Activation et Fonction des Lymphocytes T PDF

Activation et Fonction des Lymphocytes T Introduction : principe de l’activation Rappel : Les lymphocytes T sont un type de globules blancs qui jouent un rôle crucial dans le système immunitaire. L’activation des lymphocytes T se fait toujours lors d’un contact cellu...

Activation et Fonction des Lymphocytes T Introduction : principe de l’activation Rappel : Les lymphocytes T sont un type de globules blancs qui jouent un rôle crucial dans le système immunitaire. L’activation des lymphocytes T se fait toujours lors d’un contact cellulaire. a noter 2 règles importantes valables à la fois pour les Lymphocytes T et B : Signal 1 = Pour que le Lymphocyte T soit activé, il faut impérativement que son fixation de récepteur TCR (T Cell Receptor, hétérodimère), reconnaisse l’Antigène l’antigène spécifique. Le plus souvent les antigènes sont présentés à la surface d’une autre cellule, sous forme dégradée par une molécule de destruction via un CMH. Signal 2 La fixation de l’antigène au récepteur ne suffit pas à activer le obligatoire ! Lymphocyte : il faut obligatoirement un 2ème signal (cf. ci-après) Ce Signal 2 est aussi appelé signal de co-stimulation I/ Activation des Lymphocytes T CD4+ 1. Structure du LT Le lymphocyte T CD4+ est formé d’un récepteur TCR comportant classiquement 2 chaînes α et β Le Récepteur TCR est toujours associé à d’autres chaînes peptidiques, que l’on regroupe sous le terme de « CD3 » et qui sont au nombre de 4 : « gamma », « delta », « epsilon » et « zeta ». o Ce sont ces chaînes qui permettent la transmission du signal d’activation 2. Activation Le récepteur TCR du Lymphocyte T reconnaît les antigènes d’une cellule sous forme de peptides présentés par les molécules du CMH (= Complexe Majeur d'Histocompatibilité) Dans le cas du LTCD4+, il s’agit de CMH de Classe II Cette interaction entre le TCR et la molécule de classe 2 est stabilisée par une molécule CD4 qui interagit avec une partie non polymorphe du CMH II. En effet les molécules de CMH sont polymorphes = elles varient d’un individu à un autre, au sein d’une même espèce. o Le peptide se fixe sur la partie polymorphe o Le CD4 se fixe sur la partie non polymorphe A NOTER 1  Les CMH de classe II ne se trouvent que sur les cellules présentatrices de l’antigène (dendritique, macrophages, LB…) La fixation LT-CMH entraîne une cascade de signalisation (non détaillée dans ce cours) L’activation met en jeu 2 signaux successifs 3. 1er signal Les chaînes du récepteur TCR (𝛼 et 𝛽) ont une région intra-cytoplasmique très courte qui ne permet pas la mise en place des cascades de signalisation qui vont activer le LT. o C’est pour cela qu’elles sont toujours associées à d’autres chaînes peptidiques (CD3) CD3 permet donc les cascades de signalisation qui vont activer le lymphocyte T, notamment parce que dans ses chaînes intra cytoplasmiques, on retrouve une partie « ITAM » = Immunoreceptor Tyrosine Based Activation Motif = séquence protéique dans laquelle on retrouve de la Tyrosine o 1 Tyrosine sur les sous-unités γ, δ et ε o 3 Tyrosines sur les sous-unités zêta A NOTER Le Lymphocyte T CD4+ fixe dans sa région intra cytoplasmique une tyrosine kinase : la LCK qui est accrochée à la région intracytoplasmique de CD4 Quand la protéine CD4 arrive pour se fixer au complexe TCR-CMH II-CD3, elle entraîne avec elle la Tyrosine Kinase LCK qui va phosphoryler le motif ITAM du CD3 : c'est le point de départ de l'activation du LT. En absence de molécule LCK, CD3 flotte dans la membrane ce qui ne permet pas de stabiliser la liaison entre le TCR et le CMH II. A NOTER Cela entraîne une cascade de signalisation (non détaillée dans ce cours) Résumé du Signal 1 4. 2nd signal : signal de costimulation Rappel : il y a besoin de 2 signaux pour toutes les cellules de l’immunité adaptative, donc cela vaut aussi pour le Lymphocyte B A NOTER Ce signal est fourni par d’autres récepteurs. Un des principaux récepteurs permettant le signal de costimulation est le récepteur CD28 o CD28 est formé de façon constitutive par le lymphocyte T ; il appartient à la superfamille des immunoglobulines a noter o Il réagit avec 2 ligands exprimés sur la Cellule Présentatrice de l’Antigène (CPA) : les CD80 et CD86.A AJOUTER o Ces ligands sont inductibles par l’activation de la CPA (macrophage), c'est-à-dire que ce o 2  o n’est que lorsque cette cellule est « activée » qu’elle se met à exprimer CD80 et CD86. A NOTER o Leur interaction permet de délivrer le signal de costimulation. Donc le macrophage doit obligatoirement être activé pour exprimer CD80 et CD86 et donc permettre le Signal 2 ; ACTIVATION DU CD80/86 GRACE cette activation est permise par des récepteurs de l’immunité naturelle, dont les TLR Les Macrophages expriment toutes sortes de TLR qui détectent les pathogènes (bactéries…) Ce signal de costimulation indique au LT qu'il y a eu une activation des cellules de l'immunité naturelle (qui ont activé les CPA). A NOTER Résumé du Signal 2 5. Phénomène d’Anergie Si le LT ne reçoit que le signal du CD3 via la liaison TCR-CMH, donc sans signal de co-stimulation, il ne s’active pas ! A NOTER Cependant, le LT a bien vu l’antigène, ce qui induit un phénomène appelé Anergie = LT devenant réfractaire à une autre activation même si elle est faite sous de bonnes conditions A NOTER 6. Intérêt d’avoir une signalisation en 2 temps A NOTER Le Signal 2 ne se fait qu’en cas de présence d’un agent pathogène : cela évite une réponse immunitaire quand il n’y a pas de pathogènes Ainsi, l’intérêt de ce système est le contrôle de la réaction immunitaire : le risque de l’immunité adaptative c’est l’auto-immunité = réponse contre des constituants propres à l’organisme. En effet, les récepteurs des TCR sont générés « au hasard » : ainsi certains peuvent être auto-réactifs. La 1ère barrière consiste donc en la délétion du LT dans le Thymus et dans la Moelle osseuse de ces cellules de l’immunité adaptative qui possèdent des récepteurs auto-réactifs : c’est le phénomène de tolérance centrale Mais cela n’élimine pas tous les récepteurs auto-réactifs : on retrouve donc des LT auto-réactifs en périphérie, donc il faut aussi une tolérance périphérique : o Les LT auto-réactifs vont rencontrer des peptides endogènes (= du « soi »), et activer leur TCR (il y aura donc un Signal 1, celui du CD3) o Mais ils vont devenir anergiques car il n’y a pas de raison qu’une CPA soit activée donc co-stimule le LT vu que c’est du soi o Donc les LT auto-réactifs ne sont finalement jamais activés o C’est une protection importante de la tolérance périphérique 3  En cas de situation infectieuse, la cellule dendritique présentera des peptides endogènes avec une costimulation : il y a donc un risque d’activer les lymphocytes T. o Cependant, ces lymphocyte T auront été rendus anergiques au préalable donc l’activation ne se fera pas. 7. Après les 2 signaux : amplification du signal Une fois activé, le LT exprime une autre molécule à sa surface : le CD154, ligand du récepteur CD40 du macrophage. CD40 est un récepteur constitutif du macrophage o Il appartient à la famille des récepteurs du TNF (cytokine de l’inflammation) a noter Donc CD154 est induit par l’activation du LT ce qui induit encore plus le macrophage ce qui amplifie l’activation du LT donc le CD154 : c’est une boucle d’amplification Sans lui les LT ne sont pas activés correctement car le signal CD154-CD40 va amplifier l’expression des molécules de costimulation et des molécules d’adhésion A NOTER 8. Inhibition des Lymphocytes T après l’activation Avec ce système activateur mis en place, il faut aussi des systèmes qui mettent un terme à l’activation. Déjà, ce qui permet d’y mettre un terme est la disparition de l’antigène, car si la réponse immunitaire a été efficace, la source de l’antigène est détruite, mais ceci est à long terme. Après l’activation, le Lymphocyte T exprime à sa surface le CD152 o Très proche de CD28 o Il n’est pas exprimé de façon constitutive, il apparaît grâce à l’activation du lymphocyte T et à l'activité du Lth reg Il fonctionne aussi avec CD80 et CD86, mais son affinité est plus forte que CD28. Cette fois-ci ça ne transmet pas un signal activateur mais au contraire un signal inhibiteur o Il intervient aussi pour les LT régulateurs qui inhibent la réponse immunitaire (entre en jeu dans la tolérance périphérique). A NOTER Donc lorsque CD152 se lie aux ligands, il prive CD28 de ses ligands et en plus envoie des signaux qui s’opposent à l’activation du lymphocyte mT. Il a dans sa région intra-cytoplasmique le motif ITIM (Immunoreceptor Tyrosin-base Inhibition Motifs) : s’oppose à l’action des kinases dans le signal de signalisation pour l’activation du lymphocyte (déphosphorylation) Il transmet un signal qui va bloquer l’activation des lymphocytes, c’est un mécanisme de contrôle. Note : CD152 est parfois appelé CTLA-4 Il existe un autre récepteur inhibiteur : CD279 = PD1 4  o Ses deux ligands sont CD273 (PDL1) et CD274 (PDL2). Mort par apoptose : un autre récepteur de la même famille que CD40, apparenté aux récepteurs du TNF intervient : c’est CD95, exprimé après l’activation du LT o Il possède aussi un FAS ligand, le CD95 ligand. o Lorsque le FAS ligand se lie au CD95, il induit une cascade de stimulations qui conduit à l’apoptose de la cellule et permet donc l’arrêt de la réponse immunitaire (grâce à un motif intracellulaire de Death Domain qui va amener l’activation des caspases) CD95 n’est donc exprimé que par les lymphocytes T activés tout comme le FAS ligand qui est aussi induit par l’activation o Il en résiste une petite partie qui n’est pas morte : LT mémoires. Si le processus d’apoptose est défectueux les LT normaux s’accumulent : donne des splénomégalies, des ganglions énormes 🡺 ALPS = auto-immune lymphoproliférative syndrome b a noter 9. Utilisation en médicaments Le médicament Abatacept (Orencia®), est une forme soluble de CD152 attaché à un fragment FC d’immunoglobuline : o Il empêche le signal de costimulation en bloquant les ligands (CD80 et CD86, qui devraient se fixer à CD28) o Utilisé comme immunosuppresseur contre la Polyarthrite Rhumatoïde, maladie auto-immune des articulations o Pour les greffes allogéniques : effet immuno-presseur et éviter le rejet de greffe : Belatacept Le médicament Ipilimumab (Mab= anticorps monoclonal en anglais) est un anticorps monoclonal contre CD152 o Pour amplifier la réponse immunitaire, il bloque l’effet de CD152 (inhibiteur) pour prolonger la co-signalisation du lymphocyte T et restaurer la réponse immunitaire contre le cancer comme contre le mélanome. o Utilisé dans les cas des immunothérapies cancéreuses. Il existe aussi des anticorps monoclonaux pour bloquer les récepteurs CD279 : lève le signal inhibiteur et amplifie l’activation des lymphocyte T. Le risque des médicaments qui bloquent les voies inhibitrices est une suractivation et donc la survenue de maladies auto-immunes 🡪 besoin d’un équilibre. 10. Après l’activation Prolifération : créer un répertoire de reconnaissance d’Ag polyclonaux importants ce qui permet de contrôler le fonctionnement des autres cellules notamment des cellules de l’immunité innée Le LT produit des cytokines, notamment l’Interleukine 2 (IL-2) : o Agit de façon autocrine ou paracrine sur les LT o Cela contribue aussi à l’activation des LT 5  Le récepteur des LT est constitué de plusieurs chaînes, dont CD25, qui est un marqueur de l’activation des LT Différenciation en cellules effectrices pour exercer les fonctions dans la réponse immunitaire o Les Lymphocytes T CD4+ sont dits « auxiliaires » = helpers : ils vont contrôler la réponse des autres cellules immunitaires, notamment par la production de cytokines o Selon les cytokines produites, on distingue plusieurs types de LT : Lymphocytes Interaction entre LT - CPA : des cytokines sont produites par la CPA Th1 (h pour (macrophage) tel que les interleukines IL-12. helpers) o Cette IL-12 induit la transformation du LT activé en lymphocyte Th1. Ce lymphocyte va alors produire de l’interféron gamma IFN γ qui agit en retour sur la CPA en induisant son activation. Les macrophages activés par l’interféron gamma prennent un aspect particulier, en forme de carré, on parle de Macrophages Épithélioïdes et fusionnent entre eux pour former des cellules géantes, ce qui forme un Granulome (amas de cellules inflammatoires) épithélioïdes et gigantocellulaire = formation qui traduit la présence de la réponse de type Th1. Type de réponse importante dans les infections à mycobactéries (notamment celle responsable de la tuberculose) car ces bactéries continuent à proliférer dans les vacuoles de phagocytose du macrophage. Mais lorsque le macrophage reçoit, par le lymphocyte Th1, le signal IFN γ, cela lui donne un état d’activation qui lui permet d’être bactéricide vis à vis des mycobactéries. En cas de mutation génétique dégradant l’une des protéines de cette boucle, le système est interrompu : la traduction clinique est une infection sévère aux mycobactéries (par ex. lors d’une vaccination BCG, qui est un vaccin vivant) Lymphocytes Ils produisent les IL-4, IL-5 et IL-13. Th2 L’IL-5 induit la production des Polynucléaires Éosinophiles par la moelle osseuse (qui sécrètent des toxines contre les helminthes) et des Polynucléaires Basophiles (qui produisent des médiateurs de l’inflammation notamment de l’histamine ce qui favorise la contraction des muscles lisses du TD donc la diarrhée et l’élimination des vers) IL-4 et IL-13, permettent la production d’IgE par les LB. o Se fixe sur des récepteurs des PN éosinophiles et basophiles Toutes ces cellules sont efficace dans la protection contre les infections 6  parasitaires notamment contre les helminthes (vers parasite) En cas de dérèglement de la réponse TH2, on observe des hypersensibilités 🡪 cf. allergie au pollen, cacahuètes… Lymphocytes Ils produisent de l’IL-17 qui mobilise les Polynucléaires Neutrophiles contre Th17 les champignons et à bactéries extra cellulaires (Population importante au niveau des muqueuses). Autre ex. où les cellules de l’immunité adaptative amplifiant le fonctionnement des cellules de l’immunité naturelle Lymphocytes Ils produisent les IL-21 et IL-10 : amplifie la réponse immunitaire TFh (T helper Folliculaire) Peuvent migrer dans les follicules lymphoïdes et favorisent l’interaction des LB. Spécialisés dans l’interaction avec les LB. Lymphocytes Induit par une cytokine appelée TGF 𝛽, très présente dans les muqueuses Trég (régulateur) Exprime fortement CD152 qui va bloquer CD28 donc la co-signalisation et donc la réponse immunitaire ! Certains proviennent directement du thymus mais d’autres doivent de différencier en périphérie (à partir du LT activé) où ils assurent la tolérance, par ex. pour tolérer les Antigènes de la flore bactérienne ou bien le fœtus II) Les Lymphocytes T CD8+ Le fonctionnement est globalement similaire, à quelques nuances près Les lymphocytes T CD8+ sont principalement mis en jeu dans la réponse aux infections virales. A) Activation Ils sont activés encore une fois par une cellule du système immunitaire (cellule dendritique, macrophage…) Une CPA infectée par un virus présente à la fois des CMH de classe I et des CMH de classe II. La reconnaissance des peptides antigéniques par le lymphocyte T CD8+ se fait au travers du CMH de classe I, présenté par une cellule présentatrice d’antigène qui provient du cytoplasme de la cellule. Les signaux 1 et 2 se font de la même manière que pour le lymphocyte T CD4+ : o CD8 a le même rôle que CD4 donc se fixe sur un site non polymorphe de la classe I stabilisant la relation TCR-CMHI o Le premier signal a aussi besoin d’un signal de costimulation délivré par CD28 et ses ligands C80/CD86. 7  La différence est que le LT-CD8+ n’exprime pas ou très peu CD154 (ligand de CD40) o Mais en parallèle, la CPA présente aussi ses Antigènes sur le CMH II o Donc LT-CD4 est activé et donne le signal CD154 qui active CD40 activant la cellule dendritique o La cellule dendritique peut donc à son tour activer ses CD80/86 pour activer le LT CD8 (activation indirecte) Les lymphocytes T CD4+, en plus de compléter l'activation des lymphocytes T CD8+ produisent aussi des cytokines et notamment l’IL-2. o Elle agit de façon autocrine sur le Lymphocyte T CD4+, et aussi sur le CD8+. La capacité pour les cellules dendritiques de présenter des CMH de classe I et de classe II, donc de croiser les voies de passage des peptides antigéniques est une particularité qui lui est propre. Un des rôles essentiels de ces LTCD8 est de se différencier en LT Cytotoxique pour que l’infection virale soit contrôlée. o Ils vont reconnaître les cellules infectées qui expriment l’antigène viral, pour ensuite les détruire B) Après l’activation Un lymphocyte T CD8+ activé va proliférer pour augmenter la taille de son clone et se différencier en cellules effectrices pour avoir un nombre de Lymphocyte T CD8+ spécifique (cytotoxique) suffisant. La cellule effectrice du lymphocyte T CD8+ est un lymphocyte T CD8+ cytotoxique de même morphologie que les NK. Ces lymphocytes T CD8+ effecteurs quittent l’organe lymphoïde secondaire, migrent dans la circulation sanguine et ils vont dans le territoire tissulaire correspondant. Ils utilisent pour cela la voie lymphatique. Dans ce territoire tissulaire, il va retrouver des cellules épithéliales (par exemple) infectées par le virus (qui ont conduit à son activation). o Donc les cellules épithéliales expriment des molécules CMH de Classe I présentes sur toutes les cellules de l’organisme o Elles vont donc présenter des peptides issus du virus o le Lymphocyte T CD8+ activé va reconnaître par son TCR alpha et bêta ce peptide (stabilisé par les molécules d’adhésion ce qui permet qu’ils exercent leur fonction spécifiquement dans leur localisation). Comme le lymphocyte est alors au stade effecteur, il n'a pas besoin du système de double signal, pas de co-stimulation, la reconnaissance de l'Ag spécifique pour lequel il a été activé entraîne immédiatement la libération des granules cytotoxiques. o Le contenu de ces granules est alors libéré dans le cytoplasme de la cellule cible. o La perforine permet de faire des trous dans la cellule cible et les granzymes permettent la 8  lyse de son contenu. Mort cellulaire : Similairement aux lymphocytes T CD4+, les lymphocytes T CD8+ expriment CD95 au cours de leur différenciation. o Celui-ci entraîne alors la mort par apoptose des cellules, ou bien certains lymphocytes T CD8+ persistent et participent à la mémoire immunitaire. III) Les Lymphocytes NK Les Lymphocytes NK (Natural Killer) sont d’emblée cytotoxiques (peu différenciables des lymphocytes CD8+ activés) Ils ont des récepteurs de la cytotoxicité naturelle NCR Ces récepteurs reconnaissent des ligands exprimés par l’infection virale, ils permettent alors la libération des granules cytotoxiques pour aboutir à la lyse de la cellule cible. Les lymphocytes NK possèdent également des récepteurs inhibiteurs qui reconnaissent les molécules du CMH de classe I. Toutes les cellules de l’organisme vont alors être capables de fournir ces molécules aux lymphocytes NK pour les protéger de la lyse par ce lymphocyte. Cependant, certaines cellules infectées par un virus peuvent développer une résistance aux lymphocytes CD8+ activés en inhibant l’expression des molécules du CMH de classe I. o Le lymphocyte NK ne reconnaîtra donc plus les peptides inhibiteurs de son activation normalement présent sur le CMH I o Il pourra donc s’activer et lyser la cellule cible. 9