Donnou S. caractérisation des cellules microgliales adultes et de leur potentiel en immunotherapie des tumeurs cerebrales TEL

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1 Vaisseaux méningés Sinus veineux Os crânien Dure-mère Espace Périvasculaire Cortex cérébral ventricules Substance blanche Flux de LCR Villosités arachnoïdes Sinus veineux Plexus choroïdes Substance grise Flux de LCR Membrane arachnoïde Membrane arachnoïde Dure mère Pie mère Espace sous arachnoïdien Pie-mère Fissure longitudinale du cerveau Figure 1: illustration des principales structures anatomiques du cerveau. LCR : liquide céphalo-rachidien (d après Ransohoff et al., 2003) Espace sous arachnoïdien méninges

2 Parenchyme nerveux Macrophage périvasculaire Cellule endothéliale Jonction serrée sang Membrane basale Espace péri-vasculaire péricyte Pied astrocytaire Figure 2 : schéma montrant la constitution cellulaire de la BHE.

3 Membrane basale PSGL-1 Sélectine E roulement activation marginalisation diapédèse Sélectine P Cellule périvasculaire Récepteurs de chimiokines Chimiokines endothéliales microglie péricyte astrocyte LFA-1 ICAM-1 Chimiokines astrocytaires Jonction serrée PSGL-1 Th1 Sélectine L - α4β7 - migration Figure 3 : principales étapes de l infiltration des lymphocytes T dans le parenchyme nerveux. (adapté d après Engelhardt et Ransohoff, 2005) VLA-4 Chimiokines microgliales VCAM-1 CD45RB low ICAM-1 CD44 LFA-1 VLA-4 endothélium

4 Vaisseau sanguin Astrocyte microglie Bulbe olfactif Plaque cribliforme Macrophage périvasculaire Canaux lymphatiques macrophage Canaux péri-artériels Cellule dendritique 3 Ganglions lymphatiques cervicaux Système lymphoïde périphérique Villosités arachnoïdes, Sinus veineux 2 Figure 4: schéma montrant les voies supposées du drainage antigénique au sein du système nerveux central. (adapté d après Aloisi et al., 2000) sang Plexus choroïde 1 LCR Parenchyme cérébral Système ventriculaire Vaisseau sanguin Espace subarachnoïde Dure mère Membrane arachnoïde Pie-mère macrophages Cellule dendritique Épithélium choroïdien

5 parenchyme Espace périvasculaire microglie Membrane basale Macrophage périvasculaire Cellule endothéliale péricyte Lumière du capillaire Figure 5 : localisation des cellules microgliales par rapport aux macrophages périvasculaires.

6 Microglie quiescente Microglie activée Microglie réactive Immunosurveillance Présentation des antigènes Sécrétion de cytokines, facteurs neurotrophiques ou cytotoxiques Figure 6 : Les états d activation de la microglie. phagocytose

7 Éminence médiane Organe subfornical Couche du nerf olfactif Corps calleux fimbrix pallidium hypothalamus Cortex occipital hippocampe Figure 7 : Hétérogénéité spatiale de la microglie. (adapté d après Lawson et al., 1990)

8 Activation par lésion neuronale Activation directe par le soi modifié ou les pathogènes SRs: SR-A, SR-B, MARCO, RAGE, CR: 1,3,4 Récepteurs aux neurotransmetteurs CD200R FcR TLRs : 1,2,3,4, 5,6,7,9 Récepteurs de chimiokines CCR7, CCR9, CXCL3, CCR2, CCR5, CXCR4 Récepteurs de cytokines GM-CSFR, M-CSFR, IL-3R, IFNγR, TNFαRI, TNFαRII, IL10R, TGFβRI, TGFβRII, IL18R costimulateurs Figure 8 : Familles de récepteurs exprimés par la microglie. Activation par les effecteurs de l immunité

9 Lipopeptides triacylés Lipopeptides diacylés ARN double brin LPS Imidazoquinolines ARN simple brin CpG-ODN flagelline Protéine profiline-like Bactéries uropathogènes Molécules adaptatrices Cytokines inflammatoires Cytokines Inflammatoires, IFN de type I Cytokines inflammatoires Cytokines Inflammatoires, IFN de type I Cytokines inflammatoires Figure 9 : Principaux motifs reconnus par les TLR et molécules adaptatrices associées. (d après Kawai et Akira, 2006) cytoplasme Voie MyD88 indépendante noyau Voie MyD88 dépendante IFN type I Cytokines pro-inflammatoires Donnou S. Figure 10 : Voies de transduction des TLR3 et 4. (d après Kawai et Akira, 2006)

10 CPA CPA Signal spécifique Signal spécifique Signal co-stimulateur cl.ii cl.ii peptide antigénique B7 TCR / CD3 peptide antigénique TCR / CD3 CD28 L T CD4 + ANERGIE L T CD4 + ACTIVATION Figure 11 : Signaux minimum nécessaires à l activation d un lymphocyte T naïf. CPA B7-1 B7-2 ICOS-L B7-1 B7-2 PD-L1 PD-L2 CD28 CD28 ICOS CTLA-4 CTLA-4 PD-1 PD-1 B7-H3?? B7-H4? Lymphocyte T Signal activateur Signal inhibiteur Donnou S. Figure 12 : Principales molécules costimulatrices de la famille B7 et leurs ligands.

11 CPA CPA TNFα 2 exogène 3 exogène 5 7 B7 - cl.ii IL-12 B7 - cl.ii CD40 IFNγ 1 6 CD28 TCR/ CD3 CD40-L CD28 TCR/ CD3 CD40-L 4 L T CD4 + Th1 CD4 + 7 Th1 CD4 + Th1 CD4 + Th1 CD4 + Figure 13 : Interaction et activation réciproque de la microglie et d un lymphocyte T.

12 TGFβ IL-10 PGE2 Facteurs anti-inflammatoires inhibent les CPA, Favorisent la genèse des Treg, cytokines pro-inflammatoires des molécules du CD86 Facteurs neurotrophiques BDNF GDNF NGF survie neuronale, régénération axonale NT-3 inhibition de l activation microgliale NT-4 NT-5 TNFα : à faible dose, synthèse de facteurs neurotrophiques IL-6 : à faible dose, neuromodulateur, survie neuronale Facteurs pro-inflammatoires IL-1 : TNFα et IL-6 par la microglie, prolifération astrocytaire, douleur, fièvre IL-6 : activation astrocytaire, douleur, fièvre IL-12 : différentiation des lymphocytes Th0 en Th1 IL-15 : recrutement des lymphocytes T, survie de la microglie IL-18 : réponses Th1 en présence d IL-12 IL-23 : réponses Th1 TNFα : activateur de la microglie IL-8 IP10 MCP-1 MIP1α MIP1β RANTES Facteurs cytotoxiques Facteurs chimioattractants Recrutement et activation des cellules immunitaires ROS : bactéricides, cytotoxiques NO : bactéricide, cytotoxique à haute dose TNFα : à haute dose, toxique pour les oligodendrocytes et les neurones Figure 14 : familles de facteurs secrétés par les cellules microgliales et leurs principales fonctions.

13 B7 NT-3 NGF BDNF Donnou S. Récepteur aux neurotransmetteurs TNFα CD200R BDNF GDNF IL-6 B7 Jonctions gap a) Fonctionnement neuronal normal microglie maintenue à l état quiescent survie IL-6R b) Neurone lésé Microglie activée, aide à la survie neuronale CD200R-CD200 Lésion neuronale réparation Lésion irréversible neurotransmetteurs TNFα NO apoptose c) Neurone irrécupérable Microglie réactive, Favorise l apoptose neuronale, phagocytose des débris Figure 15 : La balance fonction neurotrophique/neurotoxique de la microglie.

14 Figure 16 : Signes cliniques associés aux principales localisations des tumeurs cérébrales.

15 Figure 17 : Représentation schématique de la réponse anti-tumorale «idéale». (d après Catros-Quemener et al., 2003)

16 a) Présentation «classique» des antigènes exogènes dans le cl. II exogène exogène B7 cl.ii cl.i Exo TCR CD28 b) Présentation «classique» des antigènes endogènes dans le cl. I exogène endogène L T CD4 + Figure 18 : Les différents modes de présentation de l antigène. B7 B7 cl.i Endo Exo CD28 TCR c) Présentation croisée des antigènes exogènes dans le cl. I Exogène Exogène CPA CPA CPA CD28 TCR L T CD8 + L T CD8 +

17 a) Voie phagosome vers cytosol vers phagosome b) Voie vacuolaire Donnou S. antigène antigène protéasome RE TAP protéasome phagosome Peptide antigénique cl.i c) Voie phagosome vers cytosol TAP phagocytose antigène cl.i Fusion RE phagosome? RE Peptide antigénique d) Voie endosome vers réticulum endoplasmique et voie des jonctions gap Jonction gap cl.i peptide TAP phagocytose cl.i protéasome protéine endocytose Figure 19 : Les voies possibles de la présentation antigénique croisée. RE : réticulum endoplasmique

18 CD25 soluble NK CD25 soluble IDO Treg PGE2 TGFβ PGE2 CPA HLA-G TGFβ HLA-E Fas-L B7 tumeur IL-10 IL-10 GM-CSF Fas-L IDO B7-H1 Prolifération Angiogenèse Migration Fas TCR CD28 Fas trp ténascine galectines CD25 PD-1 Phénotype immunosuppresseur MSC LT CD8+ apoptose inactivation Figure 20 : Mécanismes majeurs d immunosuppression liés aux tumeurs.