II

du CMH et expression à la membrane

Structure des molécules de classe II du CMH

• Deux chaînes et liées de façon non covalente

Structure des molécules de classe II du CMH

• Membre de la superfamille des immunoglobulines

Site de liaisonau peptide

Superfamille des immunoglobulines

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

• Un des points communs est l’existence de domaines « immunoglobulin-like » résultant de deux feuillets antiparallèles apposés l’un sur l’autre

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

Liaison au peptide

Apprêtement des protéines synthétisées dans la cellule

• Protéines codées par le DNA de la cellule• Protéines « étrangères » d’un agent

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

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

Ubiquitine et protéasome

Transport des peptides vers le réticulum endoplasmique

Transporters associated with

antigen processing

Comparaison des deux voies

Molécules de classe I du CMH

Molécules de classe I du CMH

• Membre de la superfamille des immunoglobulines

• Deux chaînes– Chaîne de 45 kDa– 2-microglobuline (qui n’intervient pas

directement dans la fixation du peptide)

Molécules de classe I du CMH

Forte affinité pour le CD8

Fixation des peptides aux molécules du CMH-agrétopes

CMH classe I

« Spécificité » des molécules CMH

• Nous possédons au maximum 6 molécules de classe I et 12 molécules de classe II– C’est assez pour reconnaître des dizaines de

milliers de peptides différents;

• Les molécules du CMH sont donc sélectives mais n’ont en aucun cas la spécificité du TCR

CMH classe I vs classe II

CMH classe I vs classe II

Nouvelle donnée : cellules dendritiques et présentation

croisée via classes I

Cellules dendritiques

• A la différence des macrophages et des lymphocytes B, les cellules dendritiques sont parfois capables de présenter via des molécules CMH de classe I des protéines « venant de l’extérieur » : on parle de présentation croisée

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

Complexe majeur d’histocompatibilité

Complexe majeur d’histocompatibilité

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

individus!

Organisation génétique du complexe majeur

d’histocompatibilité ou complexe HLA (human leucocyte antigens)

Complexe HLA (chromosome 6)très simplifié!!

3 classes de produits

Classe I

• CMH I présentes sur toutes les cellules nucléées et intervenant dans la présentation des peptides endogènes aux lymphocytes T CD8+

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

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

Classe II

• Molécules du CMH présentes sur les cellules présentatrices d’antigènes (DC, MF et lymphocytes B) et intervenant dans la présentation des antigènes exogènes aux lymphocytes T CD4+

• Dimères dont les deux chaînes et font partie du CMH

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

Classe III

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

• Mais très différents de ces derniers : n’interviennent pas dans la présentation des antigènes mais plutôt dans la régulation d’aspects divers de la réponse immunitaire

• Par exemple : C2, C4, TNF-, TAP, éléments du protéasome

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

individus!

Polymorphisme des molécules HLA

Polymorphisme des gènes du HLA

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

variants alléliques:• HLA-A 120• HLA-B 249• HLA-C 70

• HLA-DR 259• HLA-DP 99• HLA-DQ 55

Haplotypes

• Les loci du complexe CMH sont très proches : le taux de recombinaison au sein du CMH est donc très faible (moins de 0.5%)

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

Polymorphisme

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

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

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

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

Polymorphisme

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

Pourquoi un tel polymorphisme?

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

HLA et maladies

• Certains allèles du HLA sont associés à des maladies autoimmunitaires ou inflammatoires. Pq?– Déséquilibre de linkage avec des allèles codant

pour des produits de classe III– Présentation de peptides microbiens

potentiellement autoréactifs

Pourquoi le CMH s’appelle-t-il CMH?

• Complexe majeur d’histocompatibilité– complexe de loci qui codent pour une famille

d’antigènes cellulaires principalement responsables du rejet des greffes allogéniques (greffe de cellules ou de tissus entre individus de la même espèce)

Les protéines du CMH portent des déterminants antigéniques

allotypiques!

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

par les lymphocytes T

La reconnaissance des déterminants antigéniques

allotypiques des molécules du CMH est qualitativement et

quantitativement différente de celle des autres antigènes!

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

• Fréquence des lymphocytes T capables d’interagir avec un antigène viral ou bactérien : 1/100.000

• Fréquence des lymphocytes T capables d’interagir avec un déterminant antigénique allotypique non-CMH (p.ex. d’une immunoglolubline : 1/100.000)

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

• Fréquence des lymphocytes T capables d’interagir avec un déterminant antigénique allotypique d’une molécule CMH donnée

(p.ex. HLA-A) : >1% (pfs 5-10%)

La fréquence très élevée de lymphocytes T capables de reconnaître les déterminants

allotypiques des molécules du CMH explique la responsabilité majeure de ces derniers dans le rejet des greffes allogéniques

(complexe majeur d’histocompatibilité)

Pourquoi une fréquence si importante?

Quelle est le mode de reconnaissance des déterminants

allotypiques des protéines du CMH par les lymphocytes T?

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

moins...

Exemple : le rein de monsieur A (HLA-DR3) est greffé à monsieur B (HLA-DR7)

• Comme tout organe le rein de monsieur A contient des cellules qui expriment des molécules CMH de classe II (cellules dendritiques, macrophages ou lymphocytes B)

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

HLA-DR3

HLA-DR3

HLA-DR3

HLA-DR3

Peptide

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

Macrophage de Monsieur B (receveur HLA-DR7)

Endosome

HLA-DR7

Peptide issu d’une des chaînes du HLA-DR3 de M. A

M de Monsieur B(receveur)

Lympho T de M. B receveur

TCR

Peptide dérivé du HLA-DR3 de M.A donneur

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

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

l’alloCMH) par des molécules CMH du soi

comme pour tout antigène : faible fréquence de cellules répondeuses

Mode de reconnaissance moins classique

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

Lympho T de M. B receveur

Lympho T

de M. B

receveurLympho T de M. B receveur

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

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

suffisamment grande pour activer le lymphocyte T et ce

indépendamment du peptide présenté par cet alloCMH

Normalement, le TCR doit posséder une certaine affinité

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

peptide présenté...

mais en aucun cas, cette affinité ne doit être suffisante pour permettre l’activation de

lymphocyte T : la reconnaissance spécifique du peptide présenté est

rigoureusement nécessaire à l’activation

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

La reconnaissance directe d’alloCMH prend en défaut ce

système de contrôle et constitue une perte majeure de

discrimination du TCR : une fréquence élevée de lymphocytes T est stimulé par une molécule

alloCMH donnée

Alloreconnaissance

• Interaction physiologique avec un complexe peptide + CMH du soi– Faible niveau d’interaction avec le CMH lui-même.

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

• Alloreconnaissance indirecte : IDEM• Alloreconnaissance directe

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