Homéostasie du compartiment plasmocytaire à mémoire

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L’activation des lymphocytes b

Dépendante de l’antigène

Structure du récepteur antigénique B

Sous sa forme membranaire (BCR), la molécule d’immunoglobuline est une glycoprotéine transmembranaire de type 1 composée de deux chaînes lourdes et deux chaînes légères (kappa et lambda), reliées entre elles par des ponts disulfures. Chaque chaîne, lourde ou légère, est composée d’une région constante (C-terminale) et d’une région variable (N-terminale). Le paratope, ou site de reconnaissance de l’épitope antigénique, correspond aux régions variables d’un complexe chaîne lourde/chaîne légère. Chaque BCR est unique car issu d’un remodelage de l’ADN se produisant au cours de la lymphopoïèse B. La formation des chaînes lourdes et des chaînes légères composant le BCR résulte de l’association de plusieurs segments de gènes qui sont organisés en loci sur des chromosomes différents. Chez l’homme le locus des gènes des chaînes lourdes (IGH) est situé sur le chromosome 14. Il comprend environ 70 segments regroupés en trois familles de gènes dits de variabilité (V), de diversité (D) et de jonction (J). Neuf gènes codent les régions constantes (C) des 9 classes et sous-classes d’immunoglobulines. Il y a deux loci pour les gènes des chaînes légères (IGL). Les gènes des chaînes légères « kappa » sont situés sur le chromosome 2. Le locus Ig kappa humain comporte 31 à 35 segments V-kappa fonctionnels ainsi que 5 segments J-kappa. Les segments V-kappa et J-kappa codent la partie variable de la chaîne légère. Un seul segment C-kappa code pour la partie constante. Les gènes des chaînes légères « lambda » sont situés sur le chromosome 22. Le locus Ig-lambda humain comporte environ 30 segments V-lambda ainsi que 4 segments J-lambda. Il existe au moins 6 gènes C-lambda différents, chacun étant précédé d’un seul gène J qui lui est propre.
La recombinaison de ces segments de gènes dépend de deux enzymes, les recombinases RAG1 et RAG2.
Ce processus de recombinaison entre les fragments V(D)J permet de générer à lui seul jusqu’à 2.106 combinaisons différentes. A cette diversité combinatoire s’associe un autre processus appelé diversité de jonction (« P » et « N ») basé sur l’ajout aléatoire de nucléotides aux sites de jonction des segments de gènes V(D)J.
Le BCR est associé au corécepteur Igα/Igβ (CD79a/CD79b), un hétérodimère initiant la transduction du signal après contact avec l’antigène. Les travaux pionniers du groupe de Reth (Hombach et al., 1990), puis du groupe de Kelly (Matsuuchi et al., 1992), montrèrent que l’association du corécepteur Igα/Igβ au BCR est nécessaire et suffisante pour son export à la membrane.

La voie de signalisation du récepteur antigénique B

Nous n’aborderons ici que les événements les plus proximaux qui suivent l’engagement du BCR par l’Ag. La transmission du signal par les portions cytoplasmiques du co-récepteur Igα/Igβ repose principalement sur des motifs conservés appelés ITAM (Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motifs) (Papavasiliou et al., 1995). Chaque motif ITAM est composé d’une séquence consensus comprenant deux tyrosines, qui agissent comme éléments d’arrimage pour le recrutement et l’activation de tyrosine kinases à domaines SH2 (Cambier, 1995) (Fütterer et al., 1998; Rolli et al., 2002). L’engagement du BCR conduit à la phosphorylation des tyrosines des motifs ITAM par des Tyrosines Kinases de la famille Src. Cette primo-phosphorylation est dévolue à Lyn, une kinase de la famille Src dépourvue de domaines SH2 présente en forte concentration dans les radeaux lipidiques. La phosphorylation des tyrosines des motifs ITAM de Igα et Igβ permet le recrutement de la tyrosine kinase Syk à domaine SH2 que l’on peut considérer comme l’élément le plus proximal de la cascade de signalisation initiée par la fixation de l’Ag (Rowley et al., 1995) (Schweighoffer et al., 2003). Syk joue un rôle central : bien que son invalidation n’affecte en rien la primo-phosphorylation des motifs ITAM de Igα/β, elle affecte profondément la transduction du signal BCR (Takata et al., 1994). Syk a la capacité de s’auto-phosphoryler, mais elle peut également être phosphorylée par Lyn (Keshvara et al., 1998). La forme phosphorylée de Syk provoque alors le recrutement et la phosphorylation de Blnk (B lymphocyte adapter protein) (Ishiai et al., 1999) une protéine adaptatrice qui agit comme une plateforme pour la formation d’un complexe de signalisation. L’ invalidation de Blnk affecte fortement la signalisation du BCR attestant ainsi du rôle central joué par cet adaptateur dans la cascade de signalisation du BCR (Fu et al., 1998).
Ce complexe recrute la tyrosine kinase Btk (Bruton’s Tyrosine Kinase), et permet le recrutement et l’activation de PI-3K (phosphatidylinositol-3-kinase) (Gold et al., 1992) qui permet la production des seconds messagers IP3 (inositol triphosphate) et DAG (diacylglycerol) tous deux dérivés des lipides membranaires. Ces derniers modulent l’activité de Btk (Saito et al., 2001).
L’étape suivante implique le recrutement puis l’activation de PLCγ2 (phospho-lypase-C γ2) dans le complexe de signalisation dépendant de Blnk. Il s’en suit une augmentation du niveau intra cellulaire du calcium (Richards et al., 1996).
L’intégration du signal permet l’activation de kinases plus en aval ciblant elles-mêmes des facteurs de transcription intervenant dans différentes réponses biologiques :
a) la prolifération, impliquant ERK (Extracellular signal-Regulated Kinase) dont les cibles sont Elk-1 et c-Myc, JNK/SAPK (c-Jun NH2-terminal kinase) ciblant c-Jun et ATF-2 et p38 MAPK ciblant ATF-2 et MAX (Johnson and Lapadat, 2002).
b) la survie, impliquant Akt (ou PKB ; protein kinase B) (Cantrell, 2002) et ERK.

Le cas particulier de la signalisation via IgG et IgE.

Les BCR IgM, IgD et IgA sont comparables en cela qu’ils possèdent une séquence intracytoplasmique courte sans motif de signalisation. La transduction du signal BCR via ces isotypes implique le corécepteur Igα/Igβ.
Deux isotypes d’immunoglobulines disposent d’une capacité de signalisation additionnelle s’ajoutant à la cascade de signaux initiée par l’hétérodimère Igα/Igβ. Il s’agit des IgG et des IgE possédant toutes deux un domaine cytoplasmique comportant des motifs de signalisation. Nous comparerons principalement IgG et IgM qui sont associés de la même façon au corécepteur Igα/Igβ, mais dont les domaines constants extracellulaire, transmembranaire et cytoplasmique sont en tout point différents. Le domaine extracellulaire des IgG diffère de celui des IgM par : a) sa taille, plus réduite, b) la présence d’une région flexible à la jonction du fragment constant et de la portion variable, c) par son plus faible taux de glycosylation. Pour autant, l’impact des différences structurelles au niveau des régions extracellulaires et transmembranaires des IgM et des IgG sur la signalisation du BCR n’est pas connu à ce jour.
De fait, la singularité de la signalisation via les IgG repose essentiellement sur les différences structurelles au niveau du domaine intracytoplasmique composé de trois acides aminés pour IgM et IgD et de 28 acides aminés pour IgG. Il est important de noter que les séquences distale et proximale du domaine cytoplasmique des IgG ont été fortement conservées au cours de l’évolution et présentent peu de variation inter-espèces.
L’expression des IgG ne pouvant qu’être consécutive à une stimulation antigénique, plusieurs auteurs se sont intéressés à la contribution du domaine intracytoplasmique des IgG à la réactivation des LB à mémoire. Les premiers travaux sur cette question ont été conduits par le groupe de Rajewsky en 1997 (Kaisho et al., 1997). Ces auteurs ont créé deux modèles murins transgéniques, le premier invalidant complètement la capacité d’expression d’une IgG1 membranaire, le second imposant l’expression d’une IgG1 membranaire amputée de son domaine intracytoplasmique. Leurs données montrent que la réponse humorale mémoire chez ces deux animaux mutants est très altérée (forte réduction de l’amplitude de la réponse Ac) par rapport à celle de souris sauvages.
Le second groupe qui a effectué une contribution très significative à cette question est celui de Goodnow dans un article de 2002 (Martin and Goodnow, 2002). Ce travail est particulièrement élégant puisqu’il a consisté à comparer l’impact sur la réponse B mémoire, de différentes chimères IgM/IgG spécifiques du même Ag HEL. Plus précisément, trois lignées de souris « knock-in » pour un même BCR transgénique de même affinité (donc même région variable) pour HEL ont été créées: a) la première exprime la forme IgM du BCR, b) la seconde exprime la forme IgG du BCR, c) la troisième exprime une forme chimère du BCR composée de la portion extracellulaire de l’IgM associée aux domaines transmembranaire et cytoplasmique de l’IgG. La mise en compétition de ces populations de LB transgéniques par transfert adoptif chez un même receveur soumis à un rappel antigénique, a permis de démontrer que le domaine cytoplasmique des IgG conférait aux LB des capacités de survie, de prolifération et de différenciation amplifiées par rapport à la réponse issue des LB porteurs d’un BCR de classe IgM. Enfin, une étude menée par le groupe de Seagal montre qu’un BCR IgG1 permet une lymphopoïèse B quasi normale en l’absence du corécepteur Igα/Igβ suggérant ainsi que le domaine cytoplasmique des IgG est capable de se substituer à l’hétérodimère Igα/Igβ pour le développement B et donc d’interagir avec tout ou partie de son complexe de signalisation (Waisman et al., 2007).
Deux motifs de signalisation ont été décrits dans la portion cytoplasmique des IgG : un domaine distal du BCR et un domaine proximal désignés sous les termes de motif ITT (Ig tail tyrosine) et SSVV (Sérine Sérine Valine Valine) respectivement.
Le motif ITT, mis en évidence par le groupe de Wienands, est présent sur les BCR à IgG et IgE. L’engagement du BCR par l’Ag induit la phosphorylation du motif ITT ce qui permet le recrutement de la protéine adaptatrice Grb2. Le recrutement de Grb2 sur les séquences ITT a pour conséquences la transduction d’un signal amplifiant celui convoyé par Igα/Igβ (Engels et al., 2009). Grb2 est également impliqué dans la régulation négative du signal BCR à IgM via son association avec la phosphatase SHIP1 (Src homology phosphatase-1) et au CD22, une lectine de la famille SIGLEC (Sialic acid-binding immunoglobulin-type lectins). Un travail mené in vivo par le groupe de Wienands montre que le niveau de phosphorylation du motif ITIM (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif) de la queue cytoplasmique du CD22 est moindre dans une lignée exprimant un BCR à IgG que dans celle exprimant un BCR à IgM (Wakabayashi et al., 2002). Il est donc vraisemblable que l’effet stimulateur de Grb2 sur la signalisation du BCR IgG résulte en partie de sa captation par le motif ITT des IgG inhibant de facto son recrutement au niveau des co-récepteurs antagonistes du BCR tels que CD22.
Le second motif conservé, dénommé SSVV en raison de sa séquence extrêmement conservée en acides aminés, est présent dans la portion cytoplasmique des IgG mais absent de celle des IgE. Le groupe de Liu a montré que ce domaine permet un recrutement plus efficace la protéine SAP97 (synapse-associated protein 97) au niveau de la synapse immunologique. SAP97 est une protéine dont la fonction est mal connue. Selon les auteurs elle exercerait une activité de protéine adaptatrice : a) en permettant la stabilisation de l’agrégation du BCR dépendante de l’Ag, b) en facilitant l’assemblage du signalosome (Liu et al., 2012).
Ils peuvent agir à différents niveaux dans le contexte de la réponse à un Ag TD : a) en induisant la maturation et donc la capacité de présentation antigénique aux LT des cellules présentatrices professionnelles, telles que les DCs, b) mais également en ciblant directement les LB. Les groupes de Medzhitov, puis de Nemazee ont tous deux posé la question de l’impact de l’engagement des TLR des LB sur le processus de différenciation plasmocytaire aux Ag TD mais ont abouti à des conclusions différentes. Le groupe de Medzhitov a réalisé des expériences de transfert adoptif de LB déficients pour l’expression de MyD88, (Myeloid Differentiation primary response gene 88), l’un des adaptateurs clefs de la signalisation des TLR, dans une souris déficiente en LB. Leurs données les ont conduits à conclure que l’engagement des TLR des LB est nécessaire pour induire une réponse humorale efficace (Pasare and Medzhitov, 2005). Le groupe de Nemazee a utilisé des souris totalement déficientes pour la voie de signalisation des TLR grâce à la double invalidation des deux seuls adaptateurs décrits de ces récepteurs : MyD88 et TRIF (TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β) ce dernier étant impliquée dans la signalisation des TLR3 et 4. Leurs données montrent que les souris MyD88/TRIF double KO ne présentent aucun défaut de réponse B à une immunisation par un Ag TD. Cette observation les conduisit à conclure que l’activation des TLR était dispensable pour la réponse humorale à un Ag TD (Gavin et al., 2006). De fait, les données apparemment contradictoires de ces deux groupes deviennent compatibles si l’on considère que l’adjuvant utilisé dans certaines des expériences de Medzhitov est le LPS qui ne peut délivrer de signal d’activation que via le TLR4, un TLR en partie dépendant de MyD88 pour sa signalisation. A l’inverse le groupe de Nemazee a utilisé des adjuvants tels que le CFA (adjuvant complet de Freund) dont une partie des effets immunostimulants n’est pas dépendant des TLRs. Il est maintenant communément admis que la perception d’un 3ème signal (signal « danger ») par les LB est requise pour l’induction d’une réponse humorale à partir de cellules B naïves. Toutefois de multiples récepteurs, TLR mais aussi récepteurs de la famille NOD, inflammasome peuvent transmettre ce signal de danger aux LB naïfs.
Le groupe de Rawlings proposa une synthèse sur la base de travaux semblables à ceux menés par le groupe de Medzhitov. Les auteurs conclurent que la réponse précoce extrafolliculaire à IgM est amplifiée par l’engagement des TLR alors que la réponse liée au CG n’est pas modifiée quantitativement mais qualitativement par la régulation de la commutation isotopique. Cette régulation de la commutation serait soit directe, liée à l’engagement des TLR des LB des CG, soit indirecte et liée à niveaux d’activation supérieur des LT par les CPA (Meyer-Bahlburg et al., 2007). Si les signaux microbiens transmis par des récepteurs type TLR sont capables d’induire une réponse polyclonale indépendante de tout engagement du BCR (Peng, 2005) chez la souris, il n’en va pas de même pour les LB humains naïfs. En effet, ces derniers expriment peu ou pas les TLRs, à l’inverse de leurs équivalents murins. Ainsi, un engagement préalable du BCR est nécessaire pour que les LB humains naïfs puissent répondre aux ligands des TLR2, TLR8, TLR9, et TLR10. Toutefois, la stimulation du BCR n’est pas suffisante pour induire l’expression de tous les TLR sur les LB naïfs humains. Ainsi, pour le TLR4, doit s’ajouter l’engagement du CD40L et la sécrétion d’IL4 (Ganley-Leal et al., 2010) et la production d’IFN de type 1 est requise pour induire l’expression du TLR7 (Bekeredjian-Ding and Jego, 2009). Plusieurs études ont documenté qu’une réponse humorale primaire optimale chez l’Homme nécessite l’engagement conjoint du BCR et des TLRs (Alugupalli et al., 2007; Eckl-Dorna and Batista, 2009; Minguet et al., 2008).

La diversité des réponses b.

Les Ag ont initialement été divisés en deux grands groupes en fonction de leur nature physico-chimiques dictant elle-même la nature des coopérations cellulaires permettant d’aboutir à une réponse Ac. On distingue ainsi les Ag TD et les Ag TI. Cette dépendance vis à vis des LT est essentiellement corrélée à la capacité des Ags à être fragmentés et « présentés » aux LT en association avec les molécules du CMH de classe II. Nous utiliserons dans ce chapitre la classification nouvellement introduite par Carola Vinuesa dans sa revue de Nature Immunology (Vinuesa and Chang, 2013) qui subdivise les Ag TD en 2 sous-types et les Ag TI en 3 sous-types en fonction des cellules auxiliaires qui leur sont associées.

Les réponses thymo-dépendentes.

Les réponses TD de type 1.

Les Ag TD sont majoritairement de nature protéique. Certains polysaccharides dits zwittérioniques, c’est à dire caractérisés par la présence conjointe de charges positives et négatives, sont susceptibles d’être présentés dans le contexte des molécules de classe II et peuvent se comporter comme des Ags TD (Cobb and Kasper, 2008). La notion de collaboration LT/LB pour l’induction d’une réponse Ac remonte au début des années 70, en particulier avec les travaux de Gershon et Kondo montrant que l’absence de cellules T chez des souris athymiques ou thymectomisées oblitère la réponse Ac à un Ag protéique (Gershon and Kondo, 1970). Il fut par la suite démontré que les cellules B doivent recevoir deux signaux pour se différencier en cellules effectrices en réponse à un Ag protéique : un premier signal fourni par l’Ag via l’engagement du BCR, puis un second signal fourni par les LT (Bretscher and Cohn, 1970; Noelle and Snow, 1990). La notion de signal 3 est apparue plus tardivement en particulier avec les travaux du groupe de Lanzavecchia.montrant qu’un 3ème signal (dit signal « danger ») était requis pour que les LB naïfs humains puissent engager leur processus de maturation en réponse à un Ag TD. Il est maintenant communément admis que ce 3ème signal peut être fourni par de multiples récepteurs, TLR mais aussi récepteurs de la famille NOD, inflammasome (Bernasconi et al. Blood 2003, 101 : 4500 et Bernasconi et al. Science, 2002, 298 : 2199).
La mise en place de la réponse humorale aux Ags TD nécessite la coopération de trois partenaires cellulaires : les LT, les LB (spécifiques de l’Ag) et les cellules présentatrices de l’Ag dites « professionnelles » (CPA). Elle se déroule successivement dans deux sites micro-anatomiques distincts : a) les zones T où a lieu la réaction extra-folliculaire, b) les follicules où se développe la réaction du CG.
La CPA ayant capturé l’Ag subit des changements morphologiques, phénotypiques et fonctionnels. Elle exprime notamment des molécules de costimulation (CD40, CD80 et CD86), et le récepteur de chimiokine CCR7 lui permettant de migrer vers les organes lymphoides secondaires. Les Ag TD capturés par les CPA sont dégradés en peptides de faible taille (une dizaine d’acides aminés) dans des compartiments endosomaux. Ils sont alors chargés dans des molécules du CMH de classe II (CMH-II). L’interaction entre le CMH-II/peptide et le TCR d’un clone T spécifique de l’Ag conduit à l’activation de ce dernier puis à l’expression de CD40L et à la production de cytokines nécessaires à l’expansion et à la différenciation des LB.

La réaction extra folliculaire

Dans les organes lymphoïdes secondaires, à l’interface entre les zones T et B, les LB ayant capturé l’Ag interagissent dans le contexte CMH-II/peptide-TCR, puis CD40/CD40L, avec les LT spécifiques de l’Ag. Ces évènements, associés à la production de cytokines par des LT, induisent la prolifération des LB ainsi que le mécanisme de commutation isotypique. Ce mécanisme permet de modifier l’isotype de chaîne lourde c’est à dire le fragment constant de la chaîne lourde d’Ig sur une partie des LB activés. Le domaine variable demeure inchangé à ce stade. Cette commutation de classe est associée à une perte d‘expression des IgM et des IgD et à l’expression d’un isotype dit « secondaire » : G, A ou E.
Cette première vague d’activation des LB permet leur différenciation en PC à durée de vie courte producteurs d’Ac (de classe IgM puis IgG) permettant entre autres la formation de complexes immuns, contribuant à l’élimination du pathogène, mais aussi à capture de l’Ag par les cellules dendritiques folliculaires (CDF), une étape obligatoire pour la formation des CG. Les travaux récents des groupes d’Allman et Jenkins ont mis en évidence que cette réaction extra folliculaire ne se limitait pas à la seule production de PC à courte durée de vie mais permettait également la différenciation de LB et de PC IgM+ à mémoire faiblement ou non mutés (Bortnick et al., 2012a) sur lesquels nous reviendrons dans le chapitre consacré à la mémoire B (Taylor et al., 2012).

La réaction du CG

Le CG constitue un microenvironnement dynamique au sein duquel les LB subissent le processus de maturation d’affinité des Acs. A l’instar du processus de commutation isotypique, la maturation de l’affinité des Acs est pilotée par l’enzyme AID (Activation-Induced (DNA-cytosine) Deaminase) (Honjo et al., 2002). AID crée des mutations dans l’ADN en désaminant les cytosines, qui sont dès lors converties en uraciles, et créant un défaut d’appariement uracile:guanine. Lors du processus de réplication l’uracile sera reconnu comme une thymine. Au final un appariement cytosine:guanine sera converti en thymine:adénine. En introduisant ces mutations ponctuelles et aléatoires dans l’ADN, principalement dans les régions codant pour les domaines variables du BCR. L’affinité du BCR pour l’Ag va ainsi être modifié (Victora et al., 2010). Ce processus étant très actif et se déroulant dans une cellule différenciée est désigné sous l’appellation de processus d’hypermutations somatiques (HMS).
D’un point de vu micro-anatomique, les CG matures sont constitués de deux compartiments distincts : la zone sombre et la zone claire. La réaction du CG est caractérisée par l’enchaînement du processus de mutations et du processus de sélection des clones B exprimant un BCR muté de forte affinité. Ces deux processus se déroulent respectivement dans la zone sombre et dans la zone claire des CG. La sélection des clones B mutés est pilotée par le BCR et par le couple CD40/CD40 ligand dans le contexte d’une interaction entre LB et LT folliculaires. Les clones B dont l’affinité du BCR muté est suffisante pour déplacer l’Ag des complexes immuns (CI) associés aux CFD et le présenter aux LT du CG reçoivent deux types de signaux de survie leur permettent de poursuivre leur maturation en LBM ou en cellule effectrice. Le premier signal est transmis par le BCR, le second est transmis par le CD40. Les clones B mutés de faible affinité ayant échoué au processus de sélection ont la possibilité de migrer de nouveau dans la zone sombre pour y proliférer et y subir un second cycle de mutations. La pertinence du modèle initialement proposé par le groupe de Ian McLennan (Liu et al Nature) de l’implication du ligand de CD40 pour le sauvetage des clones B de forte affinité de la mort par apoptose a été élégamment confirmée par un travail d’imagerie in vivo réalisé chez la souris par le groupe de M. Nussenzweig. Ces données démontrèrent que l’expression d’un BCR de forte affinité confère un avantage sélectif en permettant de prélever l’Ag plus efficacement à la surface des CDF et de le présenter aux LT CD4+ des CG dans un contexte CMH-II.
Nous venons d’évoquer le rôle des LT dans le processus de maturation d’affinité de la réponse Ac et donc de sélection des clones B mutés de forte affinité. Cette population T CD4+ particulière est maintenant désignée sous le terme de TFH (pour T follicular helper). Les TFH se distinguent des autres LT CD4+ par leur faible niveau d’expression des cytokines IFN-γ, IL-4, et IL-17 et des facteurs de transcription T-bet, GATA3, et RORγt qui caractérisent respectivement les LT Th1, Th2 et Th17. Leur développement dépend des facteurs de transcription Bcl-6 et c-Maf (Kroenke et al., 2012) permettant entre autres : a) d’induire CXCR5, un récepteur de chimiokine leur assurant un tropisme vers le CG et b) de réprimer CCR7 et EBI2 (Epstein-Barr virus-induced G-protein coupled receptor 2), deux récepteurs de chimiokines assurant la migration vers les zones T (Crotty, 2011; Vinuesa and Cyster, 2011; Vinuesa et al., 2005). Les TFH expriment une combinaison de protéines membranaires nécessaires à leur développement et leur activité : ICOS, CD40L, OX40, PD-1, BTLA et CD84 (Ma et al., 2012). Ces molécules favorisent en particulier l’activation, la différenciation et la survie des LB. L’orchestration de la différenciation des LB du CG en plasmocytes ou LB à mémoire par les TFH dont le récepteur ICOS est engagé, implique : a) l’engagement des molécules immunomodulatrices CD40L et PD-1 (Good-Jacobson et al., 2010), b) la sécrétion des cytokines IL-4, IL-10 et IL-2 (Bryant et al., 2007; Linterman et al., 2010) et plus particulièrement de la cytokine IL21 (Bryant et al., 2007). Les LTFH expriment également les protéines de la famille SLAM (SLAM-associated protein) qui permettent la stabilisation de la synapse immunologique B/T (Cannons et al., 2010).

Les réponses TD de type 2.

Le terme d’Ag TD de type 2 est une notion relativement nouvelle et provient de la classification récemment proposée par C. Vinuesa. Il définit une classe d’Ag pour lesquels la réponse humorale requiert une collaboration entre le LB et une catégorie de cellules apparentées au lignage T mais exprimant un TCR invariant : les cellules iNKT (Barral et al., 2008; Chang et al., 2012; Detre et al., 2012; Leadbetter et al., 2008). Ces iNKT reconnaissent des Ags de nature glycolipidique. Ils expriment un TCR dit invariant car composé des chaînes Vα14-Jα18 chez la souris et Vα24-Jα18 chez l’Homme (Bendelac et al., 2007). Contrairement aux LT CD4+ ou LT CD8+ conventionnels qui reconnaissent un peptide présenté par un CMH de classe II ou I respectivement, les iNKT reconnaissent les glycolipides et les phospholipides présentés par le CD1d (Venkataswamy and Porcelli, 2010). Le CD1d, à l’instar du CD1a, CD1b et CD1c, est une molécule du CMH non conventionnelle, non polymorphique et très conservée entre les espèce qui permet la présentation des Ag lipidiques aux LT non conventionnels. Il est exprimé par de nombreuses cellules myéloïdes (cellules dendritiques, macrophages, granulocytes) et par les LB. C’est en 1997 que le groupe de Taniguchi identifia l’α-galactosylcéramide (αGalCer) (extrait d’une éponge marine) comme un Ag lipidique modèle capable d’activer les iNKT (Kawano et al., 1997). Cet Ag couplé à un tétramère CD1d a permis l’identification et l’étude des iNKT. L’utilisation de l’Ag modèle αGalCer a permis de montrer que les iNKT CD4+ peuvent adopter les caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des LTFH : a) expression du facteur de transcription Bcl6 et des molécules CXCR5, PD1, BTLA, CD28 et SAP, b) induction de la maturation des cellules B via leur expression du CD40L, c) sécrétion d’IL21 (Chang et al., 2012; Detre et al., 2012; Kitamura et al., 1999; Leadbetter et al., 2008).
La réponse humorale pilotée par les iNKTFH induit une maturation de l’affinité du BCR plus restreinte que dans lors d’une réponse TD conventionnelle et ne conduit à l’émergence ni de LBM ni de plasmocytes à mémoire (PCM) (Chang et al., 2012; King et al., 2012; Tonti et al., 2012).

Les réponses thymo-indépendantes.

Les réponses TI de type 1.

Les Ags TI sont définis par leur capacité à induire une réponse Ac chez des souris athymiques ou thymectomisées, donc dépourvues de LT. Cette classe d’Ags fut ensuite divisée en 2 sous-types différant par leur aptitude à induire une réponse humorale chez les souris CBA/N, caractérisées par une invalidation du gène Btk (Mond et al., 1995; Mosier et al., 1977).
On distingue ainsi les Ag TI-2, incapables de générer une réponse humorale en l’absence de Btk, des Ag TI-1 capables d’induire une réponse Ac en l’absence de Btk.
Il est apparu par la suite que les Ag TI-1 induisent en fait une réponse Ac non en interagissant avec le récepteur Ag des LB (BCR) mais en se liant à des récepteurs de signaux de « danger » tels que les TLR. Certains composants bactériens tels que la flagelline ou le LPS ont été initialement désignés sous l’appellation d’Ag TI-1 avant d’être reclassés dans la catégorie des ligands de TLR (Bekeredjian-Ding and Jego, 2009). L’indépendance de ces Ag vis à vis de Btk pourrait s’expliquer par le fait que cette kinase est essentiellement impliquée dans la voie de signalisation du BCR, ce qui en fait n’est que partiellement vrai. En effet, Btk peut dans certains cas contribuer à la voie de signalisation des TLR (TLR2, 4 et 9 en particulier). Il est probable que Btk n’intervient que dans certains des effets biologiques consécutifs à l’engagement des TLR et ne contribue pas de façon majoritaire à la production d’Acs induite par les TLR (Jefferies et al., 2003; Schmidt et al., 2006). Nous ne reviendrons pas ici sur les réponses B induites par ce type d’Ag, le sujet ayant été précédemment abordé dans le chapitre consacré à l’activation des LB.

Les réponses TI de type 2.

Les Ag TI-2 ont la particularité d’être multivalents, c’est à dire d’exprimer de multiples épitopes antigéniques, souvent espacés de manière régulière. Ils présentent en outre une certaine rigidité. Ces singularités structurales induisent un fort taux d’agrégation du BCR se traduisant par un signal persistant faisant intervenir le recrutement de la kinase Btk (Mosier et al., 1977). Les polysaccharides, constituant des capsules de certaines bactéries telles que Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae type b ou Neisseria meningitidis, sont des Ag TI-2 prototypiques. Les protéines des capsides virales peuvent dans certains cas mimer l’organisation structurale des polysaccharides et se comporter comme des Ags TI-2. (García de Vinuesa et al., 1999b). A fortes doses, les polysaccharides peuvent induire la formation de CG mais ces derniers sont abortifs (de Vinuesa et al., 2000; Lentz and Manser, 2001).
Si par essence la réponse humorale aux Ag TI peut s’affranchir d’une aide fournie par les LT, elle requiert néanmoins la contribution de cellules « auxiliaires » non-T (Vos et al., 2000). Pour les Ags TI-2, ces cellules « auxiliaires » sont des CPA professionnelles : les cellules dendritiques (CD) et les macrophages. Dans le contexte d’une réponse à un Ag TD, ces CPA dialoguent directement et exclusivement avec les LT. Dans le cas d’un Ag TI-2, elles établissent un dialogue direct avec la cellule B en fournissant à la fois l’Ag sous sa forme native (signal 1) et des signaux de maturation tels que BAFF et APRIL, deux membres de la superfamille du TNF alpha (signal 2).
Les processus par lequel un Ag sous sa forme native peu être présenté aux LB par les CD est peu connu. La présence de protéase dans le milieu extracellulaire implique un mécanisme permettant de préserver les Ag de nature protéique (Catron et al. 2010). Les récepteurs FcγRIIB (récepteur du fragment constant des Ig) et DCIR (dendritic cell immunoreceptor) portés par les CD ont la capacité d’internaliser l’Ag dans des vésicules exclues de la voie de dégradation. Ce mécanisme permet de présenter l’Ag ultérieurement aux LB sous leur forme native (Bergtold et al., 2005; Chappell et al., 2012; Heesters et al., 2013).
Une grande famille de récepteurs particulièrement exprimés par les CD immatures sont dévolus à la capture des carbohydrates : les CLR (C-type Lectin Receptors). Ils constituent une famille de récepteurs qui inclue les collectines, les sélectines, les lectines et les protéoglycans. Plus de 60 CLR ont été identifiés chez l’Homme. Les CLR partagent un domaine homologue CRD (Carbohydrate-Recognition Domain) dédié à la reconnaissance des carbohydrates dépendante du calcium pour la plupart. La reconnaissance de leur ligand conduit à l’internalisation de ce dernier. Si l’Ag est associé à une fraction protéique, cette dernière sera « usinée » et présentée dans le contexte CMHII ou CMHI (cross-presentation) (van Vliet et al., 2008). Certains CLR possèdent une queue cytoplasmique présentant des motifs ITIM ou ITAM leur conférant une capacité intrinsèque de signalisation associé à la production de cytokines soit pro-inflammatoire (IL12, TNFα) soit anti-inflammatoire (IL10) (Gantner et al., 2003; Gringhuis et al., 2007). L’implication directe des CLR dans la production des cytokines accessoire BAFF et APRIL n’est pas documentée. Néanmoins l’internalisation de l’Ag et des motifs de dangers pouvant être associés permet l’activation des TLR3 et TLR9 impliqués dans la sécrétion de BAFF et APRIL (Schreiber, 2012).
Dispersé à travers notre génome, les rétrovirus endogènes (REV), ou endovirus, sont des séquences d’un organisme stable (c’est-à-dire qui se transmet de génération en génération) et ayant des analogies avec certains rétrovirus. Un récent travail du groupe de Beutler montre dont que lors d’une réponse aux Ag TI-2 la transcritption des REV est activés dans les LB spécifiques de l’Ag. Les ARN rétroviraux produis fournissent un signal de danger en activant des systèmes de détection des ARN. Dans le modèle murin, l’invalidation de MAVS (pour « mitochondrial antiviral signaling protein », une protéine adaptatrice associé au système RIG-I), STING (pour « stimulator of interferon gene », un composant de la voie de détection des ARN cytosolique) et cGAS (pour cGMP-AMP synthase) réduit la réponse aux Ag TI-2 (Zeng et al., 2014)
L’importance du rôle des macrophages dans la réponse aux Ag TI a été exploré dès les années 80 par les groupes de J.R. Kettman, A. Singer et D. Mosier (Boswell et al., 1980; Chused et al., 1976; Wetzel and Kettman, 1981). Ils montrèrent in vitro leur capacité à promouvoir la différenciation plasmocytaire en réponse à un Ag TI-2.
Les macrophages ont également la capacité à exposer l’Ag sous sa forme native. Il existe différents sous-types de macrophages dans les tissus lymphoïdes qui expriment différents récepteurs susceptibles de capter et d’exposer les Ags polysaccharidiques sous leur forme native :
a) CD169 et CD11b (Junt et al., 2007; Phan et al., 2007) exprimés par les macrophages des sinus subcapsulaires.
b) MARCO (macrophagereceptor with a collagenous structure) et SIGNR1 (homologue murin de DC-SIGN) captant les Ag du sang (Martínez-Pomares et al., 1996) et exprimés par les macrophages de la ZM (MZM).
Le groupe de Ravetch a montré que les MZM MARCO+ ont la capacité de migrer vers la pulpe rouge puis de transférer les Ag natifs aux LB (Karlsson et al., 2003). MARCO est un « scavenger receptor » favorisant la phagocytose puis la polarisation du macrophage. Le récepteur SIGNR1 porté par les MZM est crucial pour la capture et la présentation des Ag de nature polysaccharidique. Ainsi la perte de SIGNR1 par les MZM les rend incapables de capturer le Ficoll (Zhang et al., 2010), de même les souris déficientes pour SIGNR1 sont incapable de monter une réponse humorale après une infection avec Streptococcus pneumoniae (Koppel et al., 2005).
Les CD fournissent des signaux qui assurent l’expansion, la commutation isotypique et la différenciation plasmocytaire. Ces 3 processus sont largement gouvernés par 2 cytokines homologues appartenant à la famille du TNF alpha : BAFF (ou BLyS, pour B lymphocyte stimulator protein) et APRIL (A Proliferation-Inducing Ligand) (Balázs et al., 2002; García de Vinuesa et al., 1999a; León and Ardavín, 2008; Litinskiy et al., 2002; Randolph et al., 2008). La reconnaissance de BAFF par ses récepteurs induit l’activation d’une voie proche de celle induite par la ligation du CD40 qui favorise la survie des LB par l’induction de NF-κB et Bcl-2 (Do et al., 2000). BAFF et APRIL permettent également l’induction de AID et donc la commutation isotypique sans toutefois permettre d’activer le processus d’hypermutations somatiques (Park et al., 2013). Les CD sont ainsi capables via leur production de BAFF et APRIL mais aussi d’IL15 de fournir un « signal 2 » nécessaire à la différenciation terminale du LB en PC sur un mode TI (Litinskiy et al., 2002).

Table des matières

INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE.
1 RAPPELS SUR LA REPONSE HUMORALE
1.1 La lymphopoïèse b.
1.1.1 Régulation transcriptionnelle.
1.1.2 La génèse du récepteur antigénique B.
1.2 Les sous-populations b naïves.
1.2.1 Les LB-1.
1.2.2 Les LB-2.
1.2.2.1 Les LB folliculaires.
1.2.2.2 Les LB de la zone marginale.
1.2.3 Singularité des LB-1 et des LB de la zone marginale.
1.2.4 Contrepartie humaine des LB-1 et des LB-2
1.3 L’activation des lymphocytes b.
1.3.1 Dépendante de l’antigène.
1.3.1.1 Structure du récepteur antigénique B
1.3.1.2 La voie de signalisation du récepteur antigénique B
1.3.1.3 Le cas particulier de la signalisation via IgG et IgE.
1.3.2 Indépendante de l’Ag.
1.4 La diversité des réponses b.
1.4.1 Les réponses thymo-dépendentes.
1.4.1.1 Les réponses TD de type 1.
1.4.1.2 Les réponses TD de type 2.
1.4.2 Les réponses thymo-indépendantes.
1.4.2.1 Les réponses TI de type 1.
1.4.2.2 Les réponses TI de type 2.
1.4.2.3 Les réponses TI de type 3.
2 La mémoire B.
2.1 La mémoire B thymo-dépendante.
2.1.1 Hétérogénéité du compartiment B à mémoire
2.1.2 Persistance de la mémoire B.
2.2 La mémoire B thymo-indépendante.
3 La différenciation plasmocytaire.
3.1 Le rôle des cytokines.
3.1.1 IL21.
3.1.2 IL5.
3.1.3 IL6 et IFN de type 1.
3.1.4 IL10.
3.1.5 p28/CLF.
3.1.6 BAFF et APRIL.
3.1.7 CXCL10.
3.2 Le rôle des récepteurs de signaux de danger de la famille TLR.
3.3 La régulation transcriptionnelle.
3.3.1 Pax-5.
3.3.2 Bcl6.
3.3.3 Blimp-1.
3.3.4 IRF4.
3.3.5 XBP-1.
3.3.6 Bach2.
3.3.7 Oct2/Obf1.
3.3.8 Fra1.
4 La mémoire plasmocytaire.
4.1 Mémoire plasmocytaire thymo-dépendante.
4.2 Mémoire plasmocytaire thymo-indépendante.
4.3 La niche plasmocytaire.
4.3.1 La composante stromale de la niche.
4.3.2 La composante hématopoïétique de la niche.
5 Homéostasie du compartiment plasmocytaire à mémoire.
5.1 Régulation négative.
5.1.1 Par le FcgRIIb.
5.1.2 Par le CD28.
5.2 Régulation positive.
5.2.1 Facteurs de survie intrinsèques.
5.2.1.1 Aiolos.
5.2.1.2 Le facteur de transcription ZBTB20.
5.2.1.3 La réponse UPR (unfolded protein response)
5.2.1.4 L’autophagie.
5.2.1.5 iNOS (inducible Nitric Oxide Synthase).
6 Les fonctions plasmocytaires.
6.1 La production de cytokines.
6.1.1 TGFß1.
6.1.2 IL10.
6.1.3 IL35.
6.1.4 GM-CSF.
6.1.5 IL17.
6.1.6 TNFα et iNOS.
6.2 Cytotoxycité.
6.2.1 Granzyme B.
6.2.2 FasL.
6.3 La présentation antigénique.
RESULTATS.
ANTIGEN-SENSING BY IGM-EXPRESSING BONE MARROW PLASMA CELLS.
ANALYSE COMPARATIVE DU PROFIL D’EXPRESSION GÉNIQUE DES
PLASMABLASTES INDUITS PAR LA FORME THYMO-DÉPENDANTE OU THYMOINDÉPENDANTE
DE L’HAPTÈNE NP.
DISCUSSION.
PERSPECTIVES.
ANNEXE.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.

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