Transcript Activation lymphocytaire t et mémoire cellulaire

Activation lymphocytaire T
et mémoire cellulaire
S3 L2
Dr Cédric Ménard
Production de T naïfs par le thymus
DN4
Couples récepteurs / ligands
CCR7 / CCL19-CCL21
CXCR4 / CXCL12
CCR9 / CCL25
CCR9
CCR7
CXCR4
CCR7
CD44
CCR7
S1P1
S1P1 : sphingosine 1 phosphate récepteur 1
Organes
lymphoïdes
secondaires
T mature
naïf
modifié
Entrée du T naïf dans le ganglion
capsule
vaisseau lymphatique
afférent
High
Endothelial
Venules
centre
germinatif
follicule
vaisseau lymphatique
efférent
hile
Rencontre DC/T naïfs dans le paracortex
Sinus lymphatique
sub-capsulaire
cellule dendritique mature
CCR7+
Sinus lymphatique
sous-capsulaire
= zone riche en T
Les T naïfs parcourent les OLS à la “recherche” leur Ag
 Les cellules T naïves arrivent par la
circulation sanguine dans les ganglions
lymphatiques via des veinules (HEV) dans
le paracortex
Les T naïfs entrent
ds le gg° par les HEV
 En quittant le vaisseau sanguin, les
cellules T entrent profondément dans le
cortex où elles rencontrent au hasard les
cellules dendritiques.
 Les cellules T (vert) ne rencontrant pas
l’antigène spécifique, reçoivent un signal de
survie, puis quittent le ganglion par le
vaisseau lymphatique efférent
Ils scannent les Ag
présentés par les DC
 Les cellules T (bleue) rencontrant
l’antigène spécifique, sont activées par les
DC puis prolifèrent et se différencient en
cellules T effectrices. (expansion clonale
de 100-1000 X puis quittent le ganglion)
12-18h par ganglion
Les intégrines stabilisent le contact LyT / CMH-Peptide
Pendant que les cellules naïves parcourent le paracortex du ganglion, elles
fixent de façon transitoire les APC qu’elles rencontrent.
•
Généralement fixées aux intégrines de faibles affinités.
•
Ces intéractions cellules-cellules sont transitoires et permettent au TCR
de vérifier quels sont les complexes CMH:Ag à la surface de l’APC.
Formation d’une synapse immunologique T/DC
1- Interaction ICAM1-LFA1
2- Fixation TCR sur complexe
CMH/pept
Il faut environ 100 complexes peptide:CMH
spécifiques identiques pour déclencher une
réponse sur la cellule T possédant le bon TCR.
p-SMAC : peripheral SMAC
c-SMAC : central SupraMolecular Activation Cluster
3- réorganisation du
Cytosquelette:
disposition en cercles
concentriques
CD45
p-SMAC
c-SMAC
Activation des TCD4 par les DC matures
1.
DC mature
LYMPHOCYTE T4
Molécules d’adhésion
ICAM-1
LFA-1
2.
CMH
II
CD86
4.
CD80
OX40-L
ICOS-L
signal 1
CD4
3.
CD40
TCR/CD3
5.
Activation
CD40L
signal 2
CD28
CTLA4
Inhibition
OX40
ICOS
Survie
Différentiation
Cellules T au repos
a
b
CMH
Classe II
Repos: pas clustering
dans C-SMAC; pas
Phosphorylation ITAMS
TCR
CD3
LAT : Linker for
Activation of T cells
e
d
a
b
CD3
g
CD4
e
Lck
LAT
ITAMs
(immunoreceptor
tyrosine-based
activation motifs)
z z CD3
ZAP70 kinase
Engagement du TCR et “clustering”
a
b
a
b
CMH
Classe II
TCR
CD3
e
L’agrégation de TCR
avec le co-récepteur
approprié permet la
phosphorylation des
motifs ITAM par Lck
d
LAT
CD3
g
CD4
e
Lck
ITAMs
(immunoreceptor
tyrosine-based
activation motifs) CD3 z z
ZAP70 kinase
ZAP70 se fixe sur les motifs ITAM
a
b
a
b
MHC
Class II
TCR
CD3
e
d
CD3
g
LAT
CD4
e
Lck
z z
Les ITAMs phosphorylés
recrutent ZAP70 qui sera
alors phosphorylé par Lck
ZAP70 kinase
(zeta associated protein tyrosine kinase-70)
ZAP70 active LAT
a
b
a
b
CMH
Classe II
TCR
CD3
e
d
CD3
g
CD4
e
LAT : Linker for
Activation of T cells
LAT
Lck
z z
Animation à voir :
http://www.youtube.com/watch
?v=dd5S10sW-4M
ZAP70 kinase
ZAP70
PIP2 : phosphatidylinositol
diphosphate
PIP2
phosphorylation
LAT
PLCg
activation
clive
Inositol
triphosphate IP3
 [Ca+2]i
Diacylglycérol
 DAG
Ras
(petite protéine G)
PKC
(serine/ threonine protein kinase )
calcineurin
calcineurine
(phosphatase)
NFAT
déphosphorylé
(nuclear factor of activated cells)
NFkB
activated
AP-1 AP-1 : Activator
Protein 1
L’action conjointe de ces facteurs de transcription induit
l’expression de gènes spécifiques dont la synthèse d’IL-2
et de la sous-unité a de son récepteur (IL-2R a)
L’essentiel

Regroupement de multiples récepteurs à la surface cellulaire ce
qui entraîne l’activation de tyrosines kinases comme Lck qui
phosphoryle les ITAM présentes sur la queue cytoplasmique des
sous-unités CD3 qui permettent à d’autres protéines de
s’associer avec le complexe.

ZAP70 fixe les ITAM et peut à son tour phosphoryler LAT

LAT active PLCg qui initie une série de cascades d’activations qui
aboutit à la production de facteurs de transcription.

Ces facteurs de transcription induisent l’IL-2 et la chaîne a du
récepteur à l’IL-2 (IL-2R) appelée CD25 ce qui amplifie la
prolifération des cellules T et induit leur différenciation
Les cellules T activées sécrètent et répondent à l’IL-2
La reconnaissance de l’Ag induit NFAT, NFkB, AP-1 qui se fixent sur le
promoteur de l’IL-2 et amènent à la transcription du gène de l’IL-2.
La production de l’IL-2 nécessite l’interaction de CD80/86 avec CD28
laquelle stabilise l’ARNm de l’IL-2
Prolifération/différenciation du T activé
Signal 1
+Signal 2
activation
+signal 3=IL-2
+Autres cytokines
survie
mTOR
rapamycine
prolifération
G1
G0
S
différenciation
Les T CD4 activés se différencient en T effecteurs ou mémoire helper (Th)
Les T CD8 activés se différencient en T cytotoxiques (Tc)
mTOR : mammalian Target Of Rapamycin
Une nomenclature « historique »
Cytokines
Facteurs de
croissance
Prolifération
Prolifération
Différenciation
Maturation…
(effets pos. ou neg.)
dont:
Interleukines
Interférons
Pas uniquement
produites par les GB !
Chimiokines
Migration
Différenciation et polarisation du Th
• Composition en
cytokines variable
dans le milieu
Th0
• Différents PRR
(pathogen recognition
receptor) activés par
les pathogènes
STAT : Signaling Transducer and Activator of Transcription
Activation de protéines STAT spécifiques
• Différents profils de
polarisation des T
helper
Induction de facteurs de
transcription spécifiques
Th1
Tbet
Th2
GATA-3
Th17
RORgt
Treg
induit
FoxP3
TFH
Bcl6
Signatures cytokiniques des profils Th
++
a
TH0
IL-9
stimulation de la réponse
immune cytotoxique (CD8,
Mφ, NK…) : virus, bactéries
intracellulaires//MAI
stimulation de la réponse
immune alternative (Mφ,
éosino, mastocytes) : parasites
extracellulaire//allergie
IL-21
IL-4
IL-21
TFH
IL-17
TNFa
stimulation de la réponse immune
humorale (lympho B) : virus,
bact. extracellulaires//MAI
Th pro-inflammatoire,
(neutrophiles) : bactéries
extracellulaires, fungi//MAI
Polarisations mutuellement antagonistes
(IFNg bloque Th2 et Th17, IL-4 bloque Th1)
Profils de migration tissulaires
Perte du CCR7
sites
inflammatoires
Th1
CCR5
CXCR3
Th2
CCR4
CCR8
poumon
derme
Th17
CCR6
intestin
SNC
variés
partout
(OLS ++)
Treg
induit
TFH
CXCR5
GC des OLS
+ autres récepteurs
supplémentaires induits
par l’activation DC d’un
tissu donné. Ex :
• CCR9 : intestin
• CCR10 : épiderme
un T activé retourne
dans le tissu par où est
rentré le pathogène
« Tissue-specific
homing imprinting »
L’amorçage de la réponse de la cellule T
Différents types de cellules professionnelles présentatrices d’antigène (APC)
servent à donner différentes réponses de la part des cellules T CD4+.
La seule capable
d’activer un T naïf
et douée de
crossprésentation
Activation des TCD8 par les DC matures
1.
DC mature
LYMPHOCYTE T8
Molécules d’adhésion
ICAM-1
LFA-1
CD8
2.
TCR/CD3
signal 1
CMH I
3.
CD86
CD80
OX40-L
Activation
CD28
signal 2
OX40
4.
IL-2
TCD4
IL-2R
Survie
Prolifération
Cytotoxicité de la cellule T CD8+ activée
 Les cellules T cytotoxiques sont
des “serial killers” qui épargnent
les cellules non infectées.
Le T reconnaît une
cellule infectée
Le T induit l’apoptose
de la cellule infectée
 TCR identifie la cible et on a un
relargage polarisé de granules qui
permet aux cellules voisines non
infectées
d’être
épargnées
(perforine et granzymes)
 Expression à la membrane de ligands
pour des récepteurs de mort sur la
cible : TRAIL (ligand de DR4), FasL
(ligand de Fas)
 Les cellules T cytotoxiques tuent
leurs cibles par apoptose :
– Aussi connue sous le nom mort
programmée de la cellule
– Activation de la voie intrinsèque
et extrinsèque
Les cellules saines
sont épargnées
Cytotoxicité
cellulaire
Voie
perforine/granzyme
FasL
TRAIL
Perforine
Granzyme B
Voie des récepteurs
de mort
TNFa
Fas TRAIL-R TNFR-I
Apoptose de la cible
+
BID
clive
apoptosome
Voie extrinsèque
NOYAU
Voie
intrinsèque
Sécrétion polarisée de granules cytotoxiques
L’interaction entre le Tc et les cellules cibles est initiée
par une adhésion cellulaire indépendante de l’antigène
Attraction au niveau
d’un tissu inflammé
(chimiokines)
T CD8
tissus périphériques
ganglion
Différenciation terminale T CD4/CD8
T naïf
Cellule
Dendritique
+ IL-2
Activation
Prolifération
2-3 jours
T effecteurs
T mémoires
Courte durée
de vie
Longue durée
de vie
• Les T effecteurs et mémoires
retournent dans le sang et
migreront dans les tissus en
réponse à des gradients de
chimiokine
• Une petite fraction des T
activés gardera la “mémoire
immunologique” de la
rencontre avec l’antigène
• Lors d’un contact ultérieur
avec cet antigène, les T mém
spécifiques se réactiveront en
T effecteurs (plus rapide !)
Caractéristiques d’une réponse
mémoire ou secondaire
• Plus grande fréquence des T spécifiques immédiatement
recrutables (T mém produits lors de la réponse primaire)
• Meilleure fonctionnalité des cellules mémoires
–
–
–
–
–
TCR de plus forte affinité (sélectionné lors de la rép. primaire)
Seuil d’activ° abaissé (moindre exigence en signaux de costim)
Sensibilité supérieure aux cytokines activatrices (IL-2, 7 et 15)
Fonction effectrice déjà opérationnelle
Présence dans certains des tissus périph. (peau,muqueuses)
• D’où changement quantitatif mais aussi qualitatif dans
l’intensité de la réponse immunitaire
• Peut se maintenir des années voire toute la vie dans
l’organisme (vaccins)
Contraction de la réponse immunitaire
• Une réponse immune non contrôlée peut être néfaste
pour l’organisme (inhib° des réponses subséquentes)
– Homéostéasie lymphocytaire : équillibre nécessaire entre le pool
de T naïfs et le pool de T mémoires
• Après l’élimination du stimulus antigénique, mort par
apoptose de 95% des T activés
– L’activation par CD28/IL-2 induit chez le T effecteur la production
intracellulaire de molécules pro- et anti-apoptotiques: Bim/Bcl-XL
– Pdt 2 à 3 jours, fenêtre de “résistance” à l’apoptose”
Bim
Bcl-XL
Bim
2 – 3 jours
Survie
Apoptose
Génération des T mémoires
• 3 destins possibles pour le T effecteur
1- Ag
cellule T
au repos
2- Ag
Activation
cellule T
activée
IL-2
prolifération
des T
Apoptose active AICD
(Activation induced Cell Death)
-Dépendante de l’Ag
- Induite par FasL et TNF après
réactivation TCR dans OLS
Survie en tant que ¢ mémoires
Apoptose passive ACAD
(Activated Cell Autonomous
Death)
-Indépendante de l’Ag
- Induite par 1 carence en
cytokines
• La taille du pool de T mémoires est conditionnée par :
- L’intensité et la qualité de la réponse Iaire (nature, dose et voie
d’administration de l’Ag)
- Le degré de contraction clonale
• Les T CD8 mémoires augmentent leur expression des récepteurs à l’IL-7
et l’IL-15 : prolifération homéostatique (IL-7 pour les T CD4)
Contraction de la réponse immunitaire
contraction
FRATRICIDIE
FasL
Fas
T mémoire
Mort par AICD:
Activation-Induced
Cell Death
Hétérogénéité des T mémoires
• Classification en fonction de l’expression de CCR7 et
CD45RA
• T mémoire central CCR7+ CD45RA- : mémoire réactive,
peu fonctionnels mais peuvent retourner aux OLS
(CCR7+) pour y être activés et regénérer des T effecteurs
• T mémoire effecteur CCR7- CD45RA- : mémoire
protectrice dans le sang et les tissus (CCR7-), fonctions
effectrices quasi-immédiates.
• T mémoire effecteur de différenciation terminale CCR7CD45RA+ : T CD8 à fonctions effectrices immédiates
mais qui ne prolifèrent plus
Persistance des T mémoires
• La durée de vie d’un T mémoire donné est assez courte
(environ 1 mois) mais celle du clone est très longue
– Auto-renouvellement pendant des dizaines d’années
• Signaux permettant la survie des T mémoires :
– Activation du TCR (surtout CD4 mémoire) : infections chroniques
(CMV, EBV, TB…)
– Cytokines homéostatiques
• IL-7 : produite par le stroma des organes lymphoïdes
• IL-15 (CD8 mémoire) : produite par les cellules dendritiques et les
macrophages
• La compétition pour ces signaux de survie régule la taille
+/- la qualité des pools de T mémoire
Les cellules Tgd
I- Généralités
CMH-I
CMH-II
a
CD4
ou
CD8
g
b
d
Tgd
Tab
CD4- CD8-
• Points communs avec les Tab:
- production de cytokines/chimiokines
- cytotoxicité : perforine/granzyme (CD8)
• Différences avec les Tab :
- Lymphocyte T de l’immunité innée : pas de restriction au CMH
- rares : 1-5% des lymphocytes T circulants
- retrouvées préférentiellement dans peau, intestin, tractus reprod (jusqu’à 50%
des T)
- TCR gd et CD4- CD8- (parfois CD8+ CD4-) à répertoire restreint !
• Chez l’adulte, 2 sous-types :
TCR Vg9Vd2: la plupart des Tgd du sang périphérique, rate et ganglion
TCR Vd1, couplé à différents Vg: population majoritaire dans les muqueuses
épithéliales et la peau
II- Ontogénie
Tg/d
DN
pTablow
CSH
PLC
Pro-T
Pré-T
Stade DP
ablow
T immature
Sélection
positive et
négative
Exclusion allélique du gène b
Réarrangement de TCRa
Tc mature
Th mature
Réarrangement de TCR b, g, d
Engagement ab ou gd
Expression de pTa cytoplasmique
Si réarrangement g productif avant
b, « silencing » du gène de la
chaîne b et développement d ’une
cellule T g/d
Stade SP
abhigh
Stade SP
abhigh
III-Fonctionnalité des Tgd
• Prolifération dans certaines infections virales,
bactériennes ou parasitaires
• Surveillance anti-tumorale des muqueuses
• Le TCR des Vg9-Vd2 reconnaît des phospho-antigènes
(métabolite bactérien/tumoral)
• Les Vd1 reconnaissent des molécules de stress
cellulaire par NKG2D
cible
molécules de stress
phosphoAg
(bactéries/parasites,
cellules tumorales)
ULBP
g
Tgd
d
g
d
Tgd
III-Fonctionnalité des Tgd
• Production de cytokines pro-Th1 (IFNg, TNFa)
• Production de chimiokines : CCL3, 4, 5
– Attraction d’autres cellules de l’immunité innée
– Attraction des lymphocytes Tab activés (adaptatif)
• Cytotoxicité cellulaire
– Perforine/Granzyme
– Ligands de récepteurs de mort cellulaire : FasL, TRAIL
• Les Vg9-Vd2 activés expriment CD16 : ADCC possible
Extravasation des T naïfs au niveau des HEV
T naïf
LFA-1
CCR7
ADHESION
ROLLING
aLb2
LFA-1
CD62L
(L-selectine)
L
GlyCAM-1
CD49d/CD29
DIAPEDESE
GlyCAM-1
CCL19, 21
Chimiokines
CCL19, CCL21
GlyCAM : Glycosylation-dependent Cell Adhesion Molecule
ICAM : Intercellular Cell Adhesion Molecule
LFA : Lymphocyte Function-associated Antigen
CCL19, 21