Diversité des immunoglobulines (Ig): mécanismes génétiques. Jean-Paul Fermand Département d Immunologie Clinique Hôpital Saint Louis, Paris

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1 Diversité des immunoglobulines (Ig): mécanismes génétiques Jean-Paul Fermand Département d Immunologie Clinique Hôpital Saint Louis, Paris

2 Chaîne légère (κ ou λ) Chaîne lourde (IgG, A, M, D ou E) Antigène lymphocyte B - plasmocyte

3 Structure des immunoglobulines humaines normales Sites de reconnaissance NH2 de l antigène H L CDR Site d interaction avec les récepteurs Fc COOH FR

4 reconnaissance de l antigène

5

6 Lymphopoïèse B moelle osseuse réarrangement des gènes des Igg précurseur B lymphocyte B «naïf»

7

8 Synthèse d'une chaîne légère kappa

9 Synthèse d'une chaîne lourde mu

10 signaux de recombinaison de gènes V, D et J

11 VDJ joining occurs by DNA recombination Recombination signal sequences Recombination Activating Genes RAG-1 and RAG-2

12 répertoire B: diversité combinatoire Gene Segments Combinations Vκ 40 Jκ κ chains Vλ 31 Jλ λ chains V H 51 D H 25 J H 6 7,650 H chains Any H chain with any L chain (324) 2.5 x 10 6

13 Génération de la diversité des anticorps Diversité combinatoire Diversité Jonctionnelle Assemblage des segments V et J (chaînes légères) et V, D et J (chaînes lourdes) Insertion ou délétion de nucléotides à la jonction entre les segments de gènes Assemblage chaîne légère/ chaîne lourde Assemblage aléatoire d une chaîne lourde avec une chaîne légère

14 Réarrangement V(D)J: diversité jonctionnelle imprécision, addition d «extra-nucléotides» (régions N) par la TdT (terminal deoxyribonucléotidyl transférase)

15 Le prix de la diversité Diversité combinatoire + diversité jonctionnelle = énorme potentiel de variabilité Haut risque (2 fois sur 3) d introduire une rupture du cadre de lecture aboutissant à une région V «nonsense» «gaspillage» relatif car 2 allèles i.e. 2 possibilités pour VH et pour VL

16 Edition des récepteurs B

17 Lymphopoïèse B Cellule souche Pro-B VH DH JH Pré-B VH DH - JH VH DH JH

18 Récepteur Pré-B: chaînes µ membranaires + pseudo-chaînes légères (homologues des κ et λ mais invariantes) Vpré-B mhc λ5 Igα/Igβ(CD79a/CD79b) ITAM Lymphocyte pré-b

19 Lymphopoïèse B Cellule souche Pro-B Pré-B B immature B mature VH DH JH VH VL JL DH - JH VH DH JH VL JL

20 Différenciation des lymphocytes B

21 Co-expression IgM-IgD ARNmµ L V D J Cµ épissage AAA chaîne lourde µ Sites de polyadénylation ARN primaire transcrit L V D J Cµ Cδ épissage ARNmδ L V D J Cδ AAA chaîne lourde δ

22 Synthèse d'une chaîne lourde mu membranaire (lymphocyte B) et d'une chaîne lourde mu sécrétée (plasmocyte)

23 BCR BCR CD40 CD45 Igα/Igβ CD19 CD81 CD21 Lyn Fyn Leu 13 Fc γriib PI3kinase BCAP Syk Btk PLCγ1 BLNK Grb2 SOS Shc Akt BLNH Nck VAV Ras ERK JNK

24 Différenciation des lymphocytes B

25 Génération de la diversité des anticorps Maturation d'affinité Hypermutations somatiques Diversité combinatoire Diversité Jonctionnelle Assemblage des segments V et J (chaînes légères) et V, D et J (chaînes lourdes) Insertion ou délétion de nucléotides à la jonction entre les segments de gènes Assemblage chaîne légère/ chaîne lourde Assemblage aléatoire d une chaîne lourde avec une chaîne légère

26 B mémoire plasmoblaste Antigène mutations somatiques commutation isotypique (antigène, lymphocytes T) follicule lymphoïde moelle osseuse réarrangement des gènes des Igg précurseur B lymphocyte B «naïf» plasmocyte

27 Réponse immunitaire dans les centres germinatifs: maturation d affinité cellule B naïve B T Ag Zone du manteau cellules folliculaires dendritiques (FDC) T Zone sombre Ag (centroblastes) T Ag Ag Ag T plasmocyte cellule B memoire Proliferation cellulaire (6-8 h division: une cellule = 10 4 blastes en 72h) apoptose massive mutation somatique Commutation isotypique selection par l antigène Mémoire sécrétion des Ig

28 représentation schématique d un centre germinatif Plasmocytes AID: Activation Induced cytidine Deaminase Commutation isotypique Mutation somatique AID B AID FDC IgG B T IgA FDC CD40 CD40L T lymphocytes B mémoiresmoires Sélection CD38 B µ δ Lymphocyte B «fondateur» FDC: Cellules Folliculaires Dendritiques

29 Mutations somatiques: mutations ponctuelles (délétions ou insertions) V D J C sélection de l affinité des anticorps

30 Commutation isotypique Sµ Sγ V n D J E Cµ Cδ Cγ 1-3 C α1 E Cγ 2-4 C ε C α2 V 1 V n D J Cγ 2-4 C ε C α2

31 facteurs de transcription Sµ Sα V n D J E Cµ Cδ E C α CD40L + cytokines V n D J E Cµ Cδ E C α transcription transcription activation d une S-DNAse Cµ Cδ E AID épisome V n D J E C α Cµ Eα Sµ Sα V n D J E C α DNA ligase.

32 B mémoires: plasmoblaste IgD-, CD 38 -, CD 27+ Zone marginale follicule lymphoïde moelle osseuse réarrangement des gènes des Igg précurseur B lymphocyte B «naïf» plasmocyte

33 CD27+, IgM+, IgD+, BCR muté Antigènes T- dépendant

34 Antigènes T indépendants Polysaccharides bactériens (capsule du pneumocoque, LPS) glycolipides, acides nucléiques ni processing, ni présentation MHC épitopes répétitifs, multivalence = pontage des sig et activation B sans second signal réponse essentiellement IgM, en principe sans commutation isotypique (IgG2 anti-capsule bactérienne) ni maturation d affinité, ni mémoire

35 Antigènes T- indépendant CD27+, IgM+, IgD+, BCR muté (Kruetzmann, J.Exp.Med, 2003)

36 asplénie = pas de zone marginale splénique = B «mémoires» IgM réponses anti-bactériennes T-indépendantes (germes encapsulés) (Kruetzmann, J.Exp.Med, 2003)

37 Après splénectomie Déficit immunitaire humoral germes encapsulés (pneumo ++) formes graves (adultes 5%, enfants 20%) vaccination polysaccharidique: efficacité ±, svt dissociée antibio prophylaxie

38 B mémoire Leucémie lymphoïde chronique follicule lymphoïde plasmoblaste Gammapathie monoclonale Myélome Maladie de Hodgkin Lymphome diffus (bcl-6) Leucémie aigue lymphoblastique Lymphome folliculaire (Bcl-2) précurseur B lymphocyte B «naïf» plasmocyte

39 Immunoglobuline (Ig) monoclonale Clone lympho et/ou plasmocytaire anormal «quiescent»: gammapathie monoclonale «de signification indéterminée» événement (s) oncogène (s) «actif»: hémopathie lympho et/ou plasmocytaire avérée Lymphocyte B - plasmocyte (Myélome, Macroglobulinémie de Waldenström, autre)