Immunologie - Les sous-populations lymphocytaires T CD4+ - CM 10 - PDF

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IMMUNOLOGIE CM Les sous-populations 10 lymphocytaires T CD4+ RT : Florentine Samidja Date : 26/10/2023 RB : Lilou PLISZCZACK et Théo CAMPIN Prof : Dr Sabine Le Gouvello PLAN DU COURS I. Résumé....................................................................................................................................... 2 II. Activation des LT naïfs................................................................................................................. 2 A. Synapse immunologique : Récepteur pour l’antigène des LT (TCR) et molécules de costimulation........... 2 B. Voies de transduction du signal associées à la stimulation du TCR et de la molécule de co-stimulation CD28............................................................................................................................................................ 4 III. Cytokines et Polarisation fonctionnelle des LT auxiliaires/helper CD4+ : Th1, Th2, Th17, Tfh......... 4 IV. LT régulateurs et tolérance périphérique...................................................................................... 6 V. QCMs d'entraînement et annales................................................................................................. 7 A. QCMs d'entraînement.......................................................................................................................... 7 B. Annales................................................................................................................................................ 8 Page 1 sur 8  I. Résumé Les lymphocytes T CD4+ sont les organisateurs centraux des réponses immunitaires adaptatives. Ayant été soumis à la sélection positive puis négatives dans le thymus, les LT rejoignent ensuite la circulation et sont appelés « naïf » car ils n’ont pas encore rencontré l’antigène reconnu spécifiquement par leur récepteur à l’antigène (TCR). Les LT naïfs spécifiques d’un antigène donné sont très peu fréquents, de l’ordre de 100 000 à 1 000 000. Afin d’augmenter leur nombre et acquérir leur fonctionnalité, les LT naïfs doivent être activés dans les organes lymphoïdes secondaires par les CPA (cellules présentatrices d’antigène) « professionnels ». Ce sont principalement les cellules dendritiques qui présentent à leur surface l’antigène spécifique, qui est lui- même complexé avec les molécules du Complexe Majeur d’histocompatibilité (CMH). Afin d’induire efficacement la prolifération et la différentiation fonctionnelle, l’activation spécifique du LT via le TCR doit être complété et amplifier par la stimulation du corécepteur CD28 qui se lie aux molécules CD80 et CD86 à la surface des cellules dendritiques. D’autres molécules comme les molécules d’adhésion CD2 et LFA-1 vont également optimiser l’interaction LT naïf/CPA, et contribuer à l’activation d’une réorganisation du cytosquelette, ce qui permet la formation d’une zone élargie de contact étroit entre le LT et la CPA, c’est la synapse immunologique. Suite à l’activation du TCR, la différentiation des LT CD4+ naïfs en différents profils fonctionnels (Th1, Th2, Th14, Tfh, …) est dépendante des cytokines présentes dans le micro-environnement où aura lieu l’interaction physique entre les LT et les CPA. Après leur activation et leur différentiation fonctionnelle, les LT spécifiques d’antigène regagnent la circulation sanguine grâce à la modulation de l’expression à leur surface de différents récepteurs de chimiokines, et accèdent ensuite aux différents tissus périphériques où ils vont exercer leur action effectrice. La régulation de l’activation des LT est dépendante de différentes molécules inhibitrices qui empêchent la suractivation de la réponse immunitaire des LT afin d’empêcher la survenue de maladie auto-immunes chroniques. Les LT régulateurs (Treg) contribuent également à la tolérance périphérique qui est une prévention active en dehors du thymus, pour la survenue des réactions auto-immunes. L’activation et la polarisation fonctionnelle des LT CD4+ naïfs permettent donc l’amplification clonale de LT spécifiques d’antigènes et une efficacité accrue des réponses immunes adaptatives. En effet, ces cellules jouent un rôle majeur dans la coordination de ces réponses : grâce à leur aide apportée aux LT CD8+ cytotoxiques et aux LB spécifiques d’antigènes, mais permettent aussi l’amplification de la réponse immunitaire innée. II. Activation des LT naïfs A. Synapse immunologique : Récepteur pour l’antigène des LT (TCR) et molécules de costimulation. L’interaction entre les LT naïfs et les CPA professionnelles a lieu dans les organes lymphoïdes secondaires où les LT pénètrent en traversant les veinules à endothélium haut (HEV) depuis la circulation sanguine. Le processus d’entrée dans ces organes est actif et met en jeu les molécules d’adhésion CD62L et LFA-1 (=CD11a/CD18) ainsi que les récepteurs de chimiokines CCR7. L’expression de CCR7 par les LT naïfs et les cellules dendritiques leur permet d’utiliser le gradient des chimiokines CCL21 et CCL19 pour migrer vers la zone lymphocytaire T de l’organe lymphoïde secondaire où ces deux types de cellules vont interagir. Page 2 sur 8  Les cellules dendritiques chargées de peptides apprêtés à partir d’antigènes capturés dans les tissus périphériques drainés par l’organe lymphoïde, sont exposés dans le sillon de présentation des molécules du CMH. Pour être activés, les LT naïfs doivent établir une liaison de haute affinité entre leur TCR et un complexe peptide-CMH spécifique. S’il n’y a aucune liaison de haute affinité établie entre le TCR et peptide-CMH, le LT naïf quitte alors le ganglion par le vaisseau lymphatique efférent. Ce processus dure entre 12 à 18 heures. En revanche si le TCR reconnaît spécifiquement l’un des complexes peptides-CMH avec une affinité suffisante, alors le LT peut s’activer et le processus d’expansion clonale peut débuter. État de pré-activation : L’Ag peptidique/CMH est présenté au complexe du CD3/TCR au centre de la zone de contact entre CPA et cellule T, le cSMAC (central supramolecular activation cluster), de même que la molécule de costimulation CD28 et d’autres molécules de co-stimulation et de signalisation. CPA et cellules T sont aussi connectées par des micro-domaines membranaires pSMAC (peripheral supramolecular activation cluster) enrichis en molécules d’adhésion (intégrines dont LFA-1/ICAM-1) et adaptateurs cytosquelettiques associés. État d’activation : Après l’interaction TCR-peptide-CMH, il y a une migration latérale du pSMAC vers le cSMAC grâce aux réarrangements du cytosquelette d’actine qui permettent la formation d’une synapse immunologique mature. La stabilité de la liaison TCR-peptide- CMH est renforcée par la liaison des corécepteurs CD4 et CD8 aux molécules du CMH de classe II ou I respectivement. La liaison de CD28 aux molécules CD80 et CD86 exprimées par les cellules dendritiques actives est indispensable à l’activation complète des LT naïfs, et pour les protéger d’un état anergique (incapacité à réagir) ou d’une apoptose précoce qui intervient en l’absence d’activation. Après 2 à 3 jours d’interaction étroite avec la cellule dendritique permettant l’échange de nombreux signaux, l’expression de la molécule CTLA-4, se liant également aux molécules CD80 et CD86, par le LT activé, arrête la signalisation activatrice. Ce processus permet au LT de reprendre ses mouvements et de poursuivre sa prolifération et sa différentiation. Page 3 sur 8  B. Voies de transduction du signal associées à la stimulation du TCR et de la molécule de co-stimulation CD28 Suite à la formation de la synapse immunologique, les corécepteurs CD4 (ou CD8) et CD45 vont initier une cascade d’activation enzymatiques. Celles-ci vont aboutir : 1) À la phosphorylation par tyrosines kinases Lck et Fyn. Des motifs ITAM présents dans la partie intracytoplasmique du complexe CD3 ce qui permet la transmission de l’activation du TCR à l’intérieur de la cellule. 2) Au recrutement après phosphorylation par la tyrosine kinase ZAP-70 et d’autres protéines importantes pour la signalisation de l’activation. 3) À l’augmentation du calcium intracellulaire. 4) À l’induction de la translocation nucléaire de facteurs de transcription (NF-kappaB, AP-1, NFAT), par l’intermédiaire de voies de signalisation distales faisant intervenir des kinases, des sérines et des thréonines (PKCtheta, MAPkinases, PI3K, AKT). Les facteurs de transcriptions vont alors se lier à des promoteurs de gènes importants pour l’activation, la survie, la différenciation et la prolifération des LT, notamment pour la production de la cytokine IL-2, facteur de croissance majeur pour ces cellules. D’autres molécules, comme CD40-Ligand (CD154), ICOS et OX40 interviennent comme co-stimulation via la liaison à leur récepteur respectifs (CD40, ICOSL et OX40L) exprimés sur les cellules dendritiques, et jouent un rôle dans la différenciation fonctionnelle des LT. Les signaux de co-stimulation d’activation lymphocytaire convergent vers la kinase mTOR (mammalian Target Of Rapamycin), qui est un régulateur central du métabolisme et de la survie cellulaire en réponse aux facteurs environnementaux. L’action conjointe des signaux délivrés par le TCR et mTOR permet la progression du cycle cellulaire et l’activation métabolique, ainsi que l’expression de la cytokine IL-2 et de son récepteur dont l’action conjointe renforce l’activation de mTOR, ce qui permet alors la prolifération des LT. III. Cytokines et Polarisation fonctionnelle des LT auxiliaires/helper CD4+ : Th1, Th2, Th17, Tfh Après reconnaissance de l’antigène et activation, les LT prolifèrent et se différentient en lymphocytes effecteurs ou auxiliaires (TH pour helper en anglais) ou en lymphocytes à activité régulatrice (régulateurs induits, iTreg) selon le micro-environnement cytokinique dans lequel leur activation s’est effectuée. Ces cytokines « polarisantes » sont produites par les cellules immunitaires du micro-environnement de la synapse, majoritairement par les cellules dendritiques notamment : IL-12 et IFNɣ pour une polarisation fonctionnelle vers un profil de sécrétion de type Th1, IL-4 pour l’induction d’un profil Th2, TGFβ et diverses cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-6 pour l’induction d’un profil Th17 TGFβ et IL-2 pour l’induction des iTregs. La liaison des cytokines « polarisantes » à leur récepteurs induit l’activation de protéines de la famille STAT (Signaling Transducer and Activator of Transcription). Ces protéines induisent une augmentation de l’expression des facteurs de transcription de différents gènes, notamment ceux des cytokines elles- mêmes, avec pour conséquence la production des « signatures » cytokiniques. Page 4 sur 8  Chaque type fonctionnel de LT possède donc un facteur de transcription majeur et spécifique qui, dans une action conjointe et complexe avec des protéines STAT spécifiques, inhibe le développement des autres profils et polarise la cellule vers un profil fonctionnel spécifique, les mieux connus étant les profils Th1, Th2, Th17, Tfh et iTreg. Il est important à savoir qu’il existe une certaine plasticité entre les différents profils de lymphocytes T CD4+. Cette plasticité est sous le contrôle de modifications épigénétiques des gènes-cibles de facteurs de transcription, permettant une adaptation des cellules T effectrices au contexte immunologique dans lequel elles se trouvent. Les LT CD4+ activés sécrètent donc des répertoires différents de cytokines et expriment des récepteurs de chimiokines différents qui : Régulent leur migration Recrutent et activent certaines cellules de l’immunité innée Peuvent aussi favoriser l’activation des LT CD8 cytotoxiques et des LB spécifiques de l’antigène. Ces profils fonctionnels différents confèrent aux sous-types de lymphocytes Th des rôle spécifiques pour l’élimination de différents types de micro-organismes infectieux : Après leur activation initiale spécifique, l’augmentation du nombre de LT spécifiques d’un antigène donné (=expansion clonale) induit une augmentation de leur fréquence de 1000 à 10 000 fois dans la circulation. Puis ces LT accéderont aux tissus périphériques où ils exercent leurs actions effectrices. Lors de la disparition de l’antigène, une « contraction clonale » est observée, ce qui correspond à la diminution du nombre des LT spécifiques. Celle-ci est due à la privation de l’antigène mais aussi à des mécanismes régulateurs comme l’action de CTLA-4 (cité précédemment) et à la mort par apoptose induite par l’activation (ou AICD pour « Activation Induced Cell Death »). Les LT spécifiques d’antigène qui ne sont pas éliminés sont appelés « LT mémoire » : Page 5 sur 8  Ils sont présents dans le sang à une fréquence supérieure à celle des LT naïfs originels Jouent un rôle dans la réponse immunitaire secondaire. En plus de CTLA-4, d’autres molécules inhibitrices (TIM-3, PD-1/PDL1 et PDL2) interviennent dans les interactions LT/cellules dendritiques ou LT/ cellule cible (dites checkpoints immunitaires). Ces molécules jouent un rôle important de régulation pour empêcher la suractivation de la réponse immunitaire des LT qui peut être la cause des maladies auto-immunes inflammatoires chroniques. NB du RB : Voici un tableau récapitulant les éléments de l’image ci-dessus, de manière plus lisible : Th1 Active les macrophages et les LT CD8+ Augmente l’expression du CMH I Défense contre les pathogènes intracellulaires Impliqué dans les pathologies auto-immunes Th2 Active les granulocytes éosinophiles et basophiles Défense contre les parasites extracellulaires (ex : helminthes) Impliqué dans l’allergie Th9 Défense contre les parasites extracellulaires Participe à certains phénomènes auto-immuns des muqueuses Tfh Active les lymphocytes B Aide à la production d’anticorps et à l’augmentation de leur affinité Défense contre tout type de pathogènes Th17 Active les granulocytes neutrophiles Active des fonctions immunes de l’épithélium Défense contre des pathogènes extracellulaires (ex : champignons) Impliqué dans les pathologies auto-immunes Treg Régule les fonctions des LT Prévient l’auto-immunité Promeut les cancers IV. LT régulateurs et tolérance périphérique La tolérance immunitaire se manifeste par un état actif de non- réponse du système immunitaire vis-à-vis de certains antigènes avec lesquels il a été en contact préalablement. Une tolérance immunitaire s’exerce alors spécifiquement vis-à-vis des constituants du soi ou vis-à-vis de constituants exogènes considérés comme non pathogènes du fait de l’absence de signal de danger. L’induction de la tolérance « centrale » consiste en la délétion clonale de lymphocytes réactifs par rapport aux antigènes du soi, dans le thymus pour les LT ou dans la moelle osseuse pour les LB. L’acquisition de la tolérance centrale se déroule lors des processus de différentiation des LT et LB (cf chapitre sur l’Ontogénie des lymphocytes). La tolérance périphérique vise quant à elle à inhiber l’activité de lymphocytes auto réactifs n’ayant pas été éliminés au niveau central. Elle repose sur différents mécanismes parmi lesquels il y a la suppression de la réponse immune par les LT régulateurs. Il existe des LT régulateurs naturels d’origine thymique (dénommés tTreg ou nTreg) et des LT régulateurs périphériques (dénommés pTreg ou iTreg) qui sont induits en périphérie à partir de LT conventionnels.Chez l’homme, de nombreuses maladies auto- immunes seraient associées à un déficit qualitatif ou quantitatif des LT régulateurs. Bien qu’on n’ait pas de valeur précise, du fait de l’absence de marqueur permettant de distinguer strictement les Treg thymique des iTreg, on estime que les premiers seraient 2 à 3 fois plus nombreux que les derniers à l’état basal. Page 6 sur 8 Les LT régulateurs naturels se développent dans le thymus, et sont déjà présents in utéro. Les Treg naturels expriment à leur surface la molécule CD4 et la chaîne ⍺ du récepteur de l’IL-2, CD25, constitutivement et fortement. Les étapes précise de leur développement ne sont pas encore complètement comprises ; néanmoins, le développement des Treg naturels pourrait reposer sur la sélection dans le thymus de LT dont le TCR a une forte affinité (mais inférieur à celle induisant la sélection négative) d’interaction avec des complexes CMH-peptides du soi présentés par les cellules thymiques stromales. De plus, les corpuscules de Hassall sécrètent une hormone thymique, la TSLP (Thymic Stromal LymphoPoietin) qui contribue à l’induction, dans les thymocytes immatures, de l’expression du facteur de transcription FoxP3 dont le niveau et la stabilité d’expression corrèlent avec la fonction suppressive. Le facteur de transcription Helios et le récepteur NRP1 (neuropiline1/ récepteur du VEGF et des sémaphorines) semblent plus exprimés par les tTreg que par les iTreg. Les tTreg vont synthétiser à la périphérie différentes cytokines régulatrices comme le TGF-β, l’IL10 et l’IL- 35. La survie de ces Treg dépend de l’IL-2 environnante. Les LT régulateurs périphériques sont induits à partir de LT CD4+ naïfs et différenciés à la périphérie par l’IL-10/TGF-β. Nous pouvons observer deux types de Treg induits en périphérie : Les iTreg n’exprimant pas Foxp3 (iTreg-Fox3…) producteurs d’IL-10 Les iTreg exprimant Foxp3 (iTreg-Fox3+). Les iTreg ont pour rôle de prévenir et contrôler les réactions auto-immunes induites par des antigènes étrangers, notamment ceux présents dans les muqueuses (tube digestif, peau, poumons). Ces iTreg, issus de LT n’exprimant pas le facteur de transcription Foxp3 initialement, vont l’exprimer une fois activés dans un environnement propice à leur différenciation (par exemple en présence de TFG-β et d’IL-2 et/ou d’acide rétinoïque (RAI)). Les iTreg sont capables de supprimer ou de contrôler les réponses immunitaires qui pourraient se déclencher au niveau de la barrière muqueuse au contact de la flore microbienne. La perte de ces cellules est associée à des maladies auto-immunes et inflammatoires chroniques du tube digestif. La fonction suppressive des iTreg semble s’exercer via la sécrétion d’IL-10 et par leur capacité à réduire la production d’IL-2. Ils pourraient également agir en diminuant l’expression des molécules du CMH et des molécules co- stimulatrices par les CPA. La tolérance périphérique consiste donc en un contrôle actif des réactions auto-immunes en dehors du thymus. La rupture de tolérance conduit à l’auto-immunité. Les Treg préviennent l’auto-immunité (mais ne la guérisse pas). V. QCMs d'entraînement et annales A. QCMs d'entraînement QCM 1. Parmi les propositions suivantes, laquelle/lesquelles est/sont correcte(s) ? A. L’interaction entre LT et CPA professionnelles a lieu dans le sang B. Les molécules CD62L et LFA-1 participent à l’entrée active dans les organes lymphoïdes secondaires C. A l’état de pré-activation les CPA et les cellules T sont connectés par des micro-domaines membranaires pSMAC D. Lors de l’état d’activation, il y a migration latérale du pSMAC vers le cSMAC via des réarrangements du cytosquelette de myosine E. La stabilité de la liaison TCR-peptide-CMH est renforcée par la liaison des co-récepteurs CD4 et CD8 aux CMH de type II et de type I respectivement QCM 2. Parmi les propositions suivantes, laquelle/lesquelles est/sont correcte(s) ? A. En état d’activation la liaison de CD28 aux molécules CD80 et CD86 exprimées par les cellules dendritiques activées est indispensable à l’activation complète du LT naïf B. Après la formation de la synapse immunologique, il y a phosphorylation par les tyrosines kinases Lck et Fyn des motifs ITAM présents dans la partie extra-cytoplasmique Page 7 sur 8  C. L’augmentation du calcium intracellulaire se fait après la formation de la synapse immunologique et de la cascade d’activation enzymologique D. L’action des signaux délivrés par le TCR et mTOR permettent l’expression de la cytokine IL-2 et de son récepteur qui renforce l’activation de mTOR E. Les cytokines « polarisantes » sont produites par les cellules immunitaires du micro-environnement de la synapse, majoritairement par les macrophages QCM 3. Parmi les propositions suivantes, laquelle/lesquelles est/sont correcte(s) ? A. Chaque type fonctionnel de LT possède un facteur de transcription majeur et spécifique B. Il y a une plasticité entre les profils de LT CD4+ qui est sous le contrôle de modifications épigénétiques des gènes-cibles de facteurs de transcription C. Les LT CD4+ activés sécrètent des répertoires identiques de cytokines et expriment les mêmes récepteurs de chimiokines D. La « contraction clonale » est due à la privation de l’antigène et à des mécanismes régulateurs comme l’action de CTLA-4 E. Les LT mémoires sont présents dans le sang à une fréquence inférieure à celle des LT naïfs originels, et vont jouer un rôle dans la réponse immunitaires secondaire QCM 4. Parmi les propositions suivantes, laquelle/lesquelles est/sont correcte(s) ? A. La tolérance immunitaire se manifeste par un état actif de réponse du système immunitaire vis-à-vis de certains antigènes avec lesquels il a été en contact préalablement B. La tolérance centrale vise à inhiber l’activité de lymphocytes auto réactifs n’ayant pas été éliminés au niveau périphérique C. Les corpuscules de Hassall sécrètent une hormone thymique : la TSLP, qui contribue dans les thymocytes immatures à l’induction de l’expression du facteur de transcription FoxP3 D. Pour les LT régulateurs naturels, le facteur de transcription Helios et le récepteur NRP1 semblent plus exprimés par les iTreg que par les tTreg E. Il y a deux types de Treg pour les LT régulateurs périphériques, il y a les iTreg n’exprimant pas Foxp3 producteurs d’IL-10 et les iTreg exprimant Foxp3 QCM 1 QCM 2 QCM 3 QCM 4 BCE ACD ABD CE B. Annales Années 2021 - 2022 QCM 1. A. Les lymphocytes T CD4+ naïfs expriment à leur surface la molécule d’adhésion CD62L B. Les lymphocytes T CD4+ naïfs expriment à leur surface le récepteur de chimiokines CCR7 C. La chimiokine CCL21 permet la migration des lymphocytes T naïfs dans les ganglions D. La stimulation du récepteur spécifique de l’antigène suffit à faire proliférer les lymphocytes T CD4+ naïfs E. Les lymphocytes T CD4+ naïfs sont activés lors d’un contact avec les cellules dendritiques QCM 2. A. Les lymphocytes T régulateurs naturels expriment de façon constitutive à leur surface la chaîne alpha du récepteur à IL-2, CD25 B. Foxp3 est un facteur de transcription exprimé par les lymphocytes T régulateurs naturels C. Les lymphocytes Th2 producteurs d’IL-13 sont impliqués dans la réaction allergique D. Les lymphocytes Tfh inhibent la production d’anticorps par les lymphocytes B E. Les lymphocytes Th1 sécrètent de l’IL-12 QCM 1 QCM 2 ABCE ABC Page 8 sur 8