LES CYTOKINES LES ANTIGENES

KERBOUA K.

Corresponding: K.K.Eddine@gmail.com

DEUXIEME ANNEE DE MEDECINE DENTAIRE DE L’UNIVERSITE D’ORAN

LES CYTOKINES

Les Réponses immunes

l’innée ou naturelle IMMEDIATE

l’adaptative ou acquise portant LA MÉMOIRE immunologique

complement Toll-like receptor Neutrophils Macrophages

ODONTOBLASTES

Defensines

Molecules micobicides

Lymphocyte T Lymphocyte B Organes lymphoïdes Secondaires

Cellules Presentatrices d’Antigenes La communication

Les cytokines

roulement arrêt passage tissulaire Migration

: PYROGENE

Immunité Innée: Première Barriere de l’Intégrité de l’Organisme

polynucléaires Neutrophiles (PNN)

NON SOI un pathogène invasif

SOI MANQUANT une cellule anormale

(“ stressé ”) Virus, Oncogene

lymphocytes NK

DÉFENSE ELIMINATION

Macrophages

DETECTION

Cellules dendritiques

débris autologues

SOI ALTERE SIGNAL DE DANGER

1ere bariere

chimiokines

Cytokines

TH17 TH1 TH2

Le chef d’orchestre de l’Immunité adaptative

Fonctions des cellules Immunes Innées 1. Eliminer le danger

2. Décoder le danger (TLR) 3. Orienter les défenses adaptatives

LT CD4+

RESEAU CYTOKINIQUE

INFLAMMATION

Reponse adaptative hummorale

Reponse adaptative Cellulaire

HEMATOPOIESE

I- DÉFINITIONS ET NOMENCLATURE

DÉFINITIONS

Ce sont des PROTEINES non spécifiques de l'antigène qui peuvent avoir une ou plusieurs sources cellulaires et une ou plusieurs cibles.

NOMENCLATURE

leur attribuent un numéro, nous en sommes à l’IL-35 par ordre de decouverte.

Pour des raisons historiques, un certain nombre de cytokines dérogent à la règle commune et ont conservé leur dénomination initiale qui le plus souvent renvoie à leur fonction: 1. Les TNF 2. des interférons, capable de bloquer une infection virale, 3. certains facteurs de croissance hématopïétique comme les GM-CSF, M-CSF et G-CSF

Contrairement aux hormones dont le taux de sécrétion est continu, les cytokines ne sont pas produites par des cellules au repos. Leur synthèse nécessite un signal d'activation.

II - PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES CYTOKINES

1 - SÉCRÉTION

Ce sont des glycoprotéines de FAIBLE poids moléculaire (compris entre 8 et 50 kD). Les cytokines sont produites pendant les phases effectrices de l'immunité naturelle et adaptative et servent à MÉDIER et RÉGULER les réponses immunitaires et inflammatoires. Certaines jouent aussi un rôle très important en tant que FACTEUR DE CROISSANCE.

La sécrétion est BRÈVE ; elle se produit de novo, généralement à courte distance.

De nombreuses cytokines sont produites par plusieurs types de cellules : par exemple l'IL-6 est produite par les macrophages et les lymphocytes T.

Un stimulus

Cellule productrice de

cytokine

Recepteur

Cellule cible

Effet Biologique

2 - MODE D'ACTION

On décrit TROIS modes d'action aux cytokines:

1. activité autocrine, lorsque la cytokine agit localement sur des cellules du même type que la cellule productrice

2. activité paracrine, lorsque la cytokine agit localement sur un autre type cellulaire que la cellule productrice

3. activité endocrine, lorsque la cytokine agit à distance sur sa cellule cible.

Proliferation des LT

Aide des LT au LB

Inflammation

macrophage

IL12

TH1

IFNγ

Activation des macrophages

B A

C

D

1. Les cytokines influencent souvent la synthèse d'autres cytokines : on parle de "CASCADE" des interleukines.

3 - CARACTERISTIQUES

Effet Biologique

La deuxième propriété qui en découle est la redondance des cytokines : des CYTOKINES DIFFÉRENTES peuvent avoir des ACTIONS IDENTIQUES.

LB

Mastocytes

IL4

TH2

Proliferation cellulaire

2. le pléiotropisme

Proliferation cellulaire

TH2

3. La redondance

Proliferation cellulaire

LB

1. EFFETS BIOLOGIQUES VARIÉS, au sein D’UN MÊME TYPE CELLULAIRE : signaux de prolifération, de différenciation, d’activation.

2. MÊME EFFET BIOLOGIQUE sur PLUSIEURS TYPES CELLULAIRES

3. La synergie

IL4

IL5

Proliferation cellulaire Secretion des IgE

4. L’antagonisme

TH2

TH1

IFNγ

IL4

Secretion des IgG3

1. Une COMBINAISON de cytokines produit un effet plus important quela somme des effets de chacune d'elles, c'est-à-dire qu'il y a synergie,

2. Provoque une réponse qu'aucune des cytokines impliquées ne peut induire par elle-même.

TH2

Signal Intracellulaire

III - RÉCEPTEURS

Les effets biologiques des cytokines sont fonction de 1. leur liaison à des récepteurs SPÉCIFIQUES

présents sur les cellules et à 2. leur CONCENTRATIOn obtenue dans le

voisinage des cellules-cible.

Les récepteurs de cytokines sont des COMPLEXES membranaires multiprotéiques constitués de plusieurs chaînes (deux à trois) : 1. une chaîne qui confère L'AFFINITÉ ET LA

SPÉCIFICITÉ de la liaison cytokine-récepteur, 2. une chaîne qui permet LA TRANSDUCTION

DU SIGNAL, et qui dans certains cas peut être commune à plusieurs récepteurs de cytokines apparentées.

1- LES SEPT FAMILLES DE RÉCEPTEURS

Pour une cytokine donnée l'expression de son récepteur spécifique sur différents types cellulaires est le plus souvent la règle et explique le pléïomorphisme de ses activités.

type I

type III

Récepteurs des chimiokines

Immunoglobulines

type II

IL-17 R

Les récepteurs des cytokines sont regroupés en 07 grandes familles.

récepteurs des hématopoïétines

récepteurs des interférons l’IL-10

récepteurs du TNF

type IV l’IL-1

activité tyrosine kinase intrinsèque

traffic cellulaire

2 – TRANSDUCTION DU SIGNAL

1 – Tyrosine kinase

2 - STAT

La fixation d’une cytokine à son récepteur va aboutir in fine à LA TRANSCRIPTION d’un certain nombre de gènes et à LA SYNTHÈSE de protéines qui vont être responsables des activités biologiques de la cytokine.

Famille JAK (Janus kinase, ou Just Another Kinase)

La résultante de l’activation des JAK est LA PHOSPHORYLATION sur un résidu tyrosine de facteur de transcription protéique appelés STAT (pour Signal Transducers and Activators of Transcription

Le passage du message de la membrane (récepteur) au noyau se fait par UNE CASCADE DE PHOSPHORYLATION de substrats intracytoplasmiques conduisant à des facteurs de transcription.

Les STAT phosphorylés sont alors capables de s’associer sous forme d’homo- ou d’hétérodimères capables de se TRANSLOQUER DANS LE NOYAU

INFECTIONS SEVERES (Candidose Severe lors d’un SCID)

PROBLEME DE SIGNALISATION (deficit en chaine γ)

Pléïotropie et spécificité d’action en fonction de la cellule cible:

On voit donc que la multiplicité des voies de transduction du signal mis en jeu par la fixation d’une cytokine à son récepteur génère une certaine flexibilité et aboutit, selon les différents gènes activés, à des EFFETS BIOLOGIQUES VARIÉS, au sein d’un même type cellulaire : signaux de prolifération, de différenciation, d’activation.

Multitude de JAK

Multitude de STAT

Combinaison= pleitropisme

JAK x

STAT z

JAK y

STAT N

IV - CLASSIFICATION FONCTIONNELLE DES CYTOKINES

1. GÉNÉRALITÉS

La liaison d'une cytokine à son récepteur spécifique peut entraîner DIFFÉRENTS TYPES DE RÉPONSE selon la cellule, son degré d'activation et son degré de différenciation :

Ceci explique la survenue d’effets contradictoires sur un même type cellulaire en réponse à une même cytokine.

Différentes classifications des cytokines existent : nous adopterons une classification basée sur le TYPE DE RÉPONSE dans laquelle sont impliquées ces médiateurs, en distinguant :

1. les cytokines des réponses immunitaires, comprenant la quasi-totalité des interleukines, mais aussi l'interféron gamma (IFNγ) et les deux formes de facteurs de nécrose des tumeurs (TNF).

2. les cytokines anti-virales comprenant les interférons α et β(IFN α et β)

3. les cytokines de l'inflammation et de la fibrose dont certaines sont pro-inflammatoires (IL-1, TNF, IL-6), d'autres anti-inflammatoires et/ou fibrosantes (IL-1-RA, IL-10, transforming growth factor béta [TGFβ]).

4. les cytokines de l'hématopoïèse comprenant les différents facteurs de croissance (CSF pour "colony stimulating factors"), le stem cell factor (SCF), mais aussi l'IL-3, l'IL-5 et l'IL-7.

5. les chimiokines impliquées dans le recrutement des cellules vers le site du conflit et des tissus lymphoïdes.

1. LES CYTOKINES DES RÉPONSES IMMUNITAIRES

Description:

1. Sous-populations de lymphocytes T CD4: Th1, Th2, TH17 et T regulateurs

Le lymphocytes T auxiliaire (helper) T CD4 est le pivot, le chef d'orchestre de la réponse immunitaire. Il en existe Plusieurs sous-populations selon un profil distinct des cytokines produites qui gouvernent différents types de réponse immunitaire. On s’intersse uniquement aux TH1, TH2 et TH17 Le lymphocyte T CD4 naïf est activé par l'antigène via les liaisons établies au contact de la dendritique au niveau du TCR/CD3 et du CD28. Cette activation requiert la sécrétion par la CPA d'IL-10 et d'IL-12.

Les sous-populationsTH1/TH2 dériveraient d'une population primitive dite TH0, produisant à la fois de l'IL-2, de l'IFNγ, de l'IL-4 et de l'IL-5.

1. Ensuite, les lymphocytes TH2 le sont par la sécrétion d'IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 et d'IL-13.

2. Les lymphocytes TH1 sont caractérisés par la sécrétion d'IL-2, IFNγ et de TNF,

3. Les lymphocytes TH17 sont caractérisés par la sécrétion d'IL-17, immunité des muqueuses,

4. Les lymphocytes T regulateurs sont caractérisés par la sécrétion d'IL-10 et TGFβ, pour arreter la reponse immune une fois l’agresseur est elimine,

Il n’existe PAS de marqueurs phénotypiques exclusifs pour chaque population: LT CD4 à TCRβ CD3+. C’est l’expressions préférentielles de certains récepteurs de cytokines ou chimiokines qui definit la sous population

IgA IL-4, IL-5, IL-6, IL-10

IL-13.

IL-2, IFNγ TNF

IL-17

IL-10 et TGFβ

Granulome Tuberculoide

Lepre

Ulcerations orales du Lupus

Polyarthrite Rhumatoide

Une réponse immunitaire est dite TH1 lorsque ce sont les lymphocytes T CD4 TH1 qui PRÉDOMINENT sur les lymphocytes T CD4 TH2, et réciproquement.

Cette dichotomie TH1/TH2 est exclusive chez la souris, mais pas aussi formelle chez l'homme

Il existe une régulation RÉCIPROQUE NÉGATIVE entre les réponses TH1 et TH2. 1. L’IFNγ inhibe la prolifération des cellules TH2. 2. A l’inverse l’IL-4 et l’IL-10 produites par les lymphocytes TH2 inhibe la synthèse des

cytokines par les cellules TH1, essentiellement par l’intermédiaire de leur action sur les cellules présentatrices d’antigènes.

La différenciation dans les tissus du lymphocyte T CD4 TH0 vers l'une ou l'autre voie est conditionnée par son CONTACT PRÉCOCE avec des cytokines inductrices : IL-12 pour les TH1 et IL-4 pour les TH2.

Différenciation Th1/Th2:

IL-2

1. L'IL-2 est LE PRINCIPAL facteur de croissance AUTOCRINE des lymphocytes T et indirectement de la sécrétion de l'interféron γ et de la lymphotoxine (LT).

2. L'IL2 augmente la croissance et l'activité des cellules NK. 3. C'est également un facteur de croissance pour les lymphocytes B, mais elle ne provoque

pas le switch.

2. Immunité à médiation cellulaire

A. cytotoxicité cellulaire

1 - IFN γ ou de type II : TCD4 TH1

Elle se présente sous DEUX ASPECTS, selon que le lymphocyte T CD4 COOPÈRE avec un lymphocyte T cytotoxique CD8 ou un macrophage.

Elle permet à l'organisme de se débarrasser des cellules infectées par des virus, des cellules allogéniques (rejet de greffes) et des cellules tumorales. L'activation des lymphocytes T CD8 génère des lymphocytes T cytolytiques (CTL). Les principales cytokines impliquées dans l'induction sont 1. l'IL-2, l'IFNγ produites par le lymphocyte T CD4 TH1, 2. l'IL-12 produite par le macrophage 3. et le TNFα produit par les deux types cellulaires.

Les CTL à leur tour produisent des cytokines (IFN, TNF)qui participent directement ou indirectement aux actions anti-virales ou anti-tumorales.

Ses actions sont anti-virales et anti-prolifératives. C'est un activateur puissant des monocytes macrophages : on lui a donné également le nom de MAF (Macrophage Arming Factor) surtout pour tuer des germes intracellulaires. Il augmente l'expression des molécules HLA de classe I et de classe II.

A. cytotoxicité cellulaire B. réponse macrophagique

3 - TNF

1. A faible concentration, le TNF augmente l'adhésion des endothéliums vasculaires aux leucocytes, il active les neutrophiles,

C'est le médiateur principal des réponses de l'hôte vis-à-vis des bactéries Gram - dont les composants actifs sont les lipopolysaccharides (endotoxines).

2. A plus fortes doses, et après passage dans le sang, il entraîne LA FIÈVRE (par les prostaglandines synthétisées par les cellules hypothalamiques), il augmente la sécrétion de l'IL1 et d'IL6 dans la circulation, il induit l'apparition des protéines dites de la phase aiguë dont la CRP

B. réponse macrophagique

1 - IL-1 (la cytokine pyrogene)

2 - IL-6

Le macrophage a pour cible des pathogènes intra-cellulaires et nécessite l'aide du lymphocyte T CD4 Th1.

A fortes doses : ils sont responsables de la fièvre, l'augmentation des protéines dela phase aiguë (CRP)

L'IL-6 est le prototype des cytokines multifonctionnelles. 1. Elle est principalement produite par les monocytes, mais aussi par les cellules T et B, endothéliums vasculaires, fibroblastes. L'IL-1 et le TNF sont de puissants inducteurs de la sécrétion d'IL-6.

2. Un facteur de différenciation terminale et de maturation des lymphocytes B.

3. L'IL-6 fait synthétiser par les hépatocytes plusieurs protéines plasmatiques de la phase aiguë : CRP, haptoglobine, fibrinogène.

3 - Immunité à médiation humorale Elle est supportée par les cytokines de type TH2. 1. L'activation du lymphocyte B mature naïf: obtenu par L'IL-4 et l'IL-10 2. La prolifération plasmocytaire: L'IL-6, surtout produite par les macrophage

1. C'est en outre le facteur de croissance des éosinophiles. 2. L'IL-5 est également un facteur de croissance et de différenciation sur la lignée B, favorisant

plutôt la synthèse de l'IgA.

IL-5

capables d'INHIBER spécifiquement la synthèse d‘IFN γ, des cytokines proinflammatoires et la fonction des cellules présentatrices d'antigène. Sur la lignée B, cette cytokine INDUIT la DIFFÉRENCIATION TERMINALE en plasmocytes et un taux de SYNTHÈSE d'immunoglobulines élevé.

IL-10

Avec l'IL-10, c'est l'une des cytokines produites par les sous-populations de lymphocytes T régulateurs. C'est une sorte d'anti-cytokine car il INHIBE L'ACTIVATION des lymphocytes T, l'activation des macrophages.

TGF β

C'est l'interleukine de l'hypersensibilité immédiate ou dite de type I.

IL-4 Secretion des IgE

Dans les organes lymphoides secondaires c'est le type de cytokines produite qui oriente la commutation : IL-4 et IL-13 vers les IgE et les IgG4 ; TGFβ et IL-10 vers les IgA ; IL-10 vers les IgG1 et IgG3

2 . CYTOKINES ANTI-VIRALES

Interférons de type 1 (IFNα et β)

Elles comprennent les interférons de type 1 et l'IL-16

1. Leur principale fonction est d'induire un état de résistance à la multiplication virale.

3. Ils augmentent le potentiel lytique des cellules NK 4. Ils augmentent l'expression des molécules HLA de classe I, préparant les cellules à l'action des lymphocytes T CD8 cytotoxiques.

2. Ils inhibent également la prolifération cellulaire.

3. CYTOKINES STIMULANT L'HÉMATOPOÏÈSE

Il s'agit des CSF, c'est-à-dire des Colony Stimulating Factors, médiateurs contrôlant la différenciation et la maturation des cellules souches hématopoiétiques aussi bien dans LA MOELLE qu'EN PÉRIPHÉRIE.

4. CHIMIOKINES

Les chimiokines sont des médiateurs de l'inflammation de faible poids moléculaire définis par leur capacité à recruter des cellules immunocompétentes selon un gradient chimiotactique. Elles exercent cette fonction par liaison à des récepteurs spécifiques.

Le site de liaison au récepteur est dans leur région N-terminale : en fonction du nombre d'acides aminés présents entre deux résidus cystéine conservés dans cette région, on distingue quatre familles de chimiokines, dont deux principales :

- la famille des CXC-chimiokines, dont le chef de file est l'IL-8, produite principalement par les monocytes/macrophages

-la famille des CC-chimiokines qui exercent leur pouvoir attractif sur de nombreuses cellules, à l'exclusion des polynucléaires.

CCR7

Cellules dendritique voilées Organe lymphoïde secondaire La zone T de l’OL IIaire

LES ANTIGENES

KERBOUA K.

Corresponding: K.K.Eddine@gmail.com

DEUXIEME ANNEE DE MEDECINE DENTAIRE DE L’UNIVERSITE D’ORAN

Joseph Meister

mycoplasmes

Flagelline

Bacteries G+ Bacteries G- Bacteries Virus a ADN Virus a ARN

LPS Acide techoique

Flageles

lipopeptide AND CpG ARN

Simple Brin Double Brin

TLR 6 TLR 1 TLR 2 TLR 4 TLR 5 TLR 9 TLR 7 TLR 8 TLR 3

IMMUNIT INNEE

REPONSES

Interactions PRR-PAMPS

1. Phagocytose

2. Cytokines

Signal Specifique + Signaux de costimulation

Activation de l’Immunite adaptative

L’appretement (Processing)

Immunogénicité

Signal de danger IMMUNIT ADAPTATIVE

MEMOIRE IMMUNOLOGIQUE

• La RECONNAISSANCE par le système immunitaire peut aboutir à une : 1. Réponse humorale (ou réponse B ou sérique ou Ac) 2. Réponse cellulaire (ou réponse T). 3. Tolérance

•Definition Uniquement définition fonctionnelle Acronyme ANTIcorps GÉNÉrateur = Antigène= Substance capable d’entrainer la formation d’Ac

IMMUNOGÉNICITÉ ET ANTIGÉNICITÉ

Immunogénicité: in vivo: Capacité à DÉCLENCHER une réponse immune

Antigénicité : (in vivo et in vitro): Aptitude à être RECONNU par un effecteur de la réponse immune

1. Rôle de LA VOIE D'INOCULATION dans l’immunogénicité

En général (mais il y a toujours des exceptions)

1. Sur la peau : 2. Sous la peau (SC) : 3. Dans le muscle (IM) : 4. En IV : 5. Per OS :

La meilleure: c’est celle qui favorise la rencontre entre antigène et CPA

2. Réponse Immune en fonction de LA DOSE D'ANTIGÈNE administré

+++++

++++ ++

+/- (sauf si virus vivant à tropisme digestif)

+/-

PARAMETRES DU POUVOIR IMMUNOGENE La notion d'immunogénicité est RELATIVE : il faut toujours la définir par rapport à UN HÔTE déterminé et des CONDITIONS EXPÉRIMENTALES choisies.

A. CONDITIONS EXPÉRIMENTALES OU DE VACCINATION

1. GROUPE CMH DU RÉPONDEUR (HLA chez l’homme)

Les 3 enfants ont les mêmes capacités fonctionnelles de production des anticorps. La différence observée est due à des différences de CAPACITÉ DE PRÉSENTATION DE L’ANTIGÈNE au système immunitaire, donc en amont de la production.

ENFANT TRES MALADE ENFANT MALADE ENFANT SAIN

notion de bons et mauvais répondeurs

On ne peut parler de l'antigénicité d'une molécule donnée qu'en référence à un organisme receveur.

B. CONDITIONS DE L’ HÔTE

1. Rôle de la TAILLE DE L’AG

Plus une molécule est grosse, PLUS ELLE A DE CHANCES de présenter des particularités reconnaissables par le lymphocyte T ou le B et donc d’être un antigène

2. Le NOMBRE D’ÉPITOPES par molécule d’antigène

Plus la molécule est complexe et particulière, Plus les épitopes sont différents

Plus differents molecules HLA Differents TCR

Diffrenrs BCR differents Ig

Donc Plus de réactivité immunologique

ÉPITOPES= DETERMINANTS ANTIGENIQUES

B. CONDITIONS DE L’ ANTIGENE

NOTION D’ANTIGÈNES, ÉPITOPES ET HAPTÈNES

1 Ag = n épitopes: Antigénique et immunogène

Haptène: 1 épitope antigénique mais pas immunogène

(c’est en quelque sorte un épitope isolé)

Haptène + protéine dite "porteuse" :

devient immunogène

Notion de Super Ag Certaines bactéries mycoplasmes ou virus produisent de superantigène stimule un très grand nombre de lymphocytes qui produisent une énorme quantité de cytokines. Elles peuvent mettre en péril la vie du patient

Des épitopes T et des épitopes B

Réactivité T et B vis à vis d’un Ag natif

Epitope linéaire Epitope conformationnel

Germe Extracellulaire Germe Intracellulaire

Restreinte par le HLA

Réactions croisées

Un anti épitope : 3 réagira avec X et Y

Un anti épitope : 2 sera spécifique de X 4 sera spécifique de Y 6 sera spécifique de Z

Un anti épitope : 5 réagira avec Z mais peut être aussi avec X et Y

Donc un apparent manque de spécificité (c’est la réaction croisée)

Que voit l’anticorps ?

Anticorps specifique Anticorps Croisant