Commutation isotypique

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Commutation isotypique

• Phénomène aboutissant à la production dIg dune
  classe ou sous-classe isotype donnée
• Association des gènes VDJ codant pour une région
  variable à celle dun segment CH codant pour la
  région constante dune chaîne lourde
• Les gènes CH sont situés en 3 des segments V
  dans lordre 5-Cm-Cd-Cg3-Cg1-Cg2-Cg4-Ce-Ca-3
• Réarrangement par accolement de deux régions S
  (switch) et élimination du DNA en 5

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Raison dêtre des IgM

• Première ligne de défense contre certains
  antigènes avant que le processus dimmunopoïèse
  puisse se mettre en place
• Efficaces pour la neutralisation des agents
  infectieux et pour lactivation du complément

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Commutation isotypique

• Phénomène à sens unique généralement en une étape
  mais parfois séquentiel
• Phénomène lié à limmunopoïèse (non à la
  lymphopoïèse) et étroitement dépendant de signaux
  des lymphocytes T CD4

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Réseau idiotypique

• Théorie selon laquelle il existerait normalement
  un réseau danticorps (avec des déterminants
  idiotypiques) et danticorps anti-idiotypiques.
  Le déclenchement dune réponse immunitaire serait
  lié à la rupture de cet équilibre par
  lintroduction de lantigène

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Présentation des antigènes et complexe majeur
dhistocompatibilité
6
Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
DC
T
MF
Préparation dune suspension cellulaire
Sacrifice et prélèvement des organes lymphoïdes
(rate et ganglions lymphatiques)
7
Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
Antigène p.ex albumine de boeuf
DC
T
MF
Préparation dune suspension cellulaire
Mise en culture pendant 4 jours
8
Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
Analyse de la prolifération cellulaire par
incorporation de thymidine marquée au tritium
dans le DNA
Radioactivité
Quantité dantigène
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Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
Analyse de la prolifération cellulaire par
incorporation de thymidine marquée au tritium
dans le DNA
Aucune réponse mesurable si la souris na pas été
préalablement immunisée avec le même antigène
Il y a des cellules qui répondent chez la souris
naïve mais leur fréquence est trop faible pour
être observée par ce type de test
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Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
4 semaines plus tard, sacrifice et test de
prolifération
Injection dalbumine bovine
11
Comment observer les réponses des lymphocytes T
in vitro?
Forte réponse proliférative réponse immunitaire
secondaire
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Les cellules accessoires (MF ou DC) sont
indispensables à la réponse
Radioactivité
Quantité dantigène
Pas de cellule accessoire, pas de réponse
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Cellules accessoires cellules présentatrices
dantigène (professionnelles)APC
Attention toute cellule nuclée présente des
antigènes par ses molécules de classe I.
Pourtant, lusage réserve le terme cellule
présentatrice aux cellules capables de présenter
via les molécules de classe II aux lymphocytes T
CD4
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fixation tue les cellules sans en altérer les
structures membranaires
15
La fixation des cellules présentatrices avant
leur exposition à lantigène abolit leur fonction
de présentationLa fixation après lexposition à
lantigène permet le maintien de la fonction de
présentation
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Laddition de peptides de taille adéquate sur des
cellules accessoires préalablement fixées permet
le maintien de la fonction présentatrice
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La viabilité des cellules accessoires est
essentielle à la captation de lantigène, à son
clivage en peptides de taille adéquate et à la
présentation de certains dentre eux à la surface
cellulaire, chargés sur des molécules du CMH de
classe II.
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Une cellule présentatrice dantigène doit

• Pouvoir capter lantigène dans le milieu
  extracellulaire par
• phagocytose
• ou par endocytose (grâce à un récepteur)
• Exprimer des molécules de classe II du CMH

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Deux grands types dAPC

• Cellules de la lignée myéloïde
• Macrophage cellules dendritiques
• Lymphocytes B

Les APC les plus efficaces pour initier une
réponse immunitaire sont les cellules dendritiques
En plus de leur rôle dans limmunité humorale,
les lymphocytes B sont des APC et utilisent le
BCR pour la captation des ag
20
Comment se passe lapprêtement?
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Apprêtement peptidique

• Acidification dans les compartiments endosomiaux
• Fusion avec les lysosomes et exposition à de
  multiples hydrolases pH dépendantes (protéases,
  glycosydases, etc.)
• Clivage en peptides de 13 à 18 aa
• Chargement sur les molécules de classe II du CMH
  et expression à la membrane

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Structure des molécules de classe II du CMH

• Deux chaînes a et b liées de façon non covalente

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Structure des molécules de classe II du CMH
Site de liaison au peptide

• Membre de la superfamille des immunoglobulines

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Superfamille des immunoglobulines

• Superfamille de protéines qui possèdent des
  similarités de structure et de séquence avec les
  immunoglobulines
• Un des points communs est lexistence de domaines
   immunoglobulin-like  résultant de deux
  feuillets b antiparallèles apposés lun sur
  lautre
• Attention la plupart des membres de la
  superfamille des immunoglobulines ne sont pas des
  immunoglobulines, nont pas de partie variable et
  ne lient pas lantigène.

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Liaison au peptide
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Apprêtement des protéines synthétisées dans la
cellule

• Protéines codées par le DNA de la cellule
• Protéines  étrangères  dun agent infectieux
  qui infecte la cellule considérée (virus,
  bactérie, champignon)
• Utilise les voies de dégradation nécessaire au
  turn-over des protéines cellulaires le
  protéasome

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Ubiquitine et protéasome
28
Transport des peptides vers le réticulum
endoplasmique
Transporters associated with antigen processing
29
Comparaison des deux voies
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Molécules de classe I du CMH
31
Molécules de classe I du CMH

• Membre de la superfamille des immunoglobulines
• Deux chaînes
• Chaîne a de 45 kDa
• b2-microglobuline (qui nintervient pas
  directement dans la fixation du peptide)

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Molécules de classe I du CMH
Forte affinité pour le CD8
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Fixation des peptides aux molécules du
CMH-agrétopes
CMH classe I
34
 Spécificité  des molécules CMH

• Nous possédons au maximum 6 molécules de classe I
  et 12 molécules de classe II
• Cest assez pour reconnaître des dizaines de
  milliers de peptides différents
• Les molécules du CMH sont donc sélectives mais
  nont en aucun cas la spécificité du TCR

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CMH classe I vs classe II
36
CMH classe I vs classe II
37
Nouvelle donnée cellules dendritiques et
présentation croisée via classes I
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Cellules dendritiques

• A la différence des macrophages et des
  lymphocytes B, les cellules dendritiques sont
  parfois capables de présenter via des molécules
  CMH de classe I des protéines  venant de
  lextérieur  on parle de présentation croisée
• Quand une cellule dendritique phagocyte une
  cellule apoptotique, une partie des peptides qui
  résultent de cette phagocytose pourrait être
  présentée de la sorte

39
Complexe majeur dhistocompatibilité
40
Complexe majeur dhistocompatibilité
41
Les molécules du CMH ne sont pas les mêmes chez
tous les individus!
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Organisation génétique du complexe majeur
dhistocompatibilité ou complexe HLA (human
leucocyte antigens)
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Complexe HLA (chromosome 6)très simplifié!!
3 classes de produits
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Classe I

• CMH I présentes sur toutes les cellules nucléées
  et intervenant dans la présentation des peptides
  endogènes aux lymphocytes T CD8
• Dimères mais seule la chaîne a fait partie du
  CMH. La b2-microglobuline nen fait pas partie
• Trois types de molécules HLA de classe I HLA-A,
  HLA-B et HLA-C

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Classe II

• Molécules du CMH présentes sur les cellules
  présentatrices dantigènes (DC, MF et lymphocytes
  B) et intervenant dans la présentation des
  antigènes exogènes aux lymphocytes T CD4
• Dimères dont les deux chaînes a et b font partie
  du CMH
• Trois types de molécules HLA de classe II
  HLA-DP, HLA-DQ et HLA-DR

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Classe III

• Coincés entre les gènes des produits de classe I
  et de ceux de classe II
• Mais très différents de ces derniers
  ninterviennent pas dans la présentation des
  antigènes mais plutôt dans la régulation
  daspects divers de la réponse immunitaire
• Par exemple C2, C4, TNF-a, -b, TAP, éléments du
  protéasome

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Les molécules du CMH ne sont pas les mêmes chez
tous les individus!
48
Polymorphisme des molécules HLA
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Polymorphisme des gènes du HLA

• Les gènes du CMH sont les plus polymorphiques de
  tout le génome

• variants alléliques
• HLA-A 120
• HLA-B 249
• HLA-C 70
• HLA-DR 259
• HLA-DP 99
• HLA-DQ 55

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Haplotypes

• Les loci du complexe CMH sont très proches le
  taux de recombinaison au sein du CMH est donc
  très faible (moins de 0.5)
• Les allèles du CMH sont donc transmis  en bloc 
  de chaque parent transmission dun haplotype
  comprenant un ensemble dallèles pour les trois
  régions du CMH

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Polymorphisme

• Chaque cellule exprime 6 molécules de classe I
  différentes - 2 HLA-A, 2 HLA-B 2 HLA-C (une
  copie de chaque parent)
• Les cellules spécialisées (CPA) expriment aussi
  jusquà 12 molécules de classe II
• Une copie de HLA-DR? et HLA-DR? de chaque
  parent qui peuvent sassocier pour former 4
  molecules différentes
• Idem pour les chaînes ? et ? de HLA -DP et -DQ

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Polymorphisme

• Il existe aussi un polymorphisme pour les
  produits de classe III tous les individus dune
  même espèce nont pas exactement les mêmes
  cytokines, le même système du complément, le même
  protéasome, les mêmes transporteurs TAP

53
Pourquoi un tel polymorphisme?

• Diversité des individus dune même espèce face à
  une épidémie par exemple

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HLA et maladies

• Certains allèles du HLA sont associés à des
  maladies autoimmunitaires ou inflammatoires. Pq?
• Déséquilibre de linkage avec des allèles codant
  pour des produits de classe III
• Présentation de peptides microbiens
  potentiellement autoréactifs

55
Pourquoi le CMH sappelle-t-il CMH?

• Complexe majeur dhistocompatibilité
• complexe de loci qui codent pour une famille
  dantigènes cellulaires principalement
  responsables du rejet des greffes allogéniques
  (greffe de cellules ou de tissus entre individus
  de la même espèce)

56
Les protéines du CMH portent des déterminants
antigéniques allotypiques!
57
Les protéines du CMH portent des déterminants
antigéniques allotypiques qui sont reconnus par
les lymphocytes T
58
La reconnaissance des déterminants antigéniques
allotypiques des molécules du CMH est
qualitativement et quantitativement différente de
celle des autres antigènes!
59
Chez un individu naïf (qui na jamais rencontré
lantigène considéré)

• Fréquence des lymphocytes T capables dinteragir
  avec un antigène viral ou bactérien 1/100.000
• Fréquence des lymphocytes T capables dinteragir
  avec un déterminant antigénique allotypique
  non-CMH (p.ex. dune immunoglolubline 1/100.000)

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Chez un individu naïf (qui na jamais rencontré
lantigène considéré)

• Fréquence des lymphocytes T capables dinteragir
  avec un déterminant antigénique allotypique dune
  molécule CMH donnée (p.ex. HLA-A) gt1 (pfs
  5-10)

61
La fréquence très élevée de lymphocytes T
capables de reconnaître les déterminants
allotypiques des molécules du CMH explique la
responsabilité majeure de ces derniers dans le
rejet des greffes allogéniques (complexe majeur
dhistocompatibilité)
62
Pourquoi une fréquence si importante?Quelle est
le mode de reconnaissance des déterminants
allotypiques des protéines du CMH par les
lymphocytes T?
63
Deux modes de reconnaissance un  classique 
et un qui lest moins...
64
Exemple le rein de monsieur A (HLA-DR3) est
greffé à monsieur B (HLA-DR7)

• Comme tout organe le rein de monsieur A contient
  des cellules qui expriment des molécules CMH de
  classe II (cellules dendritiques, macrophages ou
  lymphocytes B)

65
HLA-DR3
Peptide
b
a
HLA-DR3
a
b
HLA-DR3
a
b
b
a
HLA-DR3
Cellule dendritique de M. A (donneur HLA-DR3)
66
Peptide issu dune des chaînes du HLA-DR3 de M. A
Cellule dendritique de M. A (donneur HLA-DR3)
a
b
HLA-DR7
Endosome
Macrophage de Monsieur B (receveur HLA-DR7)
67
Peptide dérivé du HLA-DR3 de M.A donneur
MF de Monsieur B (receveur)
Lympho T de M. B receveur
TCR
Molécule CMH de M. B receveur (HLA-DR7)
68
Cest lalloreconnaissance indirecte la
présentation dallopeptides (dérivés de
lalloCMH) par des molécules CMH du soi
comme pour tout antigène faible fréquence de
cellules répondeuses
69
Mode de reconnaissance moins classique
70
Cellule dendritique de M. A (donneur HLA-DR3)
71
Cest lalloreconnaissance directe la
reconnaissance directe de lalloCMH (sans
apprêtement de celui-ci) avec une affinité
suffisamment grande pour activer le lymphocyte T
et ce indépendamment du peptide présenté par cet
alloCMH
72
Normalement, le TCR doit posséder une certaine
affinité pour le CMH du soi pour pouvoir sy
ancrer et interagir avec le peptide présenté...
73
mais en aucun cas, cette affinité ne doit être
suffisante pour permettre lactivation de
lymphocyte T la reconnaissance spécifique du
peptide présenté est rigoureusement nécessaire à
lactivation
Cest la base de la spécificité du système les
lymphocytes T dont le TCR possède une trop forte
affinité pour une molécule CMH du soi sont
éliminés dans le thymus
74
La reconnaissance directe dalloCMH prend en
défaut ce système de contrôle et constitue une
perte majeure de discrimination du TCR une
fréquence élevée de lymphocytes T est stimulé par
une molécule alloCMH donnée
75
Alloreconnaissance

• Interaction physiologique avec un complexe
  peptide CMH du soi
• Faible niveau dinteraction avec le CMH lui-même.
  Haut niveau dinteraction avec le peptide. Haut
  niveau de spécificité
• Alloreconnaissance indirecte IDEM
• Alloreconnaissance directe
• Haut niveau dinteraction avec le CMH. Faible
  niveau dinteraction avec le peptide.
  Dégénérescence de la spécificité