Le Système Immunitaire est u n ensemble complexe

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1 Le Système Immunitaire est u n ensemble complexe et interactif d organes, de cellules et de facteurs solubles. Le Système Immunitaire a une double fonction : Fonction de Surveillance : Détection dans l ensemble de l organisme de l introduction éventuelle d un élément étranger ou de toute anormalité cellulaire ou moléculaire. -> Distinction entre le Soi et le Non-Soi -> Notion d antigène / Immunogène : toute structure capable d être reconnue par le Système Immunitaire et d engendrer une réponse immune Importance de la circulation des cellules et des molécules entre les tissus périphériques et les organes lymphoïdes Fonction de Défense : M ise en place par le S ystème Immunitaire de nombreux mécanismes cellulaires et moléculaires visant à neutraliser ou à éliminer les antigènes. ->Immunité Innée : rapide, locale, à spécificité large ->Immunité Adaptative : retardée, au niveau des organes lymphoïdes, grande spécificité et adaptativité de la réponse, Mémoire.

2 Hématopoièse

3 Stratégies of reconnaissance chez les vertébrés Reconnaissance du Non-soi Microbien Détection de molécules microbiennes conservées au cours de l évolution : Pathogen associated molecular patterns (PAMPs) -Structures moléculaires produites par les microorganismes mais pas par les cellules hôtes souvent des molécules de surface. (ex: LPS, PGN, zymosan, flagellin, CpG ADN non-methylé ) - produits essentiels de la physiologie microbienne la pénicilline tue les bactéries en inhibant la biosynthèse du PGN - souvent partagé par de larges groupes de microorganismes toutes les bactéries Gram - LPS toutes les bactéries Gram + acide lipoteichoic(lta)

4 Reconnaissance du Soi Absent Molécules du soi exprimées constitutivement sur les cellules saines de l hôte qui empêchent soit la phagocytose de ces cellules par les macrophages, soit la lyse par les cellules NK - l expression constitutive des molécules du CMH de classe I empêche la lyse par les NK - l expression de CD46 et CD55 empêchent la lyse par le Complément via C3 Reconnaissance du Soi Altéré ou Induit Détection of marqueurs anormaux du soi induits après infection, transformation apoptose ou nécrose

5 Les Récepteurs du système immunitaire inné Pattern Recognition Receptors (PRRs) PRR Secrétés Fonctions Mannan-binding lectin Activation du Complément par la voie des lectines C-reactive protein Opsonisation, activation du Complément par la voie Serum amyloid protein classique LPS-binding protein (LBP) Reconnaissance du LPS PRR Intracellulaires ds RNA activated protein kinase (PKR) NOD Toll like receptors (TLR) Activation de NF-κB et des MAP kinases; inhibition de la traduction et induction de l apoptose dans des cellules stressées ou infectées par un virus Activation de NF-κB et des MAP kinases; induction de l apoptose

6 Les Récepteurs du système immunitaire inné PRR de surface Fonctions CD14 (MΦ) Co-recepteur des TLR Récepteur au Mannose (MΦ, DC) Phagocytose Récepteur Scavenger (MΦ) Phagocytose, clearance du LPS, homéostasie des MARCO Intégrines CD11b-c/CD18 (MΦ, DC) Récepteurs au Complément CR1,2,3 (MΦ, DC) Toll like receptors (TLR) lipides endocytose du LPS, adhésion Activation du Complément, opsonisation, phagocytose mais aussi activation B Activation de NF-κB et des MAP kinases

7 Structure des TLR IL-1R TLR Ig-like domain LRR ~ 800 aa (Leucin Rich Repeat) Box1 Box2 Box 3 domaine TIR ~200 aa (Toll-IL1R)

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9 Les TLR des Mammifères reconnaissent des composés microbiens variés Peptidoglycan (PGN)? Lipoproteins Zymosan, LTA LPS flagellin TLR1 TLR2 TLR6 CD14 TLR4 MD2 TLR5 endosome triacylated lipoproteins diacylated lipoproteins TLR3 TLR7 TLR9 dsrna ssrna CpG DNA

10 REACTION INFLAMMATOIRE Suite à une invasion microbienne ou une agression physico-chimique Reconnaissance de l agresseur par des Récepteurs à l a surface de cellules du système immunitaire (macrophages, neutrophilles, cellules dendritiques ) Réaction immédiate locale et spécifique au niveau du tissu lésé ou infecté (Production de médiateurs solubles) ---> Le contexte inflammatoire induit : - une modification de la microcirculation locale - une activation du Complément - un e arrivée par chimiotactisme de cellules effectrices qui viennent renforcer les défenses locales ---> La phase effectrice est due à : - l activité du Complément - l activation des phagocytes et des polynucléaires (phagocytose, libération de métabolites toxiques de l O 2, d égranulation de métabolites préformés, induction de la synthèse de médiateurs inflammatoires à activité toxique, vasodilatatrice ou chimiotactique) ---> Des cellules présentatrices quittent le site inflammatoire pour rejoindre les organes lymphoïdes secondaires ---> Activation des cellules impliquées dans la reconnaissance spécifique de l antigène (Lymphocytes B et T)

11 La Maturation des DC s accompagne d un changement de fonction et de localisation Molécules du CMH de classe II intracellulaires Molécules de costimulation faiblement exprimées Endocytose importante Pas de Présentation antigénique Cellule peu digitée Localisation dans les tissus périphériques Molécules du CMH de classe II à la surface Molécules de costimulation fortement exprimées Endocytose faible Présentation antigénique importante Cellules à nombreuses dendrites Migration vers les organes lymphoïdes

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16 Deux types de récepteurs spécifiques à l antigène : BCR TCR

17 L expression du BCR est restreinte aux lymphocytes B BCR = Immunoglobuline = Anticorps Ig membranaire ou secrétée Deux sites de reconnaissance de l Ag Reconnaissance directe de l Ag Epitope linéaire ou conformationnel

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19 LES IMMUNOGLOBULINES. Ig, AC, ou BCR sont synthétisés par les lymphocytes B molécules d Ig dans un adulte Ils ont une fonction de reconnaissance spécifique des antigènes solubles Réponse immunitaire à médiation humorale Structure : Molécules bifonctionnelles symétriques. Deux chaînes lourdes H ( µ, δ, γ , α1-2, ε) et de deux chaines légères L (κ, λ). Taille H 50 kda, L25 kda Reconnaissance directe des antigènes solubles sous forme d épitope linéaire ou conformationnel 5 classes d Ig : M, D (Réponse primaire), G (Réponse secondaire), A (I g intestinale secrétoire), E (allergies) Ig membranaires (mig). On parle alors de BCR. Les mig interviennent dans la coopération T-B la capture de l antigène par la cellule B l adressage intracellulaire de l antigène dans la CPA et sa présentation par les molécules du CMH de classe II l activation des cellules B Les Ig secrétées - la capture des antigènes - la formation de complexes immuns qui peuvent agréger un antigène ou le neutraliser - l opsonisation de certains microorganismes ce qui favorise leur phagocytose et la fixation du complément par la voie classique (Ig M+G1+G3) - la lyse ADCC par les cellules NK Par leur fragment Fc les AC circulants peuvent être captés par certaines cellules exprimant des FcR. - une amplification de la phagocytose des antigènes - la dégranulation des mastocytes - leur lyse ADCC. Rôles vis à vis des différentes agressions - Clairance de virus - Phagocytose des bactéries - Lyse ADCC des tumeurs et des parasites

20 Expression restreinte aux lymphocytes T Complexe membranaire TCR Structure : Expression clonale Notion de Répertoire T Grande diversité des TCR (10 4 ) à cause du réarrangement des gènes de leurs régions variables

21 Propriétés des récepteurs de l Immunité Innée et Adaptive Récepteurs Invariant dans le génome Codés en segments géniques Pas de Réarrangement Réarrangements nécessaires Distribution Non-clonale Clonale Reconnaissance Molécules conservées Détails de structures moléculaires -> Epitope Discrimination Soi-Non soi Sélectionnée par l évolution Selectionné dans lescellules somatiiques Action Activation Immédiate des effecteurs Activation retardée des effecteurs Réponse Molecules de Co-stimulation Expansion Clonale ou Anergie Cytokines (IL-1β, IL-6) IL-2 Chémokines (IL-8) Cytokines (IL-4, IFNγ)

22 TCR peptide Reconnaissance par Le TCR d un peptide (= épitope linéaire) Présenté par une Molécule codée par le CMH CMH

23 Apprêtement de l antigène et Présentation antigénique Antigène exogène Dégradation protéolytique Antigène endogène peptides + Molécules du CMH Classe I Classe II Association et expression membranaire Cellule présentatrice (CPA) Complexes CMH-peptide TCR spécifique Lymphocyte T

24 Locus CMH homme / souris Classe I : ABC Classe II : DP, DQ, DR Classe I : KDL Classe II : IA, IE Grand polymorphisme : pour chaque gène de nombreux allèles

25 Classe I Molécules du CMH Classe II 6 allèles de molécules de classe I exprimés sur toutes les cellules de l organisme 6 allèles (chez l homme) de molécules de classe II exprimés sur les CPA professionnelles

26 Les molécules du CMH de classe I et II sont des récepteurs à peptides Molécule de classe I Molécule de classe II Fixation de peptides du soi et de peptides du non soi Niche : α1-α2 Niche : α1-β1 Peptides endogènes Peptides exogènes 8-10 aa (ancrage N et Cterm) aa Reconnaissance des complexes CMH-peptide CMH I-peptide CMH II-peptide Lymphocyte T CD8+ Lymphocyte T CD4+ à fonction cytolytique à fonction auxilliaire

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29 Fonctions effectrices : Différenciation en T activés ou en cellules T mémoires Activité lytique Sécrétion de cytokines Prolifération des clones T activés (ou anergie ou apoptose) Coopération cellulaire

30 Activation T CD8+

31 Granules cytolytiques

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34 ACTIVATION T - L'affinité du TcR pour les complexes CMH-peptide est très faible (10-5 M) (10-6 à -10 M pour les interaction Ag-AC ) - L'activation des lymphocytes T nécessite plus qu'une interaction TcR-CMH-peptide Activation enclenchée au delà d'un seuil nécessitant au moins contacts T naifs + CPA pulsées avec l'ag fixées---> pas d'activation avec un hybridome T---> activation T et secrétion d'il2 - Deux signaux synergiques pour enclencher l'activation T : Signal 1 : interaction TcR-CMH-peptide ---> signal intracellulaire ---> entrée des cellules T en phase G1 Utilisation d'ac monoclonaux capables de moduler l'activation T pour déterminer certaines structures impliquées

35 Signal 2 : Stabilisation des interactions T-CPA par : des molécules d'adhésion - CD8 (dimère α34kd, β29kd) se lie au CMH1 sur α3 : Fonction de corécepteur - CD4 (55kD) se lie au CMH 2 sur α1 + β1 (rôle d'adhésion + rôle de transduction via la p56lck activée par déphosphorylation grâce à CD45 200kD) - CD2 (50kD) se lie à LFA-3 ou CD59 ---> rôle d'adhésion et d'amplification de la transduction par CD3 des intégrines : LFA 1 (α CD11a 180 kd, β CD18 94kD) se lie à ICAM 1 (cellules activées), ICAM 2 (cellules hématopoiétiques ou endotheliales au repos), ICAM 3 (cellules endotheliales) Changement conformationnel de LFA 1, ancrage au cytosquelette, Adhésion de forte affinité mais limitée dans le temps. Régulation du temps d'adhésion par la PKC. Signaux de costimulation Facteurs solubles : - L'IL12 active les Th1 - L'IL 1 produite par de nombreuses cellules dont les macrophages activés. IL1 α (20 kd) est membranaire IL1β (31kD) est secrétée. Deux IL1R. ---> L'IL 1 est capable d'activer les clones Th2. Facteurs membranaires : - Interaction B7 / B70 présents sur les CPA activées avec CD28 / CTLA4 des T CD28 (dimère de 90kD) appartient à la superfamille des Ig présent sur les T au repos ou activés ---> costimulation des T naifs

36 - L'activation T se manifeste par : une différenciation : réceptivité aux facteurs de croissance (chaîne α de l'il2r par ex) secrétion de cytokines (IL2) modulation du phénotype de surface (integrines à β1 VLA, CD44, LECAM 1 acquisition de propriétés fonctionnelles : Fonction cytolytique ou auxilliaire des Th 1 : IL2, 12, IFNγ, TNFβ des Th 2 : IL 3, 4, 5, 6, 10, 13 Réponse cellulaire Réponse AC une prolifération clonale ---> entrée en phase S L'activation dépend de la nature des cellules T considérées, des CPA impliquées, de la forme de l'immunogène et de sa localisation

37 Corécepteur T

38 Cosignal T

39 COOPERATION CELLULAIRE Capacité d'une cellule d'interagir avec ses voisines Contrôle de l'adhésion, de l'activation etc 1 Coopération CPA-T Interactions membranaires : - TcR-CMH-peptide - Molécules d'adhésion - Facteurs de costimulation Interactions via des facteurs solubles : - Interleukines, cytokines ---> Activation T : différenciation et prolifération ---> Activation des CPA : modification du phéno type de surface et secrétion de fa cteurs solubles Activation différentielle suivant la nature de la CPA ayant différentes propriétés de costimulation : Les DC sont les seules CPA a pouvoir activer des T naifs. Les autres CPA (macrophages, LB etc) ne peuvent activer que des LT déjà primés 2 Coopération T-T Activation d'un LT par un LT voisin lors d'une réaction inflammatoire. Coopération paracrine entre les cellules pour certaines cytokines : IL2 favorise la prolifération cellulaire, IFNγ augmente l'expression des molécules du CMH, IL10 bloque l'expression de IFNγ, IL1 et 12 favorise les réponses Th2-1

40 Coopération CD4 / CD8

41 3 Coopération T-B Elle a lieu dans les organes lymphoides secondaires et est nécessaire pour l'activation des LB. Mise en évidence : ---> Les souris thymectomisées produisent peu d'ac ---> Les haptènes sont des molécules capables d'être reconnue par des AC mais incapables d'activer des LB (distinction entre immunogénicité et reconnaissance Ag-AC) a) Cellule B : cellule présentatrice d'antigènes aux cellules T b) Cellule B : cellule secrétrice d'anticorps L'Activation B résulte de l'action synergique de deux signaux : Signal 1 : reconnaissance de l'ag par les Ig de surface d'un LB Signal 2 : Costimulation apportée par des LT activés B naif croissance et secrétion faible ---> B z hetbfactivé interactions membranaires : CD40 (50kD)-CD40L (39 kd) CD40 stimulateur du switch facteurs solubles : IL2 ---> prolifération des LB IL4 ---> production d'ige TGFβ --->production d'iga IL10 ---> production d'ig G IL5 ---> amplification de toutes ces réponses IL6 ---> maintien des plasmocytes en prolifération Conséquences de l'activation B : - expansion clonale - production d'anticorps - commutation isotypique Premiéres étapes de différentiation dans la zone centroblastique (dark zone) des ganglions: - Les LB présentent l'antigène aux cellules T et les activent - Les LB sont activés à leur tour et prolifèrent Dans la zone claire des ganglions riche en DC folliculaires : - maturation de l'affinité des AC, switch, mutations somatiques - Production de plasmocytes et de LB mémoire

42 Activation T-B