De la réponse adaptative à la mémoire et à la vaccination IMMUNOLOGIE FONDAMENTALE (2/2) Chloé JOURNO chloe.journo@ens-lyon.fr
De la réponse adaptative à la mémoire et à la vaccination Médiation cellulaire Médiation humorale La réponse adaptative Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Propriétés Mécanismes moléculaires et acteurs cellulaires Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins
Médiation cellulaire et médiation humorale La réponse adaptative
Médiation cellulaire Médiation humorale Observations : Reconnaissance et lyse de la cellule cible Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Mécanisme de lyse de la cellule cible Médiation humorale Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Goldsby et al.: Kuby Immunology
Médiation cellulaire Médiation humorale Mécanisme de reconnaissance de la cellule cible Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Un récepteur, le TCR (T-cell receptor) Spécifique d un épitope antigénique Présenté dans le contexte du CMH-I (complexe majeur d histocompatibilité)
Médiation cellulaire Médiation humorale Répertoire de récepteurs Observations : Formation d un complexe antigène - anticorps Réaction d agglutination http://www.medicine.mcgill.ca lymphocytes T lymphocytes B Réaction de précipitation Bilan www.snv.jussieu.fr/bmedia http://www.sbs.utexas.edu
Médiation cellulaire Médiation humorale Mécanisme de neutralisation, d opsonisation et d activation du complément Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Médiation humorale Mécanisme de cytotoxicité médiée par les anticorps Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Mécanisme de reconnaissance de l antigène Médiation humorale Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Un récepteur, l anticorps forme soluble du BCR (B-cell receptor) Spécifique d un épitope antigénique Reconnu sous sa forme native Bilan
Médiation cellulaire Structure des récepteurs antigéniques Médiation humorale Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Médiation humorale Identification des région hypervariables, à l origine de la diversité du répertoire antigénique Répertoire de récepteurs lymphocytes T FR = framework region HV = hypervariable region lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Médiation humorale Identification des région hypervariables, à l origine de la diversité du répertoire antigénique Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Définition du paratope FR = framework region CDR = complementary- determining region HV = hypervariable region
Médiation cellulaire Origine génétique du répertoire Médiation humorale Répertoire de récepteurs Chr N lymphocytes T 2 2 lymphocytes 2 B Bilan 14
Médiation cellulaire Médiation humorale La diversité du répertoire, propriété de la réponse adaptative Diversité combinatoire Diversité jonctionnelle Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Immunité innée : Récepteurs codés dans la lignée germinale Modèle déterministe Diversité limitée Immunité naturelle, non spécifique Immunité adaptative: Récepteurs issus de recombinaisons somatiques Modèle probabiliste Diversité +++ Immunité acquise, spécifique
Médiation cellulaire Médiation humorale De la diversité du répertoire à «l adaptabilité» de la réponse Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Goldsby et al.: Kuby Immunology
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération entre cellule présentatrice de l antigène et lymphocyte Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Dans les organes lymphoïdes secondaires Sélection des clones lymphocytaires spécifiques de l antigène (multiples épitopes) : réponse polyclonale La double signalisation assure un contrôle de la réponse : Signal 1 : TCR Signal 2 : co-stimulation et cytokines
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération entre cellule présentatrice de l antigène, lymphocyte T auxiliaire et lymphocyte T CD8 + Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Abbas et al: Cellular and Molecular Immunlogy Bilan
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération entre lymphocyte T auxiliaire et lymphocyte B Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Dans les organes lymphoïdes secondaires Sélection des clones lymphocytaires spécifiques de l antigène (multiples épitopes) : réponse polyclonale La double signalisation assure un contrôle de la réponse : Signal 1 : BCR Signal 2 : co-stimulation et cytokines
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération entre lymphocyte T auxiliaire et lymphocyte B Etape 1 : Le LB internalise le complexe BCR-antigène et présente les épitopes sur le CMH Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Etape 2 : Le LB présente l antigène au LT CD4 +, qui est activé et qui en retour active le LB Dialogue moléculaire Contrôle de la réponse
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération entre cellule présentatrice de l antigène, lymphocyte T auxiliaire et lymphocyte B Répertoire de récepteurs Etape 1bis : Un LB ne peut activer un LT que si le LT a été préalablement pré-activé par une CPA. lymphocytes T lymphocytes B Bilan
Médiation cellulaire Médiation humorale Coopération cellulaire au cours de la réponse adaptative Répertoire de récepteurs lymphocytes T lymphocytes B Bilan Goldsby et al.: Kuby Immunology,
Réponse humorale mémoire La réponse adaptative APBG
La réponse adaptative Propriétés cinétiques et quantitatives La réponse secondaire est : Mémoire : propriétés plus rapide les lymphocytes B prolifèrent et se différencient plus vite quantitativement plus importante la fréquence de lymphocytes B spécifiques est plus grande ils prolifèrent plus Mémoire : Acteurs cellulaires Fréquence des lymphocytes B spécifiques de l antigène Réponse primaire Réponse secondaire 1:10 4-1:10 5 1:10 2-1:10 3
Affinité (M -1 ) La réponse adaptative Propriétés qualitatives Titre d anticorps Affinité moyenne Mémoire : propriétés Mémoire : Acteurs cellulaires immunisation (semaines) Réponse primaire immunisation (semaines) Réponse secondaire Isotype de l anticorps IgM>IgG IgG, IgA Affinité de l anticorps faible haute Hypermutation somatique faible haute
La réponse adaptative Bilan : propriétés quantitatives et qualitatives de la réponse mémoire Mémoire : propriétés Mémoire : Acteurs cellulaires
La réponse adaptative Hypermutation somatique Représentation schématique d un centre germinatif Cellule B activée Mémoire : propriétés Hypermutations somatiques des régions V Mécanismes moléculaires et acteurs cellulaires Ig mutées de faible affinité Pas de signaux activateurs Ig mutées de haute affinité Signaux activateurs Mort par apoptose Mémoire Plasmocyte
La réponse adaptative Commutation isotypique Mémoire : propriétés Mécanismes moléculaires et acteurs cellulaires Activation du complément Réponse du phagocyte dépendante du récepteur de Fc Activation du complément Immunité contre les helminthes Dégranulation des mastocytes Immunité des muqueuses
Fonctions effectrices La réponse adaptative Acteurs cellulaires de la réponse B mémoire Mémoire : propriétés Cellule B exprimant des Ig de haute affinité IgG de haute affinité Cellule B mémoire Plasmocyte à longue durée de vie Mécanismes moléculaires et acteurs cellulaires Capacités prolifératives Localisation Fonction Cellule B mémoire Organes lymphoïdes secondaires Prolifération et différenciation rapide sans aide T Plasmocyte à longue durée de vie Localisation Fonction Moelle osseuse Sécrétion continue d anticorps en l absence de stimulation antigénique
Fonctions effectrices La réponse adaptative Acteurs cellulaires de la réponse B et T mémoire Mémoire : propriétés Mécanismes moléculaires et acteurs cellulaires Capacités prolifératives Nom de la population Localisation Fonction Nom de la population Mémoire B Cellule B mémoire Mémoire T Cellule T mémoire centrale Organes lymphoïdes secondaires Prolifération et différenciation rapide sans aide T Plasmocyte à longue durée de vie Prolifération et différenciation rapide sans aide T Cellule T mémoire effectrice Localisation Moelle osseuse Périphérie Fonction Sécrétion continue d anticorps en l absence de stimulation antigénique Fonctions effectrices (production de cytokines, cytotoxicité) induites immédiatement après stimulation
Vaccination et réponse mémoire La réponse adaptative APBG
La réponse adaptative Un vaccin doit être sûr Le vaccin ne doit pas induire de pathologie Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté protecteur à long terme Le vaccin doit protéger de la pathologie qui résulterait de l exposition au pathogène virulent La protection doit être efficace pendant plusieurs années, voire toute la vie Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins pratique Faible coût, stabilité, facilité d administration, effets secondaires limités
Sûreté La réponse adaptative Du micro-organisme atténué aux protéines recombinantes Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Protéines recombinantes Fragments Vaccin inactivé Vaccin atténué «Sophistication» du vaccin Immunogénicité Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins
La réponse adaptative Du micro-organisme atténué aux protéines recombinantes Vaccins atténués - variole, polio (oral, Sabin), rougeole, oreillons, rubéole, adénovirus (oral), fièvre jaune - BCG (bacille de Calmette et Guérin) Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins Vaccins inactivés - grippe, rage, polio (injectable, Salk) - typhoïde, choléra, coqueluche Fragments de microorganismes - Anatoxines : diphtérie et tétanos - Sous-unités polysaccharidiques : infections à pneumocoques, à méningocoques, Haemophilus influenzae type B Protéines recombinantes - Sous-unités protéiques : Hépatite B, coqueluche, papillomavirus
La réponse adaptative Atténuation et inactivation Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Méthodes empiriques - atténuation spontanée ou par passage répété en laboratoire - inactivation par la chaleur, les UV, un traitement chimique Méthodes de génie génétique Isoler le virus pathogène Isoler le gène virulent virulence Muter le gène de virulence protéine de liaison au récepteur capside Déléter le gène de virulence Corrélats s et développement rationnel de vaccins le virus peut entrer dans les cellules, est immunogène, mais est avirulent
La réponse adaptative Production de protéines recombinantes Production d antigènes purifiés par clonage Exemple : virus de l hépatite B Production de pseudoparticules virales par autoassemblage de protéines virales Exemple : Papillomavirus Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Pseudoparticule virale de papillomavirus Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins
La réponse adaptative Perspectives : vaccination à ADN injection dans le muscle gène d intérêt inséré dans un plasmide Cahier des charges Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins
Besoin d adjuvant La réponse adaptative Immunogénicité et adjuvants Cahier des charges Protéines recombinantes Fragments Vaccin inactivé Vaccin atténué «Sophistication» du vaccin Immunogénicité Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Adjuvant Adjuvant de Freund Composition Emulsion d huile dans l eau relargage de l antigène progressif prise en charge par les CPA améliorée Corrélats s et développement rationnel de vaccins Alun Gel d hydroxyde d aluminium réponse innée plus efficace
La réponse adaptative Immunogénicité et adjuvants Cahier des charges MF59 : émulsion d huile dans l eau dérivée du squalène grippe AS03 : émulsion d huile dans l eau dérivée du squalène grippe AS04 : alun + dérivé de LPS hépatite B, papillomavirus Flagelline, poly(i:c), CpG Composition : le compromis efficacité / sûreté Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins
La réponse adaptative Perspectives en vaccinologie Cahier des charges Signalisation par les lectines Signalisation par les TLR Signalisation par les lectines Signalisation par les TLR Composition : le compromis efficacité / sûreté Induction d une réponse innée de qualité différente Adjuvants Corrélats s et développement rationnel de vaccins Activation d effecteurs spécifiques B, T C, T H 1, T H 2, T H 17, T reg Plus ou moins efficaces selon l infection