COMPATIBILITE TISSULAIRE EN TRANSPLANTATION

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1 COMPATIBILITE TISSULAIRE EN TRANSPLANTATION J. VISENTIN Laboratoire d Immunologie et Immunogénétique, Hôpital Pellegrin, CHU de Bordeaux ImmunoConcEpT, UMR CNRS 5164, Université de Bordeaux

2 La compatibilité tissulaire, vous connaissez déjà!!!!!! Les groupes sanguins et la transfusion 25 systèmes (ABO, Rh, Kell ) le plus souvent exprimés seulement sur les globules rouges donc pas concernés par la transplantation d organe sauf ABO (présent sur d autres tissus)

3 La compatibilité tissulaire, vous connaissez déjà!!!!!! Transfuser à groupe ABO compatible : anticorps naturels ABO = transfusions inefficaces voire dangereuses Transplanter à groupe ABO compatible : anticorps naturels ABO = rejet aigu du greffon Compatible Identique Règles de compatibilité Groupe Gènes Anticorps Compatibilité avec donneurs O O/O anti-a et anti-b O A A/A ou A/O anti-b A et O B B/B ou B/O anti-a B et O AB A et B aucun A, B, AB et O

4 Il existe d autres groupes tissulaires, différents des groupes sanguins et quasi-absents des globules rouges et qui sont responsables de l ALLOREACTIVITE

5 Qu est-ce que l alloréactivité? Alloréactivité = réponse du SI à la présence de protéines étrangères en provenance d un autre individu de la même espèce Si greffe entre jumeaux monozygotes, celle-ci est syngénique et il n y a pas de réaction Si tissu en provenance d une autre espèce = xénoréactivité

6 Le principal est le système HLA Pourquoi le système HLA en particulier?

7 Human Leucocyte Antigens (HLA) A B C DRB1 DRB3/4/5 DQ DP A DP DQ B C DRB3/4/5 DRB1 Polymorphisme / Codominance / Fonction

8 Human Leucocyte Antigens et immunité adaptative Lymphocyte B Anticorps Reconnaissance directe Antigène protéique sous forme native Lymphocyte T TCR αβ Digestion = x peptides Reconnaissance indirecte Cellule présentatrice d antigène Molécule de présentation (HLA) + peptide antigénique

9 La variabilité du HLA est concentrée au niveau de la région qui accueille le peptide De la «forme» de la poche dépend la capacité à présenter un peptide (complémentarité physicochimique) Deux HLA différents avec des poches différentes ne présentent pas tout à fait les mêmes «morceaux» d antigènes

10 L interaction du TCR avec le complexe peptide-hla Structure du TCR Le site de reconnaissance de l antigène Chaîne β Chaîne α (d après Garcia et al., Science, 1996) (tiré de Kuby, Immunology, 4th edition) Le lymphocyte T reconnaît à la fois - le HLA (sélection positive) CDR1 et 2 - l Ag sous forme de peptide présenté par le HLA CDR3 Dualité fonctionnelle du TCR

11 En transplantation et greffe de CH: - Très difficile de trouver deux personnes «HLA-identiques» la meilleure chance = avoir un jumeau monozygote ou dans la fratrie : 1 chance sur 4 - Donc presque toujours en situation d incompatibilité HLA en transplantation - En greffe de CH = fichiers internationaux de DVMO Rôle physiologique central pour la réponse immunitaire expression très large dans l organisme détecté par le système immunitaire d autant plus facilement que c en est un acteur primordial = le HLA est la cause principale de la réaction immunitaire antigreffon ou anti-receveur et la cible principale de la réponse cellulaire (lymphocytes T CD8) la réponse humorale (anticorps anti-hla) Pour éviter le rejet, il faut instaurer un traitement immunosuppresseur

12 La fréquence des LyT alloréactifs 1 LyT sur 10 5 à 10 6 reconnaît un peptide viral en l absence de tout contact antérieur mais 1 à 10% des LyT circulants sont alloréactifs, chez un individu qui n a jamais été en contact avec un allo-antigène Pourquoi?????

13 parce que la présentation et la reconnaissance de l antigène sont des mécanismes très subtils Les HLA du Soi et du non-soi exposent des surfaces très proches Le répertoire de peptides présenté par le HLA allo est différent Le TCR peut donc se lier au HLA allogénique Les peptides présents chez le Soi (mais non présentables par le Soi) sont considérés comme étrangers L alloréactivité est donc une conséquence directe de la réactivité croisée du TCR

14 La reconnaissance directe Pour une protéine identique entre deux individus, ce ne sont pas les mêmes peptides qui seront présentés si le HLA est différent protéine X Un seul acide aminé différent dans le HLA peut modifier énormément le répertoire présenté, les peptides différents seront considérés comme du «non-soi» cellule dendritique du donneur HLA TCR lymphocyte T du receveur Allo-Ag

15 Sélection thymique Cortex 1 Cellules épithéliales corticales 2 Médullaire 3 1 β-sélection : pré-tcr = survie Cellules dendritiques médullaires AIRE (Auto Immune Regulator) 2 Sélection positive = reco HLA + soi Classe I ou II : CD8 ou 4 3 Sélection négative = reco HLA + soi forte? Si oui = délétion ou ntreg Klein et al., Nat Rev Immunol 2014

16 Cas particuliers

17 La spécificité antigénique des LyT alloréactifs directs HLA-B*44:02 vs B*44:03 - Très fortement allogéniques l un envers l autre - Diffèrent par 1 a.a. : Asp156 vs Leu156 - Mais : répertoires de peptides présentés très proches MacDonald et al, J Exp Med 2003

18 La spécificité antigénique des LyT alloréactifs directs Etude structurale des allèles HLA-B*44:02 et B*44:03 complexés avec un peptide engendrant une alloréactivité B*44:02 B*44:03 Superposition Le léger changement de conformation est la cause de la réactivité

19 La spécificité antigénique des LyT alloréactifs directs Et si CMH Soi et allo sont très différents? Répertoire peptidique : très différent = alloréactivité +++??? (= a.a. de la poche à peptide) Si pas de reconnaissance du CMH : pas d alloréactivité??? (= a.a. des bords de la poche) En cas d allogreffe avec mismatch : faut-il privilégier un mismatch allélique ou générique??? Heemskeerk et al, Hum Immunol, 2005 Une trop grand différence empêche l alloréactivité?? Peu probable en pratique

20 La reconnaissance indirecte Pour une protéine qui diffère entre deux individus (mutation, polymorphisme génétique), la différence peut fournir un peptide présentable par le HLA Il sera considéré comme du «non-soi», même si le HLA est identique cellule dendritique du receveur HLA TCR lymphocyte T du receveur Allo-Ag Mécanisme «classique», concerne le HLA et d autres antigènes dits «mineurs» Antigènes mineurs (découverte CSH) : H-Y, cytokines et récepteurs, KIR, délétion Primordiale pour la production d anticorps anti-hla!!!

21 La place du HLA dans la réponse contre le greffon Lymphocyte B Reconnaissance directe Anticorps HLA allogénique et antigènes mineurs Lymphocyte T Digestion = x peptides TCR αβ Reconnaissance indirecte Du receveur ou du greffon Cellule présentatrice d antigène Molécule de présentation (HLA) + peptide antigénique

22 La réponse contre le greffon en transplantation NB : signal danger Ischémie-reperfusion Infections Reconnaissance directe 1/10-1/ Reconnaissance indirecte 1/ / IS à vie Importance de la reconnaissance indirecte pour la réponse B Sagoo et al., Front Immunol 2012

23 La greffe de cellules hématopoïétiques Une situation plus complexe

24 La réponse allogénique en greffe de cellules hématopoïétiques NB : signal danger Chimiothérapie Radiothérapie Destruction du système immunitaire du receveur Transmission du système immunitaire du donneur Cellules souches + cellules matures

25 La réponse allogénique en greffe de cellules hématopoïétiques IS ~ 6 mois Non concernée par le groupe ABO Rejet Système immunitaire résiduel du receveur Lymphocytes matures du donneur Notion de chimérisme Reconstitution du SI «Rejet» du receveur GvH = graft vs host GvL = graft vs leukemia GvI = graft vs infection Cellules souches sanguines du donneur

26 Sélection thymique Cortex 1 Cellules épithéliales corticales 2 Médullaire 3 1 β-sélection : pré-tcr = survie Cellules dendritiques médullaires AIRE (Auto Immune Regulator) 2 Sélection positive = reco HLA + soi Classe I ou II : CD8 ou 4 3 Sélection négative = reco HLA + soi forte? Si oui = délétion ou ntreg Klein et al., Nat Rev Immunol 2014

27 Et en pratique pour la transplantation d organes?

28 Comment analyse-t-on le système HLA au laboratoire? 1- Typage HLA du patient (= le receveur) au moment de l inscription sur la liste nationale d attente (rein) A, B, DR, DQ et selon les cas C, DP

29 Comment analyse-t-on le système HLA au laboratoire? 1- Typage HLA du patient (= le receveur) au moment de l inscription sur la liste nationale d attente (rein) A, B, DR, DQ et selon les cas C, DP 2- Recherche d anticorps anti-hla dans le sérum du receveur Au moment de l inscription Puis tous les 3 à 6 mois jusqu à la greffe Origine? Grossesses, transfusions, transplantation antérieure Si receveur non immunisé (60% de la liste «rein») : beaucoup de donneurs potentiels de HLA plus ou moins proches Si receveur immunisé (40% de la liste «rein») : peu à pas de donneurs potentiels

30 Comment analyse-t-on le système HLA au laboratoire? 3- Typage HLA du donneur en urgence impact sur le choix d un receveur (rein) La durée de vie du greffon dépend de la compatibilité HLA Influence de l incompatibilité HLA A+B+DR sur la survie du greffon (rein)

31 Est-ce que tous les patients ont la même chance de bénéficier d une transplantation le plus HLA compatible possible??

32 Polymorphisme et matching HLA Tous ne sont pas aussi fréquents dans la population Impact sur le matching HLA Et ce, en fonction des populations

33 Transmission mendélienne des gènes HLA Avantages des greffes à partir de donneurs vivants A1 A2 A3 A26 B7 B8 B13 B27 DR1 DR4 DR13 DR12 DQ 5 DQ 7 DQ 6 DQ 7 a b c d père mère A1 A3 A1 A 26 A2 A3 B7 B13 B7 B27 B8 B13 DR1 DR 13 DR1 DR12 DR4 DR13 DR4 A2 A26 B8 B27 a c a d b c b d enfants Père/mère : semi-matché au minimum Fratrie : 25% HLA identique, 25% HLA différent, 50% semi-matché CROSSING OVER : 1% entre A et B, entre B et DR, entre DR et DQ DR12 DQ 5 DQ 7 DQ 5 DQ 7 DQ 7 DQ 6 DQ 7 DQ 7

34 Les anticorps anti-hla

35 Polymorphisme du système HLA Notion d allèle, de protéine et d antigène HLA : rappels Allèle = définition de biologie moléculaire, grâce à la séquence du gène Protéine = définition selon la séquence en acides aminés Antigène = définition sérologique, reconnaissance par un anticorps Les différences nucléotidiques ne sont pas toujours dans les exons Les différences nucléotidiques ne se traduisent pas toujours sur la protéine (le code génétique est dégénéré) Un anticorps ne détecte que les différences à la surface de la protéine L épitope reconnu par un anticorps recouvre plus d un acide aminé Antigène n Protéines x Allèles x n 1

36 Polymorphisme du système HLA Hülsmeyer et al. J Biol Chem 2005, 280 : Un anticorps est trois fois plus gros qu une molécule HLA Un anticorps ne «voit» que les variations de surface de la molécule HLA et pas la région la plus variable, l intérieur de la poche

37 Polymorphisme du système HLA Les principaux antigènes HLA (A, B, DRB1, DQ)

38 Receveur : Mr RIC anticorps anti-hla de classe I en greffes rein (1987 et 1996) Réinscrit en 2007 : moins de 5 donneurs compatibles en 5 ans antigènes HLA à éviter Anticorps anti-hla force Receveur A2 A24 B37 B51 Cw6 Cw15 DR9 DR11 DQ7 DQ9 DP4 greffé en 2008 avec donneur A2 B44 B62 DR11 DQ7 DP4

39 Anticorps anti-hla Mr RIC (suite) anticorps anti-hla de classe II en 2008 antigènes HLA à éviter force Receveur A2 A24 B37 B51 Cw6 Cw15 DR9 DR11 DQ7 DQ9 DP4 greffé en 2008 avec donneur A2 B44 B62 DR11 DQ7 DP4

40 Comment un patient ayant été en contact avec au maximum 4 molécules différentes par locus peut être immunisé à ce point?

41 Polymorphisme du système HLA Génération du polymorphisme Les molécules HLA sont des mosaïques

42 La notion de réaction croisée antigénique Toutes les positions polymorphes et accessibles aux anticorps ne sont pas différentes entre tous les antigènes HLA

43 La notion de réaction croisée antigénique les molécules HLA sont proches en séquence et en conformation spatiale il existe des épitopes communs à plusieurs molécules HLA: épitopes publics et des épitopes spécifiques d une molécule HLA: épitopes privés les molécules HLA sont regroupées d après leur réactivité antigénique en : spécificités larges Bw4 et Bw6 (pour le HLA-B) public CREG (groupes de réactions croisées) spécificités (ex: A23, B7, DR15 ) allèles privé

44 CREG A1 A1 A3 A11 A36 A80 CREG B5 B5 B18 B35 B51(5) B52(5) B53 B70 B71(70) B72(70) CREG A2 A2 A28 A68(28) A69(28) CREG B7 B7 B13 B22 B27 B37 B40 B41 B42 B47 B48 B54(22) B55(22) B56(22) B60(40) B61(40) B67 B81 les CREG (Cross-REacting Groups) CREG A9 A9 A23(9) A24(9) Bw4 Bw6 CREG B8 B8 B14 B16 B38(16) B39(16) B64(14) B65(14) B59 CREG A10 A10 A25(10) A26(10) A34(10) A43 A66(10) CREG B12 B12 B21 B44(12) B45(12) B49(21) B50(21) CREG A19 A19 A29(19) A30(19) A31(19) A32(19) A33(19) A74(19) CREG B15 B15 B17 B62(15) B63(15) B75(15) B76(15) B77(15) B57(17) B58(17) B46 B73 B78

45 Comment analyse-t-on le système HLA au laboratoire? 4- Epreuve finale de compatibilité donneur/receveur (organe) en urgence, décide de la possibilité de greffer c est le CROSSMATCH LT LT LB LB LT LB LT LB Cellules (lymphocytes) du donneur = antigènes HLA + Sérums du receveur (incluant le sérum du jour) = Anticorps?? Vérifier l absence de reconnaissance du donneur par les anti-hla du receveur

46 Comment analyse-t-on le système HLA au laboratoire? Epreuve finale de compatibilité donneur/receveur (organe) Sérums retenus en vue d un crossmatch Ac2 seuil de détection Ac1 Ac3 1 e greffe Ttectomie M-12 M-9 M-6 transfusion M-3 jour de la greffe

47 Et en pratique pour la greffe de cellules hématopoïétiques?

48 HLA et greffe de cellules hématopoïétiques Pas de compatibilité ABO recherchée Typage HLA La plupart du temps, compatibilité 10/10 ou 9/10 recherchée (A, B, C, DR, DQ) Compatibilité au niveau de la poche à peptide, donc typage à 4 digits (ex : A*02:01 et pas A*02) Possibilité de greffes moins compatibles Greffes de sang de cordon Greffes haploidentiques (protocoles particuliers) Anticorps anti-hla : DSA réduisent la prise de greffe et la survie des patients

49 Nomenclature HLA classe I: HLA- A *02:01 classe II: HLA-DRB1*01:01 complexe HLA locus: gène codant pour la molécule A gène codant pour la chaîne β de la première molécule DR numéro de l allèle dans la série allélique série allélique qui correspond à une spécificité sérologique, ici A2 et DR1 Allèles particuliers: HLA-A*02:01N HLA-A*02:01:02 HLA-A*02:01:01:02 HLA-A*02:01:01:02L HLA-A*02:01S : indique un allèle nul (non exprimé à la surface cellulaire: non produit ou soluble) : indique un allèle qui diffère de HLA-02:01 par une mutation synonyme : indique un allèle qui contient une mutation en dehors de la région codante : indique un allèle peu exprimé («low») qui contient une mutation en dehors de la région codante : indique un allèle produit uniquement sous une forme sécrétée HLA-A*02:01Q : indique un allèle dont le niveau d expression est encore à confirmer («questionable»)

50 Ce qu il faut retenir sur la compatibilité tissulaire Système ABO : transplantation = transfusion Système HLA en situation physiologique Polymorphisme, Codominance, Fonction immunologique Une molécule HLA = plusieurs peptides Un TCR = plusieurs complexes CMH-peptide Avantages pour la survie de l individu et de l espèce Système HLA en situation de greffe Avantages deviennent des inconvénients : conflit immunologique Reconnaissance directe (Lymphocytes T) Reconnaissance indirecte (Lymphocytes T et B) Existence d antigènes mineurs (greffe de CH +++) Immunosuppression nécessaire pour éviter le rejet Rôle du laboratoire HLA (Typage HLA, anticorps anti-hla, crossmatch)

51 MERCI DE VOTRE ATTENTION

52 Rejet hyperaigu Lié à la présence d anticorps préformés Anti-ABO Anti-HLA Quelques minutes / heures après Tx Mécanismes Activation du complément Thrombose Ischémie Nécrose Perte très rapide et incontrôlable du greffon Prévention : ABO compatibilité, crossmatch

53 3 premiers mois post-tx Rejet aigu Reconnaissance des DCs du donneur par les LyT du receveur (signaux danger) = phase précoce Reconnaissance des peptides du donneur par les LyT du receveur via présentation indirecte = phase plus tardive Activation dans les ganglions des LyT alloréactifs : Th1 et LyT CD8 cytotoxiques +/- LyB Infiltration du greffon par les LyT activés effecteurs + cellules de l immunité innée + anticorps anti-hla Destruction : inflammation, cytotoxicité, complément, thrombose, nécrose Clinique : AEG, fièvre, insuffisance fonctionnelle du greffon Diagnostic : biopsie Traitement/prévention : immunosupresseurs

54 Rejet aigu Halloran, NEJM 2004

55 Rejet chronique Plusieurs mois/années post-tx Dégradation progressive et irréversible du greffon Facteurs immunologiques et non immunologiques Etat du greffon lors de la transplantation Etat du receveur (âge, HTA, infections, hyperlipidémie EI des immunosuppresseurs Nombre d incompatibilité HLA Anticorps anti-hla Episodes de rejet aigu Le graal = induction d une tolérance

56 La GvH Indications greffe Hémopahies malignes DI sévères, maladies héréditaires hématopoïèse En exploration : tumeurs solides, maladies AI, transplantation GvH aigue Précoce Perte de poids, atteintes cutanées, digestives, hépatiques, pulmonaires Alloreconnaissance par les LyT matures du greffon (Ag mineurs ++ car compatibilité HLA 10/10 recherchée), profil Th1, infiltration des organes Recouvrement GvH et GvL Traitement = IS GvH chronique Plus tardive Atteintes cutanées, digestives et hépatiques Alloreconnaissance mais LyT Th2 Auto-anticorps = dépôts de collagène, fibrose FR = GvH aigue, différences génétiques D/R, sexe D/R, âge