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Immunologie de Janeway | Les r cepteurs des lymphocytes T 5-11 : sont galement g n r s par le r arrangement des g nes. Chien, Y.H., Iwashima, M., Kaplan, K.B., Elliott, J.F. et Davis, M.M. : Un nouveau g ne r cepteur des lymphocytes T situ dans le locus alpha et exprim t t dans la diff renciation des lymphocytes T. Nature 1987, 327:677-682. Lafaille, J.J., DeCloux, A., Bonneville, M., Takagaki, Y., et Tonegawa, S. : S quences jonctionnelles des g nes gamma delta du r cepteur des lymphocytes T : implications pour les lign es de lymphocytes T gamma delta et pour un nouvel interm diaire de la jonction V-(D)-J. Cell 1989, 59:859-870. Tonegawa, S., Berns, A., Bonneville, M., Farr, A.G., Ishida, I., Ito, K., Itohara, S., Janeway, C.A., Jr., Kanagawa, O., Kubo, R., et al. : Diversit , d veloppement, ligands et fonctions probables des lymphocytes T gamma delta. Adv. Exp. Med. Biol. 1991, 292:53-61. 5-12 Les diff rentes classes d'immunoglobulines se distinguent par la structure de leurs r gions constantes cha ne lourde. Davies, D.R., et Metzger, H. : Base structurelle de la fonction des anticorps. Annu. Rev. Immunol. 1983, 1:87 117. 5-13 La r gion constante conf re une sp cialisation fonctionnelle l'anticorps. Helm, B.A., Sayers, I., Higginbottom, A., Machado, D.C., Ling, Y., Ahmad, K., Padlan, E.A., et Wilson, A.P.M. : Identification de la r gion de liaison du r cepteur de haute affinit dans les IgE humaines. J. Biol. Chem. 1996, 271:7494-7500. Nimmerjahn, F., et Ravetch, J.V. : Les r cepteurs Fc en tant que r gulateurs de l'immunit . Adv. Immunol. 2007, 96:179 204. Sensel, M.G., Kane, L.M., et Morrison, S.L. : Les diff rences d'acides amin s dans l'extr mit N-terminale de CH2 influencent les capacit s relatives d'IgG2 et d'IgG3 activer le compl ment. Mol. Immunol. 34:1019 1029. Les IgM et IgD 5-14 sont d riv es du m me transcrit de pr -ARNm et sont toutes deux exprim es la surface des lymphocytes B matures. Abney, E.R., Cooper, M.D., Kearney, J.F., Lawton, A.R., et Parkhouse, R.M. : Expression s quentielle de l'immunoglobuline sur les lymphocytes B de souris en d veloppement : une enqu te syst matique qui sugg re un mod le pour la g n ration de la diversit des isotypes de l'immunoglobuline. J. Immunol. 1978, 120:2041 2049. Blattner, F.R., et Tucker, P.W. : La biologie mol culaire de l'immunoglobuline D. Nature 1984, 307 : 417-422. Enders, A., Short, A., Miosge, L.A., Bergmann, H., Sontani, Y., Bertram, E.M., Whittle, B., Balakishnan, B., Yoshida, K., Sjollema, G., et al. : La prot ine doigts de zinc ZFP318 est essentielle l'expression de l'IgD, le produit Igh alternativement piss fabriqu par les lymphocytes B matures. Proc. Natl Acad. Sci. tats-Unis 2014, 111:4513 4518. Goding, J.W., Scott, D.W., et Layton, J.E. : G n tique, expression cellulaire et fonction des r cepteurs IgD et IgM. Immunol. 1977, 37:152-186. 5-15 Les formes transmembranaires et s cr t es d'immunoglobuline sont g n r es partir de transcrits alternatifs d'ARNm cha ne lourde. Early, P., Rogers, J., Davis, M., Calame, K., Bond, M., Wall, R., et Hood, L. : Deux ARNm peuvent tre produits partir d'un seul g ne d'immunoglobuline par des voies alternatives de traitement de l'ARN. Cell 1980, 20:313-319. Martincic, K., Alkan, S.A., Cheatle, A., Borghesi, L., et Milcarek, C. : Le facteur d' longation de transcription ELL2 dirige la s cr tion d'immunoglobulines dans les cellules plasmatiques en stimulant le traitement alt r de l'ARN. Nat. Immunol. 2009, 10:1102 1109. Peterson, M.L., Gimmi, E.R., et Perry, R.P. : Le passage r gul par le d veloppement de la production d'ARNm de s cr t e s'accompagne d'une augmentation de l'efficacit du clivage-polyad nylation, mais aucun changement mesurable de l'efficacit de l' pissage. Mol. Cellule. Biol. 1991, 11:2324-2327. Rogers, J., Early, P., Carter, C., Calame, K., Bond, M., Hood, L., et Wall, R. : Deux ARNm avec des extr mit s 3 diff rentes codent des formes li es la membrane et s cr t es de la cha ne d'immunoglobuline. Cell 1980, 20:303-312. Takagaki, Y., et Manley, J.L. : Les niveaux du facteur de polyad nylation CstF-64 contr lent l'accumulation d'ARNm cha ne lourde IgM et d'autres v nements associ s la diff renciation des lymphocytes B. Mol. Cellule. 1998, 2:761 771. Takagaki, Y., Seipelt, R.L., Peterson, M.L., et Manley, J.L. : Le facteur de polyad nylation CstF-64 r gule le traitement alternatif des pr mARNm cha ne lourde IgM pendant la diff renciation des lymphocytes B. Cell 1996, 87:941-952. Les IgM et les IgA 5-16 peuvent former des polym res en interagissant avec la cha ne J. Hendrickson, B.A., Conner, D.A., Ladd, D.J., Kendall, D., Casanova, J.E., Corthesy, B., Max, E.E., Neutra, M.R., Seidman, C.E., et Seidman, J.G. : Transport h patique alt r des IgA chez les souris d pourvues de la cha ne J. J. Exp. Med. 1995, 182:1905-1911. Niles, M.J., Matsuuchi, L., et Koshland, M.E. : Assemblage et s cr tion d'IgM de polym re dans des lign es cellulaires lympho de |
Immunologie de Janeway | s et non lympho des - preuve que la cha ne J est n cessaire pour la synth se d'IgM pent rante. Proc. Natl Acad. Sci. tats-Unis 1995, 92:2884-2888. 5-17 Certains invert br s g n rent une grande diversit dans un r pertoire de g nes de type immunoglobuline. Dong, Y., Taylor, H.E., et Dimopoulos, G. : AgDscam, un r cepteur hypervariable contenant du domaine des immunoglobulines du syst me immunitaire inn d'Anopheles gambiae. PLoS Biol. 2006, 4 :e229. Loker, E.S., Adema, C.M., Zhang, S.M., et Kepler, T.B. : Syst mes immunitaires des invert br s - pas homog nes, pas simples, pas bien compris. Immunol. 2004, 198:10-24. Watson, F.L., Puttmann-Holgado, R., Thomas, F., Lamar, D.L., Hughes, M., Kondo, M., Rebel, V.I., et Schmucker, D. : Grande diversit de prot ines de la superfamille Ig dans le syst me immunitaire des insectes. Science 2005, 309:1826-1827. Zhang, S.M., Adema, C.M., Kepler, T.B., et Loker, E.S. : Diversification des g nes de la superfamille Ig chez un invert br . Science 2004, 305:251-254. 5 18 Agnathes poss dent un syst me immunitaire adaptatif qui utilise le r arrangement des g nes somatiques pour diversifier les r cepteurs construits partir des domaines LRR. Boehm, T., McCurley, N., Sutoh, Y., Schorpp, M., Kasahara, M., et Cooper, M.D. : Immunit adaptative bas e sur VLR. Annu. Rev. Immunol. 2012, 30:203 220. Finstad, J., et Good, R.A. : L' volution de la r ponse immunitaire. 3. R ponses immunologiques chez la lamproie. J. Exp. Med. 1964, 120:1151-1168. Guo, P., Hirano, M., Herrin, B.R., Li, J., Yu, C., Sadlonova, A., et Cooper, M.D. : Double nature du syst me immunitaire adaptatif chez les lamproies. Nature 2009, 459:796-801. [Erratum : Nature 2009, 460:1044.] Han, B.W., Herrin, B.R., Cooper, M.D., et Wilson, I.A. : Reconnaissance d'antig nes par des r cepteurs lymphocytaires variables. Science 2008, 321:1834-1837. Hirano, M., Guo, P., McCurley, N., Schorpp, M., Das, S., Boehm, T., et Cooper, M.D. : Implications volutives d'une troisi me lign e lymphocytaire chez les lamproies. Nature 2013, 501:435-438. Litman, G.W., Finstad, F.J., Howell, J., Pollara, B.W., et Good, R.A. : L' volution de la r ponse immunitaire. 3. Etudes structurales de l'immunoglobuline de lamproie. J. Immunol. 1970, 105:1278 1285. de g nes semblables ceux des immunoglobulines sont apparus brusquement chez les poissons cartilagineux. Fugmann, S.D., Messier, C., Novack, L.A., Cameron, R.A., et Rast, J.P. : Une ancienne origine volutive du locus du g ne Rag1/2. Proc. Natl Acad. Sci. tats-Unis 2006, 103:3728 3733. Kapitonov, V.V., et Jurka, J. : Les s quences de signal de recombinaison du noyau RAG1 et de V(D)J ont t d riv es des transposons de Transib. PLoS Biol. 2005, 3 :e181. Litman, G.W., Rast, J.P. et Fugmann, S.D. : Les origines de l'immunit adaptative des vert br s. Nat. Rev. Immunol. 2010, 10:543 553. Suzuki, T., Shin-I, T., Fujiyama, A., Kohara, Y., et Kasahara, M. : Les leucocytes de myxine expriment une famille de r cepteurs appari s avec un domaine variable ressemblant ceux des r cepteurs antig niques. J. Immunol. 2005, 174:2885 2891. 5-20 Diff rentes esp ces g n rent une diversit d'immunoglobulines de diff rentes mani res. Becker, R.S., et Knight, K.L. : Diversification somatique des g nes VDJ cha ne lourde d'immunoglobulines : preuves de la conversion des g nes somatiques chez les lapins. Cell 1990, 63:987-997. Knight, K.L., et Crane, M.A. : G n ration du r pertoire d'anticorps chez le lapin. Adv. Immunol. 1994, 56:179 218. Kurosawa, K., et Ohta, K. : Diversification g n tique par conversion de g nes somatiques. G nes (B le) 2011, 2:48 58. Reynaud, C.A., Bertocci, B., Dahan, A., et Weill, J.C. : Formation du r pertoire de cellules B du poulet - ontogen se, r gulation du r arrangement du g ne Ig et diversification par conversion g nique. Adv. Immunol. 1994, 57:353 378. Reynaud, C.A., Garcia, C., Hein, W.R., et Weill, J.C. : L'hypermutation g n rant le r pertoire d'immunoglobulines de mouton est un processus ind pendant de l'antig ne. Cell 1995, 80:115-125. Vajdy, M., Sethupathi, P., et Knight, K.L. : D pendance de la diversification somatique des anticorps sur le tissu lympho de associ l'intestin chez le lapin. J. Immunol. 1998, 160:2725 2729. Winstead, C.R., Zhai, S.K., Sethupathi, P., et Knight, K.L. : Diversification somatique induite par l'antig ne des g nes IgH du lapin : conversion g nique et mutation ponctuelle. J. Immunol. 1999, 162:6602 6612. 5-21 Les r cepteurs des lymphocytes T : et : sont pr sents chez les poissons cartilagineux. Rast, J.P., Anderson, M.K., Strong, S.J., Luer, C., Litman, R.T. et Litman, G.W. : , , et g nes r cepteurs de l'antig ne des cellules T sont apparus t t dans la phylog nicit des vert br s. Immunit 1997, 6:1-11. Rast, J.P., et Litman, G.W. : Les homologues du g ne du r cepteur des cellules T sont pr sents chez les vert br s m choire les plus primitifs. Proc. Natl Acad. Sci. tats-Unis 1994, 91:9248-9252. Les mol cul |
Immunologie de Janeway | es 5-22 du CMH de classe I et de classe II sont galement trouv es pour la premi re fois dans les poissons cartilagineux. Hashimoto, K., Okamura, K., Yamaguchi, H., Ototake, M., Nakanishi, T., et Kurosawa, Y. : Conservation et diversification du CMH de classe I et de ses mol cules apparent es chez les vert br s. Immunol. 1999, 167:81-100. Kurosawa, Y., et Hashimoto, K. : Comment le r cepteur primordial des lymphocytes T et les mol cules du CMH fonctionnaient-ils initialement ? Immunol. Cell Biol. 1997, 75:193-196. Ohta, Y., Okamura, K., McKinney, E.C., Bartl, S., Hashimoto, K., et Flajnik, M.F. : Synt nie primitive des g nes de classe I et de classe II du complexe majeur d'histocompatibilit des vert br s. Proc. Natl Acad. Sci. tats-Unis 2000, 97:4712-4717. Okamura, K., Ototake, M., Nakanishi, T., Kurosawa, Y., et Hashimoto, K. : Les vert br s les plus primitifs avec des m choires poss dent des g nes CMH de classe I hautement polymorphes comparables ceux des humains. Immunit 1997, 7:777-790. Pr sentation de l'antig ne aux lymphocytes T Les cellules immunitaires adaptatives des vert br s poss dent deux types de r cepteurs antig niques : les immunoglobulines qui servent de r cepteurs antig niques sur les cellules B et les r cepteurs des cellules T. Alors que les immunoglobulines peuvent reconna tre les antig nes natifs, les lymphocytes T ne reconnaissent que les antig nes qui sont affich s par les complexes du CMH la surface des cellules. Les lymphocytes T : conventionnels reconnaissent les antig nes comme des complexes peptide :CMH (voir Section 4-13). Les peptides reconnus par les lymphocytes T : peuvent tre d riv s du renouvellement normal des prot ines du soi, d'agents pathog nes intracellulaires, tels que les virus, ou de produits d'agents pathog nes absorb s dans le liquide extracellulaire. Divers m canismes de tol rance emp chent normalement les peptides du soi d'initier une r ponse immunitaire ; Lorsque ces m canismes chouent, les peptides du soi peuvent devenir la cible de r ponses auto-immunes, comme nous l'avons vu au chapitre 15. D'autres classes de lymphocytes T, telles que les lymphocytes MAIT et les lymphocytes T : (voir les sections 4-18 et 4-20), reconnaissent diff rents types de mol cules de surface dont l'expression peut indiquer une infection ou un stress cellulaire. La premi re partie de ce chapitre d crit les voies cellulaires utilis es par divers types de cellules pour g n rer des complexes peptide :CMH reconnus par les cellules T : . Ce processus participe l'immunit adaptative d'au moins deux mani res diff rentes. Dans les cellules somatiques, les complexes peptide :CMH peuvent signaler la pr sence d'un pathog ne intracellulaire pour l' limination par les lymphocytes T effecteurs arm s. Dans les cellules dendritiques, qui peuvent ne pas tre elles-m mes infect es, les complexes peptide :CMH servent activer les lymphocytes T effecteurs sp cifiques de l'antig ne. Nous introduirons galement des m canismes par lesquels certains agents pathog nes d jouent l'immunit adaptative en bloquant la production de complexes peptide :CMH. La deuxi me partie de ce chapitre se concentre sur les g nes du CMH de classe I et II et leur norme variabilit . Les mol cules du CMH sont cod es au sein d'un grand groupe de g nes qui ont t identifi s pour la premi re fois par leurs effets puissants sur la r ponse immunitaire aux tissus transplant s et ont donc t appel s le complexe majeur d'histocompatibilit (CMH). Il existe plusieurs mol cules diff rentes du CMH dans chaque classe, et chacun de leurs g nes est tr s polymorphe, avec de nombreuses variantes pr sentes dans la population. Le polymorphisme du CMH a un effet profond sur la reconnaissance de l'antig ne par les lymphocytes T, et la combinaison de plusieurs g nes et le polymorphisme largissent consid rablement la gamme de peptides qui peuvent tre pr sent s aux lymphocytes T chez chaque individu et dans les populations dans leur ensemble, permettant ainsi aux individus de r pondre au large ventail d'agents pathog nes potentiels qu'ils rencontreront. Le CMH contient galement d'autres g nes que ceux des mol cules du CMH ; certains de ces g nes sont impliqu s dans le traitement des antig nes pour produire des complexes peptide :CMH. La derni re partie du chapitre traite des ligands des classes non conventionnelles de lymphocytes T. Nous examinerons un groupe de prot ines similaires aux mol cules du CMH de classe I qui ont un polymorphisme limit , certaines cod es l'int rieur du CMH et d'autres cod es l'ext rieur du CMH. Ces prot ines dites non classiques du CMH de classe I remplissent diverses fonctions, certaines agissant comme des ligands pour les r cepteurs des lymphocytes T : et les cellules MAIT, ou comme des ligands pour NKG2D exprim par les lymphocytes T et les cellules NK. De plus, nous introduirons un sous-ensemble sp cial de cellules T : connues sous le nom de cellules NKT invariantes qui reconn |
Immunologie de Janeway | aissent les antig nes lipidiques microbiens pr sent s par ces prot ines. La g n ration de ligands du r cepteur des lymphocytes T : . Le complexe majeur d'histocompatibilit et sa fonction. G n ration de ligands pour des sous-ensembles de lymphocytes T non conventionnels. La g n ration de ligands du r cepteur des lymphocytes T : . La fonction protectrice des lymphocytes T d pend de leur reconnaissance des cellules h bergeant des agents pathog nes intracellulaires ou qui ont internalis leurs produits. Comme nous l'avons vu au chapitre 4, le ligand reconnu par un r cepteur de lymphocytes T : est un peptide li une mol cule du CMH et affich la surface d'une cellule. La g n ration de peptides partir de prot ines natives est commun ment appel e traitement de l'antig ne, tandis que l'affichage des peptides la surface de la cellule par la mol cule du CMH est appel pr sentation de l'antig ne. Nous avons d j d crit la structure des mol cules du CMH et vu comment elles se lient aux antig nes peptidiques dans une fente, ou sillon, sur leur surface externe (voir Sections 4-13 4-16). Nous allons maintenant examiner comment les peptides sont g n r s partir des prot ines d riv es des agents pathog nes et comment ils sont charg s sur les mol cules du CMH de classe I ou de classe II. et en d clenchant leurs fonctions effectrices pour attaquer les cellules infect es par des agents pathog nes. Le traitement et la pr sentation d'antig nes d riv s d'agents pathog nes ont deux objectifs distincts : induire le d veloppement de lymphocytes T effecteurs arm s et d clencher les fonctions effectrices de ces cellules arm es sur les sites d'infection. Les mol cules du CMH de classe I se lient aux peptides reconnus par les lymphocytes T CD8, et les mol cules du CMH de classe II se lient aux peptides reconnus par les lymphocytes T CD4, un mod le de reconnaissance d termin par la liaison sp cifique des mol cules CD8 ou CD4 aux mol cules respectives du CMH (voir section 4-18). L'importance de cette sp cificit de reconnaissance r side dans les diff rentes distributions des mol cules du CMH de classe I et de classe II sur les cellules de l'organisme. Presque toutes les cellules somatiques ( l'exception des globules rouges) expriment des mol cules du CMH de classe I. Par cons quent, le lymphocyte T CD8 est principalement responsable de la surveillance des agents pathog nes et de la cytolyse des cellules somatiques. Aussi appel s lymphocytes T cytotoxiques, leur fonction est de tuer les cellules qu'ils reconnaissent. Les lymphocytes T CD8 sont donc un m canisme important pour liminer les sources de nouvelles particules virales et de bact ries qui ne vivent que dans le cytosol, et ainsi lib rer l'h te de l'infection. En revanche, les mol cules du CMH de classe II ne sont exprim es principalement que sur les cellules du syst me immunitaire, et en particulier par les cellules dendritiques, les macrophages et les cellules B. Les cellules pith liales corticales thymiques et les lymphocytes T activ s, mais pas na fs, peuvent exprimer des mol cules du CMH de classe II, qui peuvent galement tre induites sur de nombreuses cellules en r ponse la cytokine IFN- . Ainsi, les lymphocytes T CD4 peuvent reconna tre leurs antig nes apparent s au cours de leur d veloppement dans le thymus, sur un ensemble limit de cellules pr sentatrices d'antig nes professionnelles et sur d'autres cellules somatiques dans des conditions inflammatoires sp cifiques. Les lymphocytes T CD4 effecteurs comprennent plusieurs sous-ensembles avec des activit s diff rentes qui aident liminer les agents pathog nes. Il est important de noter que les lymphocytes T CD8 et CD4 na fs ne peuvent devenir des cellules effectrices arm es qu'apr s avoir rencontr leur antig ne apparent une fois qu'il a t trait et pr sent par les cellules dendritiques activ es. En ce qui concerne le traitement des antig nes, il est important de faire la distinction entre les diff rents compartiments cellulaires partir desquels les antig nes peuvent tre d riv s (Fig. 6.1). Ces compartiments, qui sont s par s par des membranes, comprennent le cytosol et les diff rents compartiments v siculaires impliqu s dans l'endocytose et la s cr tion. Les peptides d riv s du cytosol sont transport s dans le r ticulum endoplasmique et directement charg s sur des mol cules de classe I du CMH nouvellement synth tis es sur la m me cellule pour tre reconnus par les lymphocytes T, comme nous le verrons plus en d tail ci-dessous. tant donn que les virus et certaines bact ries se r pliquent dans le cytosol ou dans le compartiment nucl aire contigu, les peptides de leurs composants peuvent tre charg s sur les mol cules du CMH de classe I par ce processus (Fig. 6.2, premier panneau sup rieur). Fig. 6.1 Il existe deux cat gories de compartiments intracellulaires majeurs, s par s par des membranes. L'un des compartiments est le cytosol, qui communique avec le noyau par l'interm dia |
Immunologie de Janeway | ire des pores de la membrane nucl aire. L'autre est le syst me v siculaire, qui comprend le r ticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les endosomes, les lysosomes et d'autres v sicules intracellulaires. Le syst me v siculaire peut tre consid r comme tant continu avec le liquide extracellulaire. Les v sicules s cr toires se d tachent du r ticulum endoplasmique et sont transport es par fusion avec les membranes de Golgi pour vacuer le contenu v siculaire de la cellule. Le mat riel extracellulaire est absorb par l'endocytose ou la phagocytose dans les endosomes ou les phagosomes, respectivement. La fusion des v sicules entrantes et sortantes est importante la fois pour la destruction des agents pathog nes dans les cellules telles que les neutrophiles et pour la pr sentation de l'antig ne. Les autophagosomes entourent les composants du cytosol et les livrent aux lysosomes dans un processus connu sous le nom d'autophagie. Cette voie de reconnaissance est parfois appel e pr sentation directe, et permet d'identifier la fois les cellules somatiques et immunitaires infect es par un agent pathog ne. Certaines bact ries pathog nes et certains parasites protozoaires survivent l'ingestion par les macrophages et sont capables de se r pliquer l'int rieur des v sicules intracellulaires du syst me endosomal-lysosomal (Fig. 6.2, deuxi me panneau). D'autres bact ries pathog nes prolif rent l'ext rieur des cellules et peuvent tre internalis es, avec leurs produits toxiques, par phagocytose, endocytose m di e par r cepteur ou macropinocytose en endosomes et lysosomes, o elles sont d compos es par les enzymes digestives. Par exemple, l'endocytose m di e par les r cepteurs par les lymphocytes B peut internaliser efficacement les antig nes extracellulaires par le biais des r cepteurs des lymphocytes B (Fig. 6.2, troisi me panneau). Les particules virales et les antig nes parasitaires dans les fluides extracellulaires peuvent galement tre absorb s par ces voies et d grad s, et leurs peptides pr sent s aux lymphocytes T. soit le compartiment cytosolique, soit le compartiment v siculaire. En haut, premier panneau : les virus et certaines bact ries se r pliquent dans le compartiment cytosolique. Leurs antig nes sont pr sent s par des mol cules du CMH de classe I pour activer la destruction par les lymphocytes T CD8 cytotoxiques. Deuxi me panel : d'autres bact ries et certains parasites sont absorb s dans les endosomes, g n ralement par des cellules phagocytaires sp cialis es telles que les macrophages. Ici, ils sont tu s et d grad s, ou dans certains cas, sont capables de survivre et de prolif rer dans la v sicule. Leurs antig nes sont pr sent s par les mol cules du CMH de classe II pour activer la production de cytokines par les lymphocytes T CD4. Troisi me panneau : les prot ines d riv es d'agents pathog nes extracellulaires peuvent se lier aux r cepteurs de surface cellulaire et p n trer dans le syst me v siculaire par endocytose, illustr ici pour les antig nes li s par l'immunoglobuline de surface des lymphocytes B. Ces antig nes sont pr sent s par les mol cules du CMH de classe II aux lymphocytes T auxiliaires CD4, qui peuvent ensuite stimuler les lymphocytes B produire des anticorps. Fig. 6.4 Les voies d'autophagie peuvent d livrer des antig nes cytosoliques pour pr sentation par des mol cules du CMH de classe II. Dans le processus d'autophagie, des parties du cytoplasme sont amen es dans des autophagosomes, des v sicules sp cialis es qui sont fusionn es avec des v sicules endocytaires et ventuellement avec des lysosomes, o le contenu est catabolis . Certains des peptides r sultants de ce processus peuvent tre li s des mol cules du CMH de classe II et pr sent s la surface de la cellule. Dans les cellules dendritiques et les macrophages, cela peut se produire en l'absence d'activation, de sorte que les cellules dendritiques immatures peuvent exprimer des peptides du soi dans un contexte tol rog ne, plut t que d'induire des r ponses des lymphocytes T aux antig nes du soi. Fig. 6.3 Pr sentation crois e d'antig nes extracellulaires sur des mol cules du CMH de classe I par des cellules dendritiques. Certains sous-ensembles de cellules dendritiques sont efficaces pour capturer des prot ines exog nes et charger des peptides qui en sont d riv s dans des mol cules de classe I du CMH. Il existe des preuves que plusieurs voies cellulaires peuvent tre impliqu es. Une voie peut impliquer la translocation de a ing r des prot ines du phagolysosome dans le cytosol pour tre d grad es par le prot asome, les peptides r sultants passant ensuite par le TAP (voir Section 6-3) dans le r ticulum endoplasmique, o ils se chargent sur les mol cules du CMH de classe I de la mani re habituelle. Une autre voie peut impliquer le transport direct d'antig nes du phagolysosome dans un compartiment de charge v siculaire sans passage par le cytosol o les peptides sont autoris s tre li s des mol cules matures du |
Immunologie de Janeway | CMH de classe I. Pour charger des peptides sur des mol cules du CMH de classe II, les cellules dendritiques, les macrophages et les lymphocytes B sont capables de capturer des prot ines exog nes via des v sicules endocytaires et des r cepteurs sp cifiques de surface cellulaire. Pour les lymphocytes B, ce processus de capture de l'antig ne peut inclure le r cepteur des lymphocytes B. Les peptides d riv s de ces prot ines sont charg s sur des mol cules du CMH de classe II dans des compartiments endocytaires sp cialement modifi s dans ces cellules pr sentatrices d'antig nes, dont nous parlerons plus en d tail plus tard. Dans les cellules dendritiques, cette voie fonctionne pour activer les lymphocytes T CD4 na fs pour qu'ils deviennent des lymphocytes T effecteurs. Les macrophages absorbent les particules par phagocytose et pr sentent donc principalement des peptides d riv s d'agents pathog nes sur les mol cules du CMH de classe II. Dans les macrophages, une telle pr sentation de l'antig ne peut tre utilis e pour indiquer la pr sence d'un agent pathog ne dans son compartiment v siculaire. Les lymphocytes T CD4 effecteurs, lorsqu'ils reconnaissent l'antig ne, produisent des cytokines qui peuvent activer le macrophage pour d truire l'agent pathog ne. Certains agents pathog nes intrav siculaires se sont adapt s pour r sister la destruction intracellulaire, et les macrophages dans lesquels ils vivent ont besoin de ces cytokines pour tuer l'agent pathog ne : c'est l'un des r les du sous-ensemble TH1 des lymphocytes T CD4. D'autres sous-ensembles de lymphocytes T CD4 jouent un r le dans la r gulation d'autres aspects de la r ponse immunitaire, et certains lymphocytes T CD4 ont m me une activit cytotoxique. Dans les lymphocytes B, la pr sentation de l'antig ne peut servir recruter de l'aide aupr s des lymphocytes T CD4 qui reconnaissent le m me antig ne prot ique que le lymphocyte B. En endocytosant efficacement un antig ne sp cifique via leur immunoglobuline de surface et en pr sentant les peptides d riv s de l'antig ne sur des mol cules du CMH de classe II, les lymphocytes B peuvent activer les lymphocytes T CD4 qui serviront leur tour de lymphocytes T auxiliaires pour la production d'anticorps contre cet antig ne. Au-del de la pr sentation de prot ines exog nes, les mol cules du CMH de classe II peuvent galement tre charg es de peptides d riv s de prot ines cytosoliques par une voie ubiquitaire d'autophagie, dans laquelle les prot ines cytoplasmiques sont d livr es dans le syst me endocytaire pour tre d grad es dans les lysosomes (Fig. 6.4). Cette voie peut servir pr senter des prot ines auto-cytosoliques pour l'induction de la tol rance aux antig nes du soi, et aussi comme moyen de pr senter des antig nes d'agents pathog nes, tels que le virus de l'herp s simplex, qui ont acc d au cytosol de la cellule. Les peptides 6-2 sont g n r s partir de prot ines ubiquitin es dans le cytosol par le prot asome. Les prot ines dans les cellules sont continuellement d grad es et remplac es par des prot ines nouvellement synth tis es. Une grande partie de la d gradation des prot ines cytosoliques est effectu e par un grand complexe de prot ases multicatalytiques appel prot asome (Fig. 6.5). Un prot asome typique est compos d'un noyau catalytique 20S et de deux capuchons r gulateurs 19S, un chaque extr mit ; Le noyau et les chapeaux sont des complexes multi-sous-unitaires de prot ines. Le noyau 20S est un grand complexe cylindrique d'environ 28 sous-unit s, dispos es en quatre anneaux empil s de sept sous-unit s chacun autour d'un noyau creux. Les deux anneaux ext rieurs sont compos s de sept sous-unit s distinctes et ne sont pas catalytiques. Les deux anneaux internes du noyau de prot asome 20S sont compos s de sept sous-unit s distinctes. Les sous-unit s prot olytiques exprim es constitutivement sont 1, 2 et 5, qui forment la chambre catalytique. Le r gulateur 19S est compos d'une base contenant neuf sous-unit s qui se lie directement l'anneau de la particule centrale 20S et d'un couvercle qui comporte jusqu' 10 sous-unit s diff rentes. L'association du noyau 20S avec un chapeau 19S n cessite de l'ATP ainsi que l'activit ATPase de nombreuses sous-unit s des capuchons. L'une des coiffes 19S se lie et d livre des prot ines dans le prot asome, tandis que l'autre les emp che de sortir pr matur ment. Les prot ines du cytosol sont marqu es pour la d gradation via le syst me ubiquitine-prot asome (UPS). Cela commence par l'attachement d'une cha ne de plusieurs mol cules d'ubiquitine la prot ine cible, un processus appel ubiquitination. Tout d'abord, un r sidu de lysine sur la prot ine cibl e est chimiquement li la glycine l'extr mit carboxy d'une mol cule d'ubiquitine. Les cha nes d'ubiquitine sont ensuite form es en liant la lysine au r sidu 48 (K48) de la premi re ubiquitine la glycine carboxy-terminale d'une seconde ubiquitine, et ainsi de suite jusqu' ce qu'au moins 4 mol cules |
Immunologie de Janeway | d'ubiquitine soient li es. Ce type de cha ne d'ubiquitine li K48 est reconnu par la coiffe 19S du prot asome, qui d plie ensuite la prot ine marqu e afin qu'elle puisse tre introduite dans le noyau catalytique du prot asome. L , la cha ne prot ique est d grad e avec un manque g n ral de sp cificit de s quence en peptides courts, qui sont ensuite lib r s dans le cytosol. Les fonctions g n rales de d gradation du prot asome ont t coopt es pour la pr sentation de l'antig ne, de sorte que les mol cules du CMH ont volu pour travailler avec les peptides que le prot asome peut produire. Divers l ments de preuve impliquent le prot asome dans la production de ligands peptidiques pour les mol cules du CMH de classe I. Le marquage exp rimental des prot ines avec de l'ubiquitine permet une pr sentation plus efficace de leurs peptides par les mol cules du CMH de classe I, et les inhibiteurs de l'activit prot olytique du prot asome inhibent la pr sentation de l'antig ne par les mol cules du CMH de classe I. On ne sait pas si le prot asome est la seule prot ase cytosolique capable de g n rer des peptides pour le transport dans le r ticulum endoplasmique. Les sous-unit s constitutives 1, 2 et 5 de la chambre catalytique sont parfois remplac es par trois sous-unit s catalytiques alternatives induites par des interf rons. Ces sous-unit s induites sont appel es 1i (ou LMP2), 2i (ou MECL-1) et 5i (ou LMP7). 1i et 5i sont tous deux cod s par les g nes PSMB9 et PSMB8, qui sont situ s dans le locus du CMH, tandis que 2i est cod par le PSMB10 en dehors du locus du CMH. Ainsi, le prot asome peut exister la fois en tant que prot asome constitutif pr sent dans toutes les cellules et en tant qu'immunoprot asome, pr sent dans les cellules stimul es par des interf rons. Les prot ines du CMH de classe I sont galement induites par les interf rons. Le remplacement des sous-unit s par leurs homologues inductibles par l'interf ron modifie la sp cificit enzymatique du prot asome de sorte qu'il y a une augmentation du clivage des polypeptides apr s les r sidus hydrophobes et une diminution du clivage apr s les r sidus acides. Cela produit des peptides avec des r sidus carboxy-terminaux qui sont des r sidus d'ancrage privil gi s pour la liaison la plupart des mol cules du CMH de classe I (voir chapitre 4) et sont galement les structures privil gi es pour le transport par TAP. Une autre substitution d'une sous-unit dans la chambre catalytique s'est av r e se produire dans les cellules du thymus. Les cellules pith liales du cortex thymique (cTEC) expriment une sous-unit unique, appel e 5t, qui est cod e par PSMB11. Dans les cTEC, 5t devient un composant du prot asome en association avec 1i et 2i, et ce type sp cialis de prot asome est appel thymoprot asome. Les souris sans expression de 5t ont un nombre r duit de lymphocytes T CD8, ce qui indique que les complexes peptide :CMH produits par le thymoprot asome sont importants dans le d veloppement des lymphocytes T CD8 dans le thymus. L'interf ron- (IFN- ) peut encore augmenter la production de peptides antig niques en induisant l'expression du complexe prot asome-activateur PA28 qui se lie au prot asome. PA28 est un cycle six ou sept cha nons compos de deux prot ines, PA28 et PA28 , toutes deux induites par l'IFN- . Un cycle PA28, qui peut se lier l'une ou l'autre extr mit du noyau du prot asome 20S la place du capuchon r gulateur 19S, agit pour augmenter la vitesse laquelle les peptides sont lib r s (Fig. 6.6). En plus de simplement fournir plus de peptides, l'augmentation du taux de Les prot ines polyubiquitin es sont li es par la coiffe 19S et d grad es l'int rieur du noyau catalytique, lib rant des peptides dans le cytosol Fig. 6.5 Les prot ines cytosoliques sont d grad es par le syst me ubiquitine-prot asome en peptides courts. Le prot asome est compos d'un noyau catalytique 20S, compos de quatre cycles multisous-unitaires (voir texte), et de deux capuchons r gulateurs 19S chaque extr mit . Les prot ines (orange) cibl es sont marqu es de mani re covalente avec des cha nes de polyubiquitine li es K48 (jaune) par l'action de diverses ligases E3. Le capuchon r glementaire 19S reconna t la polyubiquitine et attire la prot ine marqu e l'int rieur de la chambre catalytique ; L , la prot ine est d grad e, donnant naissance de petits fragments peptidiques qui sont rel ch s dans le cytoplasme. Panneau a : dans cette coupe transversale vue de c t , les anneaux heptam res de l'activateur du prot asome PA28 (jaune) interagissent avec les sous-unit s (rose) chaque extr mit du prot asome du c ur (les sous-unit s qui composent la cavit catalytique du noyau sont en bleu). Dans cette r gion se trouve le -anneau (vert), une ouverture troite en forme d'anneau qui est normalement bloqu e par d'autres parties des sous-unit s (en rouge). Panneau b : une vue rapproch e du haut, regardant dans le -anneau sans lien PA28. Panneau c |
Immunologie de Janeway | : dans la m me perspective, la liaison de PA28 au prot asome modifie la conformation des sous-unit s , en d pla ant les parties de la mol cule qui bloquent le -annulaire et en ouvrant l'extr mit du cylindre. Pour simplifier, PA28 n'est pas illustr . Structures avec l'aimable autorisation de F. Whitby. Fig. 6.6 L'activateur du prot asome PA28 se lie l'une ou l'autre extr mit du prot asome. permet aux peptides potentiellement antig niques d' chapper un traitement suppl mentaire qui pourrait d truire leur antig nicit . La traduction d'ARNm auto-repli s ou d riv s d'agents pathog nes dans le cytoplasme g n re non seulement des prot ines correctement repli es, mais aussi une quantit importante peut- tre jusqu' 30 % de peptides et de prot ines connus sous le nom de produits ribosomales d fectueux (DRiP). Il s'agit notamment de peptides traduits partir d'introns dans des ARNm mal piss s, de traductions de d calages de cadre et de prot ines mal repli es, qui sont marqu es par l'ubiquitine pour une d gradation rapide par le prot asome. Ce processus apparemment inutile fournit une autre source de peptides et garantit que les prot ines du soi et les prot ines d riv es d'agents pathog nes g n rent des substrats peptidiques abondants pour une pr sentation ventuelle par les prot ines du CMH de classe I. 6-3 peptides du cytosol sont transport s par TAP dans les mol cules de classe I du CMH. Les cha nes polypeptidiques des prot ines destin es la surface cellulaire, telles que les deux cha nes de mol cules du CMH, sont transloqu es lors de la synth se dans la lumi re du r ticulum endoplasmique, o deux cha nes se replient correctement et s'assemblent l'une avec l'autre. Cela signifie que le site de liaison au peptide de la mol cule du CMH de classe I se forme dans la lumi re du r ticulum endoplasmique et n'est jamais expos au cytosol. Cependant, les fragments d'antig ne qui se lient aux mol cules du CMH de classe I sont g n ralement d riv s de prot ines fabriqu es dans le cytosol. Cela soul ve la question suivante : comment ces peptides sont-ils capables de se lier aux mol cules du CMH de classe I et d' tre d livr s la surface de la cellule ? La r ponse a t aid e par l'analyse de cellules mutantes pr sentant un d faut de pr sentation de l'antig ne par les mol cules du CMH de classe I. Ces cellules exprimaient beaucoup moins de prot ines du CMH de classe I que la normale leur surface, malgr la synth se normale de ces mol cules dans le cytoplasme. Ce d faut pourrait tre corrig en ajoutant des peptides synth tiques au milieu de culture, ce qui sugg re que l'apport de peptides aux mol cules du CMH de classe I dans le r ticulum endoplasmique pourrait tre le facteur limitant. L'analyse de l'ADN des cellules mutantes a permis d'identifier que le probl me responsable de ce ph notype se trouve dans les g nes des membres de la famille des prot ines de la cassette de liaison l'ATP (ABC) ; les prot ines ABC interviennent dans le transport d pendant de l'ATP des ions, des sucres, des acides amin s et des peptides travers les membranes. Les cellules mutantes manquaient deux prot ines ABC, appel es transporteurs associ s au traitement de l'antig ne-1 et -2 (TAP1 et TAP2), qui sont normalement associ es la membrane du r ticulum endoplasmique. La transfection des cellules mutantes avec les g nes manquants a r tabli la pr sentation des peptides par les mol cules du CMH de classe I de la cellule. Les deux prot ines TAP forment un h t rodim re dans la membrane (Fig. 6.7), et les mutations dans l'un ou l'autre g ne TAP peuvent emp cher la pr sentation de l'antig ne par les mol cules du CMH de classe I. Les g nes TAP1 et TAP2 sont situ s dans le locus du CMH (voir Section 6-10), pr s des g nes PSMB9 et PSMB8, et leur niveau d'expression basal est encore augment par les interf rons produits en r ponse l'infection virale, similaires la classe I du CMH et aux sous-unit s 1, 2 et 5 du prot asome. Cette induction entra ne une augmentation de l'administration de peptides cytosoliques dans le r ticulum endoplasmique. Les v sicules microsomiques des cellules non mutantes peuvent imiter le r ticulum endoplasmique dans des tests in vitro, en internalisant des peptides qui se lient ensuite aux mol cules du CMH de classe I pr sentes dans la lumi re des microsomes. En revanche, les v sicules des cellules d ficientes en TAP1 ou TAP2 n'absorbent pas de peptides. Le transport peptidique dans les microsomes normaux n cessite une hydrolyse de l'ATP, ce qui confirme que le complexe TAP1 :TAP2 est un transporteur peptidique d pendant de l'ATP. Le complexe TAP a une sp cificit limit e pour les peptides qu'il transportera, transportant des peptides d'une longueur comprise entre 8 et 16 acides amin s et pr f rant les peptides qui ont des r sidus hydrophobes ou basiques l'extr mit carboxy les caract ristiques pr cises des peptides qui se lient aux mol cules du CMH de classe I (voir Section 4-15). Le complexe T |
Immunologie de Janeway | AP a un biais contre la proline dans les trois premiers r sidus amino-terminaux, mais manque de sp cificit de s quence peptidique. La d couverte du TAP a expliqu comment les peptides viraux des prot ines synth tis es dans le cytosol acc dent la lumi re du r ticulum endoplasmique et sont li s par des mol cules du CMH de classe I. Les peptides produits dans le cytosol sont prot g s contre la d gradation compl te par des chaperons cellulaires tels que le complexe cyclique TCP-1 (TRiC), mais beaucoup de ces peptides sont plus longs que ce qui peut tre li par les mol cules du CMH de classe I. Les preuves indiquent que l'extr mit carboxy des antig nes peptidiques est produite par clivage dans le prot asome. Cependant, l'extr mit amin e des peptides qui sont trop longs pour se lier aux mol cules du CMH de classe I peut tre coup e par une enzyme appel e aminopeptidase du r ticulum endoplasmique associ e au traitement de l'antig ne (ERAAP). Comme d'autres composants de la voie de traitement de l'antig ne, l'expression d'ERAAP est augment e par la stimulation de l'IFN- . Les souris d pourvues de l'enzyme ERAAP ont un r pertoire modifi de peptides charg s sur des mol cules du CMH de classe I. Bien que la charge de certains peptides ne soit pas affect e par l'absence d'ERAAP, d'autres peptides ne se chargent pas normalement, et de nombreux peptides instables et immunog nes qui ne sont pas normalement pr sents se trouvent li s aux mol cules du CMH la surface des cellules. Cela rend les cellules des souris d ficientes en ERAAP immunog nes pour les cellules T des souris de type sauvage, d montrant que l'ERAAP est un diteur important du r pertoire peptide normal :CMH. 6-4 Les mol cules de classe I du CMH nouvellement synth tis es sont retenues dans le r ticulum endoplasmique jusqu' ce qu'elles se lient un peptide. La liaison d'un peptide est une tape importante dans l'assemblage d'une mol cule stable du CMH de classe I. Lorsque l'apport de peptides dans le r ticulum endoplasmique est perturb , comme dans les cellules mutantes TAP, les mol cules du CMH de classe I nouvellement synth tis es Fig. 6.7 TAP1 et TAP2 forment un transporteur peptidique dans la membrane du r ticulum endoplasmique. Panneau sup rieur : TAP1 et TAP2 sont des cha nes polypeptidiques individuelles, chacune avec un domaine hydrophobe et un domaine de liaison l'ATP. Les deux cha nes s'assemblent en un h t rodim re pour former un transporteur quatre domaines typique de la famille des cassettes de liaison ATP (ABC). Les domaines transmembranaires hydrophobes ont plusieurs r gions transmembranaires (non illustr es ici). Les domaines de liaison l'ATP se trouvent l'int rieur du cytosol, tandis que les domaines hydrophobes se projettent travers la membrane dans la lumi re du r ticulum endoplasmique (RE) pour former un canal travers lequel les peptides peuvent passer. Panneau inf rieur : reconstruction au microscope lectronique de la structure de l'h t rodim re TAP1 :TAP2. Le panneau a montre la surface du transporteur TAP vue partir de la lumi re du RE, en regardant vers le bas sur le haut des domaines transmembranaires, tandis que le panneau b montre une vue lat rale de l'h t rodim re TAP dans le plan de la membrane. Les domaines de liaison l'ATP forment deux lobes sous les domaines transmembranaires ; Les bords inf rieurs de ces lobes sont peine visibles l'arri re de la vue lat rale. Structures du TAP avec l'aimable autorisation de G. Velarde. sont maintenus dans le r ticulum endoplasmique dans un tat partiellement pli . Cela explique pourquoi les rares patients humains qui ont t identifi s avec une immunod ficience due des d fauts de TAP1 et TAP2 ont peu de mol cules de CMH de classe I la surface de leurs cellules, une condition connue sous le nom de d ficit du CMH de classe I. Le repliement et l'assemblage d'une mol cule compl te du CMH de classe I (voir Fig. 4.19) d pendent de l'association de la cha ne du CMH de classe I d'abord avec la 2-microglobuline, puis avec le peptide, et ce processus implique un certain nombre de prot ines accessoires avec des fonctions de type chaperon. Ce n'est qu'apr s la liaison du peptide que la mol cule du CMH de classe I est lib r e du r ticulum endoplasmique et transport e la surface de la cellule. Les cha nes du CMH de classe I nouvellement synth tis es qui p n trent dans les membranes du r ticulum endoplasmique se lient la calnexine, une prot ine chaperon usage g n ral qui conserve la mol cule du CMH de classe I dans un tat partiellement repli (Fig. 6.8). La calnexine s'associe galement aux r cepteurs des lymphocytes T partiellement repli s, aux immunoglobulines et aux mol cules du CMH de classe II, et joue donc un r le central dans l'assemblage de nombreuses prot ines immunologiques et non immunologiques. Lorsque la 2-microglobuline se lie la cha ne , l'h t rodim re du CMH de classe I : 2-microglobuline partiellement repli se dissocie de la calnexi |
Immunologie de Janeway | ne et se lie un assemblage de prot ines appel complexe de charge de peptide (PLC) du CMH de classe I. Un composant de la prot ine ubiquitin e prot ines normales (>70%) ribosome DRiP (<30%) TAP tapasine ERp57calr ticuline CMH classe I : Le complexe 2m est lib r de la calnexine, se lie un complexe de prot ines chaperonnes (calr ticuline, ERp57) et se lie TAP via des fragments de peptide de tapasine Prot asome ERAAP 2m CMH classe I noyau ER ER cytosol calnexine Des cha nes du CMH de classe I partiellement repli es se lient la calnexine jusqu' ce que la microglobuline 2- se lie Les prot ines cytosoliques et les produits ribosomiques d fectueux (DRiP) sont d grad s aux fragments peptidiques par le prot asome. Le TAP d livre des peptides au RE Fig. 6.8 Les mol cules du CMH de classe I ne quittent pas le r ticulum endoplasmique moins de se lier aux peptides. Les cha nes de du CMH de classe I nouvellement synth tis es s'assemblent dans le r ticulum endoplasmique (RE) avec la prot ine calnexine li e la membrane. Lorsque ce complexe se lie la 2-microglobuline ( 2m), le dim re du CMH de classe I : 2m se dissocie de la calnexine, et la mol cule du CMH de classe I partiellement repli e se lie alors la prot ine tapasine associ e au TAP. Deux complexes CMH :tapasine peuvent se lier au dim re TAP en m me temps. Les mol cules chaperonnes ERp57, qui forme un h t rodim re avec la tapasine, et la calr ticuline se lient galement pour former le complexe de charge peptidique de classe I du CMH. La mol cule du CMH de classe I est retenue dans le RE jusqu' ce qu'elle soit lib r e par la liaison d'un peptide, ce qui ach ve le repliement de la mol cule du CMH. M me en l'absence Un peptide se lie la mol cule du CMH de classe I et ach ve son repliement. La mol cule du CMH de classe I est lib r e du complexe TAP et export e vers la membrane cellulaire de l'infection, il y a un flux continu de peptides du cytosol vers le RE. Les produits ribosomiques d fectueux (DRiP) et les prot ines marqu es pour la destruction par la polyubiquitine li e K48 (triangles jaunes) sont d grad s dans le cytoplasme par le prot asome pour g n rer des peptides qui sont transport s dans la lumi re du r ticulum endoplasmique par le TAP. Certains de ces peptides se lient aux mol cules du CMH de classe I. L'aminopeptidase ERAAP coupe les peptides leurs terminaisons amin es, permettant aux peptides trop longs de se lier aux mol cules du CMH de classe I et augmentant ainsi le r pertoire de peptides potentiels pour la pr sentation. Une fois qu'un peptide s'est li la mol cule du CMH, le complexe peptide :CMH quitte le r ticulum endoplasmique et est transport travers l'appareil de Golgi et enfin la surface de la cellule. la PLC calr ticuline est similaire la calnexine et a probablement aussi un MOVIE 6.1 fonction chaperonne, comme la calnexine. Un deuxi me composant du complexe est la prot ine tapasine associ e au TAP, cod e par un g ne du CMH. La tapasine forme un pont entre les mol cules du CMH de classe I et le TAP, permettant l'h t rodim re de : 2-microglobuline partiellement repli d'attendre le transport d'un peptide appropri partir du cytosol. Un troisi me composant de ce complexe est le chaperon ERp57, une thiol oxydor ductase qui peut jouer un r le dans la rupture et le reformage de la liaison disulfure dans le domaine 2 du CMH de classe I pendant la charge peptidique (Fig. 6.9). ERp57 forme un h t rodim re stable li au disulfure avec la tapasine. La tapasine semble tre un composant de l'API sp cifique au traitement de l'antig ne, tandis que la calnexine, l'ERp57 et la calr ticuline se lient diverses autres glycoprot ines qui s'assemblent dans le r ticulum endoplasmique et semblent faire partie de la machinerie g n rale de contr le de la qualit de la cellule. Le TAP lui-m me est le dernier composant de l'API et d livre des peptides la mol cule de classe I du CMH partiellement repli e. L'API maintient la mol cule du CMH de classe I dans un tat r ceptif la liaison peptidique et m die l' change de peptides de faible affinit li s la mol cule du CMH contre des peptides de plus haute affinit , un processus appel dition peptidique. L'h t rodim re ERp57 :tapasine fonctionne dans l' dition des peptides se liant au CMH de classe I. Les cellules d pourvues de calr ticuline ou de tapasine pr sentent des d fauts dans l'assemblage des mol cules du CMH de classe I, et les mol cules qui atteignent la surface cellulaire sont li es des peptides sous-optimaux de faible affinit . La liaison d'un peptide la mol cule de classe I du CMH partiellement repli e le lib re de l'API et le complexe peptide :CMH quitte le r ticulum endoplasmique et est transport la surface de la cellule. La plupart des peptides transport s par le TAP ne se lient pas aux mol cules du CMH et sont rapidement limin s du r ticulum endoplasmique ; ceux-ci semblent tre renvoy s dans le cytosol par Sec61, un complexe de transpor |
Immunologie de Janeway | t d pendant de l'ATP distinct du TAP. Comme mentionn ci-dessus, la mol cule du CMH de classe I doit se lier un peptide pour tre lib r e du PLC. Dans les cellules d pourvues de g nes TAP fonctionnels, les mol cules du CMH de classe I ne parviennent pas sortir du r ticulum endoplasmique et doivent donc tre d grad es la place. tant donn que le syst me ubiquitine-prot asome est situ dans le cytosol, ces mol cules du CMH mal repli es en phase terminale doivent tre transport es d'une mani re ou d'une autre dans le cytoplasme pour tre d grad es. Ceci est r alis par un syst me de voies de contr le de la qualit appel d gradation des prot ines associ e au r ticulum endoplasmique (ERAD). L'ERAD comprend plusieurs voies cellulaires g n rales qui impliquent la reconnaissance et l'administration de prot ines mal repli es un complexe de r trotranslocation qui d plie et transf re les prot ines travers la membrane du r ticulum endoplasmique et dans le cytosol. Les prot ines sont ubiquitin es au cours de ce processus et sont donc cibl es sur le syst me ubiquitine-prot asome (UPS) pour une d gradation ventuelle. Nous n'entrerons pas ici dans les d tails de l'ERAD, car ces voies ne sont pas propres au CMH Fig. 6.9 Le complexe de charge peptide de classe I du CMH comprend les chaperons calr ticuline, ERp57 et tapasine. Ce mod le montre une vue lat rale (a) et une vue de dessus (b) du complexe de charge peptidique (PLC) orient vers son extension partir de la surface luminale du r ticulum endoplasmique. Les CMH de classe I et 2-microglobuline nouvellement synth tis es sont repr sent s par des rubans jaunes, les h lices du sillon de liaison aux peptides du CMH tant clairement identifiables. Le CMH et la tapasine (cyan) seraient attach s la membrane du r ticulum endoplasmique par des extensions carboxy-terminales non montr es ici. La tapasine et l'ERp57 (vert) forment un h t rodim re li par une liaison disulfure, et la tapasine tablit des contacts avec la mol cule du CMH qui stabilisent la conformation vide du sillon de liaison au peptide ; ils fonctionnent dans l' dition des peptides se liant la mol cule du CMH de classe I. La calr ticuline (orange), comme la calnexine qu'elle remplace (voir Fig. 6.8), se lie au glycane monoglucosyl li l'azote au niveau de l'asparagine 86 de la mol cule immature du CMH. Le domaine P long et flexible de la calr ticuline s' tend autour du sommet du sillon de liaison aux peptides de la mol cule du CMH pour entrer en contact avec ERp57. La r gion transmembranaire de la tapasine (non illustr e) associe le PLC au TAP (voir Fig. 6.8), rapprochant les mol cules vides du CMH avec les peptides arrivant dans le r ticulum endoplasmique partir du cytosol. Structure bas e sur le fichier PDB fourni par Karin Reinisch et Peter Cresswell. assemblage de classe I ou traitement d'antig nes. Cependant, nous verrons au chapitre 13 comment de nombreux agents pathog nes viraux cooptent les voies ERAD pour bloquer l'assemblage des mol cules du CMH de classe I afin d' chapper la reconnaissance par les lymphocytes T CD8. Dans les cellules non infect es, les peptides d riv s des prot ines du soi remplissent le sillon de liaison aux peptides des mol cules matures du CMH de classe I et sont transport s la surface de la cellule. Dans les cellules normales, les mol cules du CMH de classe I sont retenues dans le r ticulum endoplasmique pendant un certain temps, ce qui sugg re qu'elles sont pr sentes en exc s de peptide. Ceci est important pour la fonction immunologique des mol cules du CMH de classe I, qui doivent tre imm diatement disponibles pour transporter les peptides viraux la surface de la cellule si celle-ci est infect e. 6 5 cellules dendritiques utilisent la pr sentation crois e pour pr senter des prot ines exog nes sur les mol cules du CMH de classe I afin d'amorcer les lymphocytes T CD8. La voie d crite ci-dessus explique comment les prot ines synth tis es dans le cytosol peuvent g n rer des peptides qui se manifestent sous forme de complexes avec des mol cules du CMH de classe I la surface de la cellule. Cette voie est suffisante pour assurer la d tection et la destruction des cellules infect es par des agents pathog nes par les lymphocytes T cytotoxiques. Mais comment ces lymphocytes T cytotoxiques sont-ils activ s pour la premi re fois ? Notre explication jusqu' pr sent n cessiterait que les cellules dendritiques soient galement infect es, afin qu'elles expriment le complexe peptide :CMH de classe I n cessaire pour activer les lymphocytes T CD8 na fs. Mais de nombreux virus pr sentent un tropisme restreint pour diff rents types de cellules, et tous les virus n'infectent pas les cellules dendritiques. Cela cr e la possibilit que les antig nes de ces agents pathog nes ne soient jamais affich s par les cellules dendritiques, et que les lymphocytes T cytotoxiques qui les reconnaissent ne soient pas activ s. Il s'av re que certaines cellules dendritiques sont |
Immunologie de Janeway | capables de g n rer des complexes peptide :CMH de classe I partir de peptides qui n'ont pas t g n r s dans leur propre cytosol. Les peptides de sources extracellulaires, telles que les virus, les bact ries et les cellules mourantes phagocyt es infect es par des agents pathog nes cytosoliques, peuvent tre pr sent s sur des mol cules du CMH de classe I la surface de ces cellules dendritiques par le processus de pr sentation crois e. Bien avant que son r le dans l'amor age des r ponses des lymphocytes T aux virus ne soit appr ci , la pr sentation crois e a t observ e dans des tudes sur des antig nes mineurs d'histocompatibilit . Il s'agit de produits g niques non MHC qui peuvent susciter de fortes r ponses entre des souris de diff rents ant c dents g n tiques. Lorsque des cellules de rate de souris B10 de type H-2b ont t inject es des souris BALB de type H-2b d (qui expriment la fois les types de CMH b et d), les souris BALB ont g n r des lymphocytes T cytotoxiques r actifs contre les antig nes mineurs de fond B10. Certains de ces lymphocytes T cytotoxiques ont reconnu des antig nes mineurs pr sent s par les cellules H-2b B10 utilis es pour l'immunisation, comme on pourrait s'y attendre de l'amor age direct des cellules T par les cellules pr sentatrices de l'antig ne B10. Mais d'autres lymphocytes T cytotoxiques n'ont reconnu les antig nes mineurs B10 que lorsqu'ils taient pr sent s par des cellules de type H-2d CMH. Cela signifiait que ces lymphocytes T CD8 avaient t activ s in vivo en reconnaissant les antig nes mineurs B10 pr sent s par les mol cules H-2d de l'h te BALB. En d'autres termes, les antig nes mineurs d'histocompatibilit doivent avoir t transf r s des cellules B10 immunisantes d'origine aux cellules dendritiques de l'h te BALB et trait s pour la pr sentation du CMH de classe I. Nous savons maintenant que la pr sentation crois e par les mol cules du CMH de classe I se produit non seulement pour les antig nes sur les greffes de tissus ou de cellules, comme dans l'exp rience originale d crite ci-dessus, mais aussi pour les antig nes viraux et bact riens. Il semble que la capacit de pr sentation crois e ne soit pas uniform ment r partie entre toutes les cellules pr sentatrices d'antig nes. Bien qu'il s'agisse encore d'un domaine d' tude actif, il semble que la pr sentation crois e soit plus efficacement r alis e par certains sous-ensembles de cellules dendritiques pr sentes la fois chez l'homme et la souris. Les sous-ensembles de cellules dendritiques ne sont pas identifi s par les m mes marqueurs chez l'homme et la souris, mais chez les deux esp ces, un sous-ensemble de cellules dendritiques fortement crois es n cessite le facteur de transcription BATF3 pour son d veloppement, et ces cellules expriment de mani re unique le r cepteur de chimiokine XCR1. Dans les tissus lympho des tels que la rate, cette lign e de cellules dendritiques exprime la mol cule CD8 la surface cellulaire, et les cellules dendritiques migratrices dans les ganglions lymphatiques capables de pr sentation crois e sont identifi es par leur expression de l'int grine E (CD103). Les souris d pourvues d'un g ne BATF3 fonctionnel sont d pourvues de ces types de cellules dendritiques et sont galement incapables de g n rer des r ponses normales des lymphocytes T CD8 de nombreux virus, y compris le virus de l'herp s simplex. Les m canismes biochimiques permettant la pr sentation crois e ne sont pas encore clairs, et il peut y avoir plusieurs voies diff rentes l' uvre. Il n'est pas clair si toutes les prot ines captur es par les r cepteurs phagocytaires et amen es dans les endosomes doivent tre transport es dans le cytosol et d grad es par le prot asome pour tre pr sent es de mani re crois e. Certaines preuves soutiennent une voie directe dans laquelle le PLC est transport du r ticulum endoplasmique aux compartiments endosomaux, permettant aux antig nes exog nes d' tre charg s sur les mol cules de classe I du CMH nouvellement synth tis es dans les phagosomes (voir Fig. 6.3). Une autre voie de pr sentation crois e par les cellules dendritiques peut impliquer une GTPase induite par l'interf ron connue sous le nom d'IRGM3 (abr viation de GTPase li e au syst me immunitaire de la famille M prot ine 3). IRGM3 interagit avec la prot ine li e la diff renciation adipeuse (ADRP) dans le r ticulum endoplasmique et r gule la g n ration d'organites neutres de stockage des lipides appel s corps lipidiques, dont on pense qu'ils proviennent des membranes du RE. Les cellules dendritiques de souris d pourvues d'IRGM3 sont s lectivement d ficientes dans la pr sentation crois e des antig nes aux cellules T CD8, mais ont un processus normal de pr sentation des antig nes sur les mol cules du CMH de classe II. La relation entre cette voie et d'autres reste un domaine de recherche actif. 6-6 Peptide : Les complexes CMH de classe II sont g n r s dans l'endocytose acidifi e, la phagocytose et l'autophagie. La fonction |
Immunologie de Janeway | immunologique des mol cules du CMH de classe II est de lier les peptides g n r s dans les v sicules intracellulaires des cellules dendritiques, des macrophages et des lymphocytes B, et de pr senter ces peptides aux lymphocytes T CD4. Le but de cette voie est diff rent pour chaque type de cellule. Les cellules dendritiques s'occupent principalement de l'activation des lymphocytes T CD4, tandis que les macrophages et les lymphocytes B sont pr occup s par diverses formes d'aide de ces lymphocytes T CD4. Par exemple, les v sicules intracellulaires des macrophages sont les sites de r plication de plusieurs types d'agents pathog nes, y compris le parasite protozoaire Leishmania et les mycobact ries qui causent la l pre et la tuberculose. Parce que ces agents pathog nes r sident dans des v sicules ferm es par une membrane, les prot ines de ces agents pathog nes ne sont g n ralement pas accessibles aux prot asomes dans le cytosol. Au lieu de cela, apr s l'activation du macrophage, les agents pathog nes sont d grad s par des prot ases intrav siculaires activ es en fragments peptidiques qui peuvent se lier aux mol cules du CMH de classe II, qui traversent ce compartiment sur leur chemin du r ticulum endoplasmique la surface cellulaire. Comme toutes les prot ines membranaires, les mol cules du CMH de classe II sont d'abord d livr es dans la membrane du r ticulum endoplasmique, puis sont transport es dans le cadre de v sicules ferm es par une membrane qui se d tachent du r ticulum endoplasmique et sont dirig es vers les v sicules intracellulaires contenant des antig nes internalis s. Des complexes de peptides et de mol cules du CMH de classe II s'y forment et sont ensuite d livr s la surface de la cellule, o ils peuvent tre reconnus par les lymphocytes T CD4. Le traitement de l'antig ne pour les mol cules du CMH de classe II commence lorsque les agents pathog nes et les prot ines extracellulaires sont internalis s dans les v sicules endocytaires (Fig. 6.10). Les prot ines qui se lient l'immunoglobuline de surface des lymphocytes B et qui sont internalis es par l'endocytose m di e par les r cepteurs sont trait es par cette voie. Les mati res particulaires plus grosses, telles que les fragments de cellules mortes, sont internalis es par la phagocytose, en particulier par les macrophages et les cellules dendritiques. Les prot ines solubles, telles que les toxines s cr t es, sont absorb es par la macropinocytose. Les prot ines qui p n trent dans les cellules par endocytose sont d livr es aux endosomes, qui deviennent Les v sicules contenant des peptides fusionnent avec les v sicules contenant des mol cules de classe II du CMH L'acidification des v sicules active les prot ases pour d grader l'antig ne en fragments peptidiques L'antig ne est absorb de l'espace extracellulaire dans les v sicules intracellulaires Cytosol de l'espace extracellulaire Dans les endosomes pr coces de pH neutre, les prot ases endosomiques sont inactives Fig. 6.10 Les peptides qui se lient aux mol cules du CMH de classe II sont g n r s dans les v sicules endocytaires acidifi es. Dans le cas illustr ici, des antig nes trangers extracellulaires, tels que des bact ries ou des antig nes bact riens, ont t absorb s par une cellule pr sentatrice d'antig nes telle qu'un macrophage ou une cellule dendritique immature. Dans d'autres cas, la source de l'antig ne peptidique peut tre des bact ries ou des parasites qui ont envahi la cellule pour se r pliquer dans des v sicules intracellulaires. Dans les deux cas, la voie de traitement de l'antig ne est la m me. Le pH des endosomes contenant les agents pathog nes engloutis diminue progressivement, activant les prot ases dans les v sicules pour d grader la mati re engloutie. un moment donn de leur chemin vers la surface cellulaire, les mol cules de classe II du CMH nouvellement synth tis es passent travers ces v sicules acidifi es et se lient des fragments peptidiques de l'antig ne, transportant les peptides la surface de la cellule. de plus en plus acides mesure qu'ils progressent l'int rieur de la cellule, finissant par fusionner avec les lysosomes. Les endosomes et les lysosomes contiennent des prot ases, appel es prot ases acides, qui sont activ es faible pH et finissent par d grader les antig nes prot iques contenus dans les v sicules. Des m dicaments tels que la chloroquine qui augmentent le pH des endosomes, les rendant moins acides, inhibent la pr sentation d'antig nes intrav siculaires, sugg rant que les prot ases acides sont responsables du traitement de l'antig ne internalis . Ces prot ases comprennent les prot ases de cyst ine ainsi appel es parce qu'elles utilisent une cyst ine dans leur site catalytique connues sous le nom de cathepsines B, D, S et L, dont L est la plus active. Le traitement de l'antig ne peut tre imit dans une certaine mesure par la digestion des prot ines avec ces enzymes in vitro pH acide. Les cathepsines S et L peuvent tre les prot ases |
Immunologie de Janeway | pr dominantes dans le traitement des antig nes v siculaires ; les souris qui n'ont pas de cathepsine B ou de cathepsine D traitent normalement les antig nes, tandis que les souris qui n'ont pas de cathepsine S pr sentent certaines d ficiences, y compris en pr sentation crois e. L'asparagine endopeptidase (AEP), une prot ase cyst ine qui se clive apr s les asparagines, est importante pour le traitement de certains antig nes, tels que l'antig ne de la toxine t tanique pour la pr sentation du CMH de classe II, mais n'est pas n cessaire dans tous les cas o les antig nes contiennent des r sidus d'asparagine pr s de leurs pitopes pertinents. Il est probable que le r pertoire global des peptides produits dans la voie v siculaire refl te les activit s des nombreuses prot ases pr sentes dans les endosomes et les lysosomes. Les liaisons disulfure, en particulier les liaisons disulfure intramol culaires, aident au processus de d naturation et facilitent la prot olyse dans les endosomes. L'enzyme thiol-r ductase lysosomale induite par l'IFN- (GILT) est pr sente dans les endosomes et fonctionne en brisant et en reformant des liaisons disulfure dans la voie de traitement de l'antig ne. Les diff rentes prot ases endosomiques agissent de mani re largement redondante et non sp cifique pour dig rer les r gions du polypeptide qui sont devenues accessibles la prot olyse par d naturation et tapes de d gradation pr c dentes. Les peptides g n r s varient en s quence et en abondance tout au long de la voie endocytaire, de sorte que les mol cules du CMH de classe II peuvent se lier et pr senter de nombreux peptides diff rents partir de ces compartiments. Un nombre important de peptides auto-li s aux mol cules du CMH de classe II proviennent de prot ines communes qui sont cytosoliques en localisation, telles que l'actine et l'ubiquitine. La mani re la plus probable dont les prot ines cytosoliques sont trait es pour la pr sentation du CMH de classe II est le processus naturel de renouvellement des prot ines connu sous le nom d'autophagie, dans lequel les organites endommag s et les prot ines cytosoliques sont livr s aux lysosomes pour la d gradation. Ici, leurs peptides pourraient rencontrer des mol cules du CMH de classe II pr sentes dans les membranes des lysosomes, et le complexe peptide :CMH de classe II qui en r sulterait pourrait tre transport la surface cellulaire via les tubules endolysosomales (voir Fig. 6.4). L'autophagie est constitutive, mais elle est augment e par des stress cellulaires tels que la famine, lorsque la cellule catabolise les prot ines intracellulaires pour obtenir de l' nergie. Dans la microautophagie, le cytosol est continuellement internalis dans le syst me v siculaire par des invaginations lysosomales, tandis que dans la macroautophagie, qui est induite par la famine, un autophagosome double membrane engloutit le cytosol et fusionne avec les lysosomes. Une troisi me voie autophagique utilise la prot ine apparent e au choc thermique 70 (Hsc70) et la prot ine membranaire associ e aux lysosomes-2 (LAMP-2) pour transporter les prot ines cytosoliques vers les lysosomes. Il a t d montr que l'autophagie est impliqu e dans le traitement de l'antig ne nucl aire 1 du virus d'Epstein-Barr (EBNA-1) pour la pr sentation sur les mol cules du CMH de classe II. Une telle pr sentation permet aux lymphocytes T CD4 cytotoxiques de reconna tre et de tuer les lymphocytes B infect s par le virus d'Epstein-Barr. 6-7 La cha ne invariante dirige les mol cules de CMH de classe II nouvellement synth tis es vers des v sicules intracellulaires acidifi es. La voie de biosynth se des mol cules du CMH de classe II commence par leur translocation dans le r ticulum endoplasmique. Ici, il est important d' viter qu'ils ne se lient pr matur ment aux peptides transport s dans la lumi re du r ticulum endoplasmique ou aux polypeptides nouvellement synth tis s de la cellule. Le r ticulum endoplasmique est plein de cha nes polypeptidiques, et un m canisme g n ral est donc n cessaire pour les emp cher de se lier dans le sillon de liaison aux peptides ouvert de la mol cule du CMH de classe II. La liaison pr matur e des peptides est emp ch e par l'assemblage de mol cules du CMH de classe II nouvellement synth tis es avec une prot ine membranaire connue sous le nom de cha ne invariante associ e au CMH de classe II (Ii, CD74). Ii est une glycoprot ine membranaire de type II ; son extr mit amin e r side dans le cytosol et sa r gion transmembranaire s' tend sur la membrane du r ticulum endoplasmique (Fig. 6.11). Le reste de Ii et son extr mit carboxy r sident dans le r ticulum endoplasmique. Ii a un domaine cylindrique unique qui m die la formation de trim res Ii stables. Pr s de ce domaine, Ii contient une s quence peptidique, le peptide cha ne invariant associ la classe II (CLIP), avec lequel chaque sous-unit Ii du trim re se lie de mani re non covalente un h t rodim re du CMH de classe II : . Chaque La sous-unit |
Immunologie de Janeway | Ii se lie une mol cule du CMH de classe II avec CLIP situ dans le sillon de liaison au peptide, bloquant ainsi le sillon et emp chant la liaison de peptides ou de prot ines partiellement repli es. Le site de liaison d'une mol cule du CMH de classe II est ouvert par rapport au site de liaison d'une mol cule du CMH de classe I. La cha ne invariante (Ii) se lie dans le sillon de la mol cule de classe II du CMH La mol cule Ii est cliv e initialement pour laisser un fragment li la mol cule de classe II et la membrane Un clivage ult rieur laisse un court fragment peptidique, CLIP, li la mol cule de classe II Cytosol LIP10 ER C terminus domaine de trim risation domaine transmembranaire N terminus CLIP CLIP Fig. 6.11 La cha ne invariante est cliv e pour laisser un fragment peptidique, CLIP, li la mol cule du CMH de classe II. Un mod le de la cha ne invariante trim rique li e aux h t rodim res du CMH de classe II : est montr gauche. La partie CLIP est repr sent e en violet, le reste de la cha ne invariante est repr sent en vert et les mol cules du CMH de classe II sont indiqu es en jaune (mod le et le plus gauche des trois panneaux). Dans le r ticulum endoplasmique, la cha ne invariante (Ii) se lie aux mol cules du CMH de classe II avec la section CLIP de sa cha ne polypeptidique situ e le long du sillon de liaison au peptide. Apr s avoir t transport dans une v sicule acidifi e, Ii est cliv , d'abord juste d'un c t de la mol cule du CMH de classe II (panneau central), d'abord par des prot ases non cyst ines pour donner une portion restante de Ii connue sous le nom de peptide LIP22 induit par la leupeptine (non illustr ), puis par la prot ase cyst ine au fragment LIP10 montr . LIP10 conserve les segments transmembranaire et cytoplasmique qui contiennent les signaux qui ciblent les complexes Ii :CMH de classe II vers la voie endosomale. Le clivage ult rieur (panneau droit) de LIP10 ne laisse qu'un peptide court encore li par la mol cule de classe II ; ce peptide est le fragment CLIP. Structure du mod le avec l'aimable autorisation de P. Cresswell. Fig. 6.12 Les mol cules du CMH de classe II sont charg es en peptide dans un compartiment endosomal tardif appel MIIC. Les mol cules du CMH de classe II sont transport es de l'appareil de Golgi (marqu G dans cette micrographie lectronique d'une section ultramince d'un lymphocyte B) la surface de la cellule via des v sicules intracellulaires appel es compartiment du CMH de classe II (MIIC). Ceux-ci ont une morphologie complexe, montrant des v sicules internes et des feuillets de membrane. Les anticorps marqu s avec des particules d'or de diff rentes tailles identifient la pr sence la fois de mol cules du CMH de classe II (visibles sous forme de petites taches sombres) et de la cha ne invariante (grandes taches sombres) dans le Golgi, alors que seules les mol cules du CMH de classe II sont d tectables dans le MIIC. On pense que ce compartiment est un endosome tardif, un compartiment acidifi du syst me endocytaire (pH 4,5-5) dans lequel la cha ne invariante est cliv e et une charge peptidique se produit. Photographie (135 000 ) avec l'aimable autorisation de H.J. Geuze. Cela permet aux mol cules du CMH de classe II de permettre plus facilement la r gion CLIP de Ii de passer travers leurs sites de liaison. Alors que ce complexe est assembl dans le r ticulum endoplasmique, ses composants sont associ s la calnexine. Ce n'est que lorsqu'un complexe de neuf cha nes (trois cha nes II, trois cha nes et trois cha nes ) a t assembl que le complexe est lib r de la calnexine pour tre transport hors du r ticulum endoplasmique. Dans le cadre du complexe neuf cha nes, les mol cules du CMH de classe II ne peuvent pas se lier aux peptides ou aux prot ines d pli es, de sorte que les peptides pr sents dans le r ticulum endoplasmique ne sont g n ralement pas pr sent s par les mol cules du CMH de classe II. Il existe des preuves qu'en l'absence de Ii, de nombreuses mol cules du CMH de classe II sont retenues dans le r ticulum endoplasmique sous forme de complexes avec des prot ines mal repli es. Le trafic des prot ines membranaires est contr l par des tiquettes de tri cytosolique. cet gard, Ii a une deuxi me fonction, qui est de cibler l'administration des mol cules du CMH de classe II dans un compartiment endosomal faible pH o la charge peptidique peut se produire. Le complexe des h t rodim res du CMH de classe II : avec les trim res Ii est conserv pendant 2 4 heures dans ce compartiment (voir Fig. 6.11). Pendant ce temps, la mol cule Ii subit un clivage initial par des prot ases acides pour liminer le domaine de trim risation, g n rant un fragment tronqu de 22 kDa de Ii appel LIP22. Celle-ci est ensuite cliv e par les prot ases de cyst ine en un fragment de 10 kDa appel LIP10, qui reste li la mol cule du CMH de classe II et la retient dans le compartiment prot olytique. Un clivage ult rieur de LIP10 lib re la mol |
Immunologie de Janeway | cule du CMH de classe II partir du Ii associ la membrane, laissant le fragment CLIP li la mol cule du CMH. Ce clivage est r alis par la cathepsine S dans la plupart des cellules positives du CMH de classe II, mais par la cathepsine L dans les cellules pith liales thymiques. tant associ es CLIP, les mol cules du CMH de classe II ne peuvent pas encore se lier d'autres peptides. Cependant, comme CLIP ne transporte pas les signaux cod s en Ii qui retiennent le complexe dans le compartiment endocytaire, le complexe CMH-CLIP est maintenant libre de s' chapper la surface de la cellule. Pour permettre un autre peptide de se lier la mol cule du CMH de classe II, CLIP doit soit se dissocier, soit tre d plac . Les mol cules nouvellement synth tis es du CMH de classe II sont amen es vers la surface cellulaire dans des v sicules, dont la plupart fusionnent un moment donn avec les endosomes entrants. Cependant, certains complexes du CMH de classe II :Ii peuvent d'abord tre transport s la surface de la cellule et r internalis s dans les endosomes. Dans les deux cas, les complexes du CMH de classe II :Ii p n trent dans la voie endosomale, o ils rencontrent et se lient des peptides d riv s de prot ines pathog nes internalis es ou de prot ines du soi. Initialement, on pensait qu'il existait des compartiments endosomaux sp cialis s pour les cellules pr sentatrices d'antig nes. L'un tait un compartiment endosomal pr coce dans les cellules dendritiques appel CIIV (v sicule du CMH de classe II). Un autre, un compartiment endosomal tardif contenant des mol cules Ii et CMH de classe II, tait le compartiment CMH de classe II, ou MIIC (Fig. 6.12). l'heure actuelle, les mol cules du CMH de classe II utilisent de nombreux compartiments endocytaires communs, y compris les lysosomes, pour permettre l' change de CLIP contre autant de peptides que possible. Les mol cules du CMH de classe II qui ne se lient pas au peptide apr s dissociation de CLIP sont instables dans le pH acide apr s fusion avec des lysosomes, et elles se d gradent rapidement. 6-8 Les mol cules de type CMH de classe II HLA-DM et HLA-DO r gulent l' change de CLIP contre d'autres peptides. tant donn qu'un complexe CMH de classe II :CLIP ne peut pas tre lib r la surface de la cellule moins qu'un autre peptide ne le remplace, les cellules pr sentatrices d'antig ne poss dent un m canisme qui facilite l' change efficace de CLIP contre d'autres peptides. Ce processus a t d couvert par l'analyse de lign es de cellules B humaines mutantes pr sentant un d faut de pr sentation de l'antig ne. Les mol cules du CMH de classe II dans ces cellules mutantes s'assemblent correctement avec Ii et semblent suivre la voie v siculaire normale, mais ne parviennent pas se lier aux peptides d riv s de prot ines internalis es et arrivent souvent la surface de la cellule avec le peptide CLIP toujours li . Le d faut de ces cellules r side dans une mol cule de type CMH de classe II appel e HLA-DM chez l'homme (H-2DM chez la souris). Les g nes HLA-DM (voir Section 6-10) se trouvent pr s des g nes TAP et PSMB8/9 dans la r gion du CMH de classe II (voir Fig. 6.16) ; ils codent pour une cha ne et une cha ne qui ressemblent beaucoup celles d'autres mol cules du CMH de classe II. La mol cule HLA-DM n'est cependant pas pr sente la surface de la cellule, mais se trouve principalement dans le compartiment endosomal qui contient les mol cules Ii et CMH de classe II. Le HLA-DM se lie aux mol cules vides du CMH de classe II et les stabilise et catalyse la lib ration de CLIP, permettant ainsi la liaison d'autres peptides au CMH vide de classe II mol cule (Fig. 6.13). La mol cule HLA-DM ne contient pas le sillon ouvert que l'on trouve dans les autres mol cules du CMH de classe II, et elle ne se lie pas aux peptides. Au lieu de cela, HLA-DM se lie la cha ne de la mol cule du CMH de classe II pr s de la r gion du plancher du site de liaison du peptide (Fig. 6.14). Cette liaison induit des changements dans la structure de la mol cule du CMH de classe II et maintient cette partie du sillon de liaison peptidique dans une configuration partiellement ouverte (voir Fig. 6.14, panneau de droite). De cette fa on, HLA-DM catalyse la lib ration de CLIP et d'autres peptides li s de mani re instable partir de mol cules de classe II du CMH. En pr sence d'un m lange de peptides capables de se lier aux mol cules du CMH de classe II, le HLA-DM se lie et se relie en permanence aux complexes peptide :CMH de classe II nouvellement form s, permettant la dissociation des peptides faiblement li s et permettant d'autres peptides de les remplacer. Les antig nes pr sent s par les mol cules du CMH de classe II peuvent devoir persister la surface des cellules pr sentatrices d'antig ne pendant quelques jours avant de rencontrer des lymphocytes T capables de les reconna tre. La capacit du HLA-DM liminer les peptides li s de mani re instable, parfois appel e dition |
Immunologie de Janeway | peptidique (voir Section 6-4), garantit que les complexes peptide :CMH de classe II affich s la surface de la cellule pr sentatrice de l'antig ne survivent suffisamment longtemps pour stimuler les lymphocytes T CD4 appropri s. Au cours de ce processus, il est probable que certains peptides soient d'abord captur s sous forme de polypeptides plus longs qui subissent une coupe amino-terminale par des exopeptidases, augmentant encore le nombre de peptides possibles qui peuvent tre li s. Une deuxi me mol cule atypique du CMH de classe II, appel e HLA-DO chez l'homme (H-2O chez la souris), est produite dans les cellules pith liales thymiques, les cellules B et les cellules dendritiques. VID O 6.2 La cha ne invariante (Ii) forme un complexe avec la mol cule du CMH de classe II, bloquant la liaison des peptides et les prot ines mal repli es Ii est cliv e dans un endosome acidifi , laissant un court fragment peptidique, CLIP, toujours li la mol cule du CMH de classe II Les antig nes endocytos s sont d grad s en peptides dans les endosomes, mais le peptide CLIP bloque la liaison des peptides aux mol cules du CHM DE CLASSE II HLA-DM se lie la mol cule du CMH de classe II, rel cher CLIP et permettre d'autres peptides de se lier. La mol cule du CMH de classe II se d place ensuite vers la surface cellulaire HLA-DM r ticulum endoplasmique cytosol Ii LIP10 CLIP Fig. 6.13 HLA-DM facilite le chargement de peptides antig niques laissant CLIP li aux mol cules du CMH de classe II. Troisi me panel : sur les mol cules du CMH de classe II. Premier panel : les agents pathog nes de la cha ne invariante et leurs prot ines sont d compos s en peptides l'int rieur de (Ii) se lie aux mol cules de classe II du CMH nouvellement synth tis es et bloque les endosomes acidifi s, mais ces peptides ne peuvent pas se lier aux peptides du CMH en se liant aux mol cules de classe II dans les mol cules endoplasmiques de classe II qui sont occup es par CLIP. Quatri me panneau : la classe des r ticulums et lors de leur transport vers les endosomes acidifi s. La deuxi me mol cule de type II HLA-DM se lie aux complexes CMH de classe II : CLIP, panel : dans les endosomes tardifs, les prot ases clivent la cha ne invariante, catalysant la lib ration de CLIP et la liaison de peptides antig niques. Fig. 6.14 HLA-DM et HLA-DO r gulent la charge des peptides dans les mol cules du CMH de classe II. Premier panneau : le dim re HLA-DM, compos de cha nes (verte) et (turquoise), se lie la mol cule HLA-DR MHC classe II (vue lat rale). HLA-DM entre en contact avec la mol cule du CMH pr s du sillon de liaison au peptide o r siderait l'extr mit amin e peptidique. Deuxi me panneau : HLA-DO se lie HLA-DM dans une configuration similaire HLA-DR, bloquant ainsi l'activit d' dition des peptides de DM. Troisi me panneau : vue de dessus de HLA-DR avec peptide li en l'absence de HLA-DM. Quatri me panneau : vue de dessus de HLA-DR avec HLA-DM li . L'extr mit amino-terminale du sillon de liaison aux peptides du CMH est ouverte et d pourvue de peptide li , ce qui permet l' change peptidique. Cette mol cule est un h t rodim re de la cha ne HLA-DO et de la cha ne HLA-DO . HLA-DO n'est pas pr sent la surface des cellules, n' tant pr sent que dans les v sicules intracellulaires, et il ne semble pas lier les peptides. HLA-DO agit comme un r gulateur n gatif de HLA-DM. HLA-DO se lie au HLA-DM de la m me mani re que les mol cules du CMH de classe II (voir Fig. 6.14), et il doit tre li au HLA-DM pour quitter le r ticulum endoplasmique. Lorsque le dim re DM-DO atteint un compartiment endocytaire acidifi , HLA-DO semble se dissocier lentement de HLA-DM, qui est alors libre de catalyser l' dition peptidique pour les mol cules du CMH de classe II. De plus, l'IFN- augmente l'expression de HLA-DM, mais pas de la cha ne HLA-DO . Ainsi, lors des r ponses inflammatoires, l'IFN- produit par les lymphocytes T et les lymphocytes NK peut augmenter l'expression de HLA-DM, et ainsi surmonter les effets inhibiteurs de HLA-DO. La raison pour laquelle HLA-DO s'exprime de cette mani re reste obscure. La perte de HLA-DO chez la souris ne modifie pas radicalement l'immunit adaptative, mais provoque une production spontan e d'auto-anticorps avec l' ge. Comme les cellules pith liales thymiques fonctionnent dans la s lection des lymphocytes T CD4 en d veloppement, peut- tre que HLA-DO influence le r pertoire de peptides du soi que ces lymphocytes T rencontrent diff rents stades, comme nous le verrons plus loin au chapitre 8. Le r le du HLA-DM dans l' dition peptidique des mol cules du CMH de classe II est parall le au r le de la tapasine dans la facilitation de la liaison peptidique aux mol cules du CMH de classe I. HLA-DM remplit cette fonction en m diant l' change de peptides et en favorisant l'association de peptides de haute affinit . Ainsi, il semble probable que des m canismes sp cialis s de d livrance de peptides aient co volu avec les mol cules du CMH el |
Immunologie de Janeway | les-m mes. Il est galement probable que les agents pathog nes aient d velopp des strat gies pour inhiber le chargement de peptides sur les mol cules du CMH de classe II, tout comme les virus ont trouv des moyens de subvertir le traitement et la pr sentation de l'antig ne travers les mol cules du CMH de classe I. Nous reviendrons sur ces sujets au chapitre 13 lorsque nous aborderons les m canismes d'immuno- vasion des agents pathog nes. L' dition peptidique conf r e par le DM et l' limination des mol cules instables du CMH offrent des garanties importantes. Pour r v ler la pr sence d'un agent pathog ne intracellulaire, le complexe peptide :CMH doit tre stable la surface de la cellule. Si les peptides se dissociaient trop facilement, une cellule infect e pourrait chapper la d tection, et si les peptides pouvaient tre trop facilement acquis partir d'autres cellules, les cellules saines pourraient tre cibl es par erreur pour tre d truites. La liaison troite des peptides aux mol cules du CMH r duit le risque de ces r sultats ind sirables. Les mol cules du CMH de classe I pr sentent des peptides d riv s en grande partie de prot ines cytosoliques, il est donc important que la dissociation d'un peptide d'une mol cule du CMH la surface d'une cellule ne permette pas aux peptides extracellulaires de se lier dans le site de liaison du peptide vide. Heureusement, lorsqu'une mol cule du CMH de classe I la surface d'une cellule vivante perd son peptide, sa conformation change, la 2-microglobuline se dissocie et la cha ne est internalis e et se d grade rapidement. Ainsi, la plupart des mol cules vides du CMH de classe I sont rapidement perdues de la surface cellulaire, ce qui les emp che en grande partie d'acqu rir des peptides directement partir du liquide extracellulaire environnant. Cela permet de s'assurer que les lymphocytes T amorc s ciblent les cellules infect es tout en pargnant les cellules saines environnantes. Les mol cules vides du CMH de classe II sont galement limin es de la surface de la cellule. Bien qu' pH neutre, les mol cules vides du CMH de classe II soient plus stables que les mol cules vides du CMH de classe I, elles s'agr gent facilement, et l'internalisation de ces agr gats peut expliquer leur limination. De plus, la perte peptidique des mol cules du CMH de classe II est plus probable lorsque les mol cules transitent travers des endosomes acidifi s dans le cadre du processus normal de recyclage de la membrane cellulaire. pH acide, les mol cules du CMH de classe II sont capables de se lier aux peptides pr sents dans les v sicules, mais celles qui ne le font pas sont rapidement d grad es. Cependant, une certaine liaison des peptides extracellulaires aux mol cules du CMH la surface des cellules peut se produire, car l'ajout de peptides des cellules vivantes ou m me chimiquement fix es in vitro peut g n rer des complexes peptide :CMH qui sont reconnus par les lymphocytes T sp cifiques de ces peptides. Cela a t facilement d montr pour de nombreux peptides qui se lient aux mol cules du CMH de classe II et de classe I. Il n'est pas clair si ce ph nom ne est d la pr sence de prot ines CMH vides sur les cellules ou l' change de peptides. N anmoins, il peut arriver et c'est une technique largement utilis e pour charger des peptides synth tiques pour analyser la sp cificit des lymphocytes T. 6-9 L'arr t du traitement de l'antig ne se produit dans les cellules dendritiques apr s leur activation par une expression r duite de la prot ine MARCH-1. E3 ligase. Les cellules dendritiques qui n'ont pas encore t activ es par l'infection effectuent une surveillance active des antig nes leur emplacement, par exemple par macropinocytose des prot ines solubles. Les peptides d riv s de prot ines sont trait s en continu et charg s sur des mol cules de CMH de classe II pour tre exprim s la surface cellulaire. De plus, les complexes peptide :CMH sont galement continuellement recycl s partir de la surface et d grad s dans les cellules par ubiquitination et d gradation prot asomale. Les mol cules du CMH de classe II contiennent un r sidu de lysine conserv dans les queues cytoplasmiques de la cha ne ; ce r sidu de lysine est une cible d'une ligase E3 (voir Section 3-7) appel e annulaire associ la membrane (C3HC4) 1, ou MARCH-1, exprim e dans les lymphocytes B, les cellules dendritiques et les macrophages. MARCH-1 est exprim de mani re constitutive dans les lymphocytes B et induit par la cytokine IL-10 dans d'autres cellules. Il r side dans la membrane d'un compartiment endosomal de recyclage, o il ubiquitine la queue cytoplasmique des mol cules du CMH de classe II, conduisant leur d gradation ventuelle dans les lysosomes, r gulant ainsi leur niveau d'expression l' tat d' quilibre (Fig. 6.15). La voie MARCH-1 est ferm e pendant l'infection pour augmenter la stabilit des complexes peptide :CMH. Les cellules dendritiques qui capturent les antig nes sur les |
Immunologie de Janeway | sites d'infection doivent d'abord migrer vers les ganglions lymphatiques locaux afin d'activer les lymphocytes T na fs ; Cela peut prendre plusieurs heures. tant donn que le recyclage continu limite la dur e de vie des complexes peptide :CMH la surface des cellules, les complexes peptides :CMH d riv s d'agents pathog nes pourraient tre perdus au cours de cette migration, emp chant ainsi l'activation des lymphocytes T. Pour viter cette situation, lorsque les cellules dendritiques sont activ es par des agents pathog nes, l'expression de MARCH-1 est coup e. Cela peut tre m di directement par des capteurs d'agents pathog nes inn s, car la signalisation TLR dans les cellules dendritiques r duit rapidement le niveau d'ARNm pour MARCH-1. La demi-vie de la prot ine MARCH-1 n'est que d'environ 30 minutes, de sorte que les cellules dendritiques activ es accumulent rapidement des complexes peptide :CMH leur surface cellulaire produits au moment de la rencontre avec l'agent pathog ne. En plus de r guler l'expression du CMH de classe II dans les cellules dendritiques, MARCH-1 r gule de m me l'expression dans les cellules dendritiques de la mol cule de co-stimulation (voir Section 1-15) CD86 (ou B7-2), qui, comme les mol cules du CMH de classe II, est galement Les mol cules du CMH s'accumulent la surface des cellules, pr sentant des peptides qu'elles ont acquis au moment de l'activation des cellules dendritiques Fig. 6.15 L'activation des cellules dendritiques r duit l'expression de MARCH-1, augmentant ainsi la dur e de vie des mol cules du CMH. Avant l'activation par reconnaissance inn e des agents pathog nes, les cellules dendritiques expriment la E3 ligase MARCH-1 associ e la membrane, qui r side dans le compartiment des endosomes de recyclage, o elle attache les cha nes d'ubiquitine li es K-48 la cha ne des mol cules du CMH de classe II. Cela provoque le d placement des mol cules du CMH partir des endosomes de recyclage et finalement leur d gradation, ce qui entra ne une r duction de la demi-vie globale et du niveau d'expression du CMH la surface des cellules. Les signaux manant de capteurs inn s, tels que TLR-4, r duisent le niveau d'ARNm de MARCH-1, et la demi-vie de MARCH-1 tant maintenant courte, les mol cules du CMH sont libres de s'accumuler la surface de la cellule. Parce que la signalisation inn e d clenche galement l'acidification des compartiments endocytaires et active les caspases associ es au traitement de l'antig ne, les mol cules du CMH qui s'accumulent la surface des cellules porteront des peptides des agents pathog nes captur s au moment de l'activation inn e des cellules dendritiques. r gul par ubiquitination. Cela signifie qu'au moment o les cellules dendritiques arrivent aux ganglions lymphatiques, elles expriment des peptides d riv s des agents pathog nes qui les ont activ es et ont des niveaux de CD86 plus lev s qui fournissent des signaux pour une plus grande activation des lymphocytes T CD4. Cependant, nous verrons au chapitre 13 que les agents pathog nes viraux ont tir parti de cette voie en produisant des prot ines de type MARCH-1 pour r guler la baisse les mol cules du CMH de classe II afin d' chapper l'immunit adaptative. R sum . Le ligand reconnu par le r cepteur des lymphocytes T est un peptide li une mol cule du CMH. Les mol cules du CMH de classe I et de classe II acqui rent des peptides diff rents sites intracellulaires et activent respectivement les lymphocytes T CD8 ou CD4. Les cellules infect es pr sentant des peptides d riv s de la r plication du virus dans le cytosol sont ainsi reconnues par les lymphocytes T cytotoxiques CD8, qui sont sp cialis s pour tuer toutes les cellules pr sentant des antig nes trangers. Les mol cules du CMH de classe I sont synth tis es dans le r ticulum endoplasmique et acqui rent g n ralement leurs peptides cet endroit. Les peptides charg s sur les mol cules du CMH de classe I sont d riv s de prot ines d grad es dans le cytosol par le prot asome, transport es dans le r ticulum endoplasmique par la prot ine h t rodim rique de liaison l'ATP TAP, et trait es ult rieurement par l'aminopeptidase ERAAP avant d' tre charg es sur les mol cules du CMH. La liaison peptidique aux mol cules du CMH de classe I est n cessaire pour qu'elles soient lib r es des chaperons dans le r ticulum endoplasmique et qu'elles se d placent vers la surface cellulaire. Certains sous-ensembles de cellules dendritiques sont capables de produire des peptides partir de prot ines et les charger sur des mol cules de CMH de classe I. Une telle pr sentation crois e des antig nes garantit que les lymphocytes T CD8 peuvent tre activ s par des agents pathog nes qui peuvent ne pas infecter directement les cellules pr sentatrices d'antig nes. Les mol cules du CMH de classe II n'acqui rent pas leurs ligands peptidiques dans le r ticulum endoplasmique, car la cha ne invariante (Ii) ins re d'abord CLIP dans leur sillon de liaison au pep |
Immunologie de Janeway | tide. L'association avec Ii cible ces mol cules du CMH vers un compartiment endosomal acide o les prot ases actives clivent Ii, et HLA-DM aide catalyser la dissociation de CLIP. Les mol cules du CMH peuvent ensuite s'associer des peptides d riv s de prot ines qui ont p n tr dans les compartiments v siculaires des macrophages, des cellules dendritiques ou des lymphocytes B. Le processus d'autophagie peut d livrer des prot ines cytosoliques au syst me v siculaire pour tre pr sent es par des mol cules du CMH de classe II. Les lymphocytes T CD4 qui reconnaissent les complexes peptide :CMH de classe II ont une vari t d'activit s effectrices sp cialis es. Des sous-ensembles de lymphocytes T CD4 activent les macrophages pour tuer les agents pathog nes intrav siculaires qu'ils h bergent, aident les lymphocytes B s cr ter des immunoglobulines contre les mol cules trang res et r gulent les r ponses immunitaires. Le complexe majeur d'histocompatibilit et sa fonction. La fonction des mol cules du CMH est de lier les fragments peptidiques d riv s d'agents pathog nes et de les afficher la surface de la cellule pour tre reconnus par les lymphocytes T appropri s. Les cons quences sont presque toujours d l t res pour l'agent pathog ne : les cellules infect es par le virus sont tu es, les macrophages sont activ s pour tuer les bact ries vivant dans leurs v sicules intracellulaires et les lymphocytes B sont activ s pour produire des anticorps qui liminent ou neutralisent les agents pathog nes extracellulaires. Ainsi, il existe une forte pression s lective en faveur de tout agent pathog ne qui a mut de telle mani re qu'il chappe la pr sentation par une mol cule du CMH. Deux propri t s distinctes du complexe majeur d'histocompatibilit (CMH) font qu'il est difficile pour les agents pathog nes d' chapper aux r ponses immunitaires de cette mani re. Tout d'abord, le CMH est polyg nique : il contient plusieurs g nes diff rents du CMH de classe I et de classe II, de sorte que chaque individu poss de un ensemble de mol cules du CMH avec diff rentes gammes de sp cificit s de liaison aux peptides. Deuxi mement, le CMH est tr s polymorphe ; C'est- -dire qu'il existe plusieurs variantes, ou all les, de chaque g ne au sein de la population dans son ensemble. Les g nes du CMH sont, en fait, les g nes les plus polymorphes connus. Dans cette section, nous d crivons l'organisation des g nes dans le CMH et discutons de la fa on dont la variation des mol cules du CMH se produit. Nous examinons galement comment l'effet de la polyg nie et du polymorphisme sur la gamme de peptides qui peuvent tre li s contribue la capacit du syst me immunitaire r pondre la multitude d'agents pathog nes diff rents et en volution rapide. 6-10 De nombreuses prot ines impliqu es dans le traitement et la pr sentation de l'antig ne sont cod es par des g nes au sein du CMH. Le CMH est situ sur le chromosome 6 chez l'homme et le chromosome 17 chez la souris et s' tend sur au moins 4 millions de paires de bases. Chez l'homme, il contient plus de 200 g nes. Alors que les travaux se poursuivent pour d finir les g nes l'int rieur et autour du CMH, il devient difficile d' tablir des limites pr cises pour cette r gion g n tique, dont on pense maintenant qu'elle couvre jusqu' 7 millions de paires de bases. Les g nes codant pour les cha nes des mol cules du CMH de classe I et les cha nes et des mol cules du CMH de classe II sont li s au sein du complexe ; Les g nes de la 2-microglobuline et de la cha ne invariante se trouvent sur des chromosomes diff rents (chromosomes 15 et 5, respectivement, chez l'homme, et chromosomes 2 et 18 chez la souris). La figure 6.16 montre l'organisation g n rale des g nes du CMH de classe I et II chez l'homme et la souris. Chez l'homme, ces g nes sont appel s g nes de l'antig ne leucocytaire humain ou g nes HLA, car ils ont t d couverts pour la premi re fois par des diff rences antig niques entre les globules blancs de diff rents individus ; chez la souris, ils sont connus sous le nom de g nes H-2. Les g nes du CMH de souris de classe II ont en fait t identifi s pour la premi re fois comme des g nes qui contr laient si une r ponse immunitaire tait apport e un antig ne donn et taient l'origine appel s g nes Ir (r ponse immunitaire). Pour cette raison, les g nes du CMH de souris de classe II A et E taient dans le pass appel s I-A et I-E, mais cette terminologie pourrait tre confondue avec les g nes du CMH de classe I et elle n'est plus utilis e. Fig. 6.16 L'organisation g n tique du complexe majeur d'histocompatibilit (CMH) chez l'homme et la souris. L'organisation des g nes du CMH est montr e. Chez l'homme, le groupe est appel HLA (abr viation de l'antig ne leucocytaire humain) et se trouve sur le chromosome 6, et chez la souris, il est appel H-2 (pour histocompatibilit ) et se trouve sur le chromosome 17. L'organisation est similaire chez les deux esp ces, avec des groupes s par s de g n |
Immunologie de Janeway | es du CMH de classe I (rouge) et de g nes du CMH de classe II (jaune). Chez la souris, le g ne H-2K du CMH de classe I a t transloqu par rapport au CMH humain, divisant la r gion de classe I en deux. Les deux esp ces ont trois g nes principaux de classe I, appel s HLA-A, HLA-B et HLA-C chez l'homme, et H2-K, H2-D et H2-L chez la souris. Ceux-ci codent pour la cha ne des prot ines respectives du CMH de classe I, HLA-A, HLA-B, etc. L'autre sous-unit d'une mol cule du CMH de classe I, la 2-microglobuline, est cod e par un g ne situ sur un chromosome diff rent, le chromosome 15 chez l'homme et le chromosome 2 chez la souris. La r gion de classe II comprend les g nes des cha nes et (d sign es A et B) des mol cules HLA-DR, -DP et -DQ du CMH (H-2A et -E chez la souris). Dans la r gion du CMH de classe II se trouvent galement les g nes du transporteur peptidique TAP1 :TAP2, les g nes PSMB (ou LMP) qui codent pour les sous-unit s du prot asome, les g nes codant pour les cha nes DM et DM (DMA et DMB), les g nes codant pour les cha nes et de la mol cule DO (DOA et DOB, respectivement) et le g ne codant pour la tapasine (TAPBP). Les g nes dits de classe III codent pour diverses autres prot ines ayant des fonctions dans l'immunit (voir Fig. 6.17). Il existe trois g nes de classe I cha ne chez l'homme, appel s HLA-A, -B et -C. Il existe galement trois paires de g nes de la cha ne et du CMH de classe II, appel s HLA-DR, -DP et -DQ. Chez de nombreuses personnes, cependant, le cluster HLA-DR contient un g ne suppl mentaire de la cha ne dont le produit peut s'apparier la cha ne DR . Cela signifie que les trois ensembles de g nes peuvent donner naissance quatre types de mol cules du CMH de classe II. Toutes les mol cules du CMH de classe I et de classe II peuvent pr senter des peptides aux lymphocytes T, mais chaque prot ine se lie une gamme diff rente de peptides (voir Sections 4-14 et 4-15). Ainsi, la pr sence de plusieurs g nes diff rents pour chaque classe du CMH signifie qu'un individu est quip pour pr senter une gamme de peptides beaucoup plus large que si une seule mol cule du CMH de chaque classe tait exprim e la surface de la cellule. La figure 6.17 montre une carte plus d taill e de la r gion du CMH humain. De nombreux g nes de ce locus participent au traitement ou la pr sentation de l'antig ne, ou ont d'autres fonctions li es la r ponse immunitaire inn e ou adaptative. Les deux g nes TAP se trouvent dans la r gion du CMH de classe II, pr s des g nes PSMB8 et PSMB9, tandis que le g ne codant pour la tapasine (TAPBP) se trouve au bord du CMH le plus proche du centrom re. La liaison g n tique des g nes du CMH de classe I (dont les produits d livrent des peptides cytosoliques la surface cellulaire) avec les g nes TAP, tapasine et prot asome (PSMB ou LMP) (dont les produits d livrent des peptides cytosoliques dans le r ticulum endoplasmique) sugg re que l'ensemble du CMH a t s lectionn au cours de l' volution pour le traitement et la pr sentation de l'antig ne. Lorsque les cellules sont trait es avec les interf rons IFN- , - ou - , il y a une augmentation marqu e de la transcription des g nes de la cha ne et de la 2-microglobuline du CMH de classe I et des g nes du prot asome, de la tapasine et du TAP. Les interf rons sont produits t t dans les infections virales dans le cadre de la r ponse immunitaire inn e, comme d crit au chapitre 3. L'augmentation de l'expression du CMH qu'elles produisent aide toutes les cellules traiter les prot ines virales et pr senter les peptides d riv s du virus qui en r sultent leur surface ( l'exception des globules rouges). Sur les cellules dendritiques, cela aide activer les cellules T appropri es et initier la r ponse immunitaire adaptative au virus. La r gulation coordonn e des g nes codant pour ces composants peut tre facilit e par la liaison de beaucoup d'entre eux dans le CMH. Les g nes DMA et DMB codant pour les sous-unit s de la mol cule HLA-DM qui catalyse la liaison peptidique aux mol cules du CMH de classe II sont clairement li s aux g nes du CMH de classe II, tout comme les g nes DOA et DOB qui codent pour les sous-unit s de la mol cule r gulatrice HLA-DO. L'expression g nique des prot ines classiques du CMH de classe II, ainsi que de la cha ne invariante, DM , DM et DO , mais pas DO , est augment e de mani re coordonn e par l'IFN- , qui est produit par les cellules TH1, les cellules T CD8 activ es et les cellules NK. Cette forme de r gulation permet aux cellules dendritiques et aux macrophages de r guler la hausse les mol cules impliqu es dans le traitement des antig nes intrav siculaires lors de la pr sentation d'antig nes aux lymphocytes T et aux lymphocytes NK. L'expression de toutes ces mol cules est induite par l'IFN- (mais pas par l'IFN- or - ), via la production d'une prot ine connue sous le nom de transactivateur du CMH de classe II (CIITA), qui agit comme un co-activateur transcriptionnel posit |
Immunologie de Janeway | if des g nes du CMH de classe II. L'absence de CIITA provoque une immunod ficience s v re due la non-production de mol cules du CMH de classe II, c'est- -dire un d ficit du CMH de classe II. Enfin, le CMH contient de nombreux g nes du CMH non classiques , appel s ainsi parce que, bien qu'ils ressemblent aux g nes du CMH dans leur structure, leurs produits ne fonctionnent pas pour pr senter des peptides aux cellules T : conventionnelles. Beaucoup de ces g nes sont maintenant appel s g nes du CMH de classe Ib, et leurs produits prot iques ont une vari t de fonctions diff rentes, que nous d crirons dans la section 6-16, la suite de notre discussion sur les g nes conventionnels du CMH. Fig. 6.17 Carte d taill e du CMH humain. L'organisation des r gions de classe I, II et III du CMH humain est montr e, avec des distances g n tiques approximatives donn es en milliers de paires de bases. La plupart des g nes des r gions de classe I et de classe II sont mentionn s dans le texte. Les g nes suppl mentaires indiqu s dans la r gion de classe I (par exemple, E, F et G) sont des g nes de classe I codant pour des mol cules de classe Ib ; les g nes suppl mentaires de classe II sont des pseudog nes. Les g nes pr sent s dans la r gion de classe III codent pour les prot ines du compl ment C4 (deux g nes, C4A et C4B), C2 et le facteur B (repr sent par Bf), ainsi que les g nes qui codent pour les cytokines du facteur de n crose tumorale (TNF) et de la lymphotoxine (LTA, LTB). Le g ne codant pour la 21-hydroxylase (CYP 21B), une enzyme impliqu e dans la biosynth se des st ro des, est troitement li aux g nes C4. Les g nes codant pour des prot ines fonctionnelles immunologiquement importantes mentionn s dans le texte sont cod s par couleur, les g nes du CMH de classe I tant indiqu s en rouge, l'exception des g nes CMI, qui sont repr sent s en bleu ; ceux-ci sont distincts des autres g nes de classe I et sont soumis un contr le transcriptionnel diff rent. Les g nes immunologiquement importants du CMH de classe II sont repr sent s en jaune. Les g nes de la r gion du CMH qui ont des fonctions immunitaires mais qui ne sont pas li s aux g nes de classe I et de classe II du CMH sont repr sent s en violet. Les g nes en gris fonc sont des pseudog nes li s aux g nes de la fonction immunitaire. Les g nes non nomm s sans rapport avec la fonction immunitaire sont repr sent s en gris clair. Fig. 6.18 Les g nes du CMH humain sont tr s polymorphes. l'exception notable du locus DR , qui est fonctionnellement monomorphe, chaque locus g nique poss de de nombreux all les. Le nombre de prot ines fonctionnelles cod es est inf rieur au nombre total d'all les. Cette figure indique que la hauteur des barres correspond au nombre de prot ines HLA diff rentes attribu es par le Comit de nomenclature de l'OMS pour les facteurs du syst me HLA en janvier 2010. 6-11 Les produits prot iques des g nes du CMH de classe I et de classe II sont tr s polymorphes. En raison de la polyg nie du CMH, chaque personne exprime au moins trois mol cules diff rentes du CMH de classe I et trois (ou parfois quatre) mol cules du CMH de classe II sur ses cellules. En fait, le nombre de mol cules diff rentes du CMH exprim es par la plupart des gens est plus grand en raison du polymorphisme extr me du CMH (Fig. 6.18). Le terme polymorphisme vient du grec poly, qui signifie plusieurs, et morphe, qui signifie forme ou structure. Tel qu'il est utilis ici, il signifie une variation au sein d'une esp ce au locus d'un g ne, et donc dans le produit prot ique du g ne ; Les g nes variants qui peuvent occuper le locus sont appel s all les. Pour plusieurs g nes du CMH de classe I et de classe II, il y a plus de 1000 all les dans la population humaine, bien plus que le nombre d'all les pour d'autres g nes trouv s dans la r gion du CMH. Chaque all le du CMH de classe I et de classe II est relativement fr quent dans la population, il n'y a donc qu'une petite chance que les loci g n tiques correspondants sur les deux chromosomes homologues d'un individu aient le m me all le ; la plupart des individus seront h t rozygotes pour les g nes codant pour les mol cules du CMH de classe I et de classe II. La combinaison particuli re d'all les du CMH trouv e sur un seul chromosome est connue sous le nom d'haplotype du CMH. L'expression des all les du CMH est codominante, ce qui signifie que les produits prot iques des deux all les au niveau d'un locus sont exprim s de mani re gale dans la cellule, et que les deux produits g niques peuvent pr senter des antig nes aux lymphocytes T. Le nombre d'all les du CMH d couverts qui ne codent pas pour une prot ine fonctionnelle est remarquablement faible. Le polymorphisme tendu chaque locus a donc le potentiel de doubler le nombre de mol cules diff rentes du CMH exprim es chez un individu et d'augmenter ainsi la diversit d j disponible gr ce la polyg nie (Fig. 6.19). Parce que la plupart des individus sont h t rozygotes, la plupar |
Immunologie de Janeway | t des accouplements produiront une prog niture qui recevra l'une des quatre combinaisons possibles d'haplotypes du CMH parental. Ainsi, les fr res et s urs sont galement susceptibles de diff rer dans les all les du CMH qu'ils expriment, il y a une chance sur quatre qu'un individu partage les deux haplotypes avec un fr re ou une s ur. L'une des cons quences de cette situation est la difficult de trouver des donneurs appropri s pour la transplantation de tissus, m me parmi les fr res et s urs. Toutes les prot ines du CMH de classe I et II sont plus ou moins polymorphes, l'exception de la cha ne DR et de son homologue de souris E . Ces cha nes ne varient pas en s quence entre les diff rents individus et sont dites monomorphes. Cela pourrait indiquer une contrainte fonctionnelle qui emp che la variation des prot ines DR et E , mais aucune fonction sp ciale de ce type n'a t trouv e. Fig. 6.19 Le polymorphisme et la polyg nie contribuent tous deux la diversit des mol cules du CMH exprim es par un individu. De nombreuses souris, domestiques et sauvages, pr sentent une mutation du g ne E qui emp che la synth se de la prot ine E . Ils manquent donc de mol cules H-2E la surface des cellules, donc si H2-E a une fonction sp ciale, il est peu probable qu'il soit essentiel. Les polymorphismes du CMH au niveau des g nes individuels du CMH semblent avoir t fortement s lectionn s par les pressions volutives. Plusieurs m canismes g n tiques contribuent la g n ration de nouveaux all les. Certains nouveaux all les apparaissent par des mutations ponctuelles et d'autres par conversion g nique, un processus dans lequel une s quence d'un g ne est remplac e, en partie, par des s quences d'un g ne diff rent (Fig. 6.20). Les effets de la pression s lective en faveur du polymorphisme peuvent tre clairement observ s dans le mod le de mutations ponctuelles dans les g nes du CMH. Les mutations ponctuelles peuvent tre class es comme des substitutions de remplacement, qui modifient un acide amin , ou des substitutions silencieuses, qui changent simplement le codon mais laissent l'acide amin inchang . Les substitutions de remplacement se produisent l'int rieur du CMH une fr quence plus lev e par rapport aux substitutions silencieuses que pr vu, ce qui prouve que le polymorphisme a t activement s lectionn dans l' volution du CMH. influen ant la fois la liaison peptidique et les contacts entre R cepteur des lymphocytes T et mol cule du CMH. Les sections suivantes d crivent comment les polymorphismes du CMH profitent la r ponse immunitaire et comment la s lection induite par les agents pathog nes peut expliquer le grand nombre d'all les du CMH. Les produits des all les individuels du CMH, souvent connus sous le nom d'isoformes de prot ines, peuvent diff rer les uns des autres jusqu' 20 acides amin s, ce qui rend chaque variante prot ique assez distincte. La plupart des diff rences sont localis es aux surfaces expos es du domaine extracellulaire le plus loign de la membrane, et au sillon de liaison des peptides en particulier (Fig. 6.21). Nous avons vu que les peptides se lient aux mol cules du CMH de classe I et de classe II par l'interaction de r sidus d'ancrage sp cifiques avec des poches de liaison de peptide dans le sillon de liaison du peptide (voir Sections 4-15 et 4-16). De nombreux polymorphismes dans les mol cules du CMH modifient les acides amin s qui tapissent ces poches et modifient ainsi Fig. 6.20 La conversion g nique peut cr er de nouveaux all les en copiant des s quences d'un g ne du CMH un autre. De multiples g nes du CMH de structure g n ralement similaire ont t d riv s au cours de l' volution par duplication d'un g ne ancestral inconnu du CMH (en gris) suivie d'une divergence g n tique. D'autres changes entre ces g nes peuvent se produire par un processus connu sous le nom de conversion de g nes, dans lequel des s quences peuvent tre transf r es d'une partie d'un g ne un g ne similaire. Pour que cela se produise, les deux g nes doivent s'apposer pendant la m iose. Cela peut se produire la suite du d salignement des deux chromosomes homologues appari s lorsqu'il y a de nombreuses copies de g nes similaires dispos es en tandem, un peu comme si l'on boutonnait dans la mauvaise boutonni re. Au cours du processus de croisement et de recombinaison de l'ADN, une s quence d'ADN d'un chromosome est parfois copi e sur l'autre, rempla ant la s quence d'origine. De cette fa on, plusieurs modifications nucl otidiques peuvent tre ins r es en une seule fois dans un g ne et peuvent provoquer plusieurs modifications simultan es d'acides amin s dans le produit g nique. En raison de la similitude des g nes du CMH les uns avec les autres et de leur lien troit, la conversion g nique s'est produite plusieurs reprises dans l' volution des all les du CMH. Le polymorphisme lev des g nes classiques du CMH assure la diversit de l'expression des g nes du CMH dans l'ensemble de la population |
Immunologie de Janeway | . Cependant, quel que soit le degr de polymorphie d'un g ne, aucun individu ne peut exprimer plus de deux all les un seul locus de g ne. La polyg nie, c'est- -dire la pr sence de plusieurs g nes apparent s diff rents ayant des fonctions similaires, garantit que chaque individu produit un certain nombre de mol cules diff rentes du CMH. La combinaison du polymorphisme et de la polyg nie produit la diversit des mol cules du CMH observ e la fois chez un individu et dans la population en g n ral. Fig. 6.21 Variation all lique dans les mol cules du CMH De plus, la variabilit all lique est regroup e dans des sites sp cifiques principalement dans la r gion de liaison aux peptides. La variabilit des domaines amino-terminaux, situ s dans des positions qui bordent les parcelles de peptides des s quences d'acides amin s des mol cules du CMH, montre que le sillon de liaison, soit sur le fond du sillon, soit vers l'int rieur de la variation r sultant du polymorphisme g n tique, est limit aux parois. Pour la mol cule du CMH de classe II, la variabilit des domaines amino-terminaux HLA-DR (domaines 1 et 2 des all les du CMH de classe I) est mise en vidence. Pour HLA-DR, et ses homologues chez d'autres esp ces, les mol cules, et les domaines 1 et 1 des mol cules du CMH de classe II). cha ne est essentiellement invariante et seule la cha ne montre des domaines significatifs Ce sont les domaines qui forment le sillon de liaison aux peptides. polymorphisme. les sp cificit s de la reliure des poches. Cela modifie son tour les r sidus d'ancrage des peptides qui peuvent se lier chaque isoforme du CMH. L'ensemble des r sidus d'ancrage qui permet de se lier une isoforme donn e d'une mol cule de classe I ou II du CMH est appel motif de s quence, et cela peut tre utilis pour pr dire les peptides au sein d'une prot ine qui pourraient se lier cette variante (Fig. 6.22). De telles pr dictions peuvent tre tr s importantes dans la conception de vaccins peptidiques, comme nous le verrons au chapitre 16, o nous discutons des progr s r cents en immunoth rapie du cancer. Dans de rares cas, le traitement d'une prot ine ne g n re aucun peptide avec un motif de s quence appropri pour se lier l'une des mol cules du CMH exprim es par un individu. Cet individu ne r pond pas l'antig ne. De tels checs de r ponse aux antig nes simples ont t signal s pour la premi re fois chez des animaux consanguins et ont t appel s d fauts du g ne de la r ponse immunitaire (Ir). Ces d fauts ont t cartographi s sur des g nes du CMH bien avant que la structure ou la fonction des mol cules du CMH ne soit comprise, et ils ont t le premier indice de la fonction de pr sentation de l'antig ne des mol cules du CMH. Nous comprenons maintenant que les d fauts du g ne Ir sont fr quents chez les souches consanguines de souris parce que les souris sont homozygotes tous leurs loci du g ne du CMH, ce qui limite la gamme de peptides qu'elles peuvent pr senter aux lymphocytes T. Habituellement, le polymorphisme du CMH garantit un nombre suffisant de mol cules diff rentes du CMH chez un seul individu pour rendre ce type de non-r ponse peu probable, m me des antig nes relativement simples tels que de petites toxines. Initialement, la seule preuve reliant les d fauts du g ne Ir au CMH tait g n tique les souris d'un g notype du CMH pouvaient produire des anticorps en r ponse un antig ne particulier, alors que les souris d'un g notype du CMH diff rent, mais par ailleurs g n tiquement identique, ne le pouvaient pas. Le g notype du CMH contr lait en quelque sorte la capacit Fig. 6.22 Diff rentes variantes all liques d'une mol cule du CMH de classe I se lient diff rents peptides. Des vues en coupe sont pr sent es (a) du peptide d'ovalbumine li la mol cule H2-Kb du CMH de classe I de souris et (b) du peptide de nucl oprot ine de grippe (NP) li la mol cule H2-Kd du CMH de classe I. La surface accessible aux solvants des mol cules du CMH est repr sent e par une surface pointill e bleue. Les mol cules du CMH de classe I ont g n ralement six poches dans le sillon de liaison aux peptides, qui sont conventionnellement appel es A-F. Les peptides li s, repr sent s comme des mod les remplissant l'espace, s'ins rent dans la rainure de liaison des peptides, les cha nes lat rales des r sidus d'ancrage s' tendant pour remplir les poches. H2-Kb est un peptide de huit (P1-8) de l'ovalbumine, et H2-Kd se lie TYQRTRALV, un peptide de neuf r sidus (P1-9) de la nucl oprot ine de la grippe (NP). Les r sidus d'ancrage (en jaune) peuvent avoir une influence primaire ou secondaire sur la liaison peptidique. Pour H2-Kb, le motif de s quence est d termin par deux ancres primaires, P5 et P8 ; la poche C lie la cha ne lat rale P5 du peptide [une tyrosine (Y) ou une ph nylalanine (F)], et la poche F lie le r sidu P8 [une cha ne lat rale hydrophobe non aromatique de la leucine (L), de l'isoleucine (I), de la m thionine (M) ou de la valine (V)]. La po |
Immunologie de Janeway | che B lie P2, un r sidu d'ancrage secondaire dans H-2Kb. Pour H2-Kd, le motif de s quence est principalement d termin par les deux ancres primaires, P2 et P9. La poche B accueille une cha ne lat rale en tyrosine. La poche F lie la leucine, l'isoleucine ou la valine. Sous les structures sont pr sent s des motifs de s quence de peptides connus pour se lier la mol cule du CMH. CSP, antig ne du circumsporozo te ; ERK4, kinase 4 li e au signal extracellulaire ; VHB, virus de l'h patite B ; JAK1, kinase 1 associ e Janus ; LCMV, virus de la choriom ningite lympho de ; NS2, prot ine NS2 ; P198, antig ne modifi de la cellule tumorale ; P. berghei, Plasmodium berghei ; P. yoelii, Plasmodium yoelii ; VSV, virus de la stomatite v siculeuse. Une vaste collection de motifs se trouve http://www. syfpeithi.de. Structures avec l'aimable autorisation de V.E. Mitaksov et D. Fremont. du syst me immunitaire pour d tecter ou r pondre des antig nes sp cifiques, mais il n' tait pas clair l' poque que la reconnaissance directe des mol cules du CMH tait impliqu e. Des exp riences ult rieures ont montr que la sp cificit de l'antig ne de la reconnaissance des lymphocytes T tait contr l e par les mol cules du CMH. Les r ponses immunitaires affect es par les g nes Ir taient connues pour d pendre des lymphocytes T, ce qui a conduit une s rie d'exp riences chez la souris pour d terminer comment le polymorphisme du CMH pouvait contr ler les r ponses des lymphocytes T. La premi re de ces exp riences a montr que les lymphocytes T ne pouvaient tre activ s que par des macrophages ou des lymphocytes B qui partageaient des all les du CMH avec la souris d'o provenaient les lymphocytes T. C' tait la premi re preuve que la reconnaissance de l'antig ne par les lymphocytes T d pend de la pr sence de mol cules sp cifiques du CMH dans la cellule pr sentatrice de l'antig ne le ph nom ne que nous connaissons maintenant sous le nom de restriction du CMH. Fig. 6.23 La reconnaissance des antig nes par les lymphocytes T est restreinte par le CMH. Le r cepteur des lymphocytes T (TCR) sp cifique de l'antig ne reconna t un complexe compos d'un peptide antig nique et d'une mol cule du CMH du soi. L'une des cons quences de cela est qu'un lymphocyte T sp cifique du peptide x et une mol cule du CMH qui est le produit d'un all le particulier du CMH, le MHCa (panneau de gauche), ne reconna tront g n ralement pas le complexe du peptide x li un produit all le du CMH diff rent, le CMHBb (panneau central), ou le complexe d'un autre peptide, le peptide y, li MHCa (panneau de droite). La co-reconnaissance d'un peptide tranger et d'une mol cule du CMH est connue sous le nom de restriction du CMH, car on dit que le produit particulier de l'all le du CMH limite la capacit des lymphocytes T reconna tre l'antig ne. Cette restriction peut soit r sulter d'un contact direct entre la mol cule du CMH et le r cepteur des lymphocytes T, soit tre un effet indirect du polymorphisme du CMH sur les peptides qui se lient ou sur leur conformation li e. Nous avons d'abord mentionn la restriction du CMH dans la section 4-17 dans le contexte de la structure cristalline du r cepteur des lymphocytes T li aux complexes peptide :CMH. Mais le ph nom ne de restriction du CMH a t d couvert beaucoup plus t t et est illustr par les tudes sur les lymphocytes T cytotoxiques sp cifiques du virus men es par Peter Doherty et Rolf Zinkernagel, pour lesquelles ils ont re u le prix Nobel en 1996. Lorsque les souris sont infect es par un virus, elles g n rent des lymphocytes T cytotoxiques qui tuent les cellules infect es par le virus tout en pargnant la fois les cellules non infect es et les cellules infect es par des virus non apparent s. Les lymphocytes T cytotoxiques sont donc sp cifiques du virus. Le r sultat suppl mentaire et frappant de ces exp riences a t la d monstration que la capacit des lymphocytes T cytotoxiques tuer les cellules infect es par le virus tait galement affect e par le polymorphisme des mol cules du CMH. Les lymphocytes T cytotoxiques induits par une infection virale chez les souris de g notype a du CMH (CMHCa) tueraient toute cellule du CMHCa infect e par ce virus. Mais ces m mes cellules T ne tueraient pas les cellules du CMH de g notype b, ou c, et ainsi de suite, m me si elles taient infect es par le m me virus. En d'autres termes, les lymphocytes T cytotoxiques ne tuent les cellules infect es par le virus que si ces cellules expriment le m me CMH que celui par lequel les lymphocytes T ont t amorc s. Parce que le g notype du CMH restreint la sp cificit de l'antig ne des lymphocytes T, cet effet a t appel restriction du CMH. Parall lement aux tudes ant rieures sur les lymphocytes B et les macrophages, ces travaux ont montr que la restriction du CMH est une caract ristique essentielle de la reconnaissance de l'antig ne par toutes les classes fonctionnelles de lymphocytes T. Nous savons maintenant que la restrictio |
Immunologie de Janeway | n du CMH est due au fait que la sp cificit de liaison d'un r cepteur individuel des lymphocytes T n'est pas uniquement pour son antig ne peptidique, mais pour le complexe peptidique et mol cule du CMH, comme discut dans la section 4-17. La restriction du CMH s'explique en partie par le fait que diff rentes mol cules du CMH se lient diff rents peptides. De plus, certains des acides amin s polymorphes dans les mol cules du CMH sont situ s dans les h lices qui flanquent le sillon de liaison au peptide, mais ont des cha nes lat rales orient es vers la surface expos e du complexe peptide :CMH qui peuvent entrer directement en contact avec le r cepteur des lymphocytes T (voir Figs. 6.21 et 4.24). R trospectivement, il n'est donc pas surprenant que les lymphocytes T puissent faire la distinction entre un peptide li au MHCa et le m me peptide li au MHCb. Cette reconnaissance restreinte peut parfois tre caus e la fois par des diff rences de conformation du peptide li impos es par les diff rentes mol cules du CMH et par la reconnaissance directe d'acides amin s polymorphes dans la mol cule du CMH elle-m me. Ainsi, la sp cificit d'un r cepteur de lymphocytes T est d finie la fois par le peptide qu'il reconna t et par la mol cule du CMH qui lui est li e (Fig. 6.23). 6 13 lymphocytes T allor actifs reconnaissant les mol cules du CMH non-soi sont tr s abondants. La d couverte de la restriction du CMH a galement contribu expliquer le ph nom ne autrement d routant de la reconnaissance du CMH du non-soi dans le rejet d'organes et de tissus transplant s entre membres d'une m me esp ce. Les organes transplant s de donneurs portant des mol cules du CMH qui diff rent de celles du receveur m me par aussi peu qu'un acide amin sont rapidement rejet s en raison de la pr sence chez un individu d'un grand nombre de lymphocytes T qui r agissent aux mol cules du CMH non-soi, ou allog niques. Les premi res tudes sur les r ponses des lymphocytes T aux mol cules allog niques du CMH ont utilis la r action lymphocytaire mixte, dans laquelle les lymphocytes T d'un individu sont m lang s avec les lymphocytes d'un deuxi me individu. Si les lymphocytes T de cet individu reconnaissent les mol cules du CMH de l'autre individu comme trang res , les lymphocytes T se diviseront et prolif reront. Les lymphocytes du deuxi me individu sont g n ralement emp ch s de se diviser par irradiation ou par traitement avec le m dicament cytostatique mitomycine C. De telles tudes ont montr qu'environ 1 10 % de tous les lymphocytes T d'un individu r pondront la stimulation par des cellules d'un autre membre non apparent de la m me esp ce. Ce type de r ponse des lymphocytes T est appel allor action ou allor activit , car il repr sente la reconnaissance des polymorphismes all liques dans les mol cules du CMH. Avant que le r le des mol cules du CMH dans la pr sentation de l'antig ne ne soit compris, c' tait un myst re pourquoi tant de lymphocytes T devraient reconna tre les mol cules du CMH du non-soi, car il n'y a aucune raison pour que le syst me immunitaire ait d velopp une d fense contre les greffes de tissus. Une fois qu'on s'est rendu compte que les r cepteurs des lymphocytes T ont volu pour reconna tre les peptides trangers en combinaison avec des mol cules polymorphes du CMH, l'allor activit est devenue plus facile expliquer. Nous connaissons maintenant au moins deux processus qui peuvent contribuer la fr quence lev e des lymphocytes T allor actifs. Le premier est le processus de s lection positive. Lorsqu'ils se d veloppent dans le thymus, les lymphocytes T dont les r cepteurs des lymphocytes T interagissent faiblement avec les mol cules du CMH re oivent des signaux de survie et sont donc favoris s pour la repr sentation dans le r pertoire p riph rique. On pense que les r cepteurs des lymphocytes T qui interagissent avec un type de mol cule du CMH sont plus susceptibles de r agir de mani re crois e avec d'autres variantes du CMH. Nous aborderons la s lection positive plus en d tail au chapitre 8. Mais la s lection positive n'est pas la seule base de l'allor activit . Cette conclusion a t sous-entendue par des observations selon lesquelles les lymphocytes T artificiellement pouss s la maturation chez les animaux d pourvus de CMH de classe I et de classe II, chez lesquels la s lection positive dans le thymus ne peut pas se produire, pr sentent toujours une allor activit fr quente. Il semble que les g nes r cepteurs des lymphocytes T codent pour la capacit inh rente reconna tre le CMH Mol cules. Les tudes cristallographiques aux rayons X des r cepteurs des lymphocytes T li s aux mol cules du CMH fournissent une base structurelle pour une interaction de liaison inh rente (Fig. 6.24). Des r sidus d'acides amin s sp cifiques dans la r gion cod e par la lign e germinale de certains g nes TCR interagissent avec les caract ristiques conserv es de la mol cule du CMH, ce qui implique un type d'affinit co |
Immunologie de Janeway | d e par la lign e germinale. tant donn le grand nombre de s quences de r gions variables dans les r cepteurs des lymphocytes T, chaque r cepteur des lymphocytes T peut se lier aux mol cules du CMH de sa propre mani re idiosyncrasique en utilisant la fois des r gions cod es par la lign e germinale et des r gions variables. En principe, les lymphocytes T allor actifs pourraient d pendre de la reconnaissance soit d'un antig ne peptidique tranger, soit de la mol cule du CMH du non-soi laquelle ils sont li s pour leur r activit contre le CMH du non-soi ; Ces options ont t appel es alloreconnaissance d pendante du peptide et alloreconnaissance ind pendante du peptide. Mais mesure que le nombre de clones individuels de lymphocytes T allor actifs tudi s a augment , il semble que la plupart des lymphocytes T allor actifs reconnaissent en fait les deux ; c'est- -dire que la plupart des clones individuels de lymphocytes T allor actifs ne r pondent une mol cule trang re du CMH que lorsqu'un peptide particulier y est li . En ce sens, la base structurelle de l'alloreconnaissance peut tre assez similaire la reconnaissance peptidique normale restreinte au CMH et d pendre de contacts avec le peptide et la mol cule du CMH (voir Fig. 6.23, panneau de gauche), mais dans ce cas une mol cule trang re du CMH. En pratique, les r ponses allor actives contre un organe transplant sont susceptibles de repr senter la Fig. 6.24 Les r sidus germinaux dans CDR1 et CDR2 des g nes de la r gion V conf rent aux r cepteurs des lymphocytes T une affinit inh rente pour les mol cules du CMH. La structure de plusieurs r cepteurs de lymphocytes T li s une mol cule du CMH de classe II est illustr e. Les r sidus conserv s (Lys39, Gln57 et Gln61) dans l'h lice 1 du CMH (vert) forment un r seau tendu de liaisons hydrog ne avec des r sidus cod s par la lign e germinale et non polymorphes situ s dans les r gions CDR1 (Asn31) et CDR2 (Glu56, Tyr50) du g ne V 8.2, respectivement. La configuration de ces contacts est tr s similaire entre les diff rentes structures, ce qui implique que la s quence germinale des CDR1 et CDR2 conf re un biais inh rent l'affinit des r cepteurs des lymphocytes T pour le CMH. Avec l'aimable autorisation de K.C. Garcia. de nombreux lymphocytes T allor actifs, et il n'est pas possible de d terminer quels peptides du donneur pourraient tre impliqu s dans la reconnaissance par les lymphocytes T allor actifs. Nous reviendrons sur l'allor activit lorsque nous aborderons plus en d tail la transplantation d'organes au chapitre 15. 6-14 De nombreux lymphocytes T r agissent aux superantig nes. Les superantig nes sont une classe distincte d'antig nes qui stimulent une r ponse primaire des lymphocytes T d'une ampleur similaire une r ponse des mol cules allog niques du CMH. De telles r ponses ont t observ es pour la premi re fois dans des r actions lymphocytaires mixtes utilisant des lymphocytes de souches de souris identiques au CMH mais g n tiquement distinctes. Les antig nes provoquant cette r action taient l'origine d sign s comme antig nes stimulant les lymphocytes mineurs (Mls), et il semblait raisonnable de supposer qu'ils pourraient tre fonctionnellement similaires aux mol cules du CMH elles-m mes. Nous savons maintenant que ce n'est pas vrai. Les antig nes Mls de ces souches de souris sont cod s par des r trovirus, tels que le virus de la tumeur mammaire de souris, qui se sont int gr s de mani re stable divers endroits dans les chromosomes de la souris. Les superantig nes sont produits par de nombreux agents pathog nes diff rents, notamment des bact ries, des mycoplasmes et des virus, et les r ponses qu'ils provoquent sont utiles l'agent pathog ne plut t qu' l'h te. Les prot ines Mls agissent comme des superantig nes parce qu'elles ont un mode distinctif de liaison aux mol cules du CMH et des r cepteurs des lymphocytes T qui leur permet de stimuler un tr s grand nombre de lymphocytes T. Les superantig nes sont diff rents des autres antig nes prot iques, en ce sens qu'ils sont reconnus par les lymphocytes T sans tre transform s en peptides captur s par les mol cules du CMH. En effet, la fragmentation d'un superantig ne d truit son activit biologique, qui d pend de la liaison en tant que prot ine intacte la surface ext rieure d'une mol cule du CMH de classe II qui s'est d j li e au peptide. En plus de se lier aux mol cules du CMH de classe II, les superantig nes sont capables de se lier la r gion V de nombreux r cepteurs des lymphocytes T (Fig. 6.25). Les superantig nes bact riens se lient principalement la boucle V CDR2 et, dans une moindre mesure, la boucle V CDR1 et une boucle suppl mentaire appel e boucle hypervariable 4 ou HV4. La boucle HV4 est le site de liaison pr dominant pour les superantig nes viraux, au moins pour les antig nes Mls cod s par les virus tumoraux mammaires endog nes de souris. Fig. 6.25 Les superantig nes se lient directement aux r cepteurs |
Immunologie de Janeway | des lymphocytes T et aux mol cules du CMH. Les superantig nes peuvent se lier ind pendamment aux mol cules du CMH de classe II et aux r cepteurs des lymphocytes T. Comme le montrent les panneaux du haut, les superantig nes (barres rouges) peuvent se lier au domaine V du r cepteur des lymphocytes T (TCR), loin des r gions d terminant la compl mentarit , et aux faces externes de la mol cule du CMH de classe II, l'ext rieur du site de liaison du peptide. Dans le panneau inf rieur, une reconstruction de l'interaction entre un r cepteur de lymphocytes T, une mol cule du CMH de classe II et un superantig ne d'ent rotoxine staphylococcique (SE) est mise en vidence par la superposition de structures distinctes d'un complexe ent rotoxine :CMH de classe II sur un complexe ent rotoxine :r cepteur de cellules T. Les deux mol cules d'ent rotoxine (en fait SEC3 et SEB) sont repr sent es en turquoise et en bleu, se liant la cha ne de la mol cule du CMH de classe II (jaune) et la cha ne du r cepteur des lymphocytes T (color e en gris pour le domaine V et en rose pour le domaine C ). Mod le mol culaire avec l'aimable autorisation de H.M. Li, B.A. Fields et R.A. Mariuzza. Ainsi, la r gion V de la cha ne et le CDR3 de la cha ne du r cepteur des lymphocytes T ont peu d'effet sur la reconnaissance des superantig nes, qui est d termin e en grande partie par les segments du g ne V cod s par la lign e germinale qui codent pour la cha ne V exprim e. Chaque superantig ne est sp cifique d'un ou de quelques-uns des diff rents produits du g ne V , dont il y en a 20 50 chez la souris et l'homme ; un superantig ne peut ainsi stimuler 2 20 % de tous les lymphocytes T. Ce mode de stimulation n'amorce pas une r ponse immunitaire adaptative sp cifique l'agent pathog ne. Au lieu de cela, il provoque une production massive de cytokines par les lymphocytes T CD4, la population pr dominante de lymphocytes T. Ces cytokines ont deux effets sur l'h te : la toxicit syst mique et la suppression de la r ponse immunitaire adaptative. Ces deux effets contribuent pathog nicit microbienne. Parmi les superantig nes bact riens figurent les ent rotoxines staphylococciques (SE), qui provoquent une intoxication alimentaire, et la toxine 1 du syndrome de choc toxique (TSST-1) de Staphylococcus aureus, le principe tiologique du syndrome de choc toxique, qui peut tre caus par une infection localis e par des souches productrices de toxines de la bact rie. Le r le des superantig nes viraux dans les maladies humaines est moins clair. Le polymorphisme du CMH 6-15 largit la gamme d'antig nes auxquels le syst me immunitaire peut r pondre. La plupart des g nes polymorphes codent pour des prot ines qui ne varient que d'un ou de quelques acides amin s, tandis que les variantes all liques des prot ines du CMH diff rent les unes des autres par jusqu' 20 acides amin s. Le polymorphisme tendu des prot ines du CMH a presque certainement volu pour d border les strat gies d' vasion des agents pathog nes. L'exigence selon laquelle les antig nes pathog nes doivent tre pr sent s par une mol cule du CMH offre deux fa ons possibles pour que les agents pathog nes puissent voluer pour chapper la d tection. L'une d'entre elles est due des mutations qui liminent des prot ines de l'agent pathog ne tous les peptides capables de se lier aux mol cules du CMH. Le virus d'Epstein-Barr en est un exemple. Il existe de petites populations isol es dans le sud-est de la Chine et en Papouasie-Nouvelle-Guin e dans lesquelles environ 60 % des personnes sont porteuses de l'all le HLA-A11. De nombreux isolats du virus d'Epstein-Barr obtenus partir de ces populations pr sentent des mutations dans un pitope peptidique dominant normalement pr sent par HLA-A11 ; les peptides mutants ne se lient plus HLA-A11 et ne peuvent pas tre reconnus par les lymphocytes T restreints HLA-A11. Cette strat gie est clairement beaucoup moins efficace s'il existe de nombreuses mol cules diff rentes du CMH, et la polyg nie du CMH peut avoir volu en r ponse. De plus, dans les grandes populations h t rog nes, le polymorphisme chaque locus peut potentiellement doubler le nombre de mol cules diff rentes du CMH exprim es par un individu, car la plupart des individus seront h t rozygotes. Le polymorphisme pr sente l'avantage suppl mentaire que les individus d'une population diff reront dans les combinaisons de mol cules du CMH qu'ils expriment et pr senteront donc diff rents ensembles de peptides de chaque agent pathog ne. Il est donc peu probable que tous les individus d'une population soient galement sensibles un agent pathog ne donn , et sa propagation sera donc limit e. Le fait que l'exposition des agents pathog nes sur une chelle de temps volutive puisse s lectionner des all les particuliers du CMH est indiqu par la forte association de l'all le HLA-B53 avec la gu rison d'une forme potentiellement mortelle de paludisme. Cet all le est tr s fr quent chez le |
Immunologie de Janeway | s personnes d'Afrique de l'Ouest, o le paludisme est end mique, et rare ailleurs, o le paludisme mortel est rare. Des arguments similaires s'appliquent une deuxi me strat gie par laquelle les agents pathog nes pourraient chapper la reconnaissance. Les agents pathog nes qui peuvent bloquer la pr sentation de leurs peptides par les mol cules du CMH peuvent viter la r ponse immunitaire adaptative. Les ad novirus codent pour une prot ine qui se lie aux mol cules du CMH de classe I dans le r ticulum endoplasmique et emp che leur transport la surface cellulaire, emp chant ainsi la reconnaissance des peptides viraux par les lymphocytes T cytotoxiques CD8. Cette prot ine virale de liaison au CMH interagit avec une r gion polymorphe de la mol cule du CMH de classe I, car certaines variantes all liques sont retenues dans le r ticulum endoplasmique par la prot ine ad novirale, tandis que d'autres ne le sont pas. L'augmentation de la vari t des mol cules du CMH exprim es r duit la probabilit qu'un agent pathog ne soit capable de bloquer la pr sentation de toutes les mol cules et d' chapper compl tement une r ponse immunitaire. Ces arguments soul vent la question suivante : si avoir trois loci de classe I du CMH est mieux qu'en avoir un, pourquoi n'y en a-t-il pas beaucoup plus ? L'explication probable est que chaque fois qu'une mol cule distincte du CMH est ajout e au r pertoire, tous les lymphocytes T qui peuvent r pondre aux peptides du soi li s cette mol cule du CMH doivent tre retir s pour maintenir l'auto-tol rance. Il semble que le nombre de g nes du CMH pr sents chez l'homme et la souris soit peu pr s optimal pour quilibrer les avantages de la pr sentation d'une gamme accrue de peptides trangers avec les inconv nients de la perte de lymphocytes T du r pertoire. R sum . Le complexe majeur d'histocompatibilit (CMH) des g nes consiste en un ensemble li de loci g n tiques codant pour de nombreuses prot ines impliqu es dans la pr sentation de l'antig ne aux lymphocytes T, notamment les glycoprot ines du CMH de classe I et de classe II (les mol cules du CMH) qui pr sentent des peptides au r cepteur des lymphocytes T. La caract ristique remarquable des mol cules du CMH est leur polymorphisme tendu. Ce polymorphisme est d'une importance cruciale dans la reconnaissance de l'antig ne par les lymphocytes T. Un lymphocyte T reconna t l'antig ne comme un peptide li une variante all lique particuli re d'une mol cule du CMH, et ne reconna tra pas le m me peptide li d'autres mol cules du CMH. Ce comportement des lymphocytes T est appel restriction du CMH. La plupart des all les du CMH diff rent les uns des autres par de multiples substitutions d'acides amin s, et ces diff rences se concentrent sur le site de liaison au peptide et les r gions expos es la surface qui entrent en contact direct avec le r cepteur des lymphocytes T. Au moins trois propri t s des mol cules du CMH sont affect es par le polymorphisme du CMH : la gamme de peptides li s ; la conformation du peptide li ; et l'interaction directe de la mol cule du CMH avec le r cepteur des lymphocytes T. Ainsi, la nature hautement polymorphe du CMH a des cons quences fonctionnelles, et la s lection volutive de ce polymorphisme sugg re qu'il est essentiel au r le des mol cules du CMH dans la r ponse immunitaire. De puissants m canismes g n tiques g n rent la variation observ e entre les all les du CMH, et un argument convaincant peut tre avanc selon lequel la pression s lective pour maintenir une grande vari t de mol cules du CMH dans la population provient d'agents infectieux. En cons quence, le syst me immunitaire est tr s individualis chaque individu r agit diff remment un antig ne donn . G n ration de ligands pour des sous-ensembles de lymphocytes T non conventionnels. Jusqu' pr sent, nous nous sommes concentr s sur la fa on dont les complexes peptide :CMH les ligands des cellules T : sont g n r s. Nous nous tournons maintenant vers la question de savoir comment d'autres types de lymphocytes T reconnaissent leurs ligands et comment ces ligands sont g n r s. Nos connaissances actuelles dans ce domaine sont encore incompl tes, et sont peut- tre plus apparentes dans le domaine des cellules T : , o une liste croissante de ligands pour les cellules : T individuelles sugg re un mod le de reconnaissance de type inn . La d couverte r cente que les cellules T invariantes associ es la muqueuse (voir section 4-18) reconnaissent un m tabolite microbien lorsqu'il est pr sent par une mol cule non polymorphe de classe I du CMH a r solu un myst re de longue date concernant la fonction de ce sous-ensemble particulier de cellules T. Un autre sous-ensemble invariant, les cellules NKT invariantes, fournit un syst me pour d tecter et r pondre aux antig nes lipidiques plut t qu'aux antig nes peptidiques. Ces r sultats sugg rent que ces lymphocytes T invariants et non conventionnels fonctionnent quelque part entre l'immunit inn |
Immunologie de Janeway | e et l'immunit adaptative. Dans cette partie du chapitre, nous discuterons des ligands qu'ils reconnaissent et de ce que l'on sait de la fa on dont ils sont g n r s ou exprim s. 6-16 Une vari t de g nes ayant des fonctions sp cialis es dans l'immunit sont galement cod s dans le CMH. En plus des g nes classiques tr s polymorphes du CMH de classe I et de classe II, il existe de nombreux g nes du CMH non classiques , dont beaucoup sont cod s dans le CMH mais d'autres en dehors de cette r gion. Les mol cules de type CMH de classe I pr sentent un polymorphisme relativement faible ; Beaucoup d'entre eux n'ont pas encore re u de fonction. Ils sont li s la r gion de classe I du CMH, et leur nombre exact varie consid rablement entre les esp ces et m me entre les membres d'une m me esp ce. Ces g nes ont t appel s g nes du CMH de classe Ib ; comme les g nes du CMH de classe I, beaucoup, mais pas tous, s'associent la 2-microglobuline lorsqu'elle est exprim e la surface cellulaire. Leur expression sur les cellules est variable, la fois dans la quantit pr sente la surface de la cellule et dans la distribution tissulaire. Les caract ristiques de plusieurs produits du g ne du CMH de classe Ib sont illustr es la Fig. 6.26. Une mol cule du CMH de souris de classe Ib, H2-M3, peut pr senter des peptides avec des terminaisons amin es N-formyl es, ce qui est int ressant car toutes les bact ries initient la synth se des prot ines avec la N-formylm thionine. Les cellules infect es par des bact ries cytosoliques peuvent tre tu es par les lymphocytes T CD8 qui reconnaissent les peptides bact riens N-formyl s li s H2-M3. On ne sait pas s'il existe une mol cule quivalente du CMH de classe Ib chez l'homme. Deux autres g nes du CMH de souris de classe Ib troitement apparent s, T22 et T10, sont exprim s par des lymphocytes activ s et sont reconnus par un sous-ensemble de cellules : T. Bien que l'objectif pr cis reste incertain, il a t propos que cette interaction permette aux cellules T : de r guler ces lymphocytes activ s exprimant les prot ines T22 et T10. Les autres g nes qui se cartographient dans le CMH comprennent certains qui codent pour des composants du compl ment (par exemple, C2, C4 et le facteur B) et d'autres qui codent pour des cytokines - par exemple, le facteur de n crose tumorale (TNF- ) et la lymphotoxine - qui ont tous des fonctions importantes dans l'immunit . Ces g nes se trouvent dans la r gion dite de classe III du CMH (voir Fig. 6.17), un nom quelque peu trompeur, car les g nes de cette r gion ne sont pas du tout des mol cules du CMH. De nombreuses tudes ont tabli des associations entre la susceptibilit certaines maladies et des all les particuliers des g nes du CMH (voir le chapitre 15), et nous avons maintenant une compr hension consid rable de la fa on dont le polymorphisme dans les g nes classiques du CMH de classe I et de classe II peut affecter la r sistance ou la susceptibilit aux maladies. La plupart des traits ou maladies influenc s par le CMH sont connus ou suspect s d'avoir une cause immunologique, mais ce n'est pas le cas pour tous : certains g nes r sidant dans le CMH n'ont aucune fonction immunologique connue ou suspect e. Par exemple, le g ne de classe Ib M10 code pour une prot ine qui fonctionne dans l'organe vom ronasal comme un chaperon pour escorter certains types de r cepteurs de ph romones la surface cellulaire. M10 pourrait potentiellement influencer la pr f rence d'accouplement, une caract ristique qui a t li e la r gion du CMH chez les rongeurs. Le g ne HFE, codant pour la prot ine d'h mochromatose, se trouve environ 4 millions de paires de bases de HLA-A. Son produit prot ique est exprim dans les cellules des cellules intestinales (voir le texte et la section 3-24). HLA-C, qui est une mol cule classique du CMH (classe Ia), est incluse ici car, en plus de pr senter des peptides aux r cepteurs des lymphocytes T, toutes les isoformes HLA-C interagissent avec la classe KIR des r cepteurs des lymphocytes NK pour r guler la fonction des lymphocytes NK dans la r ponse immunitaire inn e. CTL, lymphocyte T cytotoxique. tractus et agit dans le m tabolisme du fer en r gulant l'absorption du fer alimentaire dans l'organisme. Il semble interagir avec le r cepteur de la transferrine et diminuer l'affinit du r cepteur pour la transferrine charg e en fer. Les individus d fectueux pour ce g ne ont une maladie de stockage du fer, l'h mochromatose h r ditaire, dans laquelle un taux anormalement lev de fer est retenu dans le foie et d'autres organes. Les souris d pourvues de 2-microglobuline ont une expression d fectueuse de toutes les mol cules de classe I et pr sentent donc galement une surcharge en fer similaire. Un autre g ne du CMH ayant une fonction non immunitaire code pour l'enzyme 21-hydroxylase, qui, lorsqu'elle est d ficiente, provoque une hyperplasie cong nitale des surr nales et, dans les cas graves, un syndrome de perte de |
Immunologie de Janeway | sel. M me lorsqu'un g ne li la maladie est clairement homologue aux g nes du syst me immunitaire, comme c'est le cas de l'HFE, le m canisme de la maladie peut ne pas tre li au syst me immunitaire. Les associations de maladies associ es au CMH doivent donc tre interpr t es avec prudence, la lumi re d'une compr hension d taill e de sa structure g n tique et des fonctions de ses g nes individuels. Il reste encore beaucoup apprendre sur l'importance de toutes les variations g n tiques localis es dans le CMH. Par exemple, le composant du compl ment humain C4 se pr sente en deux versions, C4A et C4B, ne pas confondre avec les produits de clivage de la convertase C4a et C4b, et diff rents individus ont des nombres variables du g ne pour chaque type dans leurs g nomes, mais la signification adaptative de cette variabilit g n tique n'est pas bien comprise. 6-17 Les mol cules sp cialis es du CMH de classe I agissent comme des ligands pour l'activation et l'inhibition des cellules NK et non conventionnelles Sous-ensembles de cellules T. Dans les sections 3-24 3-27, nous avons pr sent les cellules NK et bri vement discut de leur activation par les membres de la famille des g nes MIC. Il s'agit de g nes du CMH de classe Ib qui sont soumis un contr le r gulateur diff rent de celui des g nes classiques du CMH de classe I et qui sont induits en r ponse un stress cellulaire (tel qu'un choc thermique). Il existe sept g nes CMI, mais seulement deux, MICA et MICB, sont exprim s et produisent des produits prot iques (voir Fig. 6.26). Ils sont exprim s dans les fibroblastes et les cellules pith liales, en particulier dans les cellules pith liales intestinales, et jouent un r le dans l'immunit inn e ou dans l'induction de r ponses immunitaires dans des circonstances o les interf rons ne sont pas produits. Les prot ines MICA et MICB sont reconnues par le r cepteur NKG2D exprim par les cellules NK. Mais en outre, NKG2D est galement exprim par les lymphocytes T : et certains lymphocytes T CD8, et il peut activer ces cellules pour tuer les cibles exprimant des MIC. NKG2D est un membre activateur de la famille NKG2 des r cepteurs des cellules NK (voir Fig. 3.42) ; son domaine cytoplasmique n'a pas le motif de s quence inhibitrice trouv chez d'autres membres de cette famille, qui agissent comme des r cepteurs inhibiteurs (voir Section 3-26). NKG2D est coupl la prot ine adaptatrice DAP10, qui transmet le signal l'int rieur de la cellule en interagissant avec et en activant la phosphatidylinositol 3-kinase intracellulaire. Encore plus loign e des g nes du CMH de classe I se trouve une petite famille de prot ines connues chez l'homme sous le nom de prot ines de liaison UL16 (ULBP) ou de prot ines RAET1 (voir Fig. 6.26) ; les prot ines homologues chez la souris sont connues sous le nom de Rae1 (acide r tino que inductible pr cocement 1) et H60. Ces prot ines se lient galement NKG2D (voir Section 3-27). Ils semblent tre exprim s dans des conditions de stress cellulaire, par exemple lorsque les cellules sont infect es par des agents pathog nes (UL16 est une prot ine du cytom galovirus humain) ou ont subi une transformation en cellules tumorales. Par exprimant des ULBP, des cellules stress es ou infect es peut se lier et activer les mol cules NKG2D exprim es sur les cellules NK, les cellules T : et les cellules T cytotoxiques CD8 : , et ainsi tre reconnues et limin es. La mol cule HLA-E de classe Ib du CMH humain et son homologue murin Qa-1 (voir Fig. 6.26) jouent un r le inhabituel et quelque peu d routant dans la reconnaissance cellulaire par les cellules NK et les cellules T CD8. HLA-E et Qa-1 se lient un sous-ensemble tr s restreint de peptides non polymorphes, appel s modificateurs de d terminants de Qa-1 (Qdm), qui sont d riv s des peptides leaders d'autres mol cules HLA de classe I. Ces complexes peptide :HLA-E peuvent se lier au r cepteur inhibiteur NKG2A :CD94 exprim sur les cellules NK, et devraient donc inhiber l'activit cytotoxique des cellules NK. Cette fonction peut sembler redondante, car l'expression d'autres mol cules du CMH de classe I par les cellules devrait emp cher l'activation des cellules NK (voir Section 3-25). N anmoins, il a t d montr que l'expression de Qa-1 par les lymphocytes T CD4 activ s les prot ge de la lyse par les cellules NK et que l'expression de Qa-1 par d'autres cellules h tes peut leur fournir une protection suppl mentaire contre la destruction par les cellules NK. HLA-E et Qa-1 peuvent galement se lier aux peptides leaders de la prot ine de choc thermique Hsp60sp, et des lymphocytes T CD8 sp cifiques de ces complexes ont t identifi s chez la souris et l'homme. Certaines preuves r centes sugg rent que les lymphocytes T CD8 restreints par HLA-E/Qa-1 peuvent aider maintenir l'autotol rance en tuant ou en supprimant les lymphocytes T potentiellement autor actifs. Dans la section 3-26, nous avons introduit les r cepteurs de type immun |
Immunologie de Janeway | oglobuline (KIR) des cellules tueuses exprim s par les cellules NK. Les membres des KIR reconnaissent les mol cules classiques du MHC DE CLASSE IA HLA-A, -B et -C, qui pr sentent un r pertoire diversifi de peptides aux lymphocytes T CD8. Bien que les KIR interagissent avec la m me face de la mol cule du CMH de classe I que les r cepteurs des lymphocytes T, les KIR ne se lient qu' une extr mit , et non sur toute la zone reconnue par le r cepteur des lymphocytes T. Comme les mol cules du CMH, les KIR eux-m mes sont tr s polymorphes et ont connu une volution rapide chez l'homme. Seuls quelques all les HLA-A et HLA-B codent pour des prot ines qui se lient aux KIR, mais tous les all les HLA-C expriment des prot ines qui se lient aux KIR, indiquant une sp cialisation de HLA-C dans la r gulation des cellules NK chez l'homme. Deux autres mol cules du CMH de classe Ib, HLA-F et HLA-G (voir Fig. 6.26), peuvent galement inhiber la destruction cellulaire par les cellules NK. HLA-G est exprim sur les cellules placentaires d riv es du f tus qui migrent dans la paroi ut rine. Ces cellules n'expriment aucune mol cule classique du CMH de classe I et ne peuvent pas tre reconnues par les lymphocytes T CD8 mais, contrairement d'autres cellules d pourvues de telles prot ines, elles ne sont pas tu es par les cellules NK. Cela semble tre d au fait que HLA-G est reconnu par un autre r cepteur inhibiteur sur les cellules NK, le r cepteur de type immunoglobuline leucocytaire membre B membre 1 (LILRB1), galement appel ILT-2 ou LIR-1, qui emp che la cellule NK de tuer les cellules placentaires. HLA-F est exprim dans une vari t de tissus, bien qu'il ne soit g n ralement pas d tect la surface des cellules, sacept, par exemple, sur certaines lign es cellulaires monocytaires ou sur des cellules lympho des transform es par des virus. On pense galement que HLA-F interagit avec LILRB1. 6-18 Les membres de la famille CD1 de mol cules similaires au CMH de classe I pr sentent des lipides microbiens aux cellules NKT invariantes. Certains g nes de type CMH de classe I sont cartographi s en dehors de la r gion du CMH. Une petite famille de ces g nes est appel e CD1 et est exprim e sur les cellules dendritiques, les monocytes et certains thymocytes. Les humains ont cinq g nes CD1, CD1a e, tandis que les souris n'expriment que deux versions hautement homologues de CD1d, savoir CD1d1 et CD1d2. Les prot ines CD1 peuvent pr senter des antig nes aux lymphocytes T, mais elles ont deux caract ristiques qui les distinguent des mol cules classiques du CMH de classe I. La premi re est que CD1, bien que similaire une mol cule du CMH de classe I dans son organisation sous-unitaire et son association avec la 2-microglobuline, se comporte comme une mol cule du CMH de classe II. Il n'est pas retenu dans le r ticulum endoplasmique par association avec le complexe TAP, mais cible les v sicules, o il se lie son ligand. La deuxi me caract ristique inhabituelle est que, contrairement au CMH de classe I, les mol cules CD1 ont un canal hydrophobe sp cialis dans la liaison des cha nes alkyles d'hydrocarbures. Cela conf re aux mol cules CD1 la capacit de se lier et de pr senter une vari t de glycolipides. Les mol cules de CD1 sont class es en groupe 1, comprenant les CD1a, CD1b et CD1c, et le groupe 2, contenant uniquement les CD1d ; Le CD1e est consid r comme interm diaire. Les mol cules du groupe 1 se lient divers glycolipides microbiens, phospholipides et antig nes lipopeptidiques, tels que les composants de la membrane mycobact rienne l'acide mycolique, le monomycolate de glucose, les mannosides de phosphoinositol et le lipoarabinomannane (Fig. 6.27). On pense que les mol cules CD1 du groupe 2 se lient principalement l'auto- Fig. 6.27 CD1c se lie aux lipides microbiens pour les pr senter aux cellules iNKT. Panneau sup rieur : la structure des mannosyl- 1-phosphomycoketides (MPM) des parois cellulaires de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) (R = C7H15) et de M. avium (R = C5H11). Panneau du milieu : MPM (bonhomme allumette) li CD1c (violet) vu du haut, face la surface de la cellule portant CD1c. Panneau inf rieur : vue lat rale du MPM li CD1c. La ressemblance g n rale avec les complexes peptide :CMH est vidente. Remarque : la longue cha ne acyle de MPM s' tend profond ment dans le sillon de liaison de CD1c, jusqu'en dessous du domaine h lico dal 1. Avec l'aimable autorisation de E. Adams. antig nes lipidiques tels que les sphingolipides et les diacylglyc rols. Des tudes structurales montrent que la mol cule CD1 poss de un sillon de liaison profond dans lequel les antig nes glycolipidiques se lient (Fig. 6.28). Contrairement la liaison du peptide au CMH, dans laquelle le peptide prend une conformation lin aire et tendue, les mol cules CD1 lient leurs antig nes en ancrant les cha nes alkyles dans le sillon hydrophobe, qui oriente les groupes de t tes de glucides variables (ou d'autres parties hydrophiles de ces mol cul |
Immunologie de Janeway | es) de sorte qu'ils d passent de l'extr mit du sillon de liaison, permettant la reconnaissance par les r cepteurs des lymphocytes T sur les lymphocytes T restreints par CD1. Les lymphocytes T qui reconnaissent les lipides pr sent s par les mol cules CD1 sont largement n gatifs pour l'expression de CD4 et CD8, bien que certains expriment CD4. La plupart des lymphocytes T reconnaissant les lipides pr sent s par les mol cules CD1 du groupe 1 ont un r pertoire diversifi de r cepteurs : et r pondent ces lipides pr sent s par CD1a, CD1b et CD1c. En revanche, les lymphocytes T restreints CD1d sont moins diversifi s, beaucoup utilisant la m me cha ne TCR (V 24-J 18 chez l'homme), mais ils expriment galement des r cepteurs de cellules NK. Ces lymphocytes T restreints aux CD1 sont appel s lymphocytes NKT invariants (iNKT). Un ligand reconnu pour les mol cules CD1d est le -galactoc ramide ( -GalCer), qui a t isol partir d'un extrait d' ponge marine. Les glycosphingolipides apparent s sont produits par diverses bact ries, dont Bacteroides fragilis, qui est pr sente dans le microbiote humain normal. Lorsque le -galactoc ramide est li CD1d, il forme une structure reconnue par de nombreuses cellules iNKT. La capacit des cellules iNKT reconna tre diff rents constituants glycolipidiques des micro-organismes pr sent s par les mol cules CD1d les place dans une cat gorie inn e , tandis que leur possession d'un r cepteur des lymphocytes T enti rement r arrang , malgr son r pertoire relativement limit , les rend adaptatives . Les prot ines CD1 ont volu en tant que lign e distincte de mol cules pr sentatrices d'antig nes capables de pr senter des lipides et des glycolipides microbiens aux lymphocytes T. Tout comme les peptides sont charg s sur les prot ines classiques du CMH divers endroits cellulaires, les diff rentes prot ines CD1 sont transport es diff remment travers le r ticulum endoplasmique et les compartiments endocytaires ; Cela permet d'acc der diff rents antig nes lipidiques. Le transport est r gul par un motif de s quence d'acides amin s l'extr mit du domaine cytoplasmique de la prot ine CD1 par interaction avec les complexes adaptateur-prot ine (AP). CD1a n'a pas ce motif de liaison et se d place vers la surface cellulaire, o il n'est transport que par le compartiment endocytaire pr coce. CD1c et CD1d ont des motifs qui interagissent avec l'adaptateur AP-2 et sont transport s travers les endosomes pr coces et tardifs ; CD1d est galement cibl sur les lysosomes. CD1b et CD1d de souris se lient AP-2 et AP-3 et peuvent tre transport s travers les endosomes tardifs, les lysosomes et le MIIC. Les prot ines CD1 peuvent ainsi se lier aux lipides d livr s et trait s dans la voie endocytaire, par exemple par l'internalisation des mycobact ries ou l'ingestion de lipoarabinomannanes mycobact riens m di s par les r cepteurs du mannose. D'un point de vue volutionniste, il est int ressant de noter que certains g nes de la classe Ib semblent avoir volu t t, avant la divergence des poissons cartilagineux de la lign e des vert br s, et sont susceptibles d'avoir des homologues chez tous les vert br s. D'autres g nes de classe I ont volu ind pendamment en loci classiques et non classiques au sein des lign es de vert br s qui ont t tudi es (par exemple, les poissons cartilagineux, les poissons nageoires lob es, les poissons nageoires rayonn es, les amphibiens et les mammif res). Les donn es de s quence ont galement r v l des homologues des familles de g nes MHC-I et MHC-II chez pratiquement tous les vert br s m choires, y compris les requins, les poissons osseux, les reptiles et les oiseaux. En revanche, les g nes CD1 peuvent ne pas tre aussi vieux que Chapitre 6 : Pr sentation de l'antig ne aux lymphocytes T Fig. 6.28 Structure de la liaison de CD1 un antig ne lipidique. On voit de haut en bas et de c t la structure de CD1d de souris li e C8PhF, un lipide synth tique analogue de -GalCer. Les cha nes lat rales h lico dales de CD1d (bleu) forment une poche de liaison dont la forme est g n ralement similaire celle des poches de liaison des mol cules du CMH de classe I et II. Cependant, le ligand C8PhF (rouge) se lie aux mol cules CD1 dans une conformation nettement diff rente de celle des peptides. Les deux longues cha nes lat rales alkyles s' tendent profond ment l'int rieur de la rainure de liaison (voir vue de c t ), o elles entrent en contact avec des r sidus hydrophobes. Cette orientation des cha nes lat rales alkyles place le composant glucidique de -GalCer sur la surface externe de CD1, o il peut tre reconnu par le r cepteur des lymphocytes T. De plus, la mol cule CD1 contient une mol cule lipidique endog ne (jaune) d riv e de sources cellulaires qui se lie une r gion distincte l'int rieur du sillon et emp che une grande poche adjacente la r gion de liaison -GalCer de s'effondrer. La capacit d'incorporer des ligands suppl mentaires d |
Immunologie de Janeway | ans le sillon de liaison peut donner CD1d la flexibilit n cessaire pour s'adapter une vari t de glycosphingolipides exog nes provenant de micro-organismes. Avec l'aimable autorisation de I.A. Wilson. autres g nes du CMH de classe Ib. Ils n'ont t trouv s que dans un sous-ensemble de ces groupes d'animaux et semblent tre absents chez les poissons. Ce sch ma d'occurrence de CD1 dans les g nomes d'esp ces vivantes sugg re l' mergence de CD1 chez un vert br terrestre pr coce. 6-19 La mol cule non classique du CMH de classe I MR1 pr sente des m tabolites microbiens du folate aux cellules MAIT. Une autre mol cule non classique de classe Ib du CMH est MR1 (prot ine 1 li e au CMH). MR1 s'associe la 2-microglobuline et est cod en dehors du CMH, mais sa fonction n' tait l'origine connue que par rapport une population conserv e de lymphocytes T : connus sous le nom de lymphocytes T invariants associ s la muqueuse (cellules MAIT). Dans la section 4-18, nous avons pr sent les cellules MAIT comme une seule population de cellules T exprimant l'homodim re CD8 , mais elles sont caract ris es de mani re unique par l'expression d'une cha ne invariante du r cepteur des cellules T, en particulier V 7.2J2-J 33 humaine (ou chez la souris, V 19). Cette cha ne s'apparie un nombre limit de cha nes V , g n ralement V 2 ou V 13. Les cellules MAIT sont tr s abondantes chez l'homme et peuvent repr senter jusqu' 10 % des lymphocytes du sang p riph rique et des tissus tels que le foie. Ils sont galement pr sents dans les ganglions lymphatiques m sent riques et la muqueuse de l'intestin. Des tudes sur les cellules MAIT ont r v l que leur d veloppement n cessite l'expression de MR1 et, en outre, qu'un large ventail de microbes, y compris diverses bact ries et levures, peuvent activer les cellules MAIT. Cependant, lorsqu'ils ont t identifi s pour la premi re fois il y a une dizaine d'ann es, il n' tait pas clair quel ligand, le cas ch ant, tait reconnu par ces cellules. Les tudes structurales de MR1 ont r v l un indice important. La prot ine MR1 tait instable lorsqu'elle tait produite in vitro par des lign es cellulaires cultiv es dans des conditions typiques de culture tissulaire. Il a t d couvert que la prot ine tait stabilis e lorsqu'elle tait repli e dans un milieu contenant des vitamines B ou de l'acide folique (vitamine B9). L'analyse chimique a r v l qu'une petite mol cule, identifi e comme un d riv du folate, la 6-formyl pt rine (6-FP), tait li e la MR1 stabilis e. Des tudes cristallographiques aux rayons X ont montr que la 6-FP tait li e dans le sillon central de la mol cule MR1 ; cela a aid expliquer comment les d riv s de folate pourraient stabiliser MR1. Cependant, les cellules MAIT n'ont pas t activ es par des cellules exprimant le complexe 6-FP :MR1, ce qui sugg re que d'autres mol cules pourraient tre les ligands physiologiques pour activer les cellules MAIT. L'analyse des prot ines MR1 qui ont t repli es en pr sence de surnageants partir de cultures de Salmonella typhimurium a finalement conduit l'identification de plusieurs m tabolites de la riboflavine qui sont form s par des voies de biosynth se chez la plupart des bact ries et des levures. Ces m tabolites se lient non seulement MR1, mais activent galement les cellules MAIT. Ainsi, les cellules MAIT sont activ es en r ponse l'infection par ces organismes en d tectant des produits sp cifiques leur m tabolisme du folate. En tant que telles, les cellules MAIT semblent occuper une place interm diaire dans le spectre de l'immunit inn e et adaptative, similaire aux cellules iNKT, en ce sens qu'elles utilisent un r cepteur antig nique assembl par r arrangement g nique somatique, mais reconnaissent une structure mol culaire qui correspond la d finition d'un PAMP. 6-20 : Les lymphocytes T peuvent reconna tre une vari t de ligands divers. Les lymphocytes T : et les lymphocytes T : sont connus pour tre des lign es de d veloppement distinctes presque depuis que les g nes r cepteurs des lymphocytes T ont t identifi s. Mais contrairement aux cellules T : T, la fonction des cellules T : est rest e quelque peu obscure, principalement en raison de la difficult identifier les ligands qu'elles reconnaissent. Pourtant, l'abondance de lymphocytes T : chez les esp ces de vert br s, leur expansion rapide pour former plus de 50 % des lymphocytes sanguins lors d'infections et leur production abondante de cytokines plaident tous en faveur d'un r le important dans l'immunit . Au fil du temps, de nombreux ligands diff rents reconnus par les clones de cellules T : ont t identifi s (Fig. 6.29), et leur diversit sugg re que, comme les cellules iNKT et MAIT, elles occupent une position interm diaire, ou transitionnelle, dans le spectre de l'immunit inn e par rapport l'immunit adaptative. Dans la section 4-20, nous avons discut de la fa on dont un r cepteur des lymphocytes T : se lie |
Immunologie de Janeway | la mol cule non classique du CMH de classe I T22. Au lieu de se lier au centre du sillon de liaison du CMH, comme un r cepteur des lymphocytes T : , le r cepteur des lymphocytes T : interagit obliquement d'un c t de la mol cule T22. Cependant, moins de 1 % des lymphocytes T : reconnaissent ce ligand. D'autres antig nes reconnus par les cellules murines : T sont la prot ine phyco rythrine (PE) des algues, la cardiolipine, un lipide de la membrane mitochondriale interne, la glycoprot ine I du virus de l'herp s simplex et un peptide d riv de l'hormone insuline. Parmi les antig nes qui peuvent activer les lymphocytes T : humains, on trouve les prot ines non classiques du CMH de classe I MICA et ULBP4 et le r cepteur de la prot ine C endoth liale (EPCR), qui est exprim par les cellules endoth liales. Comme les MICA et les ULBP, l'EPCR semble tre induit lors d'un stress, comme lors de l'infection des cellules par le cytom galovirus, ce qui sugg re que les cellules T r actives : pourraient avoir une capacit inn e similaire celle des cellules NK activ es par les mol cules non classiques de classe Ib du CMH induites par le stress. Plusieurs autres antig nes peuvent activer les lymphocytes T humains : (voir Fig. 6.29), bien qu'il existe encore peu d'informations structurelles sur leur interaction avec le r cepteur des lymphocytes T, et m me des r serves quant savoir si une telle interaction est toujours Chapitre 6 : La pr sentation de l'antig ne aux lymphocytes T est la base de l'activation. Parmi ces antig nes activateurs figure Skint-1 (s lection et maintien des lymphocytes T intra- pith liaux 1), un membre de la superfamille des immunoglobulines qui est exprim par les cellules pith liales thymiques et par les k ratinocytes. Skint-1 semble tre n cessaire la g n ration d'un sous-ensemble de lymphocytes T V 5 :V 1 qui se d veloppent dans le thymus et qui abritent la peau pour devenir des lymphocytes T pidermiques dendritiques (DETC). Certaines preuves sugg rent une interaction directe entre Skint-1 et le r cepteur des lymphocytes T : , bien que des tudes structurelles ne soient pas encore disponibles. Il est concevable que les DETC se localisent dans la peau en raison de la reconnaissance par leur r cepteur des lymphocytes T de Skint-1 exprim par les k ratinocytes. L , ils pourraient fournir un mode transitionnel de d fense immunitaire, activ par des r cepteurs inn s qui sont d clench s localement pendant les infections. R sum . La pr sentation de l'antig ne divers sous-ensembles non conventionnels de lymphocytes T et aux lymphocytes T : n'implique g n ralement pas la g n ration de complexes peptide :CMH. Au lieu de cela, ces cellules reconnaissent les prot ines de surface, telles que les ULBP et les prot ines RAET-1, qui peuvent indiquer un stress cellulaire, une transformation ou une infection intracellulaire, ou des antig nes non peptidiques, tels que les glycolipides microbiens ou les m tabolites de folate pr sent s par les mol cules CD1. La r gion du CMH contient de nombreux g nes dont la structure est troitement li e aux mol cules du CMH de classe I, ce qu'on appelle le CMH non classique, ou de classe Ib. Certains de ces g nes ont des fonctions qui ne sont pas li es au syst me immunitaire, mais beaucoup sont impliqu s dans la reconnaissance par des r cepteurs activateurs et inhibiteurs exprim s par les cellules NK, les cellules T : et les cellules T : . Les prot ines Ib du CMH appel es mol cules CD1 sont cod es en dehors de la r gion du CMH. CD1c et CD1d peuvent se lier aux lipides et aux antig nes glycolipidiques pour les pr senter aux cellules iNKT exprimant des r cepteurs invariants des lymphocytes T. La population de lymphocytes T appel s cellules MAIT, qui sont abondantes chez l'homme, reconnaissent les m tabolites de la vitamine B9 pr sent s par la mol cule Ib du CMH MR1, sugg rant que les cellules MAIT ont un r le transitionnel entre l'immunit inn e et l'immunit adaptative. De m me, de nombreux antig nes qui activent les lymphocytes T : peuvent tre des indicateurs de stress ou d'infection, et ces cellules sont capables de g n rer des cytokines qui amplifient les voies de d fense immunitaire. R sum du chapitre 6. Les r cepteurs des lymphocytes T conventionnels : reconnaissent les peptides li s aux mol cules du CMH. En l'absence d'infection, les mol cules du CMH sont occup es par des peptides personnels, qui ne provoquent normalement pas de r ponse des lymphocytes T, en raison de divers m canismes de tol rance. Mais lors d'infections, les peptides d riv s d'agents pathog nes se lient aux mol cules du CMH et sont affich s la surface des cellules, o ils peuvent tre reconnus par les lymphocytes T qui ont t pr alablement activ s et arm s pour le complexe peptide :CMH sp cifique. Les lymphocytes T na fs s'activent lorsqu'ils rencontrent leur antig ne sp cifique pr sent sur les cellules dendritiques activ es. Les mol cules du C |
Immunologie de Janeway | MH de classe I dans la plupart des cellules se lient des peptides d riv s de prot ines qui ont t synth tis es puis d grad es dans le cytosol. Certaines cellules dendritiques peuvent obtenir et traiter des antig nes exog nes et les pr senter sur des mol cules du CMH de classe I. Ce processus de pr sentation crois e est important pour amorcer les lymphocytes T CD8 contre de nombreuses infections virales. Par assemblage avec la cha ne invariante (Ii), les mol cules du CMH de classe II se lient aux peptides d riv s de prot ines d grad es dans les v sicules endocytaires, mais elles peuvent galement acqu rir des antig nes du soi par autophagie. Les peptides stables sont li s apr s un processus d' dition peptidique dans le compartiment endocytaire impliquant HLA-DM et HLA-DO. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent les complexes peptide :CMH de classe I et sont activ s pour tuer les cellules pr sentant des peptides trangers d riv s d'agents pathog nes cytosoliques, tels que les virus. Les lymphocytes T CD4 reconnaissent les complexes peptide :CMH de classe II et sont sp cialis s pour activer d'autres cellules effectrices immunitaires, par exemple les cellules B ou les macrophages, afin d'agir contre les antig nes trangers ou les agents pathog nes qu'ils ont absorb s. Pour chaque classe de mol cules du CMH, il existe plusieurs g nes dispos s en grappes au sein d'une r gion plus large connue sous le nom de complexe majeur d'histocompatibilit (CMH). Au sein du CMH, les g nes des mol cules du CMH sont troitement li s aux g nes impliqu s dans la d gradation des prot ines en peptides, la formation du complexe peptidique et de la mol cule du CMH, et le transport de ces complexes la surface cellulaire. tant donn que les diff rents g nes des mol cules du CMH de classe I et de classe II sont hautement polymorphes et sont exprim s de mani re codominante, chaque individu exprime un certain nombre de mol cules diff rentes de classe I et de classe II du CMH. Chaque mol cule diff rente du CMH peut se lier de mani re stable une gamme de peptides diff rents, et donc le r pertoire du CMH de chaque individu peut reconna tre et lier de nombreux antig nes peptidiques diff rents. Parce que le r cepteur des lymphocytes T se lie un ligand combin peptide :CMH, les lymphocytes T montrent une reconnaissance de l'antig ne restreinte au CMH, de sorte qu'un lymphocyte T donn est sp cifique d'un peptide particulier li une mol cule particuli re du CMH. Les sous-ensembles de lymphocytes T non conventionnels comprennent les cellules iNKT, les cellules MAIT et les lymphocytes T : , qui reconnaissent les ligands non peptidiques de diff rents types. Certaines mol cules CD1 se lient aux lipides du soi et aux mol cules lipidiques d riv es d'agents pathog nes et les pr sentent aux cellules iNKT. Les cellules MAIT reconnaissent les m tabolites des vitamines qui sont sp cifiques aux bact ries et aux levures et qui sont pr sent s par MR1. : Les lymphocytes T sont activ s par un large ventail de ligands, y compris les mol cules de classe Ib du CMH et l'EPCR, qui sont induits par une infection ou un stress cellulaire. Ces sous-ensembles de lymphocytes T fonctionnent dans la zone de transition entre l'immunit inn e et l'immunit adaptative, en s'appuyant sur un r pertoire de r cepteurs produits par le r arrangement des g nes somatiques, mais en reconnaissant les ligands d'une mani re quelque peu similaire la fa on dont les PAMPs sont reconnus par les TLR et d'autres r cepteurs enti rement inn s. Questionne. 6.1 R ponse courte : Les cellules dendritiques sont capables d'acqu rir efficacement des antig nes de sources exog nes et de les pr senter aux lymphocytes T sur des mol cules de classe I du CMH. En quoi est-ce diff rent de toutes les autres cellules du corps et pourquoi est-ce important ? 6.2 Appariement : Associez les termes suivants la description appropri e : A. Prot asome i. D placer les sous-unit s constitutives de la chambre catalytique en r ponse aux interf rons B. Noyau 20S ii. Compos d'un noyau catalytique et de deux capuchons r glementaires 19S C. LMP2, LMP7, iii. Grand complexe cylindrique de MECL-1 28 sous-unit s dispos es en quatre anneaux empil s D. PA28 iv. Cible la d gradation des prot ines E. Lysine 48 c. Se lie au prot asome et l'ubiquitine augmente le taux de lib ration des prot ines du prot asome 6.3 Vrai ou faux : L'expression de surface du CMH de classe I n'est pas affect e par la capacit de la cellule transporter des peptides dans le r ticulum endoplasmique. 6.4 Remplir les blancs : Les polypeptides destin s la membrane cellulaire sont transf r s dans la lumi re du r ticulum endoplasmique, ce qui est intriguant car les peptides pr sent s de classe I du CMH se trouvent dans le ________. D'autres recherches ont r v l que la pr sentation de peptides cytosoliques est possible en raison d'une famille de transporteurs ABC, ______, qui interviennent dans le transport des peptides d pendant de |
Immunologie de Janeway | l'ATP dans la lumi re du _______. Ce complexe de transport a des sp cificit s limit es pour les peptides transport s ; par exemple, les peptides sont g n ralement ________ acides amin s en longueur et le transport est biais en faveur des r sidus ________ dans le 6.9 Choix multiple : Fonction d fectueuse dont de l'extr mit carboxy et contre les r sidus _________ dans le premier _______ r sidus amino-terminaux. 6.5 Choix multiple : Les cellules dendritiques CD8 sont capables de pr senter fortement des antig nes crois s. Laquelle des options suivantes correspond correctement un facteur de transcription essentiel au d veloppement des cellules dendritiques CD8 et un marqueur de surface exprim de mani re unique par ces cellules ? A. CIITA, CD74 B. BATF3, CD4 C. CIITA, CD94 D. BATF3, XCR1 6.6 Correspondance : Associez les termes suivants la description appropri e : A. TRiC i. Conserve la mol cule du CMH de classe I la cha ne dans un tat partiellement pli B. ERAAP ii. Prot ge les peptides produits dans le cytosol de la d gradation compl te C. Calnexin iii. Forme un pont entre la mol cule du CMH de classe I et le complexe TAP D. ERp57 iv. limine l'extr mit amin e des peptides trop longs pour la liaison du CMH E. Tapasin c. Brise et reforme les liaisons disulfure dans le domaine du CMH de classe I lors de la charge peptidique 6.7 Vrai ou faux : Les antig nes cytosoliques ne sont pas pr sent s par les mol cules du CMH de classe II. 6.8 Appariement : Ordonner les v nements suivants dans l'ordre dans lequel le traitement du CMH de classe II se produit dans une cellule pr sentatrice d'antig ne : ____The domaine de trim risation CD74 est cliv . ____MHC classe II est transloqu e dans le r ticulum endoplasmique. ____Cathepsin S clive LIP22 et laisse le fragment CLIP sur la mol cule du CMH. ____CD74 trim res se lient de mani re non covalente aux h t rodim res du CMH de classe II : . ____HLA-DM catalyse la sortie de CLIP et favorise l' dition peptidique. ____MHC h t rodim res de classe II sont lib r s de la calnexine pour tre transport s vers un compartiment endosomal faible pH. R f rences g n rales. Germain, R.N. : Traitement de l'antig ne d pendant du CMH et pr sentation peptidique : fournir des ligands pour l'activation des lymphocytes T. Cell 1994, 76:287-299. Klein, J. : Histoire naturelle du complexe majeur d'histocompatibilit . New York : Wiley, 1986. Moller, G. (ed.) : Origine de la diversit des complexes majeurs d'histocompatibilit . Immunol. 1995, 143:5-292. Trombetta, E.S., et Mellman, I. : Biologie cellulaire du traitement de l'antig ne in vitro et in vivo. Annu. Rev. Immunol. 2005, 23:975 1028. les prot ines suivantes entra neront l' chec de l'amor age des lymphocytes T CD8 ? A. HLA-DM B. Cathepsine S C. TAP1/2 D. CD74 6.10 Choix multiple : Fonction d fectueuse de laquelle des prot ines suivantes entra nera une diminution de la pr sentation des peptides cytosoliques sur le CMH de classe II ? A. IRGM3 B. BATF3 C. MARS-1 D. TAP1/2 6.11 Vrai ou faux : Les superantig nes n'induisent pas de r ponse immunitaire adaptative et sont ind pendants des interactions CMH-TCR sp cifiques aux peptides. 6.12 Choix multiple : Laquelle des affirmations suivantes est fausse ? Les polymorphismes chaque locus peuvent potentiellement doubler le nombre de mol cules diff rentes du CMH exprim es par un individu. B. Les agents pathog nes peuvent chapper au syst me immunitaire en mutant l' pitope immunodominant, ce qui entra ne une perte d'affinit pour l'all le sp cifique du CMH. C. Les agents pathog nes ne provoquent pas de pression volutive pour s lectionner les all les du CMH qui leur conf rent une protection. D. La cha ne DR et son homologue de souris, E , sont monomorphes. 6.13 Vrai ou faux : Les mol cules classiques du CMH de classe I sont tr s polymorphes, contrairement la classe Ib du CMH, qui est oligomorphe. 6.14 Appariement : Faire correspondre les g nes suivants de la classe Ib du CMH avec leur description appropri e : R f rences de sections. 6-1 La pr sentation de l'antig ne fonctionne la fois en armant les lymphocytes T effecteurs et en d clenchant leurs fonctions effectrices pour attaquer les cellules infect es par des agents pathog nes. Guermonprez, P., Valladeau, J., Zitvogel, L., Th ry, C., et Amigorena, S. : Pr sentation de l'antig ne et stimulation des lymphocytes T par les cellules dendritiques. Annu. Rev. Immunol. 2002, 20:621 667. Lee, H.K., Mattei, L.M., Steinberg, B.E., Alberts, P., Lee, Y.H., Chervonsky, A., Mizushima, N., Grinstein, S., et Iwasaki, A. : Exigence in vivo d'Atg5 dans la pr sentation de l'antig ne par les cellules dendritiques. Immunit 2010, 32:227-239. Segura, E., et Villadangos, J.A. : Pr sentation de l'antig ne par les cellules dendritiques in vivo. Curr. Opin. Immunol. 2009, 21:105 110. Vyas, J.M., Van der Veen, A.G., et Ploegh, H.L. : Les inconnues connues du traitement et de la pr sentation des antig nes. Nat. Rev. Immunol. 2 |
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Immunologie de Janeway | isent un large ventail de nouvelles prot ines. la suite de ces v nements, les lymphocytes T et B na fs subissent une division cellulaire rapide et se diff rencient en cellules effectrices arm es, augmentant ainsi les populations de lymphocytes au cours d'une r ponse immunitaire et quipant ces cellules de la machinerie n cessaire pour combattre les infections. Nous commen ons par discuter de certains principes g n raux de la signalisation intracellulaire, puis nous d crivons les voies activ es lorsqu'un lymphocyte na f rencontre son antig ne sp cifique. Ensuite, nous abordons bri vement la signalisation co-stimulatoire n cessaire l'activation des lymphocytes T na fs et, dans la plupart des cas, des lymphocytes B na fs. Dans la derni re partie du chapitre, nous nous concentrons sur les r cepteurs inhibiteurs et leur r le dans la r gulation n gative des voies de signalisation dans les cellules T et B. Principes g n raux de la transduction et de la propagation du signal. Dans cette partie du chapitre, nous passons bri vement en revue certains principes g n raux de l'action des r cepteurs et de la transduction du signal qui sont communs de nombreuses voies discut es ici. Tous les r cepteurs de surface cellulaire qui ont une fonction de signalisation sont soit des prot ines transmembranaires elles-m mes, soit forment des parties de complexes prot iques qui relient l'ext rieur et l'int rieur de la cellule. Diff rentes classes de r cepteurs transduisent des signaux extracellulaires de diverses mani res. Un th me commun parmi les r cepteurs abord s dans ce chapitre est que la liaison du ligand entra ne l'activation d'une activit enzymatique intracellulaire. Principes g n raux de la transduction et de la propagation du signal. signalisation des r cepteurs antig niques et activation des lymphocytes. Les r cepteurs co-stimulateurs et inhibiteurs modulent la signalisation des r cepteurs antig niques dans les lymphocytes T et B. 7-1 Les r cepteurs transmembranaires convertissent les signaux extracellulaires en v nements biochimiques intracellulaires. Les enzymes les plus souvent associ es l'activation des r cepteurs sont les prot ines kinases. Ce grand groupe d'enzymes catalyse la fixation covalente d'un groupe phosphate une prot ine, un processus r versible appel phosphorylation. Pour les r cepteurs qui utilisent des prot ines kinases, la liaison du ligand la partie extracellulaire du r cepteur permet la prot ine kinase associ e au r cepteur de devenir active , c'est- -dire de phosphoryler son substrat intracellulaire, et donc de propager le signal. Comme nous le verrons, les kinases associ es aux r cepteurs peuvent tre activ es de diverses mani res, par exemple en subissant des modifications de la kinase elle-m me qui modifient son efficacit catalytique intrins que ou par des changements dans la localisation subcellulaire qui augmentent l'acc s ses substrats biochimiques. Chez les animaux, les prot ines kinases phosphorylent les prot ines de trois acides amin s : la tyrosine, la s rine ou la thr onine. La plupart des r cepteurs enzymatiques que nous abordons en d tail dans ce chapitre activent les prot ines kinases tyrosine. Les tyrosine kinases sont sp cifiques des r sidus de tyrosine, tandis que les s rine/thr onine kinases phosphorylent les r sidus de s rine et de thr onine ; Moins courantes sont les kinases double sp cificit qui phosphorylent la fois les r sidus de tyrosine et de s rine/thr onine dans leurs substrats. La phosphorylation de la prot ine tyrosine est beaucoup moins fr quente que la phosphorylation de la s rine/thr onine en g n ral, et est principalement utilis e dans les voies de signalisation. Un grand groupe de r cepteurs, les tyrosine kinases, ont une activit kinase dans la r gion cytoplasmique du r cepteur lui-m me (Fig. 7.1, panneau sup rieur). Ce groupe contient des r cepteurs pour de nombreux facteurs de croissance ; Les r cepteurs lymphocytaires de ce type comprennent Kit et FLT3, qui sont exprim s sur les lymphocytes en d veloppement en plus d'autres cellules prog nitrices h matopo tiques et sont discut s au chapitre 8. Le r cepteur du facteur de croissance transformant (TGF- ), une cytokine r gulatrice importante produite par de nombreuses cellules, est un r cepteur s rine/thr onine kinase. Encore plus importants pour le fonctionnement des lymphocytes matures sont les r cepteurs qui n'ont pas d'activit enzymatique intrins que mais qui s'associent des tyrosine kinases intracellulaires. Les r cepteurs antig niques des lymphocytes B et T sont de ce type, tout comme les r cepteurs de certains types de cytokines. La liaison des ligands au domaine extracellulaire de ces r cepteurs provoque la phosphorylation de r sidus d'acides amin s particuliers dans leurs domaines cytoplasmiques par des tyrosine kinases cytoplasmiques sp cifiques (voir Fig. 7.1, panneau inf rieur). Ces kinases non r ceptrices peuvent soit tre associ es constitutivement aux domain |
Immunologie de Janeway | es cytoplasmiques des r cepteurs, comme avec de nombreux r cepteurs de cytokines, soit tre associ es aux r cepteurs lorsqu'elles se lient leurs ligands, comme c'est le cas pour les r cepteurs antig niques. Pour de nombreux r cepteurs de cytokines, la liaison des ligands provoque la dim risation ou le regroupement de mol cules r ceptrices individuelles, rassemblant les kinases associ es et leur permettant de phosphoryler la queue cytoplasmique des r cepteurs adjacents, initiant ainsi un signal intracellulaire. Dans le cas des r cepteurs de l'antig ne lymphocytaire, l'association avec les tyrosine kinases cytoplasmiques se produit apr s la liaison du ligand, mais il est peu probable qu'elle soit due un simple m canisme de regroupement. Au lieu de cela, les actions des cor cepteurs sont n cessaires : celles-ci rapprochent les tyrosine kinases cytoplasmiques des r gions cytoplasmiques du r cepteur antig nique, un processus complexe que nous d crirons plus tard. La signalisation n'est g n ralement pas un simple interrupteur marche ou arr t . En fonction de l'affinit du r cepteur pour le ligand, de l'abondance du ligand, des concentrations de composants de signalisation intracellulaires et d'un r seau complexe de voies de r troaction positive et n gative, l'activation du r cepteur et la signalisation en aval se produisent lorsqu'un seuil minimum d termin par tous ces facteurs est d pass . Ces caract ristiques sont souvent fusionn es dans le simple terme signal Ces r cepteurs activent une prot ine kinase du c t cytoplasmique de la membrane pour transmettre l'information qu'un ligand a li e leur partie extracellulaire. Les tyrosine kinases r ceptrices (panneaux sup rieurs) contiennent l'activit kinase dans le cadre du r cepteur lui-m me. La liaison du ligand entra ne l'agr gation du r cepteur, l'activation de l'activit catalytique et la phosphorylation cons quente (indiqu e par des points rouges) des queues du r cepteur et d'autres substrats, transmettant le signal vers la suite. Les r cepteurs qui n'ont pas d'activit kinase intrins que s'associent aux kinases non r ceptrices (panneaux inf rieurs). La dim risation ou le regroupement des r cepteurs apr s la liaison du ligand active l'enzyme associ e. Dans tous les r cepteurs de ces types rencontr s dans ce chapitre, l'enzyme est une tyrosine kinase. la force. Il est important de garder l'esprit que les variations de l'intensit du signal d termineront l'ampleur des r ponses cellulaires : certaines seront tout ou rien, tandis que d'autres augmenteront mesure que la force de la signalisation augmente. Le r le des prot ines kinases dans la signalisation cellulaire ne se limite pas l'activation des r cepteurs, car elles agissent de nombreuses tapes diff rentes des voies de signalisation intracellulaires. Les prot ines kinases jouent un r le important dans la signalisation cellulaire, car la phosphorylation et la d phosphorylation l' limination d'un groupe phosphate sont les moyens de r guler l'activit de nombreuses enzymes, facteurs de transcription et autres prot ines. Tout aussi important pour le fonctionnement des voies de signalisation est le fait que la phosphorylation g n re des sites sur les prot ines auxquels d'autres prot ines de signalisation peuvent se lier. Les groupes phosphate sont limin s des prot ines par une grande classe d'enzymes appel es prot ines phosphatases. Diff rentes classes de prot ines phosphatases liminent les groupes phosphate de la phosphotyrosine ou de la phosphos rine/phosphothr onine, ou des deux (comme dans les phosphatases double sp cificit ). La d phosphorylation sp cifique par les phosphatases est un moyen important de r guler les voies de signalisation en r initialisant une prot ine son tat d'origine et en d sactivant ainsi la signalisation. La d phosphorylation n'inhibe pas toujours l'activit d'une prot ine. Dans de nombreux cas, l' limination d'un groupe phosphate particulier par une phosphatase sp cifique est n cessaire pour activer une enzyme. Dans d'autres cas, l' tendue de phosphorylation d'une enzyme d termine son activit , et repr sente un quilibre entre l'activit des kinases et des phosphatases. Fig. 7.2 Les prot ines de signalisation interagissent entre elles et avec les mol cules de signalisation lipidiques via des domaines prot iques modulaires. Quelques-uns des domaines prot iques les plus couramment utilis s par les prot ines de signalisation du syst me immunitaire sont num r s, ainsi que certaines prot ines qui les contiennent et la classe g n rale des ligands li s par le domaine d'interaction. La colonne de droite num re des exemples sp cifiques d'un motif prot ique (en code d'acide amin d'une seule lettre) ou, pour les domaines de liaison au phosphoinositide, du phosphoinositide particulier qu'ils lient. Tous ces domaines sont galement utilis s dans de nombreuses autres voies de signalisation non immunitaires. 7-2 La propagation du signal intracellulaire est m |
Immunologie de Janeway | di e par de grands complexes de signalisation multiprot iques. Comme nous l'avons appris au chapitre 3, la liaison d'un ligand son r cepteur peut initier une cascade d' v nements impliquant des prot ines intracellulaires qui transmettent s quentiellement des informations de signalisation. Les enzymes uniques et d'autres composants assembl s dans un complexe particulier de r cepteurs multiprot iques d termineront le caract re du signal qu'il g n re. Ces composants peuvent tre partag s par plusieurs voies r ceptrices, ou ils peuvent tre exclusifs une voie r ceptrice, permettant ainsi la construction de voies de signalisation distinctes partir d'un nombre relativement limit de composants. L'assemblage de complexes de signalisation multisous-unitaires implique des interactions sp cifiques d'un certain nombre de types distincts de domaines d'interaction prot ique, ou modules d'interaction prot ique, port s par les prot ines de signalisation. La figure 7.2 donne quelques exemples de ces domaines. Les prot ines de signalisation en g n ral contiennent au moins un tel domaine d'interaction prot ique, mais beaucoup contiennent plusieurs domaines. Ces modules prot iques coop rent les uns avec les autres, par exemple, pour organiser les prot ines de signalisation dans les localisations subcellulaires correctes, pour permettre une liaison sp cifique entre les partenaires prot iques et pour modifier l'activit enzymatique. Pour les voies examin es dans ce chapitre, le m canisme le plus important sous-jacent la formation des complexes de signalisation est la phosphorylation des r sidus de prot ine tyrosine. Les phosphotyrosines sont des sites de liaison pour un certain nombre de domaines d'interaction prot ique, y compris le domaine SH2 (homologie Src 2) (voir Fig. 7.2). Les domaines SH2, construits partir d'environ 100 acides amin s, sont pr sents dans de nombreuses prot ines de signalisation intracellulaires, o ils sont fr quemment li s d'autres types de domaines enzymatiques ou d'autres domaines fonctionnels. Les domaines SH2 reconnaissent la tyrosine phosphoryl e (pY) et, g n ralement, l'acide amin trois positions (pYXXZ, o X est n'importe quel acide amin et Z est un acide amin sp cifique) ; ils se lient dans une s quence- mode sp cifique, avec diff rents domaines SH2 pr f rant diff rentes combinaisons d'acides amin s. De cette fa on, le domaine SH2 unique d'une mol cule de signalisation peut agir comme une cl qui permet une association inductible et sp cifique avec une prot ine contenant la s quence d'acides amin s appropri e contenant pY. Les r cepteurs associ s la tyrosine kinase peuvent assembler des complexes de signalisation multiprot iques l'aide de prot ines appel es chafaudages et adaptateurs. Les chafaudages et les adaptateurs manquent d'activit enzymatique et fonctionnent en recrutant d'autres prot ines dans un complexe de signalisation afin que les interactions entre ces prot ines puissent avoir lieu. Les chafaudages sont des prot ines relativement grandes qui peuvent, par exemple, devenir phosphoryl es en tyrosine sur plusieurs sites afin de recruter de nombreuses prot ines diff rentes (Fig. 7.3, panneau sup rieur). En sp cifiant quelles prot ines sont recrut es, les chafaudages peuvent d finir le caract re d'une r ponse de signalisation particuli re. Ceci est accompli par plusieurs m canismes. Par exemple, les chafaudages peuvent r guler la sp cificit d'une enzyme recrut e en recrutant l'un des substrats de l'enzyme. La liaison un chafaudage peut galement modifier la conformation d'une prot ine recrut e, r v lant ainsi des sites pour des modifications prot iques, telles que la phosphorylation ou l'ubiquitination, ou pour des interactions prot ine-prot ine. Enfin, les chafaudages peuvent fonctionner pour favoriser la localisation membranaire du complexe de signalisation. Les adaptateurs sont des prot ines cytoplasmiques ancr es dans une membrane contenant plusieurs modules de signalisation qui servent lier deux ou plusieurs prot ines entre elles. Les prot ines adaptatrices Grb2 et Gads, par exemple, contiennent chacune un domaine SH2 et deux copies d'un autre module appel domaine SH3 (voir Fig. 7.2). Cette disposition de modules peut tre utilis e pour lier la phosphorylation de la tyrosine d'un r cepteur aux mol cules agissant dans l' tape suivante de la signalisation. Par exemple, le domaine SH2 de Grb2 se lie un r sidu de phosphotyrosine sur un r cepteur ou une prot ine d' chafaudage, tandis que ses deux domaines SH3 se lient des motifs riches en proline sur d'autres prot ines de signalisation (voir Fig. 7.3, panneau inf rieur), telles que Sos, dont nous discutons dans la section suivante. Fig. 7.3 L'assemblage des complexes de signalisation est m di par des prot ines d' chafaudage et d'adaptation. L'assemblage de complexes de signalisation est un aspect important de la transduction du signal. Ceci est souvent r alis gr ce des prot ines d' |
Immunologie de Janeway | chafaudage et d'adaptateur. En g n ral, les chafaudages ont de nombreux sites de phosphorylation qui ont pour fonction de rassembler de nombreuses prot ines de signalisation diff rentes (panneau sup rieur). Les chafaudages peuvent galement fonctionner pour favoriser la localisation membranaire, pour rapprocher les enzymes de leurs substrats et pour induire des changements conformationnels dans les prot ines qui r gulent leurs fonctions. Une prot ine adaptatrice fonctionne pour r unir deux prot ines diff rentes (panneau inf rieur). Lorsque l' rythropo tine (epo) se lie son r cepteur, les tyrosine kinases associ es phosphorylent (points rouges) les sites sur le domaine cytoplasmique du r cepteur epo, g n rant des sites de liaison pour le domaine Sh2 d'une prot ine adaptatrice. La prot ine adaptatrice (en vert) illustr e ici contient deux domaines Sh3 en plus d'un domaine Sh2. Avec les domaines Sh3, il peut, par exemple, se lier des sites riches en proline sur une mol cule de signalisation intracellulaire (jaune). Au fil du temps, la petite prot ine G hydrolyse le GTP en GDP et devient inactive, un processus qui est acc l r par les GAP La petite prot ine G li e au GTP est la mol cule effectrice active La signalisation active les facteurs d' change guanine-nucl otidiques (GEF) tels que Sos, qui augmentent le taux d' change du PIB pour le GTP l' tat de repos, les petites prot ines G sont li es au GDP et sont inactives GTP GDP : Ras GDP :Ras GTP :Ras active Ras GEF Fig. 7.4 Les petites prot ines G passent de l' tat inactif l' tat actif par les facteurs d' change guanine-nucl otide (GEF) et la liaison du GTP. Ras est une petite prot ine de liaison la GTp avec une activit GTpase intrins que. Dans son tat de repos, Ras est li Gdp. La signalisation du r cepteur active les facteurs d' change guanine-nucl otidiques (Gefs), tels que Sos, qui peuvent se lier de petites prot ines G telles que Ras et augmenter le taux d' change de Gdp pour GTp (panneaux centraux). La forme li e GTp de Ras peut alors se lier un grand nombre d'effecteurs, les recrutant la membrane. Au fil du temps, l'activit intrins que de la GTpase de Ras entra nera l'hydrolyse de GTp en Gdp. Les prot ines activatrices de GTpase (Gaps) peuvent acc l rer l'hydrolyse de GTp en Gdp, coupant ainsi le signal plus rapidement. 7-3 Les petites prot ines G agissent comme des interrupteurs mol culaires dans de nombreuses voies de signalisation diff rentes. Les prot ines monom res de liaison au GTP, connues sous le nom de petites prot ines G ou de petites GTPases, sont importantes dans les voies de signalisation menant de nombreux r cepteurs associ s la tyrosine kinase. Les petites GTPases sont distinctes des prot ines G h t rotrim riques plus grandes associ es aux r cepteurs coupl s aux prot ines G, tels que les r cepteurs des chimiokines discut s au chapitre 3. La superfamille des petites GTPases comprend plus de 100 prot ines diff rentes, dont beaucoup sont importantes dans la signalisation des lymphocytes. L'une d'entre elles, Ras, est impliqu e dans de nombreuses voies menant la prolif ration cellulaire. D'autres petites GTPases comprennent Rac, Rho et Cdc42, qui contr lent les modifications du cytosquelette d'actine caus es par des signaux re us par le r cepteur des cellules T ou le r cepteur des cellules B. Nous d crirons leurs actions plus en d tail la section 7-19. Les petites GTPases existent dans deux tats, selon qu'elles sont li es au GTP ou au GDP. La forme li e au PIB est inactive mais est convertie en forme active par change du PIB contre le GTP. Cette r action est m di e par des prot ines connues sous le nom de facteurs d' change guanine-nucl otide, ou GEF, qui am nent la GTPase lib rer du GDP et se lier la GTP plus abondante (Fig. 7.4). Sos, qui est recrut dans les voies de signalisation par l'adaptateur Grb2 (voir Section 7-2), est l'un des FEM de Ras. La liaison de la GTP induit un changement conformationnel de la petite GTPase qui lui permet de se lier et d'induire une activit effectrice dans une vari t de prot ines cibles. Ainsi, la liaison GTP fonctionne comme un interrupteur marche/arr t pour les petits GTPases. Cette forme li e au GTP ne reste pas active en permanence, mais est finalement convertie en la forme inactive li e au GDP par l'activit intrins que de la GTPase dans la prot ine G, qui limine un groupe phosphate du GTP li . Les cofacteurs r gulateurs connus sous le nom de prot ines activatrices de la GTPase (GAPase) acc l rent la conversion de la GTP en GDP, r gulant ainsi rapidement l'activit de la petite GTPase. En raison de l'activit GAP, de petites GTPases sont g n ralement pr sentes dans l' tat inactif li au GDP et ne sont activ es que de mani re transitoire en r ponse un signal provenant d'un r cepteur activ . RAS est fr quemment mut dans les cellules canc reuses, et la prot ine Ras mut e est consid r e comme un contributeur important l' tat canc reux. L'importance des |
Immunologie de Janeway | GAPs dans la r gulation de la signalisation est indiqu e par le fait que certaines mutations de Ras trouv es dans le cancer agissent en emp chant GAP d'augmenter l'activit GTPase intrins que de Ras, prolongeant ainsi la dur e pendant laquelle Ras existe dans l' tat actif li au GTP. Les GEF sont la cl de l'activation des prot ines G et sont recrut s sur le site d'activation des r cepteurs au niveau de la membrane cellulaire en se liant des prot ines adaptatrices ou des m tabolites lipidiques produits par l'activation des r cepteurs. Une fois recrut s, ils sont capables d'activer Ras ou d'autres petites prot ines G, qui sont localis es la surface interne de la membrane plasmique via des acides gras qui sont attach s la prot ine G post-traductionnelle. Ainsi, les prot ines G agissent comme des interrupteurs mol culaires, s'activant lorsqu'un r cepteur de surface cellulaire est activ , puis tant d sactiv es. Chaque prot ine G a ses propres GEF et GAP sp cifiques, qui aident conf rer une sp cificit la voie. 7-4 Les prot ines de signalisation sont recrut es dans la membrane par divers m canismes. Nous avons vu comment les r cepteurs peuvent recruter des prot ines de signalisation intracellulaires dans la membrane plasmique par phosphorylation de la tyrosine du r cepteur lui-m me ou d'un chafaudage associ , suivie du recrutement de prot ines de signalisation ou d'adaptateurs contenant le domaine SH2, tels que Grb2 (Fig. 7.5). Un deuxi me m canisme de recrutement membranaire des prot ines de signalisation est la liaison de petites GTPases, telles que Ras, apr s leur activation. Comme d crit dans la section 7-3, les petites GTPases sont constitutivement li es la surface cytoplasmique de la membrane plasmique en raison de leurs modifications d'acides gras. Une fois activ es par l' change de GDP contre des GTP, les GTPases activ es se lient des prot ines de signalisation telles que Sos, relocalisant les prot ines li es la membrane plasmique (voir Fig. 7.5). Une autre fa on dont les r cepteurs peuvent recruter des mol cules de signalisation dans la membrane plasmique est la production locale de lipides membranaires modifi s. Ces lipides sont produits par phosphorylation du phospholipide membranaire phosphatidylinositol par des enzymes connues sous le nom de phosphatidylinositol kinases, qui sont activ es la suite de la signalisation du r cepteur. Le groupe de t te de l'inositol du phosphatidylinositol est un cycle glucidique qui peut tre phosphoryl une ou plusieurs positions pour g n rer une grande vari t de d riv s. Celles sur lesquelles nous nous concentrerons dans ce chapitre sont le phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) et le phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3), ce dernier tant g n r partir de PIP2 par l'enzyme phosphatidylinositol 3-kinase (PI 3-kinase) (voir Fig. 7.5). La PI 3-kinase est souvent recrut e par liaison du domaine SH2 de sa sous-unit r gulatrice aux phosphotyrosines dans une queue de r cepteur, amenant sa sous-unit catalytique proximit des substrats phospholipidiques de l'inositol dans la membrane. De cette fa on, les phosphoinositides membranaires tels que PIP3 sont rapidement produits apr s l'activation du r cepteur. Ceci, combin leur courte dur e de vie, en fait des mol cules de signalisation id ales. PIP3 est reconnu sp cifiquement par des prot ines contenant un domaine d'homologie de la pleckstrine (PH) ou, moins fr quemment, un domaine PX (voir Fig. 7.2), et l'une de ses fonctions est de recruter de telles prot ines dans la membrane et, dans certains cas, de contribuer l'activation enzymatique. 7-5 Les modifications post-traductionnelles des prot ines peuvent la fois activer et inhiber les r ponses de signalisation. La phosphorylation des prot ines est un m canisme courant pour transduire les signaux des r cepteurs cellulaires vers les voies en aval. Ces signaux sont termin s par l'action des prot ines phosphatases, qui d phosphorylent les interm diaires de signalisation (Fig. 7.6). L'importance des prot ines phosphatases dans la fin de la signalisation est soulign e par l'existence de maladies, telles que l'auto-immunit et le cancer, qui peuvent r sulter d'une activit absente ou d ficiente de la prot ine phosphatase. Cependant, la d phosphorylation des prot ines peut galement fonctionner comme un m canisme d'activation. La d phosphorylation peut r guler les interactions prot ine-prot ine, la localisation subcellulaire des prot ines ou la liaison aux acides nucl iques, favorisant ainsi les v nements de signalisation en aval. Un autre m canisme g n ral de r gulation des prot ines par modification post-traductionnelle est la fixation covalente d'une ou plusieurs mol cules de la petite prot ine ubiquitine. L'ubiquitination est un moyen puissant de terminaison du signal, car elle conduit souvent la d gradation des prot ines. L'ubiquitine est li e par sa glycine carboxyterminale aux r sidus de lysine des prot ines cibl |
Immunologie de Janeway | es dans un processus en plusieurs tapes. Fig. 7.5 Les prot ines de signalisation peuvent tre recrut es dans la membrane de diverses mani res. Le recrutement de prot ines de signalisation dans la membrane plasmique est important dans la propagation du signal, car c'est l que se trouvent g n ralement les r cepteurs. Panneau de gauche : la phosphorylation de la tyrosine des prot ines associ es la membrane, telles que l' chafaudage LaT, recrute des prot ines de liaison la phosphotyrosine. Cela peut galement prot ger l' chafaudage de la d phosphorylation par les tyrosine phosphatases, qui inhibent la signalisation. Deuxi me panneau : les petites prot ines G comme Ras peuvent s'associer la membrane en ayant des modifications lipidiques (en rouge). Lorsqu'ils sont activ s, ils peuvent se lier une vari t de prot ines de signalisation. Deux panneaux de droite : les modifications de la membrane elle-m me qui r sultent de l'activation du r cepteur peuvent recruter des prot ines de signalisation. Dans cet exemple, le lipide membranaire PIP3 a t produit dans le feuillet interne de la membrane plasmique par la phosphorylation de PIP2 par la PI 3-kinase. PIP3 est reconnu par les domaines pH des prot ines de signalisation telles que les prot ines kinases AKT et ITK. Fig. 7.6 La signalisation doit tre d sactiv e et allum e. L'incapacit mettre fin une voie de signalisation peut entra ner des maladies graves telles que l'auto-immunit ou le cancer. comme une proportion importante des v nements de signalisation d pend de la phosphorylation des prot ines, les prot ines phosphatases, telles que Shp, jouent un r le important dans la fermeture des voies de signalisation (panneau de gauche). Un autre m canisme courant de fin de signalisation est la d gradation r gul e des prot ines (panneaux central et droit). Les prot ines phosphoryl es recrutent des ubiquitine ligases, telles que CBL, qui ajoutent la petite prot ine ubiquitine aux prot ines, les ciblant ainsi pour la d gradation. Les prot ines cytoplasmiques sont cibl es pour la destruction dans le prot asome par l'ajout de cha nes de polyubiquitine, li es par la lysine 48 (K48) de l'ubiquitine (panneau central). Les r cepteurs membranaires qui sont ubiquitin s par des mol cules d'ubiquitine individuelles ou la di-ubiquitine sont internalis s et transport s vers le lysosome pour tre d truits (panneau de droite). Tout d'abord, une enzyme activatrice de l'ubiquitine E1 favorise la fixation de l'ubiquitine une enzyme conjugu e l'ubiquitine E2. L'ubiquitine est ensuite transf r e au substrat prot ique par une enzyme connue sous le nom d'ubiquitine ligase E3. Les ubiquitine ligases peuvent continuer ajouter des mol cules d'ubiquitine pour former de la polyubiquitine. Il est important de noter que diff rentes ubiquitine ligases ajoutent l'extr mit carboxy d'une mol cule d'ubiquitine diff rents r sidus de lysine de l'ubiquitine conjugu e, g n ralement de la lysine 48 (K48) ou de la lysine 63 (K63). Ces diff rentes formes de polyubiquitine produisent des r sultats divergents pour les voies de signalisation. Lorsque les cha nes de polyubiquitine sont form es l'aide de liaisons K48, le r sultat est de cibler la prot ine pour la d gradation par le prot asome (voir Fig 7.6). Une ubiquitine ligase importante de ce type dans les lymphocytes est Cbl, qui s lectionne ses cibles via son domaine SH2. Cbl peut donc se lier des cibles sp cifiques phosphoryl es en tyrosine, ce qui les rend ubiquitin es via des liaisons K48. Les prot ines qui reconnaissent cette forme de polyubiquitine ciblent ensuite les prot ines ubiquitin es vers des voies de d gradation via le prot asome. Les prot ines membranaires telles que les r cepteurs peuvent tre marqu es par des mol cules d'ubiquitine uniques ou par la di-ubiquitine. Ceux-ci ne sont pas reconnus par le prot asome, mais sont plut t reconnus par des prot ines sp cifiques de liaison l'ubiquitine qui ciblent prot ines de d gradation dans les lysosomes (voir Fig. 7.6). Ainsi, l'ubiquitination des prot ines peut inhiber la signalisation. Contrairement aux phosphatases, o le m canisme d'inhibition est r versible, l'inhibition par la d gradation des prot ines m di e par l'ubiquitine est un moyen plus permanent de mettre fin la signalisation. L'ubiquitination peut galement tre utilis e pour activer les voies de signalisation. Nous avons d j discut de cet aspect dans la section 3-7 en relation avec la voie de signalisation NF B des TLR. L , l'ubiquitine ligase TRAF-6 produit des cha nes de polyubiquitine li es K63 sur TRAF-6 et NEMO. Dans les lymphocytes, la polyubiquitination li e K63 est une tape cl de la signalisation par les membres de la famille des r cepteurs du facteur de n crose tumorale (TNF), comme nous le verrons dans la section 7-23 (et la figure 7.31). Cette forme de polyubiquitine est reconnue par des domaines sp cifiques dans les prot ines de signalisation qui recrutent des mol cules de signalis |
Immunologie de Janeway | ation suppl mentaires dans la voie (voir Fig. 3.15). 7-6 L'activation de certains r cepteurs g n re des seconds messagers petites mol cules. Dans de nombreux cas, la signalisation intracellulaire implique l'activation d'enzymes qui produisent des m diateurs biochimiques petites mol cules appel s seconds messagers (Fig. 7.7). Ces m diateurs peuvent se diffuser dans toute la cellule, permettant au signal d'activer une vari t de prot ines cibles. La production enzymatique de seconds messagers a galement le double objectif d'atteindre des concentrations suffisantes pour activer l' tape suivante de la voie et d'amplifier la cascade de signalisation. Les deuxi mes messagers g n r s par les r cepteurs qui signalent via les tyrosine kinases comprennent les ions calcium (Ca2+) et une vari t de lipides membranaires et leurs d riv s solubles. Bien que certains de ces messagers lipidiques soient confin s aux membranes, ils peuvent se d placer l'int rieur de celles-ci. Un deuxi me messager se liant sa prot ine cible induit g n ralement un changement de conformation qui permet la prot ine d' tre activ e. R sum . Les r cepteurs de surface cellulaire servent de premi re ligne l'interaction d'une cellule avec son environnement ; Ils d tectent les v nements extracellulaires et les convertissent en signaux biochimiques pour la cellule. Comme la plupart des r cepteurs se trouvent dans la membrane plasmique, une tape critique dans la transduction des signaux extracellulaires vers l'int rieur de la cellule est le recrutement de prot ines intracellulaires la membrane et les changements dans la composition de la membrane entourant le r cepteur. De nombreux r cepteurs immunitaires fonctionnent en activant les tyrosine kinases pour transmettre leurs signaux, souvent l'aide d' chafaudages et d'adaptateurs pour former de grands complexes de signalisation multiprot iques. Les changements qualitatifs et quantitatifs qui se produisent dans la composition de ces complexes de signalisation d terminent le caract re de la r ponse et les r sultats biologiques. La formation de complexes de signalisation est m di e par une grande vari t de domaines d'interaction prot ique, ou modules, y compris les domaines SH2, SH3 et PH pr sents dans les prot ines. Dans de nombreux cas, l'augmentation des interm diaires de signalisation petites mol cules produits par voie enzymatique, appel s seconds messagers, r gule et amplifie la cascade de signalisation. La fin de la signalisation implique la d phosphorylation des prot ines ainsi que la d gradation des prot ines m di e par l'ubiquitine. Signalisation des r cepteurs antig niques et activation des lymphocytes. Fig. 7.7 Les voies de signalisation amplifient le signal initial. L'amplification du signal initial est un l ment important de la plupart des voies de transduction du signal. Un moyen d'amplification est une cascade de kinases (panneau de gauche), dans laquelle les prot ines kinases se phosphorylent successivement et s'activent mutuellement. Dans cet exemple, tir d'une cascade de kinases couramment utilis e (voir Fig. 7.19), l'activation de la kinase Raf entra ne la phosphorylation et l'activation d'une deuxi me kinase, mek, qui phosphoryle encore une autre kinase, erk. Comme chaque kinase peut phosphoryler de nombreuses mol cules de substrat diff rentes, le signal est amplifi chaque tape, ce qui entra ne une norme amplification du signal initial. Une autre m thode d'amplification du signal est la g n ration de seconds messagers (panneaux central et droit). Dans cet exemple, la signalisation entra ne la lib ration du deuxi me messager calcique (Ca2+) des r serves intracellulaires dans le cytosol ou son afflux en provenance de l'environnement extracellulaire. La lib ration de ca2+ par le r ticulum endoplasmique (eR) est illustr e ici. La forte augmentation du ca2+ libre dans le cytoplasme peut potentiellement activer de nombreuses mol cules de signalisation en aval, telles que la prot ine de liaison au calcium, la calmoduline. La liaison au calcium induit un changement conformationnel de la calmoduline, ce qui lui permet de se lier une vari t de prot ines effectrices et de les r guler. La capacit des lymphocytes T et B reconna tre et r pondre leur antig ne sp cifique est essentielle l'immunit adaptative. Comme d crit aux chapitres 4 et 5, le r cepteur de l'antig ne des lymphocytes B (BCR) et le r cepteur de l'antig ne des lymphocytes T (TCR) sont constitu s de cha nes de liaison l'antig ne, c'est- -dire les cha nes d'immunoglobulines lourdes et l g res Fig. 7.8 Le complexe r cepteur des lymphocytes T est compos de prot ines variables de reconnaissance d'antig nes et de prot ines de signalisation invariantes. panneau sup rieur : le complexe fonctionnel du r cepteur des lymphocytes T (TcR) est compos de l'h t rodim re de liaison l'antig ne TcR : associ six cha nes de signalisation : deux , une et une collectivement appel es CD3, et un ho |
Immunologie de Janeway | modim re de . L'expression la surface cellulaire des cha nes de liaison l'antig ne n cessite l'assemblage de TcR : avec les sous-unit s de signalisation. chaque cha ne CD3 poss de un motif d'activation bas sur la tyrosine (iTam) d'un immunor cepteur, repr sent par un segment jaune, tandis que chaque cha ne en a trois. Les r gions transmembranaires de chaque cha ne pr sentent des r sidus acides ou basiques inhabituels, comme indiqu . Panneau inf rieur : les r gions transmembranaires des diff rentes sous-unit s TcR sont repr sent es en coupe transversale. On pense que l'une des charges positives, d'une lysine (K) de la cha ne , interagit avec les deux charges n gatives de l'acide aspartique (D) du dim re CD3 : , tandis que l'autre charge positive, de l'arginine (R), interagit avec les acides aspartiques de l'homodim re . La charge positive de l'arginine (K) de la cha ne interagit avec les charges n gatives de l'acide aspartique et de l'acide glutamique (e) dans le dim re cd3 : . dans le r cepteur des lymphocytes B, et les cha nes TCR et TCR dans le r cepteur des lymphocytes T. Ces cha nes variables ont une sp cificit exquise pour l'antig ne, permettant chaque lymphocyte de d tecter la pr sence d'un type d'agent pathog ne. Cependant, la liaison de l'antig ne au r cepteur de l'antig ne n'est pas suffisante pour qu'un lymphocyte r ponde - l'information selon laquelle l'engagement du r cepteur de l'antig ne s'est produit doit galement tre transduite dans le compartiment intracellulaire du lymphocyte. Ainsi, le complexe de r cepteurs antig niques enti rement fonctionnel doit inclure des prot ines capables de transduire un signal travers la membrane plasmique. Pour le r cepteur de l'antig ne des cellules B et le r cepteur de l'antig ne des cellules T, cette fonction est m di e par des prot ines accessoires invariantes qui initient la signalisation lorsque les r cepteurs se lient l'antig ne. L'assemblage avec ces prot ines accessoires est galement essentiel pour le transport du r cepteur la surface de la cellule. Dans cette partie du chapitre, nous d crivons la structure des complexes r cepteurs antig niques sur les cellules T et les cellules B, ainsi que les voies de signalisation qui en d coulent. 7-7 Les r cepteurs antig niques sont constitu s de cha nes variables de liaison l'antig ne associ es des cha nes invariantes qui remplissent la fonction de signalisation du r cepteur. Dans les lymphocytes T, l'h t rodim re TCR : tr s variable (voir chapitre 5) n'est pas suffisant lui seul pour constituer un r cepteur antig nique complet la surface d'une cellule. Lorsque les cellules ont t transfect es avec des ADNc codant pour les cha nes TCR et TCR , les h t rodim res form s taient d grad s et n'apparaissaient pas la surface de la cellule. Cela impliquait que d'autres mol cules sont n cessaires pour que le r cepteur des lymphocytes T s'exprime la surface de la cellule. Dans le r cepteur des lymphocytes T, les autres mol cules requises sont les cha nes CD3 , CD3 et CD3 , qui forment ensemble le complexe CD3 ; et la cha ne , qui est pr sente sous la forme d'un homodim re li au disulfure (Fig. 7.8). Les prot ines CD3 ont un domaine extracellulaire semblable celui de l'immunoglobuline, tandis que la cha ne ne contient qu'un court domaine extracellulaire. Tout au long du reste du chapitre, nous utiliserons le terme r cepteur des lymphocytes T pour d signer l'ensemble du complexe r cepteur des lymphocytes T, y compris ces sous-unit s de signalisation associ es. Bien que la st chiom trie exacte du r cepteur complet des lymphocytes T ne soit pas tablie de mani re d finitive, on pense que la cha ne du r cepteur interagit avec un dim re CD3 :CD3 et un dim re , tandis que la cha ne r cepteur interagit avec un dim re CD3 :CD3 (voir Fig. 7.8). Ces interactions sont m di es par des interactions de charge r ciproque entre les acides amin s intramembranaires basiques et acides des sous-unit s r ceptrices. Il y a deux charges positives dans la r gion transmembranaire TCR et une dans le domaine transmembranaire TCR . Les charges n gatives dans les domaines transmembranaires CD3 et interagissent avec les charges positives dans et . L'assemblage de CD3 et d'un dim re avec l'h t rodim re : stabilise le dim re et lors de sa production dans le r ticulum endoplasmique et permet au complexe d' tre transport vers la membrane plasmique. Ces associations permettent de s'assurer que tous les r cepteurs des lymphocytes T pr sents sur la membrane plasmique sont correctement assembl s. La signalisation du r cepteur des lymphocytes T est initi e par la phosphorylation de la tyrosine dans des r gions cytoplasmiques appel es motifs d'activation bas s sur la tyrosine des immunor cepteurs (ITAM) dans les cha nes CD3 , , et . CD3 , et contiennent chacun un ITAM, et chaque cha ne en contient trois, ce qui donne au r cepteur des lymphocytes T un total de 10 ITAM. |
Immunologie de Janeway | Ce motif est galement pr sent dans les cha nes de signalisation du r cepteur des cellules B et dans les r cepteurs des cellules NK d crits au chapitre 3, ainsi que dans les r cepteurs de la r gion constante des immunoglobulines (r cepteurs Fc) qui sont pr sents sur les mastocytes, les macrophages, les monocytes, les neutrophiles et les cellules NK (voir la section 7-11 ci-dessous). Chaque ITAM contient deux r sidus de tyrosine qui sont phosphoryl s par des prot ines tyrosine kinases sp cifiques lorsque le r cepteur se lie son ligand, fournissant des sites pour le recrutement des domaines SH2 des prot ines de signalisation comme d crit plus haut dans le chapitre. Deux motifs YXXL/I sont s par s par environ six neuf acides amin s dans chaque ITAM, de sorte que la s quence ITAM canonique est ... YXX[L/I] X6 9YXX[L/I]..., o Y est la tyrosine, L est la leucine, I est l'isoleucine et X repr sente n'importe quel acide amin . Les deux tyrosines de l'ITAM le rendent particuli rement efficace dans le recrutement de prot ines de signalisation contenant deux domaines SH2 en tandem (Fig. 7.9). Lorsque les deux tyrosines de l'ITAM sont phosphoryl es, des prot ines en tandem contenant le domaine SH2 telles que Syk ou ZAP-70 sont recrut es. Cela conduit la phosphorylation de Syk ou ZAP-70, une tape essentielle dans l'activation de ces kinases, comme nous le verrons plus loin (voir Section 7-10). L'immunoglobuline liant l'antig ne la surface des cellules B est galement associ e des cha nes prot iques invariantes qui m dient la signalisation. Ces deux polypeptides, appel s Ig et Ig , sont n cessaires au transport du r cepteur vers la surface et la signalisation du r cepteur des cellules B (Fig. 7.10). Les Ig et Ig sont des prot ines cha ne unique compos es d'un domaine extracellulaire de type immunoglobuline reli par un domaine transmembranaire une queue cytoplasmique. Ils forment un h t rodim re li au disulfure qui s'associe des cha nes lourdes d'immunoglobulines et permet leur transport la surface de la cellule. Les Ig :Ig dim res s'associent au r cepteur des cellules B par des interactions hydrophiles plut t que de charge entre leurs r gions transmembranaires. On pense que le r cepteur complet des lymphocytes B est un complexe de six cha nes : deux cha nes l g res identiques, deux cha nes lourdes identiques et un h t rodim re associ d'Ig et d'Ig . Comme CD3 et les cha nes du r cepteur des lymphocytes T, les Ig et Ig ont des ITAM, mais un seul chacun, et ceux-ci sont essentiels la capacit du r cepteur des lymphocytes B signaler. 7-8 La reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes T et ses cor cepteurs transduit un signal travers la membrane plasmique pour initier la signalisation. Pour produire une r ponse immunitaire efficace, les lymphocytes T et les lymphocytes B doivent tre capables de r pondre leur antig ne sp cifique m me lorsqu'il est pr sent des niveaux extr mement faibles. Ceci est particuli rement important pour les lymphocytes T, car une cellule pr sentatrice d'antig ne pr sentera sa surface de nombreux peptides diff rents provenant de prot ines propres et trang res, et le nombre de complexes peptide :CMH sp cifiques un r cepteur particulier des lymphocytes T est probablement tr s faible. Selon certaines estimations, un taux de CD4 T na f Fig. 7.10 Le complexe r cepteur des lymphocytes B est constitu d'immunoglobulines de surface cellulaire avec une chacune des prot ines de signalisation invariantes Ig et Ig . L'immunoglobuline reconna t et se lie l'antig ne, mais ne peut pas g n rer elle-m me un signal. Il est associ des mol cules de signalisation non sp cifiques de l'antig ne Ig et Ig . Ceux-ci ont chacun un seul iTam (segment jaune) dans leur queue cytosolique qui leur permet de signaler quand le r cepteur des cellules B est ligatur avec l'antig ne. L'Ig et l'Ig forment un h t rodim re li au disulfure qui est associ de mani re non covalente aux cha nes lourdes. Fig. 7.9 Les ITAM recrutent des prot ines de signalisation qui ont des domaines SH2 en tandem. Les iTams du r cepteur des lymphocytes T (TcR) et du r cepteur des lymphocytes B (BcR) contiennent des r sidus de tyrosine dans le motif... yXX[L/i] X6 9yXX[L/i].... L'espacement entre les tyrosines est important pour la liaison aux prot ines contenant du Sh2 en tandem telles que Syk et Zap-70. Panneau gauche : avant la stimulation TcR ou BcR, ces kinases sont dans une conformation inactive, connue sous le nom de conformation auto-inhib e. La conformation auto-inhib e est stabilis e par des interactions entre la r gion de liaison du domaine de la kinase Sh2 et le domaine kinase qui maintiennent l'enzyme dans un tat catalytiquement inactif. Panneau de droite : apr s phosphorylation des deux tyrosines au sein d'un seul iTam (ici repr sent par deux tyrosines s par es par 9-12 acides amin s), les domaines Sh2 en tandem de Syk ou Zap-70 peuvent s'arrimer en coop ration aux |
Immunologie de Janeway | deux phosphotyrosines, comme montr ici pour Zap-70. En tant recrut dans le complexe de signalisation actif, Zap-70 peut lui-m me tre phosphoryl , de sorte qu'il devient une kinase active qui peut ensuite phosphoryler ses substrats. Cette derni re tape de l'activation de Zap-70 n cessite la phosphorylation de deux tyrosines dans la r gion de liaison entre les domaines en tandem Sh2 et le domaine kinase, ainsi que la phosphorylation d'une tyrosine dans le site catalytique du domaine kinase. Fig. 7.11 L'engagement des cor cepteurs avec le r cepteur des lymphocytes T am liore la phosphorylation des ITAM. Panneau sup rieur : pour simplifier, nous montrons que le cor cepteur CD4 engage la m me mol cule de CMH que le r cepteur des lymphocytes T (TcR), bien que la signalisation au sein des micrograppes de r cepteurs puisse diff rer de cet arrangement. Lorsque les r cepteurs et cor cepteurs des lymphocytes T sont amen s en se liant des complexes peptide :mhc la surface d'une cellule pr sentatrice d'antig ne, le recrutement de la kinase Lck, associ e au co-r cepteur, conduit la phosphorylation des iTams dans cd3 , et , ainsi que dans les cha nes . Panneau inf rieur : la tyrosine kinase Zap-70 se lie aux iTams phosphoryl s par l'interm diaire de ses domaines Sh2, ce qui permet Zap-70 d' tre phosphoryl et activ par Lck. Zap-70 phosphoryle ensuite d'autres mol cules de signalisation intracellulaire. peut tre activ e par moins de 50 complexes peptide :CMH antig niques pr sent s par une cellule pr sentatrice d'antig ne, et les lymphocytes T cytotoxiques CD8 effecteurs peuvent tre encore plus sensibles. Les lymphocytes B sont activ s lorsqu'environ 20 r cepteurs de lymphocytes B sont engag s. Ces estimations bas es sur des tudes in vitro ne sont peut- tre pas pr cises pour les cellules in vivo, mais il est clair que les r cepteurs antig niques des cellules T et B conf rent une sensibilit remarquable l'antig ne. Pour qu'un complexe peptide :CMH active les lymphocytes T, il doit se lier directement au r cepteur des lymphocytes T (Fig. 7.11, panneau sup rieur, et voir Fig. 4.22). Cependant, on ne sait pas exactement comment cet v nement de reconnaissance extracellulaire est transmis travers la membrane des lymphocytes T pour initier la signalisation. Des questions subsistent quant la st chiom trie et l'arrangement physique des r cepteurs des lymphocytes T et des complexes peptide :CMH n cessaires pour initier la cascade de signalisation. Nous n'aborderons ce domaine de recherche active que bri vement avant de passer l'explication des v nements intracellulaires bien compris qui se produisent apr s la reconnaissance de l'antig ne. Une suggestion est que la signalisation est initi e par la dim risation des r cepteurs des lymphocytes T par la formation de complexes peptide :CMH 'pseudo-dim riques' contenant une mol cule d'antig ne :CMH et une mol cule de peptide :CMH la surface de la cellule pr sentatrice d'antig ne. Ce mod le repose sur une faible interaction se produisant entre le r cepteur des lymphocytes T et les complexes peptide : CMH auto, stabilis e par les interactions des cor cepteurs CD4 ou CD8 avec les complexes peptide : CMH moi, mais il expliquerait la signalisation induite par de faibles densit s de peptides antig niques. Une possibilit suppl mentaire est que le complexe peptide :CMH antig nique induit un changement de conformation du r cepteur des lymphocytes T, ou de ses cha nes CD3 et associ es, qui favorise la phosphorylation du r cepteur ; Cependant, les preuves structurelles directes l'appui de ce mod le font encore d faut. Il a galement t sugg r que la signalisation pourrait impliquer l'oligom risation des r cepteurs, ou regroupement, car les anticorps qui se lient aux r cepteurs des lymphocytes T et les r ticulent peuvent activer les lymphocytes T. tant donn que les peptides antig niques sont largement surpass s en nombre par d'autres peptides affich s la surface de la cellule pr sentatrice d'antig ne, il est peu probable que des quantit s physiologiques d'antig ne induisent une oligom risation conventionnelle comme observ avec les anticorps. Cependant, des assemblages de petits nombres de r cepteurs de lymphocytes T appel s micrograppes ont t observ s dans la zone de contact entre le lymphocyte T et la cellule pr sentatrice d'antig ne. Ces micrograppes se forment rapidement apr s la stimulation TCR et fusionnent rapidement avec des micrograppes contenant des composants de signalisation en aval, tels que des chafaudages et des adaptateurs. Les donn es actuelles indiquent que la signalisation est initi e dans ces micrograppes. Un mod le populaire propose que l'initiation du signal a lieu lorsque les prot ines de signalisation inhibitrices sont exclues de ces complexes. Un l ment cl de ce mod le est qu'avant la signalisation TCR, les enzymes activatrices et inhibitrices sont en quilibre quilibr ; L'initiation de la signalisation se produit lors |
Immunologie de Janeway | que cet quilibre est perturb en faveur des modifications activatrices. 7-9 La reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes T et ses cor cepteurs conduit la phosphorylation des ITAMs par les kinases de la famille Src, g n rant le premier signal intracellulaire dans une cascade de signalisation. Le premier signal intracellulaire g n r apr s que le lymphocyte T a d tect son antig ne sp cifique est la phosphorylation des deux tyrosines dans les ITAM du r cepteur des lymphocytes T. Ce signal est initi l'aide des cor cepteurs CD4 et CD8, qui se lient aux mol cules du CMH de classe II et aux mol cules de classe I, respectivement, via leurs domaines extracellulaires (voir Section 4-18), et s'associent aux kinases non r ceptrices via leurs domaines intracellulaires. La kinase Lck de la famille Src est constitutivement associ e aux domaines cytoplasmiques de CD4 et CD8 et est consid r e comme la kinase principalement responsable de la phosphorylation des ITAMs du r cepteur des lymphocytes T (voir Fig. 7.11). Les preuves sugg rent que la liaison du cor cepteur au complexe peptide :CMH qui se lie au r cepteur des lymphocytes T am liore le recrutement de Lck vers le r cepteur des lymphocytes T engag s, conduisant une phosphorylation plus efficace des r cepteurs des lymphocytes T ITAMs. L'importance de cet v nement est d montr e par la r duction profonde du d veloppement des lymphocytes T chez les souris d ficientes en Lck. Cela indique le r le essentiel de Lck dans la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T lors de la s lection des lymphocytes T en d veloppement dans le thymus (discut au chapitre 8). Lck est important pour la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T na fs et les lymphocytes T effecteurs, mais est moins important pour l'activation ou le maintien des lymphocytes T CD8 m moires par leur antig ne sp cifique. Une tyrosine kinase apparent e, Fyn, est faiblement associ e aux ITAM du r cepteur des cellules T et pourrait jouer un certain r le dans la signalisation. Alors que les souris d pourvues de Fyn d veloppent des lymphocytes T CD4 et CD8 normaux qui r pondent de mani re essentiellement normale l'antig ne, les souris d pourvues la fois de Lck et de Fyn pr sentent une perte plus compl te du d veloppement des lymphocytes T que les souris d pourvues de Lck seul. Un autre r le des cor cepteurs dans la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T peut tre de stabiliser les interactions entre le r cepteur et le complexe peptide :CMH. Les affinit s des r cepteurs individuels pour leurs complexes sp cifiques peptide :CMH sont de l'ordre des micromolaires, ce qui signifie que les complexes r cepteur de lymphocytes T :peptide :CMH ont des demi-vies de moins de 1 seconde et se dissocient rapidement. On pense que la liaison suppl mentaire d'un cor cepteur la mol cule du CMH stabilise l'interaction en augmentant sa dur e, laissant ainsi le temps un signal intracellulaire d' tre g n r . Le Lck li aux queues cytoplasmiques de CD4 ou CD8 est amen pr s de son substrat ITAMs dans le r cepteur des lymphocytes T lorsque le cor cepteur se lie au complexe r cepteur :peptide :CMH (voir Fig. 7.11). L'activit de Lck est galement r gul e allost riquement par la phosphorylation d'une tyrosine dans son extr mit carboxy par la kinase C-terminale Src (Csk). La phosphotyrosine r sultante interagit avec le domaine SH2 de Lck et aide maintenir Lck dans une conformation ferm e, ce qui entra ne un tat catalytiquement inactif (Fig. 7.12). L'absence de Csk pendant le d veloppement des lymphocytes T provoque la maturation autonome des lymphocytes T dans le thymus sans avoir besoin de se lier au peptide :CMH, probablement la suite d'une activation anormale de la signalisation TCR par un Lck hyperactif dans les thymocytes d ficients en Csk. Cela sugg re que Csk agit normalement pour r duire l'activit de Lck et pour att nuer la signalisation TCR. La d phosphorylation de la tyrosine ou l'engagement des domaines SH2 ou SH3 par leurs ligands lib re Lck de sa conformation inactive, ce qui entra ne une kinase Lck amorc e, mais pas compl tement active (voir Fig. 7.12). L'activation compl te de l'activit catalytique n cessite galement l'autophosphorylation de Lck d'une tyrosine dans son domaine kinase. Dans les lymphocytes non stimul s, la phosphorylation de Lck est contrecarr e par la tyrosine phosphatase CD45, qui peut d phosphoryler les deux sites de phosphorylation de la tyrosine Lck. Avant la stimulation TCR, plusieurs esp ces phosphoryl es de Lck sont trouv es dans les lymphocytes T, mais la stimulation du r cepteur antig nique est n cessaire pour stabiliser la forme activ e de Lck et conduire la phosphorylation de l'ITAM. Fig. 7.12 L'activit de Lck est r gul e par la phosphorylation et la d phosphorylation de la tyrosine. Les kinases Src telles que Lck contiennent des domaines Sh3 (bleu) et Sh2 (orange) pr c dant le domaine kinase (vert). Lck contient galement un motif ami |
Immunologie de Janeway | no-terminal unique (jaune) avec deux r sidus de cyst ine qui se lient un ion Zn qui est galement li un motif similaire dans le domaine cytoplasmique de cd4 ou cd8. panneau sup rieur : dans Lck inactif, les deux lobes du domaine kinase sont contraints par les interactions avec les domaines Sh2 et Sh3. Le domaine Sh2 interagit avec une tyrosine phosphoryl e (en rouge) l'extr mit carboxy-terminale du domaine kinase. Le domaine Sh3 interagit avec une s quence riche en proline dans l'agent de liaison entre le domaine Sh2 et le domaine kinase. Panneau du milieu : la d phosphorylation de la tyrosine carboxyterminale par la phosphatase CD45 (non repr sent e) lib re le domaine Sh2. Liaison d'autres ligands au Sh3 region peut faciliter la lib ration de la r gion de l' diteur de liens (non illustr e). dans cet tat, Lck est consid r comme amorc , mais pas compl tement activ . Panneau inf rieur : l'activation compl te de l'activit catalytique de Lck n cessite une autophosphorylation sur la boucle d'activation dans le domaine kinase. Lck active peut ensuite phosphoryler les iTams dans les cha nes de signalisation du r cepteur des lymphocytes T voisins. La rephosphorylation de la tyrosine carboxy-terminale par la kinase Src c-terminale (csk) ou la perte du ligand Sh3 ram ne Lck l' tat inactif. Fig. 7.13 Structure de la kinase ZAP-70 autoinhib e. La structure de la conformation auto-inhib e inactive de Zap-70 est repr sent e avec les domaines prot iques cod s en couleur selon la carte de domaine indiqu e en bas ; La ligne rouge pointill e indique une r gion de la prot ine qui n'a pas t d tect e dans l'analyse structurale. avant la stimulation du r cepteur des lymphocytes T, la kinase Zap-70 est dans cette conformation inactive, bas e sur les interactions entre la r gion de liaison du domaine de la kinase Sh2 (ligne rouge paisse) et le domaine kinase. Cette interaction stabilise Zap-70 dans un tat catalytiquement inactif, appel forme auto-inhib e de Zap-70, en verrouillant le domaine kinase dans une conformation inactive. suite la stimulation du r cepteur des lymphocytes T, Lck phosphoryle deux r sidus de tyrosine dans cette r gion de liaison, y315 et y319, repr sent e en jaune. Lck phosphoryle galement un r sidu tyrosine dans le domaine catalytique (kinase). Lorsque y315 et y319 sont phosphoryl s, la r gion de liaison ne se lie plus au domaine kinase, ce qui permet au domaine kinase phosphoryl d'adopter une conformation active. avec l'aimable autorisation d'arthur Weiss. Fc RIII (CD16) Fc RIV Fc RI NKG2C, D, E (CD94) DAP12or Les r cepteurs autres que les r cepteurs antig niques s'associent galement des cha nes contenant de l'ITAM qui d livrent des signaux d'activation Cellules NK Macrophages Neutrophiles Cellules NK Mastocytes Basophiles 7-10 Les ITAM phosphoryl s recrutent et activent la tyrosine kinase ZAP-70. L'espacement pr cis des deux motifs YXXL/I dans un ITAM sugg re que l'ITAM est un site de liaison pour une prot ine de signalisation avec deux domaines SH2. Dans le cas du r cepteur des lymphocytes T, cette prot ine est la tyrosine kinase ZAP-70 (prot ine associ e la cha ne ), qui transporte le signal d'activation. ZAP-70 poss de deux domaines SH2 en tandem qui peuvent tre engag s simultan ment par les deux tyrosines phosphoryl es dans un ITAM (voir Fig. 7.9). L'affinit de la s quence YXXL phosphoryl e pour un seul domaine SH2 est faible ; la liaison des deux domaines SH2 l'ITAM est nettement plus forte et conf re une sp cificit la liaison ZAP-70. Ainsi, lorsque Lck a suffisamment phosphoryl un ITAM dans le r cepteur des lymphocytes T, ZAP-70 se lie celui-ci. Une fois li , ZAP-70 est phosphoryl par Lck au niveau de trois r sidus de tyrosine, deux dans la r gion de liaison entre les domaines SH2 en tandem et le domaine kinase, et un troisi me r sidu dans le domaine catalytique. Ensemble, ces phosphorylations activent ZAP-70 en perturbant la forme auto-inhib e de ZAP-70 inactive, permettant au domaine kinase ZAP-70 d'adopter la conformation active (Fig. 7.13). ZAP-70 peut galement tre activ par autophosphorylation. Les ITAM 7-11 sont galement trouv s dans d'autres r cepteurs sur les leucocytes qui signalent l'activation cellulaire. Les sous-unit s de signalisation du r cepteur des lymphocytes T et du r cepteur des lymphocytes B contiennent chacune des ITAM, qui sont essentiels la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T et des lymphocytes B. La phosphorylation des deux tyrosines dans l'ITAM a pour fonction de recruter une tyrosine kinase avec des domaines SH2 en tandem - ZAP-70 dans le cas des lymphocytes T, et une kinase troitement apparent e, Syk, dans les lymphocytes B. D'autres r cepteurs du syst me immunitaire utilisent galement des cha nes accessoires contenant de l'ITAM pour transduire les signaux d'activation (Fig. 7.14). C'est le cas, par exemple, du Fc RIII (CD16) ; il s'agit d'un r cepteur d'IgG qui d clenche la cytotoxicit m diation |
Immunologie de Janeway | cellulaire d pendante des anticorps (ADCC) par les cellules NK, que nous examinons au chapitre 11 ; Le CD16 se trouve galement sur les macrophages et les neutrophiles, o il facilite l'absorption et la destruction des agents pathog nes li s aux anticorps. Pour signaler, Fc RIII doit s'associer soit la cha ne que l'on trouve galement dans le r cepteur des lymphocytes T, soit un autre membre de la m me famille de prot ines connu sous le nom de cha ne Fc . La cha ne Fc est galement le composant de signalisation d'un autre r cepteur Fc, le r cepteur Fc I (Fc RI) sur les mastocytes. Comme nous le verrons au chapitre 14, ce r cepteur se lie aux anticorps IgE et, lors de la r ticulation par les allerg nes, il d clenche la d granulation des mastocytes. Enfin, de nombreux r cepteurs activateurs sur les cellules NK sont associ s DAP12, une autre prot ine contenant ITAM (voir Section 3-26). Chacune de ces cha nes de signalisation suppl mentaires contenant de l'ITAM devient phosphoryl e en tyrosine suite la stimulation de son r cepteur associ , conduisant au recrutement d'une tyrosine kinase, Syk ou ZAP-70. l'exception de Fig. 7.14 D'autres r cepteurs qui s'apparient des cha nes contenant de l'ITAM peuvent d livrer des signaux d'activation. les cellules autres que les lymphocytes B et T ont des r cepteurs qui s'apparient des cha nes accessoires contenant des iTams, qui sont phosphoryl s lorsque le r cepteur est r ticul . Ces r cepteurs d livrent des signaux d'activation. Le r cepteur fc iii (fc Riii, ou cd16) se trouve sur les cellules nK, les macrophages et les neutrophiles. La liaison des igG ce r cepteur active la fonction de destruction de la cellule nK, conduisant au processus connu sous le nom de cytotoxicit m diation cellulaire d pendante des anticorps (adcc). les r cepteurs activateurs sur les cellules nK, telles que nKG2c, nKG2d et nKG2e, s'associent galement des cha nes de signalisation contenant de l'iTam. Le r cepteur fc (fc Ri) se trouve sur les mastocytes et les basophiles. La sous-unit se lie aux anticorps ige avec une tr s grande affinit . La sous-unit est une prot ine transmembranaire quatre niveaux. Lorsque l'antig ne se lie ensuite l'ige, le mastocyte est d clench pour lib rer des granules contenant des m diateurs inflammatoires. La cha ne associ e aux r cepteurs fc et la cha ne dap12 qui s'associe aux r cepteurs activateurs de tueurs nK contiennent galement un iTam par cha ne et sont pr sentes sous forme d'homodim res. lymphocytes T, Syk est largement exprim dans tous les sous-ensembles leucocytaires ; en revanche, ZAP-70 n'a t trouv que dans les cellules T et les cellules NK. Plusieurs agents pathog nes viraux semblent avoir acquis des r cepteurs contenant de l'ITAM de leurs h tes. Il s'agit notamment du virus d'Epstein-Barr (VEB), dont le g ne LMP2A code pour une prot ine membranaire avec une queue cytoplasmique contenant un ITAM. Cela permet l'EBV de d clencher la prolif ration des lymphocytes B par les voies de signalisation d crites dans la section 7-20, une tape importante dans le d veloppement des tumeurs malignes induites par l'EBV. Un autre virus qui exprime une prot ine contenant l'ITAM est l'herp svirus du sarcome de Kaposi (KSHV ou HHV8), qui provoque une transformation maligne et la prolif ration des cellules qu'il infecte. 7-12 Activated ZAP-70 phosphoryle les prot ines d' chafaudage et favorise l'activation de la PI 3-kinase. Comme d crit la section 7-10, la phosphorylation des tyrosines dans les r cepteurs des lymphocytes T ITAMs conduit au recrutement et l'activation de ZAP-70. Cela permet ZAP-70 d' tre proche de la membrane cellulaire, o il phosphoryle la prot ine d' chafaudage LAT (linker pour les cellules T activ es), une prot ine transmembranaire avec un grand domaine cytoplasmique (Fig. 7.15). ZAP-70 phosphoryle galement une autre prot ine adaptatrice, SLP-76. LAT et SLP-76 peuvent tre li s par la prot ine adaptatrice Gads ; ce complexe de trois prot ines, appel complexe LAT :Gads :SLP-76, joue un r le central dans l'activation des lymphocytes T. Ceci est illustr par la signalisation TCR profonde et les d fauts de d veloppement des lymphocytes T observ s chez les souris d pourvues de tout VID O 7.1 Fig. 7.15 ZAP-70 phosphoryle LAT et SLP-76, initiant quatre modules de signalisation en aval. Zap-70 activ phosphoryle les prot ines d' chafaudage LaT et SLp-76 et les recrute dans le complexe du r cepteur des lymphocytes T activ s (TcR). une prot ine adaptatrice, Gads, maintient ensemble le LaT tyrosinephosphoryl et le SLp-76. Les multiples sites de liaison sur ces prot ines d' chafaudage recrutent plusieurs adaptateurs et enzymes suppl mentaires qui initient quatre modules de signalisation essentiels en aval. L'un des composants cl s requis pour plusieurs de ces modules est l'activation de la PI 3-kinase, qui phosphoryle PIP2 dans la membrane plasmique pour g n rer PIP3. Ces quatre modules comprennent l'activa |
Immunologie de Janeway | tion de la s rine/thr onine kinase akt, qui favorise l'activit m tabolique cellulaire am lior e ; l'activation de la pLc- , qui conduit l'activation du facteur de transcription ; l'activation du VAV, qui induit la polym risation de l'actine et la r organisation du cytosquelette ; et le recrutement d'ADAP, une prot ine adaptatrice qui favorise l'adh rence et le regroupement am lior s des int grines. L'activation d'Akt entra ne une augmentation de l'activit m tabolique cellulaire PIP3AktPHdomainLe recrutement ADAP conduit une meilleure adh rence de l'int grine et un regroupement L'activation d'ADAPVav conduit la polym risation de l'actine et la r organisation du cytosquelette PLC- L'activation conduit l'activation du facteur de transcription PLC- GadsVavZAP-70LATSLP-76Le ZAP-70 activ phosphoryle LAT et SLP-76, initiant quatre modules de signalisation Fig. 7.16 Le recrutement de la phospholipase C- par LAT et SLP-76, ainsi que sa phosphorylation et son activation par la prot ine kinase Itk, sont des tapes cruciales dans l'activation des lymphocytes T. Zap-70 phosphoryle les prot ines d' chafaudage LaT et SLp-76, qui sont r unies pour former un complexe au niveau du r cepteur des lymphocytes T activ par la prot ine adaptatrice Gads. Ce complexe favorise galement l'activation de la pi 3-kinase, conduisant la production de pip3 (form e par la phosphorylation de pip2 par la pi 3-kinase). La phospholipase c- (pLc- ) est recrut e dans la membrane par sa liaison du domaine ph pip3, puis se lie aux sites phosphoryl s dans LaT et au domaine riche en proline de SLp-76. Pour tre activ e, la pLc- doit tre phosphoryl e par la kinase itk de la famille Tec. L'ITK est recrut e dans la membrane par l'interaction de son domaine PH avec pip3, et par des interactions avec le SLp-76 phosphoryl . Une fois phosphoryl e par l'ITK, la phospholipase C- est active. l'un de ces composants, et chez l'homme d pourvu de ZAP-70. Un deuxi me v nement essentiel qui se produit rapidement apr s l'activation de ZAP-70 est le recrutement et l'activation de l'enzyme PI 3-kinase (voir Section 7.4) ; Bien que le m canisme d taill reliant l'activation de la PI 3-kinase la stimulation des r cepteurs des lymphocytes T ne soit pas bien compris, les preuves actuelles sugg rent un r le pour la petite GTPase Ras. Dans ce cas, Ras peut tre activ par le recrutement du Ras-GEF Sos LAT via la liaison de Sos la petite prot ine adaptatrice Grb2, formant un deuxi me complexe trois prot ines contenant LAT et Sos, pont par Grb2. Suite la formation du complexe LAT :Gads :SLP-76 et l'activation de la PI 3-kinase, la voie de signalisation du r cepteur des lymphocytes T se ramifie en plusieurs modules en aval, chacun d'entre eux induisant des changements cellulaires qui contribuent une activation optimale des lymphocytes T (voir Figure 7.15). Chaque module est initi par le recrutement d'un interm diaire cl aux complexes de signalisation actifs, soit par liaison au complexe LAT :Gads :SLP-76, soit au PIP3 g n r par la PI 3-kinase, soit aux deux. En bref, ces modules conduisent l'activation de la phospholipase C- (PLC- ), qui affecte la transcription ; l'activation de la s rine/thr onine kinase Akt, qui affecte le m tabolisme, entre autres ; le recrutement de la prot ine adaptatrice ADAP, qui r gule la hausse l'adh sion cellulaire ; et l'activation de la prot ine Vav, qui initie la polym risation de l'actine. Chacun de ces modules sera d crit en d tail dans les sections ci-dessous. 7-13 Le PLC- activ g n re les seconds messagers, le diacylglyc rol et l'inositol trisphosphate, qui conduisent l'activation du facteur de transcription. L'activation de l'enzyme phospholipase C- (PLC- ) est un module important de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T. Tout d'abord, PLC- est amen la face interne de la membrane plasmique par la liaison de son domaine PH la PIP3 qui a t form e par la phosphorylation de PIP2 par la PI 3-kinase ; il se lie ensuite au LAT phosphoryl et au SLP-76. Les actions de PLC- produisent deux seconds messagers qui activent trois branches terminales distinctes de la voie du r cepteur des lymphocytes T, conduisant l'activation du facteur de transcription. En raison de ce r le crucial dans l'activation des lymphocytes T, l'activation de la PLC-est contr l e plusieurs niveaux diff rents. Le recrutement la membrane, bien que n cessaire, n'est pas suffisant pour activer l' PLC. L'activation de PLC- n cessite une phosphorylation par Itk, un membre de la famille Tec des tyrosine kinases cytoplasmiques. Comme les PLC- , les kinases Tec contiennent des domaines PH, SH2 et SH3 et sont recrut es dans la membrane plasmique par des interactions via ces domaines ; plus pr cis ment, le domaine PH interagit avec PIP3 sur la face interne de la membrane (Fig. 7.16), et les domaines SH2 et SH3 interagissent avec SLP-76. Ces interactions servent localiser Itk proximit de son su |
Immunologie de Janeway | bstrat, PLC- . Une fois que le PLC- a t recrut sur la face interne de la membrane plasmique et a t activ , il peut catalyser la d gradation du lipide membranaire PIP2 (voir Section 7-4 et Fig. 7.5) pour g n rer deux produits, le lipide membranaire diacylglyc rol (DAG) et le second messager diffusible inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) ( ne pas confondre avec le lipide membranaire PIP3) (Fig. 7.17). Le DAG est confin la membrane, mais diffuse dans le plan de la membrane et sert de cible mol culaire qui recrute d'autres mol cules de signalisation sur la membrane. L'IP3 diffuse dans le cytosol et se lie aux r cepteurs IP3 sur la membrane du r ticulum endoplasmique (RE). Ces r cepteurs sont des canaux Ca2+, qui ouvrent et lib rent le calcium stock dans le RE dans le cytosol. Les faibles niveaux de calcium qui en r sultent dans le RE provoquent alors un changement conformationnel de la prot ine transmembranaire STIM1, favorisant son regroupement dans la membrane du RE. Les oligom res STIM1 se lient la membrane plasmique, o ils interagissent directement avec ORAI1, le canal calcique de la membrane plasmique ( galement connu sous le nom de canal CRAC : canal calcique activ par lib ration de calcium). La liaison de STIM1 ORAI1 d clenche l'ouverture des canaux calciques, permettant au calcium extracellulaire de circuler dans la cellule pour activer d'autres voies de signalisation et reconstituer les r serves de calcium du RE. L'activation de PLC- marque une tape importante dans l'activation des lymphocytes T, car apr s ce point, le module de signalisation PLC- se divise en trois branches distinctes : la stimulation de l'entr e de Ca2+, l'activation de Ras et l'activation de la prot ine kinase C- (PKC- ), chacune d'entre elles se terminant par l'activation d'un facteur de transcription diff rent. Ces voies de signalisation sont utilis es par de nombreux types de cellules, en plus des lymphocytes. Leur importance dans l'activation des lymphocytes T est d montr e par l'observation que le traitement des lymphocytes T avec de l'ac tate de myristate de phorbol (un analogue du DAG) et l'ionomycine (un m dicament formant des pores qui permet au calcium extracellulaire de circuler dans la cellule) peuvent reconstituer de nombreux effets de la stimulation des r cepteurs des lymphocytes T. De plus, des d ficiences dans plusieurs de ces composants de signalisation, notamment Lck, Zap-70, Itk, CD45, Carma1 et ORAI1, se sont av r es mut es dans les cas d'immunod ficience combin e s v re (SCID). L'entr e 7-14 Ca2+ active le facteur de transcription NFAT. L'une des trois voies de signalisation menant la PLC- entra ne un afflux d'ions calcium dans le cytosol. Un r sultat important de l'augmentation cytosolique de Ca2+ r sultant de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T via PLC- est l'activation d'une famille de facteurs de transcription appel s NFAT (facteur nucl aire de lymphocytes T). NFAT est un peu impropre, car les cinq membres de cette famille sont exprim s dans de nombreux tissus diff rents. En l'absence d'activation Fig. 7.17 La phospholipase C- clive les phospholipides d'inositol pour g n rer deux mol cules de signalisation importantes. Panneau sup rieur : le bisphosphate de phosphatidylinositol (pip2) est un composant de la foliole interne de la membrane plasmique. Lorsque pLc- est activ par phosphorylation, il clive pip2 en deux parties : l'inositol trisphosphate (ip3), qui diffuse loin de la membrane dans le cytosol, et le diacylglyc rol (daG), qui reste dans la membrane. Ces deux mol cules sont importantes dans la signalisation. Panneau du milieu : Il y a deux phases de lib ration de calcium. ip3 se lie un r cepteur dans la membrane du r ticulum endoplasmique (eR), ouvrant les canaux calciques (jaune) et permettant la phase pr coce des ions calcium (ca2+) de p n trer dans le cytosol partir de l'eR. L' puisement des r serves de ca2+ dans l'eR provoque l'agr gation d'un capteur de calcium eR, STim1. Panneau inf rieur : STim1 agr g stimule la deuxi me phase de l'entr e du calcium en se liant et en ouvrant des canaux calciques appel s oRai1 dans la membrane plasmique. Cela augmente encore le calcium cytosolique et restaure les r serves d'eR ca2+. daG se lie et recrute des prot ines de signalisation la membrane, notamment le Ras-Gef appel RasGRp et une s rine/thr onine kinase appel e prot ine kinase c- (pKc- ). Le recrutement de RasGRp dans la membrane plasmique active Ras, et l'activation de pKc- entra ne l'activation du facteur de transcription nf B. Panneau de gauche : nfaT est maintenu dans le cytoplasme par phosphorylation sur les r sidus de s rine et de thr onine. Panneau central : Apr s la stimulation du r cepteur de l'antig ne, le calcium p n tre dans le cytosol, d'abord partir du r ticulum endoplasmique (non illustr ; voir Fig. 7.17) et plus tard de l'espace extracellulaire (illustr ). apr s avoir p n tr dans le cytosol, le calcium se lie la calmodulin |
Immunologie de Janeway | e, et le complexe ca2+ :calmoduline se lie la calcineurine, l'activant pour d phosphoryler nfaT. Panneau de droite : une fois d phosphoryl , nfaT se d place dans le noyau, o il se lie aux l ments promoteurs et active la transcription de divers g nes. MOVIE 7.2, NFAT est maintenu dans le cytosol des lymphocytes T au repos par phosphorylation sur les r sidus de s rine/thr onine. Cette phosphorylation est m di e par les s rine/thr onine kinases, y compris la glycog ne synthase kinase 3 (GSK3) et la cas ine kinase 2 (CK2). Lorsqu'il est phosphoryl , la s quence de localisation nucl aire de NFAT n'est pas reconnue par les transporteurs nucl aires, et NFAT est incapable de p n trer dans le noyau (Fig. 7.18). Le Ca2+ cytoplasmique r sultant de la signalisation du r cepteur des lymphocytes T se lie une prot ine appel e calmoduline et l'induit, qui est alors capable de se lier un large ventail d'enzymes cibles diff rentes et de les activer. Dans les lymphocytes T, une cible importante de la calmoduline est la calcineurine, une prot ine phosphatase qui agit sur la NFAT. La d phosphorylation de NFAT par la calcineurine permet la s quence de localisation nucl aire d' tre reconnue par les transporteurs nucl aires, et NFAT p n tre dans le noyau (voir Fig. 7.18). L , il participe l'activation de nombreux g nes cruciaux pour l'activation des lymphocytes T, tels que le g ne de la cytokine interleukine-2 (IL-2). L'importance de la NFAT dans l'activation des lymphocytes T est illustr e par les effets d'inhibiteurs s lectifs de la calcineurine appel s cyclosporine A (CsA) et tacrolimus ( galement connu sous le nom de FK506). CsA forme un complexe avec la prot ine cyclophiline A, et ce complexe inhibe la calcineurine. Le tacrolimus se lie une prot ine diff rente, la prot ine de liaison FK (FKBP), cr ant un complexe qui inhibe de la m me mani re la calcineurine. En inhibant la calcineurine, ces m dicaments emp chent la formation de NFAT active. Les lymphocytes T expriment de faibles niveaux de calcineurine, de sorte qu'ils sont plus sensibles l'inhibition de cette voie que de nombreux autres types de cellules. La cyclosporine A et le tacrolimus agissent donc tous deux comme des immunosuppresseurs efficaces et sont largement utilis s pour pr venir le rejet des greffes d'organes (voir chapitre 16, section 16-3). L'activation de 7-15 Ras stimule le relais de la prot ine kinase activ e par les mitog nes (MAPK) et induit l'expression du facteur de transcription AP-1. Une deuxi me branche du module de signalisation PLC- est l'activation de la petite GTPase Ras. Cela peut se produire de diff rentes mani res. Le m canisme le plus efficace pour l'activation de Ras dans les lymphocytes T est via le DAG g n r par PLC- , qui diffuse dans la membrane plasmique et active une vari t de prot ines. L'une d'entre elles est la prot ine RasGRP, qui est un facteur d' change guanine-nucl otide qui active sp cifiquement Ras. RasGRP contient un module d'interaction prot ique appel domaine C1 qui se lie au DAG. Cette interaction recrute RasGRP dans la membrane pr s des complexes de signalisation actifs (Fig. 7.19), o elle active Ras en favorisant l' change de GDP pour GTP. Ras est galement activ dans la voie de signalisation du r cepteur des lymphocytes T par le facteur d' change de guanine Sos, qui est recrut par la prot ine adaptatrice Grb2 (voir Sections 7-2 et 7-3), qui a elle-m me t recrut e en se liant LAT phosphoryl et SLP-76. Ras est initialement inactif. La signalisation TCR produit du DAG, qui recrute RasGRP dans la membrane o il active Ras Ras active Raf, qui phosphoryle Mek, qui phosphoryle Erk Erk activ p n tre dans le noyau et active des facteurs de transcription tels que Elk-1 Inactif Ras RasGRP actif Ras DAG Raf Facteur de transcription Cytoplasme du noyau Mek Erk Le Ras activ d clenche ensuite un relais trois kinases qui se termine par l'activation d'une s rine/thr onine kinase connue sous le nom de prot ine kinase activ e par les mitog nes ou MAP kinase (MAPK) (voir Fig. 7.19). Dans le cas de la signalisation du r cepteur antig nique, le premier membre du relais est une MAPK kinase kinase (MAP3K) appel e Raf. Raf est une kinase s rine/thr onine qui phosphoryle le membre suivant de la s rie, une kinase MAPK (MAP2K) appel e MEK1. MEK1 est une prot ine kinase double sp cificit qui phosphoryle un r sidu tyrosine et un r sidu thr onine sur le dernier membre du relais, un MAPK qui dans les lymphocytes T et les lymphocytes B est Erk (kinase li e au signal extracellulaire). La signalisation par les cascades MAPK est facilit e par des prot ines d' chafaudage sp cialis es qui se lient aux trois kinases dans un relais MAPK particulier, acc l rant ainsi leurs interactions. La prot ine kinase de l' chafaudage suppresseur de Ras (KSR) fonctionne dans la voie Raf/MEK1/Erk. Au cours de la signalisation du r cepteur des lymphocytes T, KSR s'associe Raf, MEK1 et Erk et se localise et localise sa cargaiso |
Immunologie de Janeway | n dans la membrane. cet endroit, le Ras activ peut s'engager avec le Raf li KSR et d clencher le relais kinase (voir Fig. 7.19). Une fonction importante des MAPK est de phosphoryler et d'activer des facteurs de transcription qui peuvent ensuite induire de nouvelles expressions g niques. Erk agit indirectement pour g n rer le facteur de transcription AP-1, qui est un h t rodim re compos d'un monom re de chacune des familles de facteurs de transcription Fos et Jun (Fig. 7.20). Active Erk phosphoryle le facteur de transcription Elk-1, qui Fig. 7.19 DAG active les cascades MAPK, conduisant l'activation du facteur de transcription. toutes les cascades mapK sont initi es par l'activation de petites prot ines G, comme Ras dans cet exemple. Ras est commut d'un tat inactif (premier panneau) un tat actif (deuxi me panneau) par un facteur d' change guanine-nucl otide (Gef), RasGRp, qui est recrut sur la membrane par daG. Ras active la premi re enzyme de la cascade, une prot ine kinase appel e Raf, une kinase kinase mapK (map3K) (troisi me panneau). Raf phosphoryle mek, un map2K, qui son tour phosphoryle et active erk, un mapK. La prot ine d' chafaudage KSR s'associe Raf, mek et erk pour faciliter leurs interactions efficaces (non illustr ). La phosphorylation et l'activation d'ERK le lib rent du complexe afin qu'il puisse diffuser l'int rieur de la cellule et entrer dans le noyau (quatri me panneau). La phosphorylation des facteurs de transcription par ERK entra ne la transcription de nouveaux g nes. Fig. 7.20 Le facteur de transcription AP-1 est form la suite de la voie de signalisation Ras/MAPK. Panneau de gauche : la phosphorylation de la prot ine mapK erk activ e la suite de la cascade Ras-mapK permet erk de p n trer dans le noyau, o elle phosphoryle le facteur de transcription elk-1. elk-1, ainsi que le facteur de r ponse s rique (SRf), se lie l' l ment de r ponse s rique (SRe) dans le promoteur du g ne (FOS) pour le facteur de transcription c-fos, stimulant ainsi sa transcription. Panneau de droite : la prot ine kinase pKc- peut induire la phosphorylation d'une autre mapK appel e Jun kinase (JnK). Cela permet JnK de p n trer dans le noyau et de phosphoryler le facteur de transcription c-Jun, qui forme un dim re avec c-fos. Le dim re c-Jun/fos phosphoryl est un facteur de transcription actif ap-1 qui se lie aux sites ap-1 et favorise la transcription de nombreux g nes cibles. coop re avec un facteur de transcription appel facteur de r ponse s rique pour initier la transcription du g ne FOS. La prot ine Fos s'associe ensuite Jun pour former l'h t rodim re AP-1, mais celui-ci reste transcriptionnellement inactif jusqu' ce qu'un autre MAPK appel Jun kinase (JNK) phosphoryle Jun. Semblable NFAT, AP-1 participe l'activation de la transcription de nombreux g nes importants pour l'activation des lymphocytes T, y compris le g ne codant pour la cytokine IL-2. La prot ine kinase C 7-16 active les facteurs de transcription NF B et AP-1. La troisi me voie de signalisation menant la PLC- entra ne l'activation de PKC- , une isoforme de la prot ine kinase C qui est limit e aux cellules T et au muscle. Les souris d pourvues de PKC- d veloppent des lymphocytes T dans le thymus, mais leurs lymphocytes T matures pr sentent un d faut dans l'activation de deux facteurs de transcription cruciaux, NF B et AP-1, en r ponse la signalisation par le r cepteur des lymphocytes T et CD28. Ces facteurs de transcription participent galement l'activation des g nes n cessaires l'activation des lymphocytes T. Par exemple, la transcription du g ne de l'IL-2 n cessite NF B en plus de NFAT et AP-1, ce qui fait de l'activation de PKC- un composant important de l'activation des lymphocytes T. PKC- a un domaine C1 et est recrut dans la membrane lorsque le DAG est g n r par PLC- activ (voir Fig. 7.17). cet endroit, l'activit kinase de PKC- initie une s rie d' tapes qui aboutissent l'activation de NF B (Fig. 7.21). PKC- phosphoryle la grande prot ine d' chafaudage localis e la membrane CARMA1, ce qui la fait s'oligom riser et former un complexe multi-sous-unit s avec d'autres prot ines. Ce complexe recrute et active TRAF-6, la m me prot ine que nous avons rencontr e au chapitre 3 dans son r le dans l'activation de NF B dans la voie de signalisation TLR (voir Fig. 3.13). NF B est le nom g n ral d'un membre d'une famille de facteurs de transcription homodim riques et h t rodim riques compos e de la famille des prot ines Rel. Le NF B le plus couramment activ dans les lymphocytes est un h t rodim re de p50 :p65Rel. DAG recrute PKC- dans la membrane o elle phosphoryle CARMA1 Phosphoryl CARMA1 cr e un chafaudage avec BCL10 et MALT1 TRAF-6 est recrut et r alise un chafaudage de polyubiquitine sur lui-m me et sur NEMO TAK1, recrut par TAB1/2, phosphoryle IKK- , qui phosphoryle I B, induisant l'ubiquitination et la d gradation de I B La d gradation de I B lib re NF B, qui a |
Immunologie de Janeway | ctive la transcription dans le noyau PKC- CARMA1I BdegradedI B (NEMO)IKKTAB1/2TAK1ubiquitinBCL10MALT1TRAF-6NF B Fig. 7.21 L'activation du facteur de transcription NF B par les r cepteurs antig niques est m di e par la prot ine kinase C. diacylglyc rol (daG), produit la suite de l'activation de la signalisation du r cepteur des lymphocytes T pLc- , recrute une prot ine kinase c (pKc- ) dans la membrane, o elle phosphoryle une prot ine d' chafaudage appel e caRma1. Cela forme un complexe avec BcL10 et maLT1 qui recrute l'ubiquitine ligase e3 TRaf-6. comme d crit sur la figure 3.13, la kinase TaK1 est recrut e par l' chafaudage de polyubiquitine produit par TRaf-6 et phosphoryle le complexe kinase i B (iKK) [iKK :iKK :iKK (nemo)]. iKK phosphoryle i B, stimulant son ubiquitination, qui cible i B pour la d gradation par le prot asome. Cela lib re nf B pour p n trer dans le noyau et stimuler la transcription de ses g nes cibles. un d faut de nemo qui emp che l'activation de nf B provoque une immunod ficience qui entra ne une susceptibilit aux infections bact riennes extracellulaires, ainsi qu'une maladie de la peau connue sous le nom de dysplasie ectodermique. Le dim re est maintenu dans un tat inactif dans le cytoplasme en se liant une prot ine inhibitrice appel e inhibiteur de B (I B). Comme d crit pour la signalisation TLR (voir Fig. 3.13), TRAF-6 stimule la d gradation de I B en activant d'abord la kinase TAK1, qui active un complexe de s rine kinases, la kinase I B (IKK). IKK phosphoryle I B, provoquant son ubiquitination et sa d gradation ult rieure, ainsi que la lib ration et l'entr e cons cutives dans le noyau de NF B actif. Une d ficience h r ditaire de la sous-unit IKK ( galement appel e NEMO) conduit un syndrome connu sous le nom de dysplasie ectodermique hypohidrotique li e l'X et d'immunod ficience, qui se caract rise par des d fauts de d veloppement dans les structures ectodermiques telles que la peau et les dents, ainsi que par une immunod ficience. PKC- peut galement activer JNK, et pourrait tre capable d'activer le facteur de transcription AP-1 par cette voie. Cependant, les lymphocytes T d pourvus de PKC- pr sentent un d faut d'activation d'AP-1 en plus de leur d faut d'activation de NF B, mais aucun d faut d'activation de JNK, ce qui indique que notre compr hension de cette voie est encore incompl te. L'activation de la 3-kinase PI 7-17 r gule la hausse les voies m taboliques cellulaires via la s rine/thr onine kinase Akt. Bien que l'activation des facteurs de transcription soit un r sultat important de la signalisation des r cepteurs antig niques, une r ponse productive des lymphocytes T n cessite galement des changements substantiels dans le m tabolisme cellulaire, n cessaires pour r pondre aux exigences nerg tiques et macromol culaires des cellules qui se divisent rapidement. La voie PI 3-kinase joue un r le central dans cette r ponse via le recrutement et l'activation du deuxi me module de signalisation important, initi par la s rine/thr onine kinase Akt ( galement connue sous le nom de prot ine kinase B). Akt, via son domaine PH, se lie PIP3 dans la membrane, qui est g n r e par la PI 3-kinase (Fig. 7.22 ; voir aussi Fig. 7.5). cet endroit, Akt est phosphoryl par PDK1 et, une fois activ , phosphoryle une vari t de prot ines en aval. L'un de ses effets est de favoriser la survie cellulaire en inhibant la mort cellulaire via de multiples m canismes. Un m canisme majeur est la phosphorylation de la prot ine pro-apoptotique Bad. Lorsqu'il est phosphoryl , Bad ne peut plus se lier la prot ine anti-apoptotique (pro-survie) Bcl-2 et l'inhiber (voir Fig. 7.22). Un autre effet de l'Akt activ est de r guler l'expression des r cepteurs de retour et d'adh sion qui orchestrent les propri t s migratoires des lymphocytes T activ s (discut s en d tail dans les chapitres 9 et 11). L'Akt activ a galement pour fonction de stimuler le m tabolisme de la cellule en augmentant l'utilisation du glucose ; ceci est m di par l'augmentation de l'activit des enzymes glycolytiques et par l'induction de la r gulation positive des transporteurs de nutriments sur la membrane des cellules T. Fig. 7.22 La s rine/thr onine kinase Akt est activ e par la signalisation TCR et favorise la survie cellulaire et l'augmentation de l'activit m tabolique via mTOR. premier panneau : La signalisation du r cepteur des lymphocytes T (TcR) active la pi 3-kinase (non illustr e), g n rant pip3 dans la membrane plasmique ; pip3 recrute et active la kinase pdK1. Akt, une seconde s rine/thr onine kinase, se lie pip3 via son domaine PH, et est phosphoryl e et activ e par pdK1. deuxi me panneau : l'akt actif phosphoryle la prot ine pro-apoptotique Bad, qui se lie la prot ine anti-apoptotique Bcl-2 et l'inhibe au niveau de la membrane mitochondriale. troisi me panneau : Bad phosphoryl se lie 14-3-3, lib rant Bcl-2 pour favoriser la survie cellulaire. quatri me panneau : une deuxi me fonct |
Immunologie de Janeway | ion de l'akt actif est de phosphoryler le complexe TSc1/2, un Gap pour le petit GTpase Rheb. cinqui me panneau : Lorsque TSc1/2 est phosphoryl , il lib re la prot ine Rheb inactive, conduisant l'activation de Rheb. le Rheb actif se lie mToR (cible mammif re de la rapamycine) et l'active. une fois activ , le mToR agit sur de multiples voies qui conduisent une augmentation de la production de lipides, de la biosynth se des ribosomes, de la synth se de l'ARNm et de la traduction des prot ines. Akt Bcl-2 14-3-3 inactif Rheb actif RhebTSC1/2 Mauvaise membrane mitochondriale externe matrice membranaire mitochondriale interne mTOR PDK1 production de lipides biosynth se des ribosomes synth se de l'ARNm traduction de la prot ine PIP3 recrute PDK1 et Akt, permettant PDK1 de phosphoryler et d'activer Akt Actif Akt phosphoryle Bad, lib rant Bad de Bcl-2 Lors de sa lib ration, Bad phosphoryl se lie 14-3-3, permettant Bcl-2 de favoriser la survie cellulaire Akt actif phosphoryle le complexe TSC1/2, un GAP pour la petite GTPase, Rheb Phosphorylated TSC1/2 lib re Rheb, permettant Rheb actif de se lier mTOR Fig. 7.23 Le recrutement d'ADAP dans le complexe LAT :Gads :SLP-76 active l'adh sion et l'agr gation de l'int grine. Panneau de gauche : avant la signalisation du r cepteur des lymphocytes T (TcR), l'int grine Lfa-1 est pr sente sur la membrane des lymphocytes T dans une conformation de faible affinit qui se lie faiblement icam-1 sur les cellules pr sentatrices d'antig nes. panneau du milieu : suite la signalisation TcR, la prot ine adaptatrice adap est recrut e dans le complexe LaT :Gads :SLp-76 par une interaction entre l'adap phosphoryl e en tyrosine et le domaine Sh2 de SLp-76. adap recrute ensuite un complexe de SKap et Riam (mol cule adaptatrice Rap1-GTpinteractactrice), activant la petite GTpase Rap1. Panneau de droite : Rap1 actif induit l'agr gation de Lfa-1 et un changement conformationnel de Lfa-1 qui conduit une liaison de haute affinit icam-1. Une autre fonction importante de l'Akt activ e est de stimuler la voie mTOR (cible mammalienne de la rapamycine), un r gulateur cl de la biosynth se macromol culaire (voir Fig. 7.22). Dans ce cas, Akt phosphoryle et inactive le complexe TSC, un GAP pour la petite GTPase Rheb. Cela conduit l'activation de Rheb, et son tour, l'activation de mTOR. La voie mTOR a de multiples effets sur le m tabolisme cellulaire ; Collectivement, ces changements sont essentiels pour fournir les mati res premi res n cessaires l'augmentation de l'expression des g nes, de la production de prot ines et de la division cellulaire qui accompagnent l'activation des lymphocytes T. Plus pr cis ment, l'activation de mTOR entra ne une augmentation de la production de lipides, de la biosynth se des ribosomes, de la synth se de l'ARNm et de la traduction des prot ines. La signalisation des r cepteurs des lymphocytes T 7-18 conduit une meilleure adh sion cellulaire m di e par l'int grine. Le troisi me module de signalisation induit par la stimulation TCR conduit une meilleure adh sion de l'int grine. Associ aux modifications du cytosquelette (discut es dans la section suivante), ce processus favorise la stabilit de l'interaction lymphocytes T-APC et localise les complexes de signalisation actifs dans une structure connue sous le nom de synapse immunitaire d crite ci-dessous dans la section 7-19 (et voir la figure 7.25). La synapse immunitaire, la r gion de la membrane des lymphocytes T qui est en contact direct et stable avec l'APC ou la cellule cible, se forme dans les minutes qui suivent la reconnaissance par le r cepteur des lymphocytes T des ligands du CMH/peptide. L'un des l ments importants de cette situation est l'augmentation de l'adh rence de l'int grine T LFA-1. Sur les lymphocytes T non stimul s, LFA-1 r side dans un tat de faible affinit et est bien dispers sur la membrane des lymphocytes T, ce qui entra ne une faible liaison son ligand, ICAM-1. Apr s la stimulation du r cepteur des lymphocytes T, les mol cules LFA-1 s'agr gent au niveau de la synapse et subissent galement un changement de conformation qui convertit chaque mol cule LFA-1 en un partenaire de liaison haute affinit pour ICAM-1. Ensemble, ces changements conduisent une meilleure adh sion entre les lymphocytes T et les APC, et la stabilisation de cette interaction cellule-cellule. Ces effets sur LFA-1 sont induits par le recrutement de la prot ine adaptatrice ADAP dans le complexe d' chafaudage LAT :Gads :SLP-76 (Fig. 7.23). son tour, ADAP recrute deux prot ines suppl mentaires, SKAP55 et RIAM. Le complexe ADAP :SKAP55 :RIAM se lie la petite GTPase Rap1, activant Rap1 au site de signalisation du r cepteur des lymphocytes T. Rap1 li au GTP favorise alors l'agr gation de LFA-1 et le changement de conformation qui convertit LFA-1 en un partenaire de liaison de haute affinit pour ICAM-1. L'importance de cette voie est soulign e par la d couverte que les lymphocyt |
Immunologie de Janeway | es T d ficients en ATAP pr sentent une prolif ration et une production de cytokines alt r es apr s la stimulation des r cepteurs des lymphocytes T. La signalisation des r cepteurs des lymphocytes T 7-19 induit une r organisation cytosquelettique en activant la petite GTPase Cdc42. Le quatri me module de signalisation TCR, galement impliqu dans la formation d'une synapse immunitaire stable, conduit la r organisation du cytosquelette d'actine. Sans ce processus, l'agr gation de l'int grine ne se produirait pas, les interactions entre le lymphocyte T et l'APC ne se stabiliseraient pas et, en fait, l'activation du lymphocyte T chouerait compl tement. Un composant majeur de ce signal du r cepteur des lymphocytes T est transduit par Vav, un GEF qui active les GTPases de la famille Rho, y compris Cdc42. Comme PLC- et Itk, Vav est recrut sur le site d'activation du r cepteur par les interactions du domaine PH Vav avec PIP3 et du domaine SH2 de Vav avec le complexe d' chafaudage LAT :Gads :SLP-76 (Fig. 7.24). Lorsque Cdc42 est activ par Vav, le Cdc42 li au GTP induit un changement conformationnel de la prot ine WASp (prot ine du syndrome de Wiskott-Aldrich), qui est galement recrut e dans le complexe d' chafaudage LAT :Gads :SLP-76 en se liant la petite prot ine adaptatrice Nck. Cette forme active de WASp se lie WIP et, ensemble, ces prot ines recrutent Arp2/3, conduisant la polym risation de l'actine. L'importance de cette voie est soulign e par le fait que les d fauts de WASp sont la base de la maladie d'immunod ficience du syndrome de Wiskott-Aldrich. En raison de l'expression g n ralis e de WASp, les personnes atteintes de cette maladie pr sentent des d ficiences dans plusieurs types de cellules immunitaires, qui d pendent toutes de la polym risation de l'actine d pendante de WASp pour leurs fonctions. L'un des principaux d fauts de cette maladie r side dans les r ponses anticorps d pendantes des lymphocytes T, en raison de la n cessit de polym riser l'actine pour assurer des interactions efficaces entre les lymphocytes T CD4 et les lymphocytes B. Ainsi, l'incapacit des lymphocytes T WASpficients fournir une aide ad quate aux lymphocytes B r sulte tr s probablement d'un d faut dans la formation de la synapse immunitaire, qui est normalement n cessaire pour assurer la s cr tion dirig e de cytokines du lymphocyte T sur la membrane des lymphocytes B (Fig. 7.25). 7-20 La logique de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes B est similaire celle de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T, mais certains des composants de signalisation sont sp cifiques aux lymphocytes B. Il existe de nombreuses similitudes entre la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T et la signalisation des r cepteurs des lymphocytes B. Comme pour le r cepteur des lymphocytes T, le r cepteur des lymphocytes B est compos de cha nes sp cifiques de l'antig ne associ es des cha nes de signalisation contenant de l'ITAM, dans ce cas Ig et Ig (voir Fig. 7.10). Dans les cellules B, on pense que trois prot ines tyrosine kinases de la famille Src Fyn, Blk et Lyn sont responsables de la phosphorylation des ITAM (Fig. 7.26). Ces kinases s'associent Fig. 7.24 Le recrutement de Vav dans le complexe LAT :Gads :SLP-76 induit l'activation de Cdc42, conduisant la polym risation de l'actine. Panneau de gauche : vav, un facteur d' change guanine-nucl otide (Gef) pour la petite GTpase cdc42, est recrut dans le complexe du r cepteur des lymphocytes T activ s (TcR) en se liant via son domaine ph pip3 dans la membrane et en se liant SLp-76 phosphoryl . La petite prot ine adaptatrice nck se lie une tyrosine phosphoryl e adjacente sur SLp-76 et recrute la forme inactive de la prot ine WaSp. panneau central : vav active CDC42, qui se lie WaSp et l'active. Panneau de droite : WaSp actif se lie Wip, recrutant arp2/3 et induisant la polym risation de l'actine. L'importance de cette voie est illustr e par la d couverte de WaSp en tant que prot ine cod e par le g ne responsable de la maladie d'immunod ficience humaine : le syndrome de Wiskott-Aldrich. Fig. 7.25 La synapse immunitaire fournit une structure pour la s cr tion dirig e de cytokines des lymphocytes T. Lorsque les r cepteurs des lymphocytes T (TcR) d'un lymphocyte T reconnaissent le peptide :mhc sur une cellule pr sentatrice d'antig ne, un processus de r organisation des r cepteurs a lieu sur les membranes plasmiques des deux cellules en interaction. Panneau de gauche : lorsqu'un lymphocyte T cd4+ reconna t son ligand peptide :mhc sur un lymphocyte B, la synapse immunitaire fonctionne pour diriger les cytokines s cr t es par les lymphocytes T sur la surface des lymphocytes B au site de contact le plus proche entre les membranes plasmiques des deux cellules. Panneau de droite : les images de microscopie confocale des prot ines TcR/peptide :mhc (rouge) et Lfa-1/icam-1 (vert) 30 minutes apr s l'initiation de la signalisation montrent une accum |
Immunologie de Janeway | ulation centrale des complexes TcR/peptide :mhc et un anneau p riph rique des complexes Lfa-1/icam-1. Ces structures ont t appel es le complexe d'activation supermol culaire central (cSmac, rouge) et le complexe d'activation supermol culaire p riph rique (pSmac, vert). La structure combin e est connue sous le nom de synapse immunitaire. photographie reproduite avec l'aimable autorisation de y. Kaizuka. r cepteurs au repos via une interaction de faible affinit avec des ITAM non phosphoryl s dans Ig et Ig . Une fois que les r cepteurs se sont li s un antig ne multivalent, qui les r ticule, les kinases associ es aux r cepteurs sont activ es et phosphorylent les r sidus de tyrosine dans les ITAM. Les lymphocytes B n'expriment pas ZAP-70 ; au lieu de cela, une tyrosine kinase troitement apparent e, Syk, contenant deux domaines SH2, est recrut e dans l'ITAM phosphoryl . Contrairement au ZAP-70, qui n cessite une phosphorylation suppl mentaire de Lck pour l'activation, Syk est activ simplement par sa liaison au site phosphoryl . Pour les lymphocytes B, les fonctions du cor cepteur et du r cepteur co-stimulateur sont combin es en un seul r cepteur accessoire qui est un complexe de prot ines de surface cellulaire CD19, CD21 et CD81 souvent appel cor cepteur des lymphocytes B (Fig. 7.27). Comme pour les lymphocytes T, la signalisation d pendante de l'antig ne du r cepteur des lymphocytes B est am lior e si le cor cepteur des lymphocytes B est simultan ment li par son ligand et se regroupe avec le r cepteur de l'antig ne. CD21 ( galement connu sous le nom de r cepteur du compl ment 2, CR2) est un r cepteur du fragment C3dg du compl ment. Cela signifie que les antig nes tels que les agents pathog nes bact riens auxquels C3dg est li (voir Fig. 7.27) peuvent r ticuler le r cepteur des lymphocytes B avec le complexe CD21 :CD19 :CD81. Cela induit la phosphorylation de la queue cytoplasmique de CD19 par les tyrosine kinases associ es au r cepteur des lymphocytes B, ce qui conduit son tour la liaison de kinases suppl mentaires de la famille Src, l'augmentation de la signalisation par le r cepteur des lymphocytes B lui-m me et au recrutement de la PI 3-kinase (voir Section 7-4). PI 3-kinase Fig. 7.26 Les kinases de la famille Src sont associ es aux r cepteurs des lymphocytes B et phosphorylent les tyrosines dans les ITAM pour cr er des sites de liaison pour Syk et l'activation de Syk par transphosphorylation. Les kinases membranaires de la famille Src fyn, Blk et Lyn s'associent au r cepteur de l'antig ne des cellules B en se liant aux iTams, soit (comme le montre la figure) par leurs domaines amino-terminaux, soit en se liant une seule tyrosine phosphoryl e par leurs domaines Sh2. Apr s la liaison des ligands et le regroupement des r cepteurs, les kinases associ es phosphorylent les tyrosines dans les iTams sur les queues cytoplasmiques des ig et ig . Par la suite, Syk se lie aux iTams phosphoryl s de la cha ne ig . Parce qu'il y a au moins deux complexes r cepteurs dans chaque amas, les mol cules de Syk se lient proximit et peuvent s'activer mutuellement par transphosphorylation, initiant ainsi d'autres signalisations. initie une voie de signalisation suppl mentaire partir du r cepteur des lymphocytes B (voir Fig. 7.27). Ainsi, le cor cepteur des lymphocytes B sert renforcer le signal r sultant de la reconnaissance de l'antig ne. Le r le du troisi me composant du complexe r cepteur des lymphocytes B, CD81 (TAPA-1), est encore inconnu. Une fois activ , Syk phosphoryle la prot ine d' chafaudage SLP-65 ( galement connue sous le nom de BLNK). Comme LAT et SLP-76 dans les lymphocytes T, SLP-65 fonctionne comme un composite de ces deux prot ines, fournissant plusieurs sites pour la phosphorylation de la tyrosine et recrutant une vari t de prot ines contenant SH2, y compris des enzymes et des prot ines adaptatrices, pour former plusieurs complexes de signalisation multiprot iques distincts qui peuvent agir de concert. Comme dans les lymphocytes T, une prot ine de signalisation cl est la phospholipase PLC- , qui est activ e l'aide de la tyrosine kinase de Bruton (Btk) sp cifique des lymphocytes B et hydrolyse PIP2 pour former DAG et IP3 (voir Fig. 7.27). Comme nous l'avons vu pour le r cepteur des lymphocytes T, la signalisation par le calcium et le DAG conduit l'activation des facteurs de transcription en aval. Une carence en Btk (qui est cod par un g ne sur le chromosome X) emp che le d veloppement et le fonctionnement des lymphocytes B, ce qui entra ne l'agammaglobulin mie li e l'X, qui se caract rise par un manque d'anticorps. Outre Btk, des mutations dans d'autres mol cules de signalisation dans les lymphocytes B, y compris les cha nes r ceptrices et SLP-65, ont t associ es des immunod ficiences des lymphocytes B (voir chapitre 8). Plusieurs autres voies en aval d crites pour la signalisation TCR sont galement partag es avec la signalisation BCR et d pendent de la prot ine ada |
Immunologie de Janeway | ptatrice SLP-65. Il s'agit notamment de l'induction de la polym risation de l'actine d pendante de Vav par Cdc42 et WASp, ainsi que du recrutement et de l'activation de petites GTPases qui favorisent l'adh sion de l'int grine (voir Fig. 7.27). Dans le cas de la reconnaissance de la cellule B La signalisation du r cepteur des cellules B (BcR) est consid rablement am lior e lorsque l'antig ne est marqu par des fragments du compl ment, engageant le cor cepteur des cellules B avec le r cepteur de l'antig ne des cellules B. Le clivage du composant du compl ment li l'antig ne C3 en C3DG (voir Fig. 2.30) permet l'antig ne marqu de se lier la prot ine de surface cellulaire CD21 (r cepteur du compl ment 2, cR2), un composant du complexe cor cepteur des cellules B, qui comprend galement cd19 et cd81 (Tapa-1). la r ticulation et le regroupement du cor cepteur avec le r cepteur de l'antig ne entra nent la phosphorylation des r sidus de tyrosine dans les s quences iTam des domaines cytoplasmiques des sous-unit s de signalisation BcR, ig et ig . La kinase de la famille Src phosphoryle galement les r sidus de tyrosine dans le domaine cytoplasmique de cd19. Les iTams phosphoryl s dans ig et ig recrutent et activent la tyrosine kinase Syk, qui fonctionne de mani re similaire Zap-70 dans les lymphocytes T. La queue phosphoryl e de cd19 recrute la pi 3-kinase, conduisant la g n ration de pip3 dans la membrane plasmique. Syk activ phosphoryle la prot ine d' chafaudage associ e la membrane SLp-65, qui s'associe la membrane plasmique en se liant cin85. pip3 recrute pdK1 et akt, ce qui conduit l'activation d'akt. Les SLp-65 et pip3 phosphoryl s recrutent la tyrosine kinase Btk et pLc- de la famille Tec, conduisant la phosphorylation de Btk et l'activation de pLc- . Les SLp-65 et pip3 phosphoryl s recrutent galement vav, nck et WaSp inactifs. vav active de petites GTpases qui activent WaSp, conduisant la polym risation de l'actine ; les GTpases activ es induisent galement l'agr gation de l'int grine et la conversion de Lfa-1 l' tat de liaison de haute affinit . mIgMTCR Ig Ig Tyrosine kinases Adaptateurs et prot ines d' chafaudage Phospholipases et kinases lipidiques GTPases, s rine/thr onine kinases et phosphatases Facteurs de transcription, modifications cytosquelettiques, adh sion, m tabolisme Fig. 7.28 R sum des voies de signalisation des r cepteurs antig niques. comme indiqu dans cette section, les voies de transduction du signal en aval des r cepteurs des cellules T et B se produisent dans une s rie orchestr e d' tapes impliquant de nombreuses cat gories de prot ines qui produisent des changements g n ralis s dans les cellules. Les premiers v nements d tectables suite la stimulation des r cepteurs antig niques sont l'activation des tyrosine kinases. Ensuite, les prot ines adaptatrices et les chafaudages sont modifi s, recrutant des phospholipases et des kinases lipidiques dans les complexes r cepteurs activ s. Le niveau suivant de signalisation amplifie ces tapes pr coces en activant plusieurs petites GTpases, des s rine/thr onine kinases et des prot ines phosphatases. Ensemble, ils conduisent l'activation des facteurs de transcription, des modifications du cytosquelette et une augmentation de l'adh sion cellulaire et du m tabolisme, qui contribuent tous l'activation des lymphocytes T et B. La signalisation du r cepteur des cellules B li e la membrane produit galement une synapse immunitaire qui localise les complexes de signalisation l'interface cellule-cellule. L'une des fonctions cl s de la synapse immunitaire dans les lymphocytes B est de favoriser l'absorption de l'antig ne par les lymphocytes B, une condition pr alable la pr sentation de cet antig ne sous forme de complexes peptide :CMH aux lymphocytes T CD4. La signalisation des r cepteurs des lymphocytes B induit galement des changements m taboliques dans les lymphocytes B activ s. Comme c'est le cas pour les lymphocytes T, cette r ponse d pend de l'action de la PI 3-kinase, dont l'activation conduit la formation du phosphoinositide membranaire PI(3,4,5)P3 au site du r cepteur des lymphocytes B activ . Cette r ponse est augment e par une signalisation combin e par l'interm diaire du r cepteur des cellules B et du complexe cor cepteur des cellules B des CD19/CD21/CD81. PI(3,4,5)P3 recrute Akt, qui est ensuite phosphoryl et activ , conduisant l'activation en aval de mTOR, ainsi qu' des voies suppl mentaires d pendantes d'Akt favorisant la survie et la prolif ration cellulaires (voir Fig. 7.27). R sum . Les r cepteurs antig niques la surface des lymphocytes sont des complexes multiprot iques dans lesquels les cha nes de liaison l'antig ne interagissent avec des prot ines suppl mentaires responsables de la signalisation du r cepteur. Ces cha nes prot iques portent des motifs de signalisation contenant de la tyrosine connus sous le nom d'ITAM. Les cha nes de signalisation contenant de |
Immunologie de Janeway | s motifs ITAM sont largement utilis es par l'activation des r cepteurs dans de nombreux types de cellules immunitaires en plus des lymphocytes. Dans les lymphocytes, l'activation des r cepteurs par l'antig ne entra ne une s rie d' v nements biochimiques qui sont d crits dans les grandes lignes de la figure 7.28. Cette cascade de signalisation est initi e par la phosphorylation des ITAMs par les kinases de la famille Src. L'ITAM phosphoryl recrute ensuite une autre tyrosine kinase, ZAP-70 dans les lymphocytes T et Syk dans les lymphocytes B. L'activation de ZAP-70 ou Syk entra ne la phosphorylation d' chafaudages appel s LAT et SLP-76 dans les lymphocytes T, et SLP-65 dans les lymphocytes B, ainsi que l'activation de la PI 3-kinase. De multiples prot ines de signalisation sont recrut es et activ es par ces chafaudages phosphoryl s, notamment la phospholipase C- , l'AMAP et le Vav, tandis que Akt est recrut e et activ e par l'action de la PI 3-kinase g n rant PIP3 au niveau de la membrane plasmique. Le PLC- g n re du trisphosphate d'inositol (IP3) et du diacylglyc rol (DAG). L'IP3 joue un r le important dans induisant des changements dans les concentrations intracellulaires de calcium, et DAG est impliqu dans l'activation de la prot ine kinase C- et de la petite prot ine G Ras. Dans les lymphocytes T, ces voies aboutissent finalement l'activation de trois facteurs de transcription, savoir, AP-1, NFAT et NF B ; ensemble, ces facteurs de transcription induisent la transcription de la cytokine IL-2, qui est essentielle la prolif ration et la diff renciation ult rieure du lymphocyte activ . En plus de l'activation du facteur de transcription, la signalisation des r cepteurs antig niques dans les lymphocytes T et B entra ne une am lioration de la survie cellulaire, de l'activit m tabolique, de l'adh rence et de la r organisation du cytosquelette. La signalisation par les r cepteurs antig niques est facilit e par des cor cepteurs qui s'engagent la suite de la liaison r cepteur-antig ne. Ces cor cepteurs sont les prot ines transmembranaires CD4 et CD8 liant le CMH dans les lymphocytes T et le complexe cor cepteur des lymphocytes B liant le compl ment contenant CD19 dans les lymphocytes B. Les r cepteurs co-stimulateurs et inhibiteurs modulent la signalisation des r cepteurs antig niques dans les lymphocytes T et B. Les signaux initi s par les r cepteurs des lymphocytes T et de l'antig ne des lymphocytes B sont essentiels l'activation des lymphocytes et d terminent la sp cificit de la r ponse immunitaire adaptative initi e. Cependant, la signalisation du r cepteur de l'antig ne n'est pas suffisante elle seule pour activer un lymphocyte T ou un lymphocyte B na f. Ces lymphocytes na fs ont besoin de signaux suppl mentaires pour obtenir une activation compl te. Les r cepteurs des lymphocytes T et B qui peuvent fournir ce deuxi me signal n cessaire sont appel s r cepteurs de costimulation et font partie de la famille des prot ines CD28 ou de la superfamille des r cepteurs TNF. Alors que les lymphocytes T na fs utilisent principalement CD28 comme r cepteur de co-stimulation, les lymphocytes B na fs utilisent le membre de la famille des r cepteurs TNF CD40. La fonction globale de la signalisation par le biais de ces r cepteurs co-stimulateurs est d'am liorer les signaux des r cepteurs antig niques qui induisent l'activation du facteur de transcription et l'activation de la PI 3-kinase, assurant ainsi l'activation de la cellule T ou de la cellule B. Contrairement ces signaux de r cepteurs co-stimulateurs activateurs, d'autres r cepteurs de surface cellulaire sur les cellules T et les cellules B fonctionnent pour r guler la baisse les signaux d'activation. Ces r cepteurs inhibiteurs sont importants pour pr venir les r ponses immunitaires excessives qui peuvent conduire des conditions inflammatoires ou auto-immunes destructrices, en particulier dans le cas d'infections chroniques qui sont contr l es de mani re inefficace par le syst me immunitaire. 7-21 La prot ine de surface cellulaire CD28 est un r cepteur de signalisation co-stimulateur n cessaire l'activation des lymphocytes T na fs. La signalisation par le complexe r cepteur des lymphocytes T d crit dans les sections pr c dentes n'est pas suffisante elle seule pour activer un lymphocyte T na f. Comme nous l'avons vu au chapitre 1, les cellules pr sentatrices d'antig nes qui peuvent activer les lymphocytes T na fs portent des prot ines de surface cellulaires appel es mol cules co-stimulatrices ou ligands co-stimulateurs. Ceux-ci interagissent avec les r cepteurs de surface cellulaire, connus sous le nom de r cepteurs de costimulation, sur le lymphocyte T na f pour transmettre un signal qui est n cessaire, avec la stimulation antig nique, pour l'activation des lymphocytes T ce signal est parfois appel signal 2 . Nous discutons en d tail des cons quences immunologiques de cette exigence de co-stimulation au chapitre 9. Le mieux com |
Immunologie de Janeway | pris de ces r cepteurs co-stimulateurs est la prot ine CD28 la surface de la cellule. CD28 est pr sent la surface de tous les lymphocytes T na fs et se lie aux ligands co-stimulateurs B7.1 (CD80) et B7.2 (CD86), qui sont exprim s principalement sur des cellules pr sentatrices d'antig nes sp cialis es telles que les cellules dendritiques. Pour tre activ , le lymphocyte na f doit engager la fois l'antig ne et un ligand co-stimulateur sur la m me cellule pr sentatrice d'antig ne. La signalisation CD28 favorise l'activation des lymphocytes T d pendants de l'antig ne, principalement en favorisant la prolif ration des lymphocytes T, la production de cytokines et la survie cellulaire. Tous ces effets sont m di s par des motifs de signalisation pr sents dans le domaine cytoplasmique de CD28. Apr s engagement par les mol cules B7, CD28 devient tyrosine phosphoryl e par Lck dans son domaine cytoplasmique sur les r sidus de tyrosine dans un motif YXN qui peut recruter la prot ine adaptatrice Grb2, et dans un motif non-ITAM YMNM. La queue cytoplasmique de CD28 porte galement un motif riche en proline (PXXP) qui se lie aux domaines SH3 de Lck et Itk. Bien que les d tails soient incertains, un effet majeur de la phosphorylation de CD28 est d'activer la PI 3-kinase pour g n rer PIP3 (Fig. 7.29). Par ce m canisme, le signal de co-stimulation induit par CD28 coop re avec le signal du r cepteur des lymphocytes T pour assurer l'activation maximale de trois des quatre modules de signalisation du r cepteur des lymphocytes T d crits ci-dessus. Plus pr cis ment, une forte concentration de PIP3 recrute Itk dans la membrane, o Lck peut le phosphoryler, am liorant ainsi l'activation de PLC- . PIP3 a galement pour fonction de recruter et d'activer Akt, ce qui favorise la survie cellulaire et l'augmentation du m tabolisme cellulaire (voir Section 7.17). Une fonction suppl mentaire d'Akt est de phosphoryler la prot ine de liaison l'ARN NF-90 ; lorsqu'il est phosphoryl , le NF-90 se d place du noyau vers le cytoplasme et se lie l'ARNm de l'IL-2 et le stabilise, ce qui entra ne une augmentation de la synth se de l'IL-2. Enfin, PIP3 recrute Vav, conduisant une r organisation cytosquelettique (voir Section 7.19). Ainsi, la signalisation co-stimulatoire par le biais de CD28 fonctionne pour amplifier la plupart des r ponses en aval la stimulation des r cepteurs des lymphocytes T (voir Fig. 7.29). VID O 7.3 CD28B7MHCPIP2PIP3PI3KPI3KPIP3 recrute PDK1 et Akt, permettant PDK1 de phosphoryler et d'activer la liaison d'Akt B7 induit la phosphorylation de CD28, activant la PI 3-kinase pour produire PIP3 B7.1 et B7.2 sont des ligands CD28 exprim s sur des APCs sp cialis s PIP3 recrute galement Itk, lui permettant de phosphoryler PLC- PIP3 recrute galement Vav, conduisant l'activation de Cdc24 SH2domainkinasedomainAktItkSLP-76LATPDK1PLC- activeCdc42inactiveCdc42Vav Fig. 7.29 La prot ine co-stimulatrice des lymphocytes T CD28 transduit des signaux qui am liorent les voies de signalisation des r cepteurs antig niques. Les ligands de cd28, savoir B7.1 et B7.2, ne sont exprim s que sur des cellules pr sentatrices d'antig nes (APC) sp cialis es telles que les cellules dendritiques (premier panel). L'engagement de CD28 induit sa phosphorylation de la tyrosine, qui active la pi 3-kinase (pi3K), avec la production ult rieure de pip3 qui recrute plusieurs enzymes via leurs domaines de ph, les rapprochant ainsi de leurs substrats dans la membrane. La prot ine kinase akt, qui est phosphoryl e par la prot ine kinase-1 d pendante de la phosphoinositide (pdK1), est activ e et am liore la survie cellulaire et r gule la hausse le m tabolisme cellulaire (voir fig. 7.22). Le recrutement de la kinase itk dans la membrane est essentiel pour l'activation compl te de pLc- (voir fig. 7.16). PIP3 recrute galement le VAV, ce qui entra ne l'activation de CDC42 et induit la polym risation de l'actine (voir Fig. 7.24). 7-22 L'activation maximale de PLC- , qui est importante pour l'activation du facteur de transcription, n cessite un signal de co-stimulation induit par CD28. Une fonction importante de la signalisation co-stimulatoire par CD28 est de promouvoir l'activation maximale de PLC- via la production locale de PIP3. Celui-ci recrute Itk par son domaine PH, am liorant la phosphorylation d'Itk par Lck. Itk activ est ensuite recrut dans le complexe phosphoryl LAT :Gads :SLP-76 par ses domaines SH2 et SH3 se liant SLP-76, o il phosphoryle et active PLC- (voir Fig. 7.16). L'activation de PLC- clive PIP2 pour produire les deux seconds messagers DAG et IP3, conduisant finalement l'activation des facteurs de transcription NFAT, AP-1 et NF B. Ainsi, l'activation compl te de PLC- conduisant l'activation du facteur de transcription n cessite des signaux manant la fois du r cepteur des lymphocytes T et de CD28. Dans les lymphocytes T, l'une des principales fonctions de NFAT, AP-1 et NF B est d'agir ensemble pour stimuler l'expre |
Immunologie de Janeway | ssion du g ne de la cytokine IL-2, qui est essentielle pour favoriser la prolif ration et la diff renciation des lymphocytes T en cellules effectrices. Le promoteur du g ne IL-2 contient de multiples l ments r gulateurs qui doivent tre li s par des facteurs de transcription pour initier l'expression de l'IL2. Certains sites de contr le sont d j li s par des facteurs de transcription, tels que Oct1, qui sont produits de mani re constitutive dans les lymphocytes, mais cela n'est pas suffisant pour activer l'IL-2. Ce n'est que lorsque AP-1, NFAT et NF B sont tous activ s et sont li s leurs sites de contr le dans le promoteur IL-2 que le g ne est exprim . NFAT et AP-1 se lient au promoteur de mani re coop rative et avec une affinit plus lev e en formant un h t rotrim re de NFAT, Jun et Fos. De plus, la co-stimulation de CD28 am liore encore la transcription de l'IL-2 en augmentant l'activation de NF B. Ainsi, le promoteur de l'IL-2 int gre les signaux provenant la fois du r cepteur des lymphocytes T et des voies de signalisation CD28 pour s'assurer que l'IL-2 n'est produite que dans des circonstances appropri es (Fig. 7.30). Associ e la phosphorylation de NF-90 induite par CD28, conduisant une augmentation de la stabilit de l'ARNm de l'IL-2, la co-stimulation de CD28 entra ne une augmentation substantielle de la production d'IL-2 par les lymphocytes T activ s. Les membres de la superfamille des r cepteurs TNF 7-23 augmentent l'activation des lymphocytes T et B. Alors que l'activation na ve des lymphocytes T et B n cessite une signalisation par le biais des r cepteurs antig niques de ces cellules, la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T ou des lymphocytes B, Fig. 7.30 Sch ma simplifi d crivant plusieurs voies de signalisation qui convergent vers le promoteur de l'IL-2. La liaison d'ap-1, nfaT et nf B au promoteur du g ne IL-2 int gre plusieurs voies de signalisation manant du r cepteur des lymphocytes T (TcR) et de cd28 en une seule sortie, la production de la cytokine iL-2. Le chemin mapK active ap-1 ; le calcium active la nfaT ; et la prot ine kinase c active nf B. les trois voies sont n cessaires pour stimuler la transcription de l'IL-2. L'activation du g ne n cessite la fois la liaison de nfaT et d'ap-1 un l ment promoteur sp cifique, et la liaison suppl mentaire d'ap-1 seule un autre site. oct1 est un facteur de transcription n cessaire la transcription de l'IL-2. contrairement aux autres facteurs de transcription, il est li constitutivement au promoteur et n'est donc pas r gul par le r cepteur des lymphocytes T ou la signalisation CD28. respectivement, n'est pas suffisant pour activer les cellules. Pour les lymphocytes T na fs, un signal de co-stimulation suppl mentaire est requis et, comme nous l'avons vu ci-dessus (voir Sections 7-21 et 7-22), il est fr quemment fourni par le r cepteur CD28. Pour les lymphocytes B na fs, le signal d'activation suppl mentaire peut tre fourni par des interactions directes entre l'agent pathog ne et un r cepteur inn de reconnaissance des formes (PRR), tel qu'un TLR, sur le lymphocyte B. Cependant, pour une activation plus efficace des lymphocytes B conduisant la production de toutes les classes d'anticorps et la formation de lymphocytes B m moire, des signaux d'activation suppl mentaires des lymphocytes B sont apport s par les lymphocytes T CD4. L'un de ces composants est la production de cytokines des lymphocytes T, qui se lient leurs r cepteurs et les stimulent la surface des lymphocytes B (voir chapitre 10). Le deuxi me composant, plus essentiel, fourni par les lymphocytes T CD4 est la stimulation de CD40 sur le lymphocyte B par le ligand CD40 exprim sur le lymphocyte T. L'importance de l'interaction entre les ligands CD40 et CD40 pour les r ponses des lymphocytes B aux antig nes prot iques est mise en vidence par la d couverte qu'une maladie immunod ficiente s v re r sultant d'une alt ration des r ponses anticorps est caus e par l'absence d'expression du ligand CD40 sur les lymphocytes T CD4 d'un patient. CD40 fait partie de la grande superfamille des r cepteurs du TNF, qui comprend plus de 20 membres. Alors que certains membres de cette famille, comme le Fas (voir Chapitre 11), sont sp cialis s pour induire la mort cellulaire, la majorit des membres de la superfamille des r cepteurs TNF, y compris CD40, activent la fois les voies NF B et PI 3-kinase apr s stimulation du r cepteur (Fig. 7.31). Alors que l'activation de NF B conduit une survie cellulaire accrue, la voie PI 3-kinase a des effets g n ralis s et pl iotropes sur la physiologie des cellules B et constitue une caract ristique centrale de la signalisation CD40. Le principal m diateur du signal de la PI 3-kinase est la s rine/thr onine kinase Akt, qui est recrut e et activ e apr s la g n ration de PI(3,4,5)P3 au niveau de la membrane des cellules B. Akt stimule ensuite plusieurs voies en aval qui induisent la survie cellulaire, la progression du cycle c |
Immunologie de Janeway | ellulaire, l'absorption et le m tabolisme du glucose, ainsi que l'activation de mTOR, qui sont toutes essentielles la r ponse productive de la cellule B activ e. D'une mani re g n rale, CD40 sur les lymphocytes B fonctionne d'une mani re analogue CD28 sur les lymphocytes T, car les deux r cepteurs servent augmenter les niveaux d'activation d'Akt induits par les voies de signalisation du r cepteur des lymphocytes B ou du r cepteur des lymphocytes T, respectivement. Les membres de la superfamille des r cepteurs TNF, y compris CD40, signalent par un m canisme distinct de celui des r cepteurs antig niques, car il n'implique pas l'activation des tyrosine kinases. Au lieu de cela, la stimulation des r cepteurs TNF recrute des prot ines adaptatrices appel es TRAF (TNF-receptor-associated factors). En plus de servir de simples adaptateurs qui favorisent l'assemblage de complexes multiprot iques, cinq Fig. 7.31 Le membre de la superfamille des r cepteurs TNF CD40 est une mol cule co-stimulatrice importante sur les lymphocytes B. Plusieurs membres de la superfamille des r cepteurs Tnf sont exprim s sur les lymphocytes T et les lymphocytes B. une fonction cl de ces r cepteurs est l'activation de nf B, qui se produit par une voie distincte de celle initi e par la stimulation du r cepteur antig nique et est souvent appel e la voie non canonique nf B. Les membres de la superfamille des r cepteurs Tnf activent galement les voies de signalisation de la pi 3-kinase. un membre important de la superfamille des r cepteurs Tnf sur les lymphocytes B est cd40. avant la stimulation, les mol cules TRaf, qui sont des ubiquitines ligases, sont associ es la ciap, une autre ubiquitine ligase, et la kinase niK, induisant la nf B. dans ces conditions d' quilibre, la liaison TRaf favorise l'ubiquitination et la d gradation de niK. Lorsque cd40 est stimul par la liaison cd40L, ce complexe est recrut dans le domaine intracellulaire de cd40. TRaf2 catalyse l'ubiquitination de CIAP li e K63, conduisant l'ubiquitination de TRaf3 li e K48 m di e par ciap. Cela conduit la d gradation de TRaf3, lib rant niK et permettant niK de phosphoryler et d'activer la kinase i B (iKK ). iKK phosphoryle la prot ine pr curseur de nf B p100, induisant son clivage pour former la sous-unit p52 active, qui se lie relB pour former le facteur de transcription nf B actif. La stimulation cd40L de cd40 active galement la pi 3-kinase, ce qui conduit l'activation d'akt par pdK1. des six TRAF connus fonctionnent galement comme des ubiquitine ligases E3. Cette activit contribue la capacit de la plupart des membres de la superfamille des r cepteurs TNF activer la voie NF B, en utilisant une voie distincte de celle initi e par la stimulation des r cepteurs antig niques et souvent appel e voie NF B non canonique (voir Fig. 7.31). En revanche, le m canisme biochimique pr cis par lequel les r cepteurs TNF et les TRAF induisent l'activation de la PI 3-kinase n'est pas encore connu. CD40 est exprim de mani re constitutive sur les lymphocytes B et fonctionne lors de l'activation des lymphocytes B en r ponse la reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes B. D'autres membres de la superfamille des r cepteurs TNF sont galement exprim s sur les lymphocytes B, et chacun d'entre eux est important dans la survie des lymphocytes B un stade particulier de la maturation des lymphocytes B, y compris les lymphocytes B qui se sont diff renci s en cellules s cr tant des anticorps ou en cellules m moire. De m me, les membres de la superfamille des r cepteurs TNF sont exprim s sur les lymphocytes T, dont beaucoup sont r gul s la hausse apr s l'activation des lymphocytes T. Ces mol cules, telles que OX40, 4-1BB, CD30 et CD27, contribuent d'importants signaux de survie et fonctionnent pour am liorer le m tabolisme cellulaire aux stades ult rieurs de la r ponse des lymphocytes T l'infection (voir le chapitre 11). r ponses en interf rant avec les voies de signalisation de co-stimulation. CD28 appartient une famille de r cepteurs structurellement apparent s qui sont exprim s par les lymphocytes et se lient aux ligands de la famille B7. Certains, comme le r cepteur ICOS, dont il est question au chapitre 9, agissent comme des r cepteurs activateurs, mais d'autres inhibent la signalisation par les r cepteurs antig niques, peuvent stimuler l'apoptose et sont importants dans la r gulation de la r ponse immunitaire. Les r cepteurs inhibiteurs li s CD28 et exprim s par les lymphocytes T comprennent CTLA-4 (CD152) et-1 (mort programm e-1), tandis que l'att nuateur des lymphocytes B et T (BTLA) est exprim la fois par les lymphocytes T et les lymphocytes B. Parmi ceux-ci, CTLA-4 semble tre le plus important : les souris d pourvues de CTLA-4 meurent un jeune ge d'une prolif ration incontr l e de lymphocytes T dans plusieurs organes, tandis que la perte de-1 ou de BTLA provoque des changements moins marqu s qui modifient l'am |
Immunologie de Janeway | pleur des r ponses apr s l'activation des lymphocytes, plut t que de provoquer une lymphoprolif ration spontan e g n ralis e. CTLA-4 et-1 ont tous deux t cibl s pour le d veloppement de th rapies base de prot ines qui fonctionnent pour bloquer les activit s de ces r cepteurs. L'objectif de ces th rapies est d'am liorer les r ponses des lymphocytes T en inhibant ces r cepteurs inhibiteurs, une strat gie th rapeutique appel e blocage des points de contr le (voir le chapitre 16). Des essais cliniques r cents d montrent que les blocages de CTLA-4 et-1 ont une efficacit remarquable dans le traitement du cancer en am liorant les r ponses des lymphocytes T antitumoraux du patient. CTLA-4 est induit par les lymphocytes T activ s et se lie aux m mes ligands co-stimulateurs (B7.1 et B7.2) que CD28, mais l'engagement de CTLA-4 est inhibiteur de l'activation des lymphocytes T, plut t que d'am lioration (Fig. 7.32). La fonction de CTLA-4 est contr l e en grande partie par la r gulation de son expression de surface. Initialement, CTLA-4 r side sur les membranes intracellulaires, mais se d place vers la surface cellulaire apr s la signalisation du r cepteur des lymphocytes T. L'expression de surface de CTLA-4 est contr l e par la phosphorylation du motif GVYVKM base de tyrosine dans sa queue cytoplasmique. Lorsque ce motif n'est pas phosphoryl , il est capable de se lier la mol cule adaptatrice de clathrine AP-2, ce qui limine CTLA-4 de la surface. Lorsqu'il est phosphoryl , ce motif ne peut pas se lier AP-2, et CTLA-4 reste dans la membrane, o il peut se lier aux mol cules B7 sur les cellules pr sentatrices d'antig ne. CTLA-4 a une affinit plus lev e pour ses ligands B7 que CD28 et, apparemment important pour sa fonction inhibitrice, il engage les mol cules B7 dans une orientation diff rente. CD28, CTLA-4 et B7.1 sont tous exprim s sous forme d'homodim res. Un dim re CD28 engage un dim re B7.1 dans une correspondance directe biunivoque, mais un dim re CTLA-4 engage deux dim res B7 diff rents dans une configuration qui permet des liaisons crois es tendues qui conf rent une grande avidit l'interaction (voir Fig. 7.32). CTLA-4 tait autrefois pr sum agir en recrutant des phosphatases inhibitrices, comme certains des autres r cepteurs inhibiteurs d crits plus tard, mais on ne pense plus que ce soit le cas. Il n'est toujours pas clair si CTLA-4 active directement les voies de signalisation inhibitrices. Au lieu de cela, ses actions peuvent r sulter en partie du blocage de la liaison de CD28 B7, r duisant ainsi la co-stimulation d pendante de CD28. Les lymphocytes T exprimant CTLA-4 peuvent galement exercer un effet inhibiteur sur l'activation d'autres lymphocytes T. La fa on dont ils le font n'est pas encore claire, mais cela pourrait r sulter de la liaison de CTLA-4 aux mol cules B7 sur les cellules pr sentatrices d'antig ne, volant ainsi le ligand de CD28 requis par les autres lymphocytes T. Les actions directes de CTLA-4 sur les lymphocytes T n'ont cependant pas t exclues. Notamment, les lymphocytes T r gulateurs qui sont n cessaires pour supprimer l'auto-immunit expriment des niveaux lev s de CTLA-4 leur surface, et ils ont besoin de CTLA-4 pour fonctionner normalement. Les cellules r gulatrices sont d crites en d tail au chapitre 9. 7-25 Les r cepteurs inhibiteurs des lymphocytes r gulent la baisse les r ponses immunitaires en recrutant des prot ines ou des phosphatases lipidiques. D'autres r cepteurs qui peuvent inhiber l'activation des lymphocytes poss dent des motifs dans leurs r gions cytoplasmiques qui sont connus sous le nom de motif inhibiteur bas sur la tyrosine de l'immunor cepteur (ITIM, s quence consensus [I/V]XYXX[L/I], o X est un acide amin ) (Fig. 7.33) ou le motif de commutation bas sur la tyrosine de l'immunor cepteur associ (ITSM, s quence consensus TXYXX[V/I]). Lorsque la tyrosine d'un ITIM ou d'un ITSM est phosphoryl e, elle peut recruter l'une ou l'autre des deux phosphatases inhibitrices, appel es SHP (phosphatase contenant SH2) et SHIP (SH2contenant de l'inositol phosphatase), via leurs domaines SH2. La SHP est une prot ine tyrosine phosphatase qui limine les groupes phosphate ajout s par les tyrosine kinases une vari t de prot ines. SHIP est une inositol phosphatase qui limine le phosphate de PIP3 pour g n rer PIP2, inversant ainsi le recrutement de prot ines telles que les kinases Tec et Akt la membrane cellulaire et inhibant ainsi la signalisation. CD28 B7.1 Un dim re de CD28 n'engage qu'un seul dim re de B7 Une orientation de liaison distincte permet un dim re de CTLA-4 de se lier deux dim res B7 diff rents, ce qui permet un regroupement haute avidit de CTLA-4 Fig. 7.32 CTLA-4 a une affinit plus lev e que CD28 pour B7 et l'engage dans une orientation multivalente. cd28 et cTLa-4 sont tous deux exprim s sous forme de dim res la surface de la cellule et se lient tous deux deux ligands de B7.1, qui est un dim re, et de B7.2, qui ne l'est |
Immunologie de Janeway | pas. cependant, les orientations de la liaison B7 de cd28 et de cTLa-4 diff rent d'une mani re qui contribue l'action inhibitrice de cTLa-4. un dim re de CD28 n'engage qu'un seul dim re de B7.1. Mais un dim re de cTLa-4 se lie de telle mani re que deux dim res diff rents de B7.1 sont engag s en m me temps, ce qui permet ces mol cules de se regrouper en complexes de haute avidit . Ceci, ainsi que l'affinit plus lev e de cTLa-4 pour les mol cules B7, pourrait lui donner un avantage dans la comp tition pour les mol cules B7 disponibles sur une cellule pr sentatrice d'antig ne, fournissant un m canisme par lequel il pourrait bloquer la co-stimulation des cellules T. Les lymphocytes B, les lymphocytes T et les lymphocytes NK expriment des r cepteurs qui contiennent des motifs inhibiteurs bas s sur la tyrosine PIR-B Fc RIIB-1 CD22 BTLA, KIR2DL KIR3DL PD-1 Fig. 7.33 Certains r cepteurs de surface cellulaire lymphocytaires contiennent des motifs impliqu s dans la r gulation n gative de l'activation. Plusieurs r cepteurs qui transduisent des signaux qui inhibent l'activation des lymphocytes ou des cellules nK contiennent un ou plusieurs iTims (immunor cepteurs base de motifs inhibiteurs bas s sur la tyrosine) dans leurs queues cytoplasmiques (rectangles rouges). Les iTims se lient diverses phosphatases qui, lorsqu'elles sont activ es, inhibent les signaux d riv s des r cepteurs contenant des iTam. L'un des r cepteurs contenant l'ITIM est le-1 (voir Fig. 7.33), qui est induit transitoirement sur les lymphocytes T activ s, les lymphocytes B et les cellules my lo des. Il peut se lier aux ligands de la famille B7-L1 (ligand de mort programm e-1, B7-H1) et-L2 (ligand de mort programm e-2, B7-DC). Malgr leurs noms, nous comprenons maintenant que ces prot ines fonctionnent comme des ligands pour le r cepteur inhibiteur-1, plut t que d'agir directement dans la mort cellulaire. -L1 est exprim constitutivement par une grande vari t de cellules, tandis que l'expression de-L2 est induite sur les cellules pr sentatrices d'antig nes pendant l'inflammation. tant donn que-L1 est exprim de mani re constitutive, la r gulation de l'expression de-1 pourrait jouer un r le essentiel dans le contr le des r ponses des lymphocytes T. Par exemple, la signalisation par des cytokines pro-inflammatoires peut r primer-1, am liorant ainsi la r ponse des lymphocytes T. Les souris d pourvues de-1 d veloppent progressivement une auto-immunit , probablement en raison d'une incapacit r guler l'activation des lymphocytes T. Dans les infections chroniques, l'expression g n ralis e de-1 r duit l'activit effectrice des lymphocytes T ; Cela permet de limiter les dommages potentiels aux cellules des spectateurs, mais au d triment de l' limination des agents pathog nes. BTLA contient un ITIM et un ITSM et est exprim sur les lymphocytes T et B activ s, ainsi que sur certaines cellules du syst me immunitaire inn . Cependant, contrairement d'autres membres de la famille CD28, BTLA n'interagit pas avec les ligands B7 mais se lie un membre de la famille des r cepteurs TNF ; appel mol cule d'entr e de l'herp svirus (HVEM), ce r cepteur est fortement exprim sur les cellules T au repos et les cellules dendritiques immatures. Lorsque BTLA et HVEM sont co-exprim s sur la m me cellule, BTLA utilise un deuxi me m canisme qui inhibe davantage l'activation des lymphocytes. Dans cette configuration, BLTA se lie HVEM et emp che HVEM de se lier d'autres partenaires qui stimuleraient les voies de signalisation pro-survie d pendantes de NF B en aval de HVEM. Alternativement, lorsque BTLA et HVEM sont exprim s sur des cellules diff rentes, l'interaction de ces deux r cepteurs fonctionne pour stimuler le signal positif de survie dans la cellule exprimant HVEM. D'autres r cepteurs sur les cellules B et T contiennent galement des ITIM et peuvent inhiber l'activation cellulaire lorsqu'ils sont ligatur s avec les r cepteurs antig niques. Un exemple est le r cepteur Fc RIIB-1 sur les cellules B, qui se lie la r gion Fc des anticorps IgG. En cons quence, les antig nes pr sents sous forme de complexes immuns contenant des anticorps IgG sont m diocres pour activer les lymphocytes B na fs, en raison du co-engagement du r cepteur des lymphocytes B avec ce r cepteur Fc inhibiteur. L'ITIM dans Fc RIIB-1 recrute SHIP dans un complexe avec le r cepteur des cellules B pour bloquer les actions de la PI 3-kinase (Fig. 7.34). Un autre r cepteur inhibiteur des lymphocytes B est CD22, une prot ine transmembranaire qui reconna t les glycoprot ines modifi es l'acide sialique que l'on trouve couramment sur les cellules de mammif res, mais rarement la surface des agents pathog nes microbiens. CD22 contient un ITIM qui interagit avec SHP, une phosphatase qui peut d phosphoryler des adaptateurs tels que SLP-65 qui s'associent CD22, inhibant ainsi la signalisation du r cepteur des cellules B. Le motif ITIM est galement un motif important dans la signalisat |
Immunologie de Janeway | ion par les r cepteurs des cellules NK qui inhibent l'activit tueuse de ces cellules (voir la section 3-26). Ces r cepteurs inhibiteurs reconnaissent les mol cules du CMH de classe I et transmettent des signaux qui inhibent la lib ration des granules cytotoxiques de la cellule NK lorsque la cellule NK reconna t une cellule saine non infect e. Dans les cellules NK, les r cepteurs contenant ITIM jouent un r le important dans la d finition du seuil d'activation des cellules NK en quilibrant les signaux positifs des r cepteurs contenant ITAM. R sum . La signalisation par les r cepteurs antig niques sur les lymphocytes T et B est essentielle l'activation de ces cellules. Cependant, pour les lymphocytes T et B na fs, le signal via le r cepteur des lymphocytes T ou le r cepteur des lymphocytes B, respectivement, n'est pas suffisant pour initier une r ponse. En plus des signaux des r cepteurs antig niques, ces cellules ont besoin de signaux par le biais de r cepteurs accessoires qui servent surveiller l'environnement de la cellule pour assurer la pr sence d'une infection. Une signalisation secondaire importante Fig. 7.34 Le r cepteur Fc contenant ITIM inhibe la signalisation du r cepteur des cellules B en recrutant l'inositol phosphatase SHIP. Lorsque le r cepteur des lymphocytes B se lie un antig ne d j pr sent dans les complexes immuns avec les igG, le r cepteur fc fc RiiB contenant iTim est engag en m me temps que le r cepteur des lymphocytes B. La kinase de la famille Src pr sente au niveau du r cepteur des cellules B (BcR) phosphoryle le motif iTim de fc RiiB, qui recrute ensuite l'inositol phosphatase Ship contenant le domaine Sh2. Le vaisseau d phosphoryle pip3 dans la membrane plasmique, g n rant pip2. Les enzymes contenant le domaine ph, telles que vav, Btk et pLc- , d pendent de la liaison de leur domaine ph pip3 pour leur recrutement stable dans le complexe r cepteur des cellules B activ . La perte de pip3 met fin au recrutement de ces enzymes et inhibe la signalisation des r cepteurs des lymphocytes B. chez les lymphocytes T na fs est fourni par la famille des prot ines co-stimulatrices CD28, qui se lient aux membres de la famille des prot ines B7. Les membres activateurs de la famille CD28 fournissent des signaux de co-stimulation qui amplifient le signal du r cepteur des lymphocytes T et sont importants pour assurer l'activation des lymphocytes T na fs par la cellule cible appropri e. Dans les lymphocytes B, ces signaux secondaires sont fournis par des membres de la superfamille des r cepteurs TNF, tels que CD40. Les membres inhibiteurs de CD28 et d'autres familles de r cepteurs ont pour fonction d'att nuer ou de bloquer compl tement la signalisation en activant les r cepteurs. L'expression r gul e des r cepteurs activateurs et inhibiteurs et de leurs ligands g n re un niveau sophistiqu de contr le des r ponses immunitaires qui commence peine tre compris. R sum du chapitre 7. La signalisation par des r cepteurs de surface cellulaire de diff rents types est cruciale pour la capacit du syst me immunitaire r pondre de mani re appropri e aux agents pathog nes trangers. L'importance de ces voies de signalisation est d montr e par les nombreuses maladies dues une signalisation aberrante, qui comprennent la fois les maladies d'immunod ficience et les maladies auto-immunes. Les caract ristiques communes de nombreuses voies de signalisation sont la g n ration de seconds messagers tels que le calcium et les phosphoinositides et l'activation des s rine/thr onine kinases et tyrosine. Un concept important dans l'initiation des voies de signalisation par les prot ines r ceptrices est le recrutement de prot ines de signalisation dans la membrane plasmique et l'assemblage de complexes de signalisation multiprot iques. Dans de nombreux cas, la transduction du signal conduit l'activation de facteurs de transcription qui conduisent directement ou indirectement la prolif ration, la diff renciation et la fonction effectrice des lymphocytes activ s. D'autres r les de la transduction du signal sont de m dier les changements dans le cytosquelette qui sont importants pour les fonctions cellulaires telles que la migration et les changements de forme. Ces tapes des voies de signalisation des r cepteurs des lymphocytes T et B sont r sum es la figure 7.28. Bien que nous commencions comprendre les circuits de base des voies de transduction du signal, il est important de garder l'esprit que nous ne comprenons pas encore pourquoi ces voies sont si complexes. L'une des raisons pourrait tre que les voies de signalisation jouent un r le dans des propri t s telles que l'amplification, la robustesse, la diversit et l'efficacit des r ponses de signalisation. Un objectif important pour l'avenir sera de comprendre comment la conception de chaque voie de signalisation contribue la qualit et la sensibilit particuli res n cessaires des r ponses de signalisation sp cifiques. Questionn |
Immunologie de Janeway | e. 7.1 Vrai ou faux : les r cepteurs antig niques ont une activit kinase intrins que qui permet la phosphorylation des prot ines cytoplasmiques et les v nements de signalisation ult rieurs en aval. 7.2 Appariement : indiquer si les r cepteurs suivants sont des r cepteurs tyrosine kinases (RTK), sont des r cepteurs s rine/thr onine kinases (RSTK) ou n'ont pas d'activit enzymatique intrins que (null). A. ___ Kit B. ___ R cepteur des lymphocytes B C. ___ fLT3 D. ___ R cepteur TGf- 7.3 R ponse courte : comment les chafaudages et les adaptateurs peuvent-ils moduler les r ponses de signalisation s'ils n'ont pas d'activit enzymatique intrins que ? 7.4 Choix multiple : Laquelle des modifications suivantes entra nerait une augmentation de l'activit de Ras (une ou plusieurs peuvent s'appliquer) : A. une mutation de Ras qui am liore son activit GTpase B. Surexpression de Gefs C. d pl tion de GTp dans le cytoplasme D. Surexpression des carts E. une mutation de Ras qui le rend insensible aux activit s de Gaps 7.5 Appariement : ordre (en num rotant de 1 5) les v nements de signalisation en aval qui se produisent imm diatement apr s l'engagement des r cepteurs des lymphocytes T : ____ LaT et SLp-76, prot ines d' chafaudage li es par des Gads, sont phosphoryl es ____ Zap-70, un domaine Sh2 en tandem contenant de la kinase, se lie aux iTams ____ Recrutement et activation de Sh2, ph, et pX contenant des prot ines ____ pi 3-kinase est activ e et produit pip3 ____ phosphorylation des iTams par Lck, une kinase de la famille Src 7.6 Fill-in-the-Blanks : pour chacune des phrases suivantes, remplissez les blancs avec le meilleur mot s lectionn dans la liste ci-dessous. Chaque mot ne doit tre utilis qu'une seule fois. La signalisation du r cepteur de l'antig ne AKT LaT :Gads :SLp-76 conduit de nombreux v nements en aval qui se ramifient en de nombreuses voies ou modules de signalisation. Ceux-ci peuvent tre activ s par le complexe d' chafaudage ___________, la g n ration de pip3 partir de pip2 par l'enzyme ____________, ou les deux. Les r sidus de tyrosine phosphoryl s sur l' chafaudage recrutent les prot ines contenant ___________ domaines, tandis que PIP3 recrute les prot ines contenant ___________ domaines. Ces quatre modules sont l'activation de (1) ___________, qui clive pip2 pour produire daG et ip3, (2) ___________, qui se lie pip3 et active la voie mToR en phosphorylant et en inactivant le complexe TSc, (3) ____________, un adaptateur qui recrute SKap55 et Riam, et (4) __________, un Gef qui conduit l'activation de WaSp. Ces voies conduisent finalement une transcription accrue des g nes cl s, une augmentation du m tabolisme cellulaire, une augmentation de l'adh sion cellulaire et une polym risation de l'actine, respectivement. 7.7 Correspondance : adapter la petite prot ine G (GTpase) sa fonction. A. _____ Ras i. Gu pe; polym risation de l'actine B. _____ cdc42 ii. mToR ; m tabolisme cellulaire (famille Rho) C. _____ Rap1 iii. Agr gation Lfa-1 ; Adh rence cellulaire D. _____ Rheb iv. parcours mapK ; prolif ration cellulaire 7.8 Choix multiple : Laquelle des affirmations suivantes est fausse ? La polyubiquitination K63 conduit la signalisation cellulaire en aval. B. La polyubiquitination de K48 conduit la d gradation par le prot asome. C. Parmi les trois familles d'enzymes impliqu es dans l'ubiquitination les enzymes e1 (activatrices de l'ubiquitine), les enzymes e2 (conjugu es l'ubiquitine) et les enzymes e3 (ubiquitine ligases) la cbl est une enzyme e3 qui s lectionne sa cible via son domaine Sh2. D. la mono orisation di-ubiquitination des r cepteurs de surface conduit la d gradation par le prot asome. 7.9 Appariement : appariement de la maladie humaine avec le g ne qui est D. ____ Hypohidrotique li l'X iv. Dysplasie ectodermique et immunod ficience WaSp 7.10 trous : nommer le r cepteur ou le composant de signalisation correspondant dans son homologue respectif des cellules T/B : Lymphocyte T Lymphocyte B cd3 :cd3 :(cd3 )2 :(cd3 )2 A. __________ B. __________ cd21 :cd19 :cd81 cd28 C. __________ D. __________ fyn, Blk, Lyn E. __________ Syk LaT :Gads :SLp-76 F. __________ R f rences g n rales. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., et Walter, P. : Biologie mol culaire de la cellule, 6e d. New York : Garland Science, 2015. Gomperts, B., Kramer, I., et Tatham, P. : Transduction du signal. San Diego : Elsevier, 2002. Marks, F., Klingmler, U., et Mler-Decker, K. : Traitement du signal cellulaire. New York : Garland Science, 2009. Samelson, L., et Shaw, A. (eds.) : Signalisation des immunor cepteurs. Cold Spring Harbor, NY : Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2010. R f rences de sections. 7-1 Les r cepteurs transmembranaires convertissent les signaux extracellulaires en v nements biochimiques intracellulaires. Lin, J., et Weiss, A. : Signalisation des r cepteurs des lymphocytes T. J. Cell Sci. 2001, 114:243-244. Smith-G |
Immunologie de Janeway | arvin, J.E., Koretzky, G.A., et Jordan, M.S. : Activation des lymphocytes T. Annu. Rev. Immunol. 2009, 27:591 619. 7.11 Vrai ou faux : cTLa-4 et-1 sont tous deux des r cepteurs inhibiteurs contenant iTim qui interf rent avec les voies de signalisation de co-stimulation en activant des prot ines intracellulaires et/ou des phosphatases lipidiques. 7.12 Choix multiple : l'administration intraveineuse d'immunoglobulines exog nes est un traitement largement utilis pour les maladies auto-immunes qui impliquent la production d'auto-anticorps (anticorps contre les antig nes du soi). Les chercheurs ont d couvert que la pr sence d'acides sialiques sur les immunoglobulines perfus es est essentielle l'inhibition de la production d'auto-anticorps dans les propres cellules B du patient. Lequel des r cepteurs suivants pourrait potentiellement tre responsable de l'inhibition de la production d'anticorps par les lymphocytes B, compte tenu de cette d couverte ? A. fc RiiB B. cd22 C.-1 D. cd40 E. BTLa 7-2 La propagation du signal intracellulaire est m di e par de grands complexes de signalisation multiprot iques. Balagopalan, L., Coussens, N.P., Sherman, E., Samelson, L.E., et Sommers, C.L. : L'histoire du LAT : une histoire de coop rativit , de coordination et de chor graphie. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2010, 2 :a005512. Jordan, M.S., et Koretzky, G.A. : Coordination de la signalisation des r cepteurs dans plusieurs lign es cellulaires h matopo tiques par la prot ine adaptatrice SLP-76. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2010, 2 :a002501. Lim, W.A., et Pawson, T. : Signalisation de la phosphotyrosine : volution d'un nouveau syst me de communication cellulaire. Cell 2010, 142:661-667. Scott, J.D., et Pawson, T. : Signalisation cellulaire dans l'espace et le temps : o les prot ines se regroupent et quand elles sont s par es. Science 2009, 326:1220-1224. 7-3 Les petites prot ines G agissent comme des interrupteurs mol culaires dans de nombreuses voies de signalisation diff rentes. Etienne-Manneville, S., et Hall, A. : Rho GTPases en biologie cellulaire. Nature 2002, 420:629-635. Mitin, N., Rossman, K.L., et Der, C.J. : Interaction de signalisation dans la fonction de la superfamille Ras. Curr. Biol. 2005, 15 :R563-R574. 7-4 Les prot ines de signalisation sont recrut es dans la membrane par divers m canismes. Buday, L. : Ciblage membranaire des mol cules de signalisation par des prot ines adaptatrices contenant le domaine SH2 / SH3. Biochim. Biophys. Acta 1999, 1422:187-204. Kanai, F., Liu, H., Field, S.J., Akbary, H., Matsuo, T., Brown, G.E., Cantley, L.C., et Yaffe, M.B. : Les domaines PX de p47phox et p40phox se lient aux produits lipidiques de PI(3)K. Nat. Cell Biol. 2001, 3:675-678. Lemmon, M.A. : Reconnaissance membranaire par les domaines de liaison aux phospholipides. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9:99-111. 7-5 Les modifications post-traductionnelles des prot ines peuvent la fois activer et inhiber les r ponses de signalisation. Ciechanover, A. : Prot olyse : du lysosome l'ubiquitine et au prot asome. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005, 6:79-87. Hurley, J.H., Lee, S., et Prag, G. : Domaines de liaison l'ubiquitine. Biochimie. J. 2006, 399:361-372. Liu, Y.C., Penninger, J., et Karin, M. : Immunit par ubiquitylation : un processus r versible de modification. Nat. Rev. Immunol. 2005, 5:941 952. Wertz, I.E., et Dixit, V.M. : Signalisation NF B : r gulation par ubiquitination. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2010, 2 :a003350. 7-6 L'activation de certains r cepteurs g n re des seconds messagers petites mol cules. Kresge, N., Simoni, R.D., et Hill, R.L. : La d couverte par Earl W. Sutherland de l'ad nine monophosphate cyclique et du deuxi me syst me messager. J. Biol. Chem. 2005, 280:39-40. Rall, T.W., et Sutherland, E.W. : Formation d'un ribonucl otide ad nine cyclique par des particules tissulaires. J. Biol. Chem. 1958, 232:1065-1076. 7-7 Les r cepteurs antig niques sont constitu s de cha nes variables de liaison l'antig ne associ es des cha nes invariantes qui remplissent la fonction de signalisation du r cepteur. Brenner, M.B., Trowbridge, I.S., et Strominger, J.L. : R ticulation des prot ines r ceptrices des lymphocytes T humains : association entre la sous-unit b ta de l'idiotype des lymphocytes T et la sous-unit lourde de la glycoprot ine T3. Cell 1985, 40:183-190. Call, M.E., Pyrdol, J., Wiedmann, M., et Wucherpfennig, K.W. : Le principe organisateur dans la formation du complexe r cepteur des lymphocytes T-CD3. Cell 2002, 111:967-979. Kuhns, M.S., et Davis, M.M. : La signalisation TCR merge de la somme de nombreuses parties. Devant. Immunol. 2012, 3:159. Samelson, L.E., Harford, J.B., et Klausner, R.D. : Identification des composants du complexe r cepteur de l'antig ne des lymphocytes T murins. Cell 1985, 43:223-231. Tolar, P., Sohn, H.W., Liu, W. et Pierce, S.K. : L'assemblage mol culaire et l'organisation des oligom res actifs du r cepteur des cellules B d |
Immunologie de Janeway | e signalisation. Immunol. 2009, 232:34-41. 7-8 La reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes T et ses cor cepteurs transduit un signal travers la membrane plasmique pour initier la signalisation. Klausner, R.D., et Samelson, L.E. : Voies d'activation du r cepteur de l'antig ne des lymphocytes T : la connexion tyrosine kinase. Cell 1991, 64:875-878. Weiss, A., et Littman, D.R. : Transduction du signal par les r cepteurs de l'antig ne lymphocytaire. Cell 1994, 76:263-274. 7-9 La reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes T et ses cor cepteurs conduit la phosphorylation des ITAMs par les kinases de la famille Src, g n rant le premier signal intracellulaire dans une cascade de signalisation. Au-Yeung, B.B., Deindl, S., Hsu, L.-Y., Palacios, E.H., Levin, S.E., Kuriyan, J., et Weiss, A. : La structure, la r gulation et la fonction de ZAP-70. Immunol. 2009, 228:41-57. Bartelt, R.R., et Houtman, J.C.D. : La prot ine adaptatrice LAT sert de n ud d'int gration pour les voies de signalisation qui pilotent l'activation des lymphocytes T. Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med. 2013, 5:101 110. Chan, A.C., Iwashima, M., Turck, C.W., et Weiss, A. : ZAP-70 : une pro-t ine-tyrosine kinase de 70 Kd qui s'associe la cha ne z ta TCR. Cell 1992, 71:649-662. Iwashima, M., Irving, B.A., van Oers, N.S., Chan, A.C., et Weiss, A. : Interactions s quentielles du TCR avec deux tyrosine kinases cytoplasmiques distinctes. Science 1994, 263:1136-1139. Okkenhaug, K., et Vanhaesebroeck, B. : PI3K dans le d veloppement, la diff renciation et l'activation des lymphocytes. Nat. Rev. Immunol. 2003, 3:317 330. Zhang, W., Sloan-Lancaster, J., Kitchen, J., Trible, R.P., et Samelson, L.E. : LAT : le substrat de la tyrosine kinase ZAP-70 qui relie le r cepteur des lymphocytes T l'activation cellulaire. Cell 1998, 92:83-92. 7-10 ITAM phosphoryl s recrutent et activent la tyrosine kinase ZAP-70. Yan, Q., Barros, T., Visperas, P.R., Deindl, S., Kadlecek, T.A., Weiss, A., et Kuriyan, J. : Base structurelle de l'activation de ZAP-70 par phosphorylation de l'agent de liaison SH2-kinase. Mol. Cellule. Biol. 2013, 33:2188-2201. Les ITAM 7-11 sont galement trouv s dans d'autres r cepteurs sur les leucocytes qui signalent l'activation cellulaire. Lanier, L.L. : Sur la corde raide : l'activation et l'inhibition des cellules tueuses naturelles. Nat. Immunol. 2008, 9:495 502. 7-12 Activated ZAP-70 phosphoryle les prot ines d' chafaudage et favorise l'activation de la PI 3-kinase. Zhang, W., Sloan-Lancaster, J., Kitchen, J., Trible, R.P., et Samelson, L.E. : LAT : le substrat de la tyrosine kinase ZAP-70 qui relie le r cepteur des lymphocytes T l'activation cellulaire. Cell 1998, 92:83-92. 7-13 Le PLC- activ g n re les seconds messagers, le diacylglyc rol et l'inositol trisphosphate, qui conduisent l'activation du facteur de transcription. Berg, L.J., Finkelstein, L.D., Lucas, J.A., et Schwartzberg, P.L. : Kinases de la famille Tec dans le d veloppement et la fonction des lymphocytes T. Annu. Rev. Immunol. 2005, 23:549 600. Yang, Y.R., Choi, J.H., Chang, J.-S., Kwon, H.M., Jang, H.-J., Ryu, S.H. et Suh, P.-G. : Divers r les cellulaires et physiologiques de la phospholipase C- 1. Adv. Biol. Regul. 2012, 52:138 151. L'entr e 7-14 Ca2+ active le facteur de transcription NFAT. Hogan, P.G., Chen, L., Nardone, J. et Rao, A. : R gulation transcriptionnelle par le calcium, la calcineurine et le NFAT. Genes Dev. 2003, 17:2205-2232. Hogan, P.G., Lewis, R.S., et Rao, A. : Base mol culaire de la signalisation du calcium dans les lymphocytes : STIM et ORAI. Annu. Rev. Immunol. 2010, 28:491 533. Picard, C., McCarl, C.A., Papolos, A., Khalil, S., Lhy, K., Hivroz, C., LeDeist, F., Rieux-Laucat, F., Rechavi, G., Rao, A., et al. Mutation STIM1 associ e un syndrome d'immunod ficience et d'auto-immunit . N. Engl. J. Med. 2009, 360:1971-1980. Prakriya, M., Feske, S., Gwack, Y., Srikanth, S., Rao, A., et Hogan, P.G. : Orai1 est une sous-unit de pore essentielle du canal CRAC. Nature 2006, 443:230-233. L'activation de 7-15 Ras stimule le relais de la prot ine kinase activ e par les mitog nes (MAPK) et induit l'expression du facteur de transcription AP-1. Downward, J., Graves, J.D., Warne, P.H., Rayter, S., et Cantrell, D.A. : Stimulation de P21ras lors de l'activation des lymphocytes T. Nature 1990, 346:719-723. Leevers, S.J., et Marshall, C.J. : Activation de la kinase r gul e par le signal extracellulaire, ERK2, par l'oncoprot ine P21ras. EMBO J. 1992, 11:569-574. R f rences. Roskoski, R. : Kinases ERK1/2 MAP : structure, fonction et r gulation. Pharmacol. 2012, 66:105-143. Shaw, A.S., et Filbert, E.L. : Prot ines d' chafaudage et signalisation des cellules immunitaires. Nat. Rev. Immunol. 2009, 9:47 56. La prot ine kinase C 7-16 active les facteurs de transcription NF B et AP-1. Blonska, M., et Lin, X. : Activation de NF B et JNK m di e par CARMA1 dans les lymphocytes. Immunol. 2009, 228:199-2 |
Immunologie de Janeway | 11. Matsumoto, R., Wang, D., Blonska, M., Li, H., Kobayashi, M., Pappu, B., Chen, Y., Wang, D., et Lin, X. : La phosphorylation de CARMA1 joue un r le essentiel dans l'activation de NF B m di e par les r cepteurs des lymphocytes T. Immunit 2005, 23:575-585. Rueda, D., et Thome, M. : Phosphorylation de CARMA1 : le lien (Er) avec l'activation de NF B. Immunit 2005, 23:551-553. Sommer, K., Guo, B., Pomerantz, J.L., Bandaranayake, A.D., Moreno-Garc a, M.E., Ovechkina, Y.L., et Rawlings, D.J. : La phosphorylation de l'agent de liaison CARMA1 contr le l'activation de NF B. Immunit 2005, 23:561-574. Thome, M., et Weil, R. : Les modifications post-traductionnelles r gulent des fonctions distinctes de CARMA1 et BCL10. Tendances Immunol. 2007, 28:281 288. L'activation de la 3-kinase PI 7-17 r gule la hausse les voies m taboliques cellulaires via la s rine/thr onine kinase Akt. Gamper, C.J., et Powell, J.D. : Toute la signalisation PI3Kinase n'est pas mTOR : dissection des voies de signalisation d pendantes et ind pendantes de mTOR dans les lymphocytes T. Devant. Immunol. 2012, 3:312. Kane, L.P., et Weiss, A. : La voie PI-3 kinase/Akt et l'activation des lymphocytes T : voies pl iotropes en aval de PIP3. Immunol. 2003, 192:7-20. Pearce, E.L. : M tabolisme dans l'activation et la diff renciation des lymphocytes T. Curr. Opin. Immunol. 2010, 22:314 320. La signalisation des r cepteurs des lymphocytes T 7-18 conduit une meilleure adh sion cellulaire m di e par l'int grine. Bezman, N., et Koretzky, G.A. : Compartimentation de la signalisation ITAM et int grine par des mol cules adaptatrices. Immunol. R v. 2007, 218:9-28. Mor, A., Dustin, M.L., et Philips, M.R. : Les petites GTPases et LFA-1 modulent r ciproquement l'adh sion et la signalisation. Immunol. 2007, 218:114-125. La signalisation des r cepteurs des lymphocytes T 7-19 induit une r organisation cytosquelettique en activant la petite GTPase Cdc42. Burkhardt, J.K., Carrizosa, E., et Shaffer, M.H. : Le cytosquelette d'actine dans l'activation des lymphocytes T. Annu. Rev. Immunol. 2008, 26:233 259. Tybulewicz, V.L.J., et Henderson, R.B. : GTPases de la famille Rho et leurs r gulateurs dans les lymphocytes. Nat. Rev. Immunol. 2009, 9:630 644. 7-20 La logique de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes B est similaire celle de la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T, mais certains des composants de signalisation sont sp cifiques aux lymphocytes B. Cambier, J.C., Pleiman, C.M., et Clark, M.R. : Transduction du signal par le r cepteur de l'antig ne des cellules B et ses cor cepteurs. Annu. Rev. Immunol. 1994, 12:457 486. DeFranco, A.L., Richards, J.D., Blum, J.H., Stevens, T.L., Law, D.A., Chan, V.W., Datta, S.K., Foy, S.P., Hourihane, S.L., et Gold, M.R. : Transduction du signal par le r cepteur de l'antig ne des cellules B. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1995, 766:195-201. Harwood, N.E., et Batista, F.D. : v nements pr coces dans l'activation des lymphocytes B. Annu. Rev. Immunol. 2010, 28:185 210. Koretzky, G.A., Abtahian, F., et Silverman, M.A. : SLP76 et SLP65 : r gulation complexe de la signalisation dans les lymphocytes et au-del . Nat. Rev. Immunol. 2006, 6:67 78. Kurosaki, T., et Hikida, M. : Tyrosine kinases et leurs substrats dans les lymphocytes B. Immunol. 2009, 228:132-148. 7-21 La prot ine de surface cellulaire CD28 est un r cepteur de signalisation co-stimulateur n cessaire l'activation des lymphocytes T na fs. Acuto, O., et Michel, F. : Co-stimulation m di e par CD28 : un support quantitatif pour la signalisation TCR. Nat. Rev. Immunol. 2003, 3:939 951. Frauwirth, K.A., Riley, J.L., Harris, M.H., Parry, R.V., Rathmell, J.C., Plas, D.R., Elstrom, R.L., June, C.H., et Thompson, C.B. : La voie de signalisation CD28 r gule le m tabolisme du glucose. Immunit 2002, 16 : 769 777. Sharpe, A.H. : M canismes de costimulation. Immunol. 2009, 229:5-11. 7-22 L'activation maximale de PLC- , qui est importante pour l'activation du facteur de transcription, n cessite un signal de co-stimulation induit par CD28. Chen, L., et Flies, D.B. : M canismes mol culaires de la co-stimulation et de la co-inhibition des lymphocytes T. Nat. Rev. Immunol. 2013, 13:227 242. Les membres de la superfamille des r cepteurs TNF 7-23 augmentent l'activation des lymphocytes T et B. Chen, L., et Flies, D.B. : M canismes mol culaires de la co-stimulation et de la co-inhibition des lymphocytes T. Nat. Rev. Immunol. 2013, 13:227 242. Rickert, R.C., Jellusova, J., et Miletic, A.V. : Signalisation par la superfamille du r cepteur du facteur de n crose tumorale dans la biologie et la maladie des cellules B. Immunol. 2011, 244:115-133. 7-24 Les r cepteurs inhibiteurs sur les lymphocytes r gulent la baisse les r ponses immunitaires en interf rant avec les voies de signalisation de co-stimulation. Qureshi, O.S., Zheng, Y., Nakamura, K., Attridge, K., Manzotti, C., Schmidt, E.M., Baker, J., Jeffery, L.E., Kaur, S., Briggs, Z., et al. : Trans-endocy |
Immunologie de Janeway | tose de CD80 et CD86 : une base mol culaire pour la fonction cellulaire extrins que de CTLA-4. Science 2011, 332:600-603. Rudd, C.E., Taylor, A., et Schneider, H. : Expression des cor cepteurs CD28 et CTLA-4 et transduction du signal. Immunol. 2009, 229:12-26. 7-25 Les r cepteurs inhibiteurs des lymphocytes r gulent la baisse les r ponses immunitaires en recrutant des prot ines ou des phosphatases lipidiques. Acuto, O., Di Bartolo, V., et Michel, F. : Adaptation des signaux des r cepteurs des lymphocytes T par des m canismes de r troaction n gative proximale. Nat. Rev. Immunol. 2008, 8:699 712. Chen, L., et Flies, D.B. : M canismes mol culaires de la co-stimulation et de la co-inhibition des lymphocytes T. Nat. Rev. Immunol. 2013, 13:227 242. Le d veloppement des lymphocytes B et T La production de nouveaux lymphocytes, ou lymphopo se, a lieu dans des tissus lympho des sp cialis s, c'est- -dire les tissus lympho des centraux (ou primaires), qui constituent la moelle osseuse de la plupart des lymphocytes B et le thymus de la plupart des lymphocytes T. Les pr curseurs des deux populations proviennent de la moelle osseuse, mais alors que les lymphocytes B y terminent la majeure partie de leur d veloppement, les pr curseurs de la plupart des lymphocytes T migrent vers le thymus, o ils se transforment en lymphocytes T matures. L'un des principaux objectifs de la lymphopo se est de g n rer un r pertoire diversifi de r cepteurs de cellules B et de r cepteurs de cellules T sur les cellules B et T circulantes, respectivement, permettant ainsi un individu d' tablir des r ponses immunitaires adaptatives contre le large ventail d'agents pathog nes rencontr s au cours de sa vie. Chez le f tus et le juv nile, les tissus lympho des centraux sont l'origine d'un grand nombre de nouveaux lymphocytes, qui migrent pour peupler les tissus lympho des p riph riques ( galement appel s tissus lympho des secondaires) tels que les ganglions lymphatiques, la rate et le tissu lympho de des muqueuses. Chez les individus matures, le d veloppement de nouveaux lymphocytes T dans le thymus ralentit et le nombre de lymphocytes T p riph riques est maintenu par la division des lymphocytes T matures l'ext rieur des organes lympho des centraux. De nouveaux lymphocytes B, en revanche, sont continuellement produits partir de la moelle osseuse, m me chez les adultes. Ce chapitre se concentrera sur le d veloppement des lymphocytes T et des lymphocytes B partir de leurs prog niteurs non engag s, en mettant l'accent sur les principales populations de lymphocytes T CD4+ et CD8+ et de lymphocytes B. Le d veloppement de sous-ensembles suppl mentaires de lymphocytes T et de lymphocytes B, tels que les cellules NKT invariantes (iNKT), les cellules Treg, les lymphocytes T TCR+ : , les lymphocytes B B-1 et les lymphocytes B de la zone marginale, sera bri vement abord . La structure des g nes du r cepteur de l'antig ne exprim s par les lymphocytes B et les lymphocytes T, ainsi que les m canismes par lesquels un r cepteur antig nique complet est assembl , ont t d crits dans les chapitres 4 et 5. Une fois qu'un r cepteur antig nique a t form , des tests rigoureux sont n cessaires pour s lectionner les lymphocytes qui portent des r cepteurs antig niques utiles, c'est- -dire des r cepteurs antig niques capables de reconna tre un large ventail d'agents pathog nes et qui ne r agiront pourtant pas contre les propres cellules d'un individu. tant donn l'incroyable diversit de r cepteurs que le processus de r arrangement peut g n rer, il est important que les lymphocytes qui arrivent maturit soient susceptibles d' tre utiles pour reconna tre et r pondre aux antig nes trangers, d'autant plus qu'un individu ne peut exprimer qu'une petite fraction du r pertoire total de r cepteurs possibles au cours de sa vie. Nous d crivons comment la sp cificit et l'affinit du r cepteur pour les ligands du soi sont test es pour d terminer si le lymphocyte immature survivra et rejoindra le r pertoire mature, ou mourra. En g n ral, il semble que les lymphocytes en d veloppement dont les r cepteurs interagissent faiblement avec les antig nes du soi, ou qui se lient aux antig nes du soi d'une mani re particuli re, re oivent un signal qui leur permet de survivre. Ce processus, connu sous le nom de s lection positive, est particuli rement essentiel dans le d veloppement des lymphocytes T : , qui reconnaissent les antig nes composites constitu s de peptides li s aux mol cules du CMH, car il garantit que les lymphocytes T d'un individu seront capables de r pondre aux peptides li s ses propres mol cules du CMH. En revanche, les lymphocytes avec des r cepteurs fortement auto-r actifs doivent tre limin s pour pr venir les r actions auto-immunes ; Ce processus de s lection n gative est l'une des fa ons dont le syst me immunitaire est rendu auto-tol rant. Le destin par d faut des lymphocytes en d veloppement, en l'absence de tout signal re u du r cepteur, |
Immunologie de Janeway | est la mort par apoptose, et comme nous le verrons, le vaste D veloppement des lymphocytes B. D veloppement des lymphocytes T. S lection positive et n gative des lymphocytes T. Fig. 8.1 Les lymphocytes B se d veloppent dans la moelle osseuse et migrent vers les organes lympho des p riph riques, o ils peuvent tre activ s par des antig nes. Dans la premi re phase de d veloppement, les lymphocytes B prog niteurs de la moelle osseuse r organisent leurs g nes d'immunoglobuline. Cette phase est ind pendante de l'antig ne mais d pend des interactions avec les cellules stromales de la moelle osseuse (premiers panneaux). Il se termine par un lymphocyte B immature qui porte un r cepteur antig nique sous forme d'IgM la surface cellulaire (deuxi mes panneaux), et dans la deuxi me phase, il peut maintenant interagir avec les antig nes de son environnement. Les lymphocytes B immatures qui sont fortement stimul s par l'antig ne ce stade meurent ou sont inactiv s dans un processus de s lection n gative, liminant ainsi de nombreux lymphocytes B auto-r actifs du r pertoire. Dans la troisi me phase de d veloppement, les lymphocytes B immatures survivants mergent vers la p riph rie et m rissent pour exprimer les IgD ainsi que les IgM. Ils peuvent maintenant tre activ s par rencontre avec leur antig ne tranger sp cifique dans un organe lympho de p riph rique (troisi mes panneaux). Les lymphocytes B activ s prolif rent et se diff rencient en plasmocytes s cr tant des anticorps et en cellules m moire longue dur e de vie (quatri mes panneaux). La majorit des lymphocytes en d veloppement meurent avant d' merger des organes lympho des centraux ou avant d'avoir termin leur maturation dans les organes lympho des p riph riques. Dans ce chapitre, nous d crivons les diff rentes tapes du d veloppement des lymphocytes B et T chez la souris et l'homme, de la cellule souche non engag e dans la moelle osseuse jusqu'au lymphocyte mature, fonctionnellement sp cialis , avec son r cepteur antig nique unique pr t r pondre un antig ne tranger. Les derniers stades de l'histoire de la vie d'un lymphocyte mature, au cours desquels une rencontre avec son antig ne l'active pour devenir un effecteur ou un lymphocyte m moire, sont discut s dans les chapitres 9 11. Nous savons maintenant que le d veloppement des lymphocytes T de la bande qui pr domine la fin de la vie f tale et apr s la naissance est distinct des vagues de d veloppement des lymphocytes qui ont lieu plus t t dans l'ontogen se f tale. Ces ondes pr coces proviennent de cellules souches trouv es dans le foie f tal et dans des tissus h matopo tiques encore plus primitifs de l'embryon en d veloppement. Contrairement aux lymphocytes qui se d veloppent partir des cellules souches de la moelle osseuse, les lymphocytes B et T qui se d veloppent partir de ces prog niteurs f taux pr coces peuplent g n ralement les tissus muqueux et pith liaux et fonctionnent dans les r ponses immunitaires inn es. Chez l'adulte, ces sous-ensembles de lymphocytes sont des populations minoritaires dans les tissus lympho des secondaires. Ce chapitre se concentrera sur les lymphocytes B et T qui se d veloppent partir des cellules souches de la moelle osseuse et qui constituent les cellules de la r ponse immunitaire adaptative (voir Figs 1.7 et 1.20). Le chapitre est divis en trois parties. Les deux premiers d crivent respectivement le d veloppement des lymphocytes B et T. Dans la troisi me section, nous discutons de la s lection positive et n gative des lymphocytes T dans le thymus. D veloppement des lymphocytes B. Les principales phases de l'histoire de la vie d'un lymphocyte B sont illustr es la figure 8.1. Les tapes du d veloppement des cellules B et T sont d finies principalement par les tapes successives de l'assemblage et de l'expression des g nes fonctionnels des r cepteurs de l'antig ne. G n ration de r cepteurs de lymphocytes B dans la moelle osseuse S lection n gative dans la moelle osseuse Migration des lymphocytes B travers le syst me circulatoire vers les organes lympho des et activation des lymphocytes B chaque tape du d veloppement des lymphocytes, la progression du r arrangement des g nes est surveill e ; Le th me r current majeur est qu'un r arrangement g nique r ussi conduit la production d'une cha ne prot ique qui sert de signal la cellule pour passer l' tape suivante. Nous verrons qu'un lymphocyte B en d veloppement se voit offrir des possibilit s de r arrangements multiples qui augmentent la probabilit d'exprimer un r cepteur antig nique fonctionnel, mais qu'il existe galement des points de contr le qui renforcent l'exigence que chaque lymphocyte B n'exprime qu'une seule sp cificit de r cepteur. Nous commencerons par examiner comment les premi res cellules reconnaissables de la lign e des cellules B se d veloppent partir des cellules souches h matopo tiques multipotentes de la moelle osseuse, et quel point les lign es de cellules B et d |
Immunologie de Janeway | e cellules T divergent. 8-1 Les lymphocytes d rivent de cellules souches h matopo tiques de la moelle osseuse. Les cellules de la lign e lympho de cellules B, cellules T et cellules lympho des inn es (ILC) sont toutes d riv es de cellules prog nitrices lympho des communes, qui d rivent elles-m mes des cellules souches h matopo tiques (CSH) multipotentes qui donnent naissance toutes les cellules sanguines (voir Fig. 1.3). Le d veloppement de la cellule souche pr curseur en cellules qui s'engagent devenir des cellules B ou des cellules T suit les principes de base de la diff renciation cellulaire. Les propri t s essentielles au fonctionnement de la cellule mature sont progressivement acquises, ainsi que la perte des propri t s plus caract ristiques de la cellule immature. Dans le cas du d veloppement des lymphocytes, les cellules s'engagent d'abord dans la lign e lympho de, par opposition la lign e my lo de, puis dans la lign e des cellules B ou T (Fig. 8.2). Le microenvironnement sp cialis de la moelle osseuse fournit des signaux la fois pour le d veloppement de prog niteurs lymphocytaires partir de cellules souches h matopo tiques et pour la diff renciation ult rieure des lymphocytes B. De tels signaux agissent sur les lymphocytes en d veloppement pour activer les g nes cl s qui dirigent le programme de d veloppement et sont produits par le r seau de cellules stromales sp cialis es du tissu conjonctif non lympho de qui sont en contact intime avec les lymphocytes en d veloppement (Fig. 8.3). La contribution des cellules stromales est double. Tout d'abord, ils forment des contacts adh sifs sp cifiques avec les lymphocytes en d veloppement par des interactions entre les mol cules d'adh sion cellulaire et leurs ligands. Deuxi mement, ils fournissent des cytokines et des chimiokines solubles et membranaires qui contr lent la diff renciation et la prolif ration des lymphocytes. Les cellules souches h matopo tiques se diff rencient d'abord en cellules prog nitrices multipotentes (MPP), qui peuvent produire la fois des cellules lympho des et my lo des, mais ne sont plus des cellules souches qui se renouvellent automatiquement. Les prog niteurs multipotents expriment une tyrosine kinase r ceptrice la surface cellulaire connue sous le nom de FLT3 qui lie le ligand FLT3 li la membrane sur les cellules stromales. De plus, les MPP expriment des facteurs de transcription et Fig. 8.2 Une cellule souche h matopo tique multipotente g n re toutes les cellules du syst me immunitaire. Dans la moelle osseuse ou d'autres sites h matopo tiques, la cellule souche multipotente donne naissance des cellules au potentiel de plus en plus limit . Une progression simplifi e est pr sent e ici. Le prog niteur multipotent (MPP), par exemple, a perdu ses propri t s de cellules souches. La premi re branche conduit aux cellules potentiel my lo de et rythro de, d'une part (CMP et MEP), et, d'autre part, aux prog niteurs lympho des communs (CLP), potentiel lympho de. Les premiers donnent naissance tous les l ments sanguins cellulaires non lympho des, y compris les monocytes et les granulocytes circulants, ainsi que les macrophages et les cellules dendritiques qui r sident dans les tissus et les organes lympho des p riph riques (non illustr s). La population CLP est h t rog ne et les cellules uniques peuvent donner naissance des cellules NK, des cellules T ou des cellules B par des tapes successives de diff renciation dans la moelle osseuse ou le thymus. Il peut y avoir une plasticit consid rable dans ces voies, en ce sens que, dans certaines circonstances, les cellules prog nitrices peuvent changer leur engagement. Par exemple, une cellule prog nitrice peut donner naissance des lymphocytes B ou des macrophages ; Cependant, par souci de simplicit , ces voies alternatives ne sont pas pr sent es. On pense galement que certaines cellules dendritiques sont d riv es du prog niteur lympho de. Fig. 8.3 Les premiers stades du d veloppement des lymphocytes B d pendent des cellules stromales de la moelle osseuse. L'interaction des prog niteurs des lymphocytes B avec les cellules stromales de la moelle osseuse est n cessaire au d veloppement jusqu'au stade des lymphocytes B immatures. Les d signations pro-B et pr -B se rapportent des phases d finies du d veloppement des lymphocytes B, comme d crit la Fig. 8.4. Les cellules prog nitrices multipotentes expriment le r cepteur tyrosine kinase FLT3, qui se lie son ligand sur les cellules stromales. La signalisation par FLT3 est n cessaire pour la diff renciation vers l' tape suivante, le prog niteur lympho de commun. La chimiokine CXCL12 (SDF-1) agit pour retenir les cellules souches et les prog niteurs lympho des au niveau des cellules stromales appropri es dans la moelle osseuse. Le r cepteur de l'interleukine-7 (IL-7) est pr sent ce stade, et l'IL-7 produite par les cellules stromales est n cessaire au d veloppement des cellules de la lign e B. Les cellul |
Immunologie de Janeway | es prog nitrices se lient la mol cule d'adh sion VCAM-1 sur les cellules stromales par l'interm diaire de l'int grine VLA-4 et interagissent galement par l'interm diaire d'autres mol cules d'adh sion cellulaire (CAM). Les interactions adh sives favorisent la liaison du r cepteur tyrosine kinase Kit (CD117) la surface de la cellule pro-B au facteur de cellules souches (SCF) sur la cellule stromale, ce qui active la kinase et induit la prolif ration des prog niteurs des cellules B. Les actions des facteurs de transcription num r s dans le d veloppement des cellules B sont discut es dans le texte. Les bandes horizontales roses d notent l'expression de prot ines particuli res aux stades de d veloppement indiqu s. r cepteurs n cessaires au d veloppement de plusieurs lign es h matopo tiques, telles que le facteur de transcription PU.1 et le r cepteur c-kit. Dans l' tape suivante, les MPP produisent deux sous-ensembles de cellules prog nitrices qui donnent naissance toutes les lign es lymphocytaires. Une cellule prog nitrice, qui n'a pas encore de nom, produit les sous-ensembles ILC, les cellules ILC1, ILC2 et ILC3. Une deuxi me cellule prog nitrice issue du MPP est connue sous le nom de prog niteur lympho de commun (CLP). La diff renciation des MPP en CLP n cessite une signalisation par le r cepteur FLT3 exprim sur les MPP. Des exp riences de transfert de cellules prog nitrices et de repeuplement de la lign e ont montr que la population CLP est en fait h t rog ne et repr sente un continuum de cellules avec un potentiel multipotent d croissant. Un sous-ensemble de cellules CLP avec le potentiel le plus large est capable de g n rer des cellules B, des cellules T et des cellules NK. Un deuxi me sous-ensemble de CLP est capable de g n rer uniquement des lymphocytes B et des lymphocytes T, et un troisi me sous-ensemble de CLP est d di exclusivement la lign e des lymphocytes B. Les CLP engag es dans les lymphocytes B donnent naissance des lymphocytes pro-B (voir Fig. 8.3). La production de prog niteurs lymphocytaires partir de la cellule prog nitrice multipotente s'accompagne de l'expression du r cepteur de l'interleukine-7 (IL-7), qui est induit par la signalisation FLT3 associ e l'activit de PU.1. La cytokine IL-7, s cr t e par les cellules stromales de la moelle osseuse, est essentielle la croissance et la survie des lymphocytes B en d veloppement chez la souris (mais peut- tre pas chez l'homme). Le r cepteur de l'IL-7 est compos de deux polypeptides, la cha ne du r cepteur de l'IL-7 et la cha ne du r cepteur des cytokines ( -c), ainsi appel e parce qu'elle est galement une sous-unit de cinq r cepteurs de cytokines suppl mentaires. Cette famille de r cepteurs de cytokines comprend les r cepteurs de l'IL-2, de l'IL-4, de l'IL-9, de l'IL-15 et de l'IL-21, en plus de l'IL-7. Ces r cepteurs partagent galement la tyrosine kinase Jak3, une prot ine de signalisation qui se lie exclusivement -c et qui est n cessaire la signalisation productive de chacun des r cepteurs. En raison de l'importance de l'IL-7 pour le d veloppement des cellules B murines, les souris pr sentant une d ficience g n tique en IL-7, en r cepteur de l'IL-7 , en -c ou en Jak3 pr sentent toutes un blocage s v re du d veloppement des cellules B. Un autre facteur essentiel pour le d veloppement des cellules B est le facteur de cellules souches (SCF), une cytokine li e la membrane pr sente sur les cellules stromales de la moelle osseuse qui stimule la croissance des cellules souches h matopo tiques et des premiers prog niteurs de la lign e B. Le SCF interagit avec le r cepteur tyrosine kinase Kit sur les cellules pr curseurs (voir Fig. 8.3). La chimiokine CXCL12 (facteur 1 d riv des cellules stromales, SDF-1) est galement essentielle aux premiers stades du d veloppement des cellules B. Il est produit de mani re constitutive par les cellules stromales de la moelle osseuse, et l'un de ses r les pourrait tre de conserver les pr curseurs des lymphocytes B en d veloppement dans le microenvironnement de la moelle osseuse. La lymphopo tine d riv e du stroma thymique (TSLP) ressemble l'IL-7 et se lie un r cepteur qui comprend la cha ne du r cepteur de l'IL-7, mais pas -c. Malgr son nom, TSLP peut favoriser le d veloppement des cellules B dans le foie embryonnaire et, au moins pendant la p riode p rinatale, dans la moelle osseuse de la souris. Une tape d finitive des cellules B, la cellule pro-B, est sp cifi e par l'induction du facteur de transcription E2A sp cifique de la lign e B. On ne sait pas exactement ce qui d clenche l'expression d'E2A chez certains prog niteurs, mais on sait que les facteurs de transcription PU.1 et Ikaros sont n cessaires l'expression d'E2A. E2A induit alors l'expression du facteur pr coce des cellules B (EBF). La signalisation IL-7 favorise la survie de ces prog niteurs engag s, tandis que E2A et EBF agissent ensemble pour stimuler l'expression des prot ines qui d terminent l' ta |
Immunologie de Janeway | t des cellules pro-B. Au fur et mesure que les cellules de la lign e B m rissent, elles migrent dans la moelle, restant en contact avec les cellules stromales. Les cellules souches les plus pr coces se trouvent dans une r gion appel e endosteum, qui tapisse la cavit interne des os longs tels que le f mur et le tibia. Les cellules de la lign e B en d veloppement entrent en contact avec les cellules stromales r ticulaires dans les espaces trab culaires et, mesure qu'elles m rissent, elles se d placent vers le sinus central de la cavit m dullaire. Les derni res tapes du d veloppement des lymphocytes B immatures en lymphocytes B matures se produisent dans les organes lympho des p riph riques tels que la rate, que nous d crivons dans les sections 8-7 et 8-8 de ce chapitre. 8-2 Le d veloppement des lymphocytes B commence par le r arrangement du locus de la cha ne lourde. Les stades de d veloppement des lymphocytes B sont, dans l'ordre o ils se produisent, les cellules pro-B pr coces, les cellules pro-B tardives, les grandes cellules pr -B, les petites cellules pr -B, les cellules B immatures et les cellules B matures (Fig. 8.4). Le r arrangement du locus cha ne lourde est initi dans la cellule pro-B lorsque E2A et EBF induisent l'expression de plusieurs prot ines cl s qui permettent le r arrangement g nique, y compris les composants RAG-1 et RAG-2 de la recombinase V(D)J (voir chapitre 5). Un seul locus de g ne est r arrang la fois, dans une s quence fixe. Le premier r arrangement avoir lieu est la jonction d'un segment du g ne D un segment J au locus de la cha ne lourde (IgH) de l'immunoglobuline. Le r arrangement D en JH a lieu principalement au stade pr coce des cellules pro-B, mais peut tre observ aussi t t que le prog niteur lympho de commun. En l'absence d'E2A ou d'EBF, cet v nement de r arrangement initial ne se produit pas. Une autre prot ine cl induite par E2A et EBF est le facteur de transcription Pax5, dont une isoforme est connue sous le nom de prot ine activatrice des cellules B (BSAP) (voir Fig. 8.3). Parmi les cibles de Pax5 figurent le g ne CD19, le cor cepteur des lymphocytes B, et le g ne Ig , un composant de signalisation du r cepteur des cellules B et du r cepteur des lymphocytes B (voir Section 7-7). En l'absence de Pax5, les cellules pro-B ne parviennent pas se d velopper plus loin dans la voie des cellules B, mais peuvent tre induites donner naissance des cellules T et des types de cellules my lo des, ce qui indique que Pax5 est n cessaire l'engagement de la cellule pro-B dans la lign e des cellules B. Pax5 induit galement l'expression de la prot ine de liaison des cellules B (BLNK), une prot ine d' chafaudage contenant SH2 qui est n cessaire au d veloppement ult rieur de la cellule pro-B et la signalisation du r cepteur de l'antig ne des cellules B matures lgD Cellule souche pro-B pr coce Cellule pro-B tardive Cellule B immature Cellule B mature Petite cellule pr -B Grande cellule pr -B G nes de la cha ne L de surface Ig Absent Absent Absent Cha ne intracellulaire IgM exprim e la surface de la cellule Lign e germinale GermlineGermline VJ r arrang e VJ r arrang V-J r arrangement des g nes de la cha ne H Lign e germinale D J r arrangement V DJ R arrangement VDJ r arrang VDJ r arrang VDJ r arrang lgM lgMpre-B r cepteur BP-1 Amino-peptidase CD19 Inconnu CD43 CD24 R cepteur du facteur de croissanceIL-7R Kit TdT 5 Ig VpreB Ig CD45R Btk RAG-1 RAG-2 Ajout de N-nucl otides Fonction prot ique Composants de la cha ne l g re de substitution R combinase sp cifique lympho de Transduction du signal de mani re transitoire la surface dans le cadre du r cepteur pr -lymphocytique B. Principalement des IgD et des IgM intracellulaires fabriqu es partir de transcrits de cha ne H piss s alternativement Fig. 8.4 Le d veloppement d'une cellule de la lign e B se d roule travers plusieurs tapes marqu es par le r arrangement et l'expression des g nes de l'immunoglobuline. La cellule souche n'a pas encore commenc r organiser ses segments du g ne de l'immunoglobuline (Ig) ; Ils sont dans la configuration germinale que l'on trouve dans toutes les cellules non lympho des. Le locus de la cha ne lourde (cha ne en H) se r organise en premier. Le r arrangement d'un segment du g ne D en un segment du g ne JH commence dans le prog niteur lympho de commun et se produit principalement dans les cellules pro-B pr coces, g n rant des cellules pro-B tardives dans lesquelles se produit un r arrangement VH en DJH. Un r arrangement VDJH r ussi conduit l'expression d'une cha ne lourde compl te d'immunoglobulines dans le cadre du r cepteur des cellules pr -B, qui signale via Ig , Ig et Btk (voir Fig 7.27). Une fois que cela se produit, la cellule est stimul e pour devenir une grande cellule pr -B, qui prolif re pour devenir de petites cellules pr -B au repos ; ce stade, les cellules cessent l'expression des cha nes l g res de substitution ( 5 et VpreB) et expriment la |
Immunologie de Janeway | cha ne lourde seule dans le cytoplasme. De petits lymphocytes pr -B r expriment les prot ines RAG et commencent r organiser les g nes de la cha ne l g re (cha ne L). Lorsqu'elle r ussit assembler un g ne cha ne l g re, une cellule devient un lymphocyte B immature qui exprime une mol cule IgM compl te la surface de la cellule, qui signale galement via Ig et Ig . Les lymphocytes B matures produisent une cha ne lourde ainsi qu'une cha ne lourde , par un m canisme d' pissage alternatif de l'ARNm (voir Fig. 5.17), et sont marqu s par l'apparition suppl mentaire d'IgD la surface de la cellule. Toutes les tapes du d veloppement des lymphocytes B immatures se d roulent dans la moelle osseuse ; la maturation finale vers les lymphocytes B matures IgM+IgD+ se produit dans la rate. Les premiers marqueurs de surface de la lign e B sont CD19 et CD45R (B220 chez la souris), qui sont exprim s tout au long du d veloppement des cellules B. Une cellule pro-B se distingue galement par l'expression de CD43 (un marqueur de fonction inconnue), de Kit (CD117) et du r cepteur IL-7. Une cellule pro-B tardive commence exprimer CD24 (un marqueur de fonction inconnue). Une cellule pr -B se distingue ph notypiquement par l'expression de l'enzyme BP-1, alors que Kit n'est plus exprim . (voir section 7-20). Les expressions temporelles de certains facteurs de transcription, prot ines de surface et r cepteurs n cessaires au d veloppement des lymphocytes B sont num r es dans les figures 8.3 et 8.4. Bien que le syst me de recombinase V(D)J fonctionne dans les deux cellules de la lign e T de la bande et utilise les m mes enzymes de base, les r arrangements des g nes r cepteurs des cellules T ne se produisent pas dans les cellules de la lign e B, ni les r arrangements complets des g nes des immunoglobulines ne se produisent dans les cellules T. Les v nements de r arrangement ordonn qui se produisent sont associ s la transcription de bas niveau sp cifique la lign e des segments de g nes sur le point d' tre joints. Les r arrangements initiaux de D JH dans le locus de la cha ne lourde des immunoglobulines (Fig. 8.5) se produisent g n ralement sur les deux all les, apr s quoi la cellule devient une cellule pro-B tardive. La plupart des jointures D JH chez l'homme sont potentiellement utiles, car la plupart des segments du g ne D humain peuvent tre traduits dans les trois cadres de lecture sans rencontrer de codon stop. Ainsi, il n'est pas n cessaire de disposer d'un m canisme sp cial pour distinguer les articulations D JH r ussies, et ce stade pr coce, il n'est pas non plus n cessaire de s'assurer qu'un seul all le subit un r arrangement. En effet, tant donn le taux probable d' chec aux stades ult rieurs, commencer avec deux s quences D-JH r arrang es avec succ s peut tre un avantage. Fig. 8.5 Un g ne d'immunoglobuline r arrang de mani re productive est imm diatement exprim sous forme de prot ine par le lymphocyte B en d veloppement. Chez les cellules pro-B pr coces, le r arrangement des g nes cha ne lourde est initi par des r arrangements D JH. Comme le montrent les panneaux sup rieurs, aucune prot ine fonctionnelle n'est exprim e, bien qu'il y ait transcription (fl che rouge). Chez les cellules pro-B tardives, le r arrangement de VH en DJH se produit d'abord sur un chromosome. Si aucune cha ne H fonctionnelle n'est produite, le r arrangement de VH en DJH se produit sur le deuxi me chromosome. D s qu'un r arrangement g n tique productif cha ne lourde a lieu, cha nes sont exprim es par la cellule dans un complexe avec deux autres cha nes, 5 et VpreB, qui forment ensemble une cha ne l g re de substitution. L'ensemble du complexe de type immunoglobuline est connu sous le nom de r cepteur des cellules pr -B (panneaux centraux). Il est associ deux autres cha nes prot iques, Ig et Ig , qui signalent aux lymphocytes B d'arr ter le r arrangement des g nes cha ne lourde ; cela entra ne la transition vers le stade de grande pr -cellule B en induisant la prolif ration. L'incapacit produire une cha ne H fonctionnelle conduisant un signal de r cepteur pr -cellule B conduit la mort cellulaire. La descendance des grandes cellules pr -B cesse de se diviser et devient de petites cellules pr -B, dans lesquelles les r arrangements g n tiques de la cha ne l g re commencent. Le r arrangement V -J (voir Section 5-2) se produit en premier, et en cas d' chec, le r arrangement V en J se produit ensuite. Le r arrangement r ussi des g nes de la cha ne l g re entra ne la production d'une cha ne l g re qui lie la cha ne pour former une mol cule IgM compl te, qui est exprim e avec les Ig et les Ig la surface de la cellule, comme le montrent les panneaux inf rieurs. On pense que la signalisation via ce complexe r cepteur de surface d clenche l'arr t du r arrangement des g nes des cha nes l g res. L'incapacit produire une cha ne L fonctionnelle entra ne la mort cellulaire. Pour produire une cha n |
Immunologie de Janeway | e lourde compl te d'immunoglobulines, la cellule pro-B tardive proc de maintenant un r arrangement d'un segment du g ne VH en une s quence DJH. Contrairement au r arrangement D en JH, le r arrangement VH en DJH se produit d'abord sur un seul chromosome. Un r arrangement r ussi conduit la production de cha nes lourdes intactes, apr s quoi le r arrangement de VH DJH cesse et la cellule devient une cellule pr -B. Les lymphocytes Pro-B qui ne produisent pas de cha ne sont limin s, car ils ne re oivent pas un signal de survie important m di par le r cepteur des pr -lymphocytes B (voir Section 8-3). Au moins 45 % des lymphocytes pro-B sont perdus ce stade. Dans au moins deux cas sur trois, le premier r arrangement VH en DJH est non productif car chaque acide amin est cod par un triplet de nucl otides. Lorsque ce r arrangement initial est hors cadre, le r arrangement se produit alors sur l'autre chromosome, encore une fois avec une chance th orique d' chec de deux sur trois. Une estimation approximative de la probabilit de g n rer une cellule pr -B est donc de 55 % [1/3 + (2/3 1/3) = 0,55]. La fr quence r elle est un peu plus faible, car le r pertoire des segments du g ne V contient des pseudog nes qui peuvent se r arranger mais qui pr sentent des d fauts majeurs qui emp chent l'expression d'une prot ine fonctionnelle. Un r arrangement initial non productif ne conduit pas automatiquement l' limination des cellules pro-B, car il est possible pour la plupart des loci de subir des r arrangements successifs sur le m me chromosome, et en cas d' chec, le locus de l'autre chromosome se r arrangera. La diversit du r pertoire antig nes-r cepteurs des lymphocytes B est renforc e ce stade par l'enzyme terminale d soxynucl otidyltransf rase (TdT). La TdT est exprim e par la cellule pro-B et ajoute des nucl otides non matriciels (N-nucl otides) au niveau des articulations entre les segments de g nes r arrang s (voir Section 5-8). Chez l'homme adulte, il est exprim dans les cellules pro-B lors du r arrangement des g nes cha ne lourde, mais son expression diminue au stade pr -B lors du r arrangement des g nes cha nes l g res. Cela explique pourquoi les N-nucl otides se trouvent dans les articulations V-D et D-J de presque tous les g nes cha ne lourde, mais seulement dans environ un quart des articulations humaines cha nes l g res. Les N-nucl otides sont rarement trouv s dans les articulations V-J de la souris, ce qui montre que la TdT est d sactiv e un peu plus t t dans le d veloppement des cellules B de la souris. Dans le d veloppement f tal, lorsque le syst me immunitaire p riph rique est d'abord aliment en lymphocytes T et B, la TdT n'est exprim e qu' de faibles niveaux, voire pas du tout. 8-3 Le r cepteur pr -B teste la production r ussie d'une cha ne lourde compl te et de signaux pour la transition du stade pro-B au stade pr -B. La nature impr cise de la recombinaison V(D)J est une arme double tranchant. Bien qu'il produise une plus grande diversit dans le r pertoire d'anticorps, il entra ne galement de nombreux r arrangements infructueux. Les cellules Pro-B ont donc besoin d'un moyen de tester si une cha ne lourde potentiellement fonctionnelle a t produite. Pour ce faire, ils incorporent une cha ne lourde fonctionnelle dans un r cepteur qui peut signaler sa production r ussie. Cet essai se d roule en l'absence de cha nes l g res, dont les loci ne se sont pas encore r arrang s. Au lieu de cela, les cellules pro-B fabriquent deux prot ines de substitution invariantes qui, ensemble, ont une ressemblance structurelle avec la cha ne l g re et peuvent s'apparier la cha ne pour former le r cepteur des cellules pr -B (pr -BCR) (voir Fig. 8.5). L'assemblage d'un r cepteur pr -lymphocyte B signale au lymphocyte B qu'un r arrangement productif a t effectu , et la cellule est alors consid r e comme un pr -lymphocyte B. Les cha nes de substitution sont cod es par des g nes non r arrangeants distincts des loci du r cepteur de l'antig ne, et leur expression est induite par E2A et EBF (voir Fig. 8.4). L'un est appel 5 en raison de sa ressemblance troite avec le domaine C de la cha ne l g re ; l'autre, appel VpreB, ressemble un domaine V de cha ne l g re mais a une r gion suppl mentaire l'extr mit amino-terminale. Les lymphocytes Pro-B et les pr -lymphocytes B expriment galement les prot ines invariantes Ig et Ig , introduites au chapitre 7 en tant que composants de signalisation du complexe r cepteur des lymphocytes B sur les lymphocytes B matures. En tant que composants du r cepteur des cellules pr -B, les Ig et Ig transduisent des signaux en interagissant avec les tyrosine kinases intracellulaires par le biais de leurs queues cytoplasmiques, Les queues amino-terminales sur VpreB et 5 dans les mol cules r ceptrices pr -B adjacentes se lient mutuellement et r ticulent les r cepteurs, induisant le regroupement et la signalisation pendant qu'ils fonctionnent pour transduire |
Immunologie de Janeway | des signaux travers le r cepteur antig nique sur les cellules B matures (voir Section 7-7). La formation du r cepteur des cellules pr -B et la signalisation par l'interm diaire de ce r cepteur fournissent un point de contr le important qui m die la transition entre les cellules pro-B et les cellules pr -B. Chez les souris qui n'ont pas 5 ou qui ont des g nes mutants cha ne lourde qui ne peuvent pas produire le domaine transmembranaire, le r cepteur pr -B ne peut pas tre form et le d veloppement des cellules B est bloqu apr s le r arrangement des g nes cha ne lourde. Dans le d veloppement normal des cellules B, le complexe r cepteur des cellules pr -B s'exprime transitoirement, peut- tre parce que la production d'ARNm 5 s'arr te d s que les r cepteurs des cellules pr -B commencent se former. Bien qu'il ne soit pr sent qu' de faibles niveaux la surface de la cellule, le r cepteur des cellules pr -B g n re les signaux n cessaires la transition des cellules pro-B aux cellules pr -B. Aucun antig ne ou autre ligand externe ne semble tre impliqu dans la signalisation par le r cepteur. Au lieu de cela, on pense que les r cepteurs des cellules pr -B interagissent les uns avec les autres, formant des dim res ou des oligom res qui g n rent des signaux, comme d crit dans la section 7-16. La dim risation implique des r gions uniques dans les terminaisons amin es des prot ines 5 et VpreB qui ne sont pas pr sentes dans d'autres domaines de type immunoglobuline et qui m dient la r ticulation des r cepteurs adjacents des pr -cellules B adjacents la surface de la cellule (Fig. 8.6). La signalisation du r cepteur des cellules PreB n cessite la prot ine d' chafaudage BLNK et la tyrosine kinase de Bruton (Btk), une tyrosine kinase intracellulaire de la famille Tec (voir Section 7-20). Chez l'homme et la souris, une carence en BLNK entra ne un blocage du d veloppement des cellules B au stade pro-cellules B. Chez l'homme, les mutations du g ne BTK provoquent une profonde d ficience immunitaire sp cifique de la lign e B, l'agammaglobulin mie li e l'X de Bruton (XLA), dans laquelle aucun lymphocyte B mature n'est produit. Le blocage du d veloppement des lymphocytes B caus par les mutations de BTK est presque total, interrompant la transition de la cellule B pr -B la cellule B immature. Un d faut similaire, mais moins grave, appel immunod ficience li e l'X, ou xid, r sulte de mutations du g ne Btk chez la souris. La signalisation du r cepteur pr -B 8-4 inhibe le r arrangement des locus cha ne lourde et renforce l'exclusion all lique. La signalisation g n r e par le regroupement des r cepteurs des cellules pr -B arr te le r arrangement ult rieur du locus de la cha ne lourde et permet aux cellules pro-B de devenir sensibles l'IL-7. Cela induit une prolif ration cellulaire, initiant la transition vers le grand Fig. 8.6 Le r cepteur des cellules pr -B initie la signalisation par dim risation spontan e induite par les r gions uniques de VpreB et 5. Deux cha nes prot iques de substitution, VpreB (orange) et 5 (verte), se substituent une cha ne l g re et se lient une cha ne lourde, permettant ainsi son expression en surface. VpreB se substitue la r gion V de la cha ne l g re dans cette interaction de substitution, tandis que 5 prend la partie de la r gion de la constante de la cha ne l g re. VpreB et 5 contiennent tous deux des r gions amino-terminales uniques qui ne sont pas pr sentes dans d'autres domaines de type immunoglobuline, illustr es ici par des queues non structur es s' tendant partir des domaines globulaires. Ces r gions amino-terminales associ es un r cepteur pr -B-cell peuvent interagir avec les r gions correspondantes sur le r cepteur pr -B-cell adjacent, favorisant la formation spontan e de dim res du r cepteur pr -Bcell la surface de la cellule. La dim risation g n re une signalisation partir du r cepteur des cellules pr -B qui d pend de la pr sence des cha nes de signalisation Ig et Ig contenant l'ITAM. Les signaux provoquent l'inhibition de l'expression de RAG-1 et RAG-2 et la prolif ration de la grande cellule pr -B. Avec l'aimable autorisation de Chris Garcia. Fig. 8.7 Exclusion all lique dans les lymphocytes B individuels. La plupart des esp ces ont des polymorphismes g n tiques des r gions constantes de leurs g nes d'immunoglobuline, cha ne lourde et cha ne l g re ; Ces polymorphismes conduisent des diff rences d'acides amin s entre les prot ines cod es. Ces variantes de prot ines cha ne lourde ou cha ne l g re exprim es par diff rents individus d'une esp ce sont appel es allotypes. Chez le lapin, par exemple, tous les lymphocytes B d'un individu homozygote pour l'all le a du locus cha ne lourde de l'immunoglobuline (Igha/a) exprimeront l'immunoglobuline de l'allotype a, tandis que chez un individu homozygote pour l'all le b (Ighb/b), tous les lymphocytes B fabriquent l'immunoglobuline de l'allotype b. Chez un animal h t rozygote (Igha/b) |
Immunologie de Janeway | , qui porte l'all le a l'un des loci Igh et l'all le b l'autre, on peut montrer que les lymphocytes B individuels expriment l'immunoglobuline de surface de l'allotype a ou de l'allotype b, mais pas les deux (panneau inf rieur). Cette exclusion all lique refl te le r arrangement productif d'un seul des deux all les Igh dans la cellule B, car la production d'une cha ne lourde d'immunoglobulines r arrang e avec succ s forme un r cepteur pr -Bcell, ce qui signale l'arr t d'un r arrangement g n tique cha ne lourde suppl mentaire. pr -cellule B. Des r arrangements r ussis au niveau des deux all les cha ne lourde pourraient aboutir ce qu'un lymphocyte B produise deux r cepteurs de sp cificit s antig niques diff rentes. Pour viter cela, la signalisation par le r cepteur des cellules pr -B impose l'exclusion all lique, l' tat dans lequel un seul des deux all les d'un g ne est exprim dans une cellule diplo de. L'exclusion all lique, qui se produit la fois au locus des cha nes lourdes et aux locus des cha nes l g res, a t d couverte il y a pr s de 50 ans et a fourni l'un des premiers l ments exp rimentaux de soutien de la th orie selon laquelle un lymphocyte exprime un type de r cepteur antig nique (Fig. 8.7). La signalisation du r cepteur des cellules pr -B favorise l'exclusion all lique cha ne lourde de trois mani res. Tout d'abord, il r duit l'activit de la recombinase V(D)J en r duisant directement l'expression des g nes RAG-1 et RAG-2. Deuxi mement, il r duit davantage les niveaux de RAG-2 en provoquant indirectement la cible de cette prot ine pour la d gradation, ce qui se produit lorsque RAG-2 est phosphoryl en r ponse l'entr e de la cellule pro-B dans la phase S (la phase de synth se de l'ADN) du cycle cellulaire. Enfin, la signalisation du r cepteur des cellules pr B r duit l'acc s du locus cha ne lourde la machinerie de la recombinase, bien que les d tails pr cis de cela ne soient pas clairs. un stade ult rieur du d veloppement des lymphocytes B, les prot ines RAG seront nouveau exprim es afin d'effectuer le r arrangement du locus cha ne l g re, mais ce stade, le locus cha ne lourde ne subira pas de r arrangement suppl mentaire. En l'absence de signalisation du r cepteur pr -B, l'exclusion all lique du locus de la cha ne lourde ne se produit pas. tant donn qu'un deuxi me r le important de la signalisation des r cepteurs pr -B est de stimuler l'expansion prolif rative des pr curseurs des lymphocytes B avec un r arrangement r ussi de la cha ne lourde, une d ficience de ce signal entra ne une r duction profonde du nombre de pr -lymphocytes B et de lymphocytes B matures qui se d veloppent. 8-5 Les cellules pr -B r organisent le locus des cha nes l g res et expriment l'immunoglobuline de surface cellulaire. La transition du stade pro-B au stade de grande pr -cellule B s'accompagne de plusieurs cycles de division cellulaire, largissant la population de cellules avec des jonctions r ussies dans le cadre d'environ 30 60 fois avant qu'elles ne deviennent de petites cellules pr -B au repos. Une grande cellule pr -B avec un g ne particulier de la cha ne lourde r arrang e donne donc naissance de nombreuses petites cellules pr -B. Les prot ines RAG sont nouveau produites dans les petites cellules pr -B, et le r arrangement du locus de la cha ne l g re commence. Chacune de ces cellules peut fabriquer un g ne de cha ne l g re r arrang diff rent, et donc des cellules avec de nombreuses sp cificit s antig niques diff rentes sont g n r es partir d'une seule cellule pr -B, ce qui apporte une contribution importante la diversit globale des r cepteurs des cellules B. Le r arrangement des cha nes l g res pr sente galement une exclusion all lique. Les r arrangements au locus de la cha ne l g re ont g n ralement lieu au niveau d'un seul all le la fois, un processus r gul par un m canisme qui n'est pas encore compris. Les loci de la cha ne l g re manquent de segments D, et le r arrangement se produit par la jonction de V J ; et si un r arrangement particulier de VJ ne parvient pas produire une cha ne l g re fonctionnelle, des r arrangements r p t s de segments de g nes V et J inutilis s au niveau du m me all le peuvent se produire (Fig. 8.8). Plusieurs tentatives de r arrangement productif d'un g ne cha nes l g res peuvent donc tre faites sur un chromosome avant d'initier des r arrangements sur le deuxi me chromosome. Cela augmente consid rablement les chances de g n rer une cha ne l g re intacte, d'autant plus qu'il existe deux loci de cha ne l g re diff rents. En cons quence, de nombreuses cellules qui atteignent le stade de cellules pr B r ussissent g n rer une descendance qui porte des mol cules IgM intactes et peut tre class e comme cellules B immatures. La figure 8.4 num re certaines des prot ines impliqu es dans la recombinaison de V(D)J et montre comment leur expression est r gul e tout au long du d veloppement des lymphocytes B. La figure 8.5 r sume les |
Immunologie de Janeway | tapes du d veloppement des lymphocytes B jusqu'au point d'assemblage d'une immunoglobuline de surface compl te. Les lymphocytes B en d veloppement qui ne parviennent pas assembler une immunoglobuline de surface compl te subissent une apoptose dans la moelle osseuse et sont limin s du pool de lymphocytes B. Fig. 8.8 Les r arrangements g n tiques non productifs des cha nes l g res peuvent tre sauv s par un r arrangement suppl mentaire. L'organisation des loci des cha nes l g res chez la souris et l'homme offre de nombreuses opportunit s pour le sauvetage des cellules pr -B qui effectuent initialement un r arrangement hors cadre. Le sauvetage en cha ne l g re est illustr ici au locus humain. Si le premier r arrangement n'est pas productif, un segment du g ne 5' V peut se recombiner avec un segment du g ne 3' J pour supprimer la jointure hors cadre situ e entre eux et la remplacer par un nouvel arrangement. En principe, cela peut se produire jusqu' cinq fois sur chaque chromosome, car il existe cinq segments fonctionnels du g ne J chez l'homme. Si tous les r arrangements des g nes de la cha ne ne parviennent pas produire une jonction productive de la cha ne l g re, le r arrangement des g nes de la cha ne peut r ussir (non illustr ). En plus de l'exclusion all lique, les cha nes l g res pr sentent galement une exclusion isotypique, c'est- -dire l'expression d'un seul type de cha ne l g re ou par une cellule B individuelle. Encore une fois, le m canisme r gulant ce processus n'est pas connu. Chez la souris et l'homme, le locus de la cha ne l g re a tendance se r organiser avant le locus . Cela a d'abord t d duit de l'observation que les cellules my lomateuses s cr tant des cha nes l g res ont g n ralement leurs g nes de cha nes l g res et r arrang s, alors que dans les my lomes s cr tant des cha nes l g res , seuls les g nes sont g n ralement r arrang s. Cependant, cet ordre est parfois invers , et le r arrangement du g ne ne n cessite pas absolument le r arrangement pr alable des g nes . Les rapports entre les lymphocytes B matures exprimant et varient d'un extr me l'autre chez diff rentes esp ces. Chez les souris et les rats, il est de 95 % 5 % , chez l'homme, il est g n ralement de 65 % : 35 % et chez le chat, il est de 5 % : 95 %, l'inverse de celui de la souris. Ces ratios sont fortement corr l s avec le nombre de segments fonctionnels des g nes V et V dans le g nome de l'esp ce. Ils refl tent galement la cin tique et l'efficacit des r arrangements des segments de g nes. Le rapport : dans la population lymphocytaire mature est utile dans le diagnostic clinique, car un rapport : aberrant indique la dominance d'un clone et la pr sence d'un trouble lymphoprolif ratif. 8-6 cellules B immatures sont test es pour leur autor activit avant de quitter la moelle osseuse. Une fois qu'une cha ne l g re r arrang e s'est appari e une cha ne , les IgM peuvent tre exprim es la surface de la cellule (sous forme d'IgM de surface, ou sIgM) et la cellule pr -B devient une cellule B immature. ce stade, la r activit du r cepteur de l'antig ne est d'abord test e pour sa r activit aux antig nes du soi, ou autor activit . L' limination ou l'inactivation des lymphocytes B autor actifs garantit que la population de lymphocytes B dans son ensemble sera tol rante aux antig nes du soi. La tol rance produite ce stade du d veloppement des lymphocytes B est connue sous le nom de tol rance centrale car elle se d veloppe dans un organe lympho de central, la moelle osseuse. Cependant, les lymphocytes B sortant de la moelle osseuse ne sont pas compl tement matures et n cessitent des tapes de maturation suppl mentaires qui ont lieu dans les organes lympho des p riph riques (voir Section 8-8). Comme nous le verrons plus loin dans le chapitre et dans le chapitre 15, les lymphocytes B autor actifs qui chappent la tol rance centrale peuvent encore tre limin s de la Fig. 8.9 La liaison aux mol cules du soi dans la moelle osseuse peut entra ner la mort ou l'inactivation des lymphocytes B immatures. Premiers panels : les lymphocytes B immatures qui ne rencontrent pas d'antig ne m rissent normalement ; ils migrent de la moelle osseuse vers les tissus lympho des p riph riques, o ils peuvent devenir des lymphocytes B matures en recirculation portant la fois des IgM et des IgD leur surface. Deuxi me panel : lorsque les lymphocytes B en d veloppement expriment des r cepteurs qui reconnaissent des ligands multivalents, par exemple, des mol cules de soi ubiquitaires la surface des cellules telles que celles du CMH, ces r cepteurs sont supprim s du r pertoire. Les lymphocytes B subissent soit une dition du r cepteur (voir Fig. 8.10), liminant ainsi le r cepteur auto-r actif, soit les cellules elles-m mes subissent une mort cellulaire programm e (apoptose), entra nant une d l tion clonale. Troisi mes panneaux : les lymphocytes B immatures qui se lient des ant |
Immunologie de Janeway | ig nes go stes solubles capables de r ticuler le r cepteur des lymphocytes B sont rendus insensibles l'antig ne (anergiques) et portent peu d'IgM de surface. Ils migrent vers la p riph rie, o ils expriment des IgD mais restent anergiques ; s'ils sont en comp tition avec d'autres lymphocytes B de la p riph rie, les lymphocytes B anergiques ne re oivent pas de signaux de survie et meurent. Quatri me panneau : les lymphocytes B immatures dont l'antig ne leur est inaccessible, ou qui se lient des antig nes du soi monovalents ou solubles de faible affinit , ne re oivent aucun signal et m rissent normalement. Cependant, ces cellules sont potentiellement auto-r actives et sont dites ignorantes du clonage parce que leur ligand est pr sent mais incapable de les activer. le r pertoire apr s qu'ils ont quitt la moelle osseuse, un processus qui a lieu au cours des derni res tapes p riph riques de la maturation des lymphocytes B, et qui est appel tol rance p riph rique, d crit la section 8-7. Les sIgM s'associent aux Ig et Ig pour former un complexe r cepteur fonctionnel des lymphocytes B, et le destin d'un lymphocyte B immature dans la moelle osseuse d pend des signaux d livr s par ce complexe r cepteur lorsqu'il interagit avec les ligands de l'environnement. La signalisation Ig est particuli rement importante pour dicter l' migration des lymphocytes B de la moelle osseuse et/ou leur survie la p riph rie : les souris qui expriment des Ig avec un domaine cytoplasmique tronqu qui ne peut pas signaler pr sentent une r duction de quatre fois du nombre de lymphocytes B immatures dans la moelle osseuse et une r duction de cent fois du nombre de lymphocytes B p riph riques. La lib ration de lymphocytes B immatures de la moelle osseuse dans la circulation d pend galement de leur expression de S1PR1, un r cepteur coupl aux prot ines G qui se lie au ligand lipidique S1P et favorise la migration cellulaire vers les concentrations lev es de S1P qui existent dans le sang (voir Section 8-27). Les lymphocytes B immatures qui n'ont pas de forte r activit aux antig nes du soi continuent de m rir (Fig. 8.9, premier panneau). Ils quittent la moelle par des sinuso des qui p n trent dans le sinus central, entrent dans la circulation et sont transport s par l'apport sanguin veineux la rate. Si, cependant, le r cepteur nouvellement exprim rencontre un antig ne fortement r ticulant dans la moelle osseuse, c'est- -dire si le lymphocyte B est fortement auto-r actif, le d veloppement est arr t ce stade. Des exp riences utilisant des souris g n tiquement modifi es qui renforcent l'expression des r cepteurs des lymphocytes B auto-r actifs ont montr qu'il existe quatre destins possibles pour les lymphocytes B immatures auto-r actifs (voir Fig. 8.9, trois derniers panneaux). Ces destins sont la production d'un nouveau r cepteur par un processus connu sous le nom d' dition de r cepteur ; mort cellulaire par apoptose, entra nant une d l tion clonale ; l'induction d'un tat permanent d'insensibilit l'antig ne, ou anergie ; et un tat d'ignorance immunologique dans lequel les concentrations d'antig nes sont trop faibles pour stimuler la signalisation des r cepteurs des lymphocytes B. Le r sultat pour chaque cellule B auto-r active d pend de l'interaction du r cepteur des cellules B avec l'antig ne du soi. Fig. 8.10 Le remplacement des cha nes l g res par l' dition des r cepteurs peut sauver certains lymphocytes B auto-r actifs en modifiant leur sp cificit antig nique. Lorsqu'un lymphocyte B en d veloppement exprime des r cepteurs antig niques qui sont fortement r ticul s par des antig nes du soi multivalents tels que les mol cules du CMH la surface des cellules (panneau sup rieur), son d veloppement est arr t . La cellule diminue l'expression superficielle des IgM et ne d sactive pas les g nes RAG (deuxi me panneau). La synth se continue des prot ines RAG permet la cellule de poursuivre le r arrangement des g nes cha ne l g re. Cela conduit g n ralement un nouveau r arrangement productif et l'expression d'une nouvelle cha ne l g re, qui se combine avec la cha ne lourde pr c dente pour former un nouveau r cepteur ; Le processus s'appelle l' dition des r cepteurs (troisi me panneau). Si ce nouveau r cepteur n'est pas auto-r actif, la cellule est sauv e et poursuit son d veloppement normal, un peu comme une cellule qui n'a jamais r agi avec l'antig ne du soi (panneau en bas droite). Si la cellule reste auto-r active, elle peut tre sauv e par un autre cycle de r arrangement ; cependant, s'il continue r agir fortement avec l'antig ne self, il subira une apoptose, entra nant une d l tion clonale du r pertoire des lymphocytes B (panneau inf rieur gauche). Les lymphocytes B immatures qui expriment un r cepteur autor actif reconnaissant un auto-antig ne multivalent peuvent tre sauv s par d'autres r arrangements g niques qui remplacent le r cepteur autor actif par un nouveau r cepteur qui n'est pas auto-r |
Immunologie de Janeway | actif. Ce m canisme est appel dition des r cepteurs (Fig. 8.10). Lorsqu'un lymphocyte B immature produit pour la premi re fois des sIgM, les prot ines RAG sont toujours en cours de fabrication. Si le r cepteur n'est pas auto-r actif, l'absence de r ticulation sIgM permet au r arrangement g nique de cesser et le d veloppement des lymphocytes B se poursuit, les prot ines RAG finissant par dispara tre. Pour un r cepteur autor actif, cependant, une rencontre avec l'antig ne du soi entra ne une forte r ticulation des sIgM ; L'expression de RAG se poursuit et le r arrangement des g nes par cha nes l g res peut se poursuivre, comme d crit la figure 8.8. Ces r arrangements secondaires peuvent sauver des lymphocytes B autor actifs immatures en supprimant le g ne de la cha ne l g re autor active et en le rempla ant par une autre s quence. Si la nouvelle cha ne l g re n'est pas autor active, le lymphocyte B continue son d veloppement normal. Si le r cepteur reste autor actif, le r arrangement se poursuit jusqu' ce qu'un r cepteur non autor actif soit produit ou jusqu' ce qu'il n'y ait plus de segments de g nes V et J de cha nes l g res suppl mentaires disponibles pour la recombinaison. L'importance de l' dition des r cepteurs en tant que m canisme de tol rance est bien tablie, car les d fauts de ce processus contribuent aux maladies auto-immunes humaines : le lupus ryth mateux diss min et la polyarthrite rhumato de, deux maladies caract ris es par des niveaux lev s d'anticorps autor actifs (voir chapitre 15). l'origine, on pensait que la production r ussie d'une cha ne lourde et d'une cha ne l g re provoquait l'arr t presque instantan du r arrangement du locus des cha nes l g res et que cela assurait la fois l'exclusion all lique et isotypique. La capacit inattendue des lymphocytes B auto-r actifs continuer r organiser leurs g nes de cha nes l g res, m me apr s avoir effectu un r arrangement productif, sugg re un m canisme alternatif d'exclusion all lique, o la chute du niveau de prot ines RAG qui suit un r arrangement non autor actif r ussi pourrait tre le principal moyen par lequel le r arrangement des cha nes l g res est termin . Il est maintenant vident que l'exclusion all lique n'est pas absolue, car il existe de rares lymphocytes B qui expriment deux cha nes l g res diff rentes. Les cellules qui restent autor actives lorsque les efforts d' dition du r cepteur ne parviennent pas g n rer un r cepteur non autor actif subissent un processus connu sous le nom de d l tion clonale, dans lequel elles sont soumises la mort cellulaire par apoptose pour liminer leur autor activit sp cifique du r pertoire. Des exp riences pr coces utilisant des souris transg niques exprimant les deux cha nes d'une immunoglobuline sp cifique des mol cules H-2Kb du CMH de classe I, dans lesquelles presque tous les lymphocytes B en d veloppement exprimaient l'immunoglobuline anti-CMH sous forme de sIgM, ont sugg r que la d l tion clonale tait un m canisme pr dominant de la tol rance des lymphocytes B. Ces tudes ont r v l que les souris transg niques n'exprimant pas H-2Kb avaient un nombre normal de lymphocytes B, tous porteurs des r cepteurs anti-H-2Kb cod s par le transg ne. Cependant, chez les souris exprimant la fois H-2Kb et les transg nes de l'immunoglobuline, le d veloppement des lymphocytes B a t bloqu . Un nombre normal de cellules pr -B et de cellules B immatures a t trouv , mais les cellules B exprimant l'immunoglobuline anti-H-2Kb sous forme de sIgM n'ont jamais atteint la maturit pour peupler la rate et les ganglions lymphatiques ; au lieu de cela, la plupart de ces cellules B immatures sont mortes dans la moelle osseuse par apoptose. Cependant, des tudes plus r centes, utilisant Forte ligature des IgM par l'auto-antig ne Arr t du d veloppement des cellules B et r arrangement continu des cha nes l g res : IgM faible surface cellulaire Si le nouveau r cepteur est toujours auto-r actif, le lymphocyte B subit une apoptose Si le nouveau r cepteur n'est plus auto-r actif, le lymphocyte B immature migre vers la p riph rie et m rit Une nouvelle sp cicit de r cepteur est maintenant exprim e Souris IgM portant des transg nes pour les cha nes lourdes et l g res d'auto-anticorps qui ont t plac es dans les loci d'immunoglobulines par des homologues (voir l'annexe I, section A-35, pour plus de d tails sur cette m thode), indiquent que l' dition du r cepteur, plut t que la d l tion clonale, est le r sultat le plus probable pour les lymphocytes B autor actifs immatures. Jusqu' pr sent, nous avons discut du sort des lymphocytes B nouvellement form s qui subissent une r ticulation multivalente de leurs sIgM. Les lymphocytes B immatures qui rencontrent des antig nes du soi de faible valence plus faiblement r ticul s, tels que de petites prot ines solubles, r agissent diff remment. Dans cette situation, certains lymphocytes B auto-r actifs sont inactiv s et entrent dans un tat d'insensibilit per |
Immunologie de Janeway | manente, ou d'anergie, mais ne meurent pas imm diatement (voir Fig. 8.9). Les lymphocytes B anergiques ne peuvent pas tre activ s par leur antig ne sp cifique, m me avec l'aide des lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne. Encore une fois, ce ph nom ne a t lucid l'aide de souris transg niques. Le lysozyme de blanc d' uf de poule (HEL) a t exprim sous forme soluble partir d'un transg ne chez des souris qui taient galement transg niques pour l'immunoglobuline anti-HEL de haute affinit . Les lymphocytes B sp cifiques de HEL ont m ri et migr de la moelle osseuse, mais n'ont pas pu r pondre l'antig ne. De plus, la migration des lymphocytes B anergiques est alt r e, car les cellules sont retenues dans les zones des lymphocytes T des tissus lympho des p riph riques et sont exclues des follicules lympho des, r duisant ainsi leur dur e de vie et leur capacit rivaliser avec les lymphocytes B immunocomp tents (d crits plus en d tail dans la section 8-8). Dans des circonstances normales, o peu de lymphocytes B anergiques auto-r actifs arrivent maturit , ces cellules meurent relativement rapidement. Ce m canisme garantit que le pool longue dur e de vie des lymphocytes B p riph riques est purg des cellules potentiellement auto-r actives. Le quatri me destin potentiel des lymphocytes B immatures auto-r actifs est que rien ne leur arrive ; ils restent dans un tat d'ignorance immunologique de leur antig ne soi (voir Fig. 8.9). Les cellules immunologiquement ignorantes ont une affinit pour un antig ne du soi mais, pour diverses raisons, ne le d tectent pas et n'y r pondent pas. L'antig ne peut ne pas tre accessible aux lymphocytes B en d veloppement dans la moelle osseuse ou la rate, ou peut tre en faible concentration, ou peut se lier si faiblement au r cepteur des lymphocytes B qu'il ne g n re pas de signal d'activation. Parce que certaines cellules ignorantes peuvent tre activ es (et sont en fait) activ es dans certaines conditions telles que l'inflammation ou lorsque l'antig ne du soi devient disponible ou atteint une concentration inhabituellement lev e, elles ne doivent pas tre consid r es comme inertes, et elles sont fondamentalement diff rentes des cellules avec des r cepteurs non autor actifs qui ne pourraient jamais tre activ s par les antig nes du soi. Le fait que la tol rance centrale ne soit pas parfaite et que certains lymphocytes B autor actifs soient autoris s m rir refl te l' quilibre que le syst me immunitaire trouve entre l' limination de toute auto-r activit et le maintien de la capacit de r pondre aux agents pathog nes. Si l' limination des cellules autor actives tait trop efficace, le r pertoire de r cepteurs pourrait devenir trop limit et donc incapable de reconna tre une grande vari t d'agents pathog nes. Une maladie auto-immune est le prix de cet quilibre : nous verrons au chapitre 15 que des lymphocytes auto-r actifs ignorants peuvent tre activ s et provoquer des maladies dans certaines circonstances. Normalement, cependant, les lymphocytes B ignorants sont tenus en chec par le manque d'aide des lymphocytes T, l'inaccessibilit continue de l'antig ne du soi ou la tol rance qui peut tre induite chez les lymphocytes B matures apr s leur migration de la moelle osseuse, qui est d crite ci-dessous. 8-7 Les lymphocytes qui rencontrent pour la premi re fois des quantit s suffisantes d'antig nes du soi dans la p riph rie sont limin s ou inactiv s. Alors qu'un grand nombre de lymphocytes B autor actifs sont purg s de la population de nouveaux lymphocytes dans la moelle osseuse, seuls les lymphocytes sp cifiques des auto-antig nes qui sont exprim s dans cet organe ou peuvent atteindre cet organe sont affect s. Certains antig nes, comme la thyroglobuline, sont tr s sp cifiques aux tissus ou sont compartiment s de sorte qu'il n'y a que peu ou pas de liquide disponible dans la circulation. Par cons quent, les lymphocytes B autor actifs nouvellement migr s qui rencontrent leur auto-antig ne sp cifique pour la premi re fois la p riph rie doivent galement tre limin s ou inactiv s. Ce m canisme de tol rance, qui agit sur les lymphocytes B nouvellement migr s qui sont encore immatures, est connu sous le nom de tol rance p riph rique. l'instar des lymphocytes autor actifs dans les organes lympho des centraux, les lymphocytes qui rencontrent des antig nes du soi de novo la p riph rie peuvent avoir plusieurs destins : d l tion, anergie ou survie (Fig. 8.11). En l'absence d'infection, les lymphocytes B nouvellement migr s qui rencontrent un antig ne fortement r ticulant la p riph rie subiront une d l tion clonale. Cela a t l gamment d montr dans des tudes sur les lymphocytes B exprimant des r cepteurs de lymphocytes B sp cifiques aux mol cules H-2Kb du CMH de classe I. Ces lymphocytes B sont supprim s m me lorsque, chez les animaux transg niques, l'expression de la mol cule H-2Kb est limit e au foie par l'utilisation d'un promoteur de g ne sp cifique |
Immunologie de Janeway | du foie. Il n'y a pas d' dition des r cepteurs : les lymphocytes B qui rencontrent des antig nes fortement r ticul s la p riph rie subissent directement l'apoptose, contrairement leurs homologues de la moelle osseuse, qui tentent d'autres r arrangements des r cepteurs. Cette diff rence peut tre due au fait que les lymphocytes B de la p riph rie sont un peu plus matures et ne peuvent plus r organiser leurs loci de cha nes l g res. Comme pour les lymphocytes B immatures dans la moelle osseuse, les lymphocytes B p riph riques nouvellement d velopp s qui rencontrent et se lient un antig ne soluble abondant ne r pondent plus. Cela a t d montr chez la souris en pla ant le transg ne HEL sous le contr le d'un promoteur inductible qui peut tre r gul par des changements dans le r gime alimentaire. Il est ainsi possible d'induire la production de lysozyme tout moment et ainsi d' tudier ses effets sur les lymphocytes B sp cifiques de LHE diff rents stades de maturation. Ces exp riences ont montr que les lymphocytes B p riph riques et immatures de la moelle osseuse sont inactiv s lorsqu'ils sont expos s de mani re chronique l'antig ne soluble. 8-8 cellules B immatures arrivant dans la rate se renouvellent rapidement et ont besoin de cytokines et de signaux positifs via le r cepteur des cellules B pour la maturation et la survie long terme. Fig. 8.11 Les lymphocytes B transitionnels qui reconnaissent les antig nes du soi subissent une tol rance p riph rique. Apr s avoir migr de la moelle osseuse et tre entr s dans la circulation, les lymphocytes B immatures sont connus sous le nom de lymphocytes B transitionnels. Pas encore compl tement matures, ces cellules sont encore sujettes une tol rance dans la rate suite l'engagement de leur r cepteur sIgM par un antig ne du soi. Les lymphocytes B transitionnels qui rencontrent un auto-antig ne multivalent re oivent un signal fort du r cepteur des lymphocytes B et subissent la mort cellulaire. Les lymphocytes B transitionnels avec des sIgM qui se lient une mol cule de soi soluble sont rendus anergiques et finissent par mourir en quelques jours en raison de leur exclusion des follicules des lymphocytes B de la rate (voir Fig. 8.12). Les lymphocytes B transitionnels qui se lient avec une faible affinit une mol cule de soi soluble restent clonalement ignorants de l'antig ne du soi et poursuivent leur maturation. Les lymphocytes B transitionnels sans auto-r action poursuivent galement leur maturation en lymphocytes B matures. Les derni res tapes de la maturation des lymphocytes B conduisent une r gulation positive des sIgD et ont lieu dans les follicules des lymphocytes B de la rate. Lorsque les lymphocytes B mergent de la moelle osseuse vers la p riph rie, ils sont encore fonctionnellement immatures. Comme nous l'avons vu plus haut, leur maturation finale dans la p riph rie Les lymphocytes B transitionnels qui p n trent dans le follicule re oivent des signaux de maturation et de survie et se diff rencient en lymphocytes B folliculaires ou en lymphocytes B de la zone marginale, ce qui permet aux lymphocytes B immatures de rencontrer des antig nes du soi p riph riques et de subir une tol rance. Les lymphocytes B immatures expriment des niveaux lev s de sIgM mais peu de sIgD, tandis que les lymphocytes B matures expriment de faibles niveaux d'IgM et des niveaux lev s d'IgD ; alors que les changements dans l'expression des sIgM et des sIgD mesure que les lymphocytes B m rissent sont bien document s, la fonction des sIgD sur les lymphocytes B matures n'est pas connue. La plupart des lymphocytes B immatures qui quittent la moelle osseuse ne survivront pas pour devenir des lymphocytes B compl tement matures. La figure 8.12 montre le destin possible des lymphocytes B nouvellement produits qui p n trent dans la p riph rie. La production quotidienne de nouveaux lymphocytes B de la moelle osseuse repr sente environ 5 10 % de la population totale de lymphocytes B dans le pool p riph rique l' tat d' quilibre. Chez les animaux non immunis s, la taille de ce pool semble rester constante, en raison de l'hom ostasie, ce qui signifie que le flux de nouveaux lymphocytes B doit tre quilibr par l' limination d'un nombre gal de lymphocytes B p riph riques. Cependant, la majorit des lymphocytes B matures p riph riques ont une longue dur e de vie, et seulement 1 2 % d'entre eux meurent chaque jour. Ainsi, la plupart des lymphocytes B qui meurent font partie de la population de lymphocytes B p riph riques immatures renouvellement rapide, dont plus de 50% meurent tous les 3 jours. L'incapacit de la plupart des lymphocytes B nouvellement form s survivre plus de quelques jours la p riph rie semble tre due la comp tition entre les lymphocytes B p riph riques pour l'acc s aux follicules de la rate. Si les lymphocytes B immatures nouvellement produits ne p n trent pas dans un follicule, leur passage la p riph rie est interrompu et ils finissent |
Immunologie de Janeway | par mourir. Le nombre limit de follicules lympho des ne peut pas accueillir tous les lymphocytes B g n r s chaque jour, et il y a donc une concurrence continuelle pour l'entr e. Le follicule fournit les signaux n cessaires la survie des lymphocytes B. En particulier, le BAFF (pour B-cell activating factor appartenant la famille des TNF) est fabriqu par plusieurs types de cellules, mais est produit en abondance par les cellules dendritiques folliculaires (FDC). Les FDC sont des cellules non h matopo tiques r sidant dans les follicules des cellules B qui sont sp cialis es pour capturer les antig nes afin de les reconna tre par les r cepteurs de l'antig ne des cellules B (voir la section 9-1). Les lymphocytes B expriment trois r cepteurs diff rents pour BAFF, savoir BAFF-R, BCMA et TACI. Le BAFF-R est le plus important pour la survie des lymphocytes B folliculaires, car les souris mutantes d pourvues de BAFF-R ont principalement des lymphocytes B immatures et peu de lymphocytes B p riph riques longue dur e de vie. BCMA et TACI se lient galement la cytokine APRIL, de la famille des TNF, qui n'est pas n cessaire la survie des lymphocytes B immatures, mais qui est importante pour la production d'anticorps IgA, comme nous le verrons au chapitre 10. Fig. 8.12 Les lymphocytes B transitionnels terminent leur maturation dans les follicules des lymphocytes B de la rate. La micrographie du panneau sup rieur montre une vue en coupe transversale d'une rate de souris indiquant la distribution des lymphocytes B (anti-B220, brun) et des lymphocytes T (anti-CD3, bleu), constituant la pulpe blanche. Autour des follicules riches en lymphocytes B (coloration brune intense) se trouvent les zones marginales ( galement brunes en raison de la pr sence de lymphocytes B B220+). Les cordons de la pulpe blanche se trouvent dans la pulpe rouge, qui est riche en cellules my lo des (principalement des macrophages), en cellules plasmatiques et en globules rouges qui passent. Les lymphocytes B transitionnels qui ont quitt la moelle osseuse doivent terminer leur maturation dans les follicules des lymphocytes B de la rate, o ils re oivent les signaux de maturation et de survie n cessaires (panneau du milieu). Un composant essentiel est un faible niveau de signalisation par le r cepteur des cellules B. Un deuxi me facteur essentiel est l'expression de BAFF, un membre de la famille des TNF, sur les cellules dendritiques folliculaires (FDC). BAFF stimule le BAFF-R sur les lymphocytes B transitionnels, favorisant ainsi la survie des lymphocytes B. Les lymphocytes B transitionnels (T1) nouvellement migr s pr sentent des niveaux lev s d'IgM de surface, peu d'IgD et le BAFF-R. Dans les follicules des cellules B, ces cellules r gulent la hausse CD21 pour devenir des cellules B de stade transitionnel 2 (T2). Enfin, les cellules r gulent la hausse les IgD de surface et deviennent des lymphocytes B matures longue dur e de vie. La majorit des lymphocytes B longue dur e de vie sont des lymphocytes B en recirculation, appel s lymphocytes B folliculaires. Un deuxi me sous-ensemble, moins nombreux, est la population de cellules B de la zone marginale. On pense que les lymphocytes B de la zone marginale sont faiblement auto-r actifs et expriment des niveaux tr s lev s du r cepteur du compl ment CD21. Ces cellules migrent vers les zones marginales de la pulpe blanche spl nique, une zone aux jonctions pulpe blanche/pulpe rouge. cet endroit, les lymphocytes B de la zone marginale sont pr ts r agir rapidement aux antig nes ou aux agents pathog nes v hicul s par le sang. Les lymphocytes B T1 transitionnels qui sont exclus des follicules ne re oivent pas de signaux de maturation et de survie et meurent dans les 2 3 jours suivant leur sortie de la moelle osseuse (panneau inf rieur). Les lymphocytes B anergiques auto-r actifs sont galement exclus des follicules et subissent la mort cellulaire. Micrographie avec l'aimable autorisation de Xiaoming Wang et Jason Cyster. Institut m dical Howard Hughes et D partement de microbiologie et d'immunologie, UCSF. Les lymphocytes B immatures de la rate passent par deux stades de transition distincts, appel s T1 et T2, d finis par l'absence ou la pr sence du composant du cor cepteur des lymphocytes B CD21 (r cepteur du compl ment 2) (voir la section 2-13 et la section 7-20). Chez les souris d pourvues de BAFF, les lymphocytes B immatures progressent jusqu'au stade T1 dans la rate mais ne parviennent pas exprimer CD21, et les souris n'ont pas de lymphocytes B matures. La signalisation par le r cepteur des lymphocytes B est galement n cessaire pour que les lymphocytes B immatures de la rate progressent travers les stades T1 et T2 et entrent dans le pool de lymphocytes B p riph riques longue dur e de vie. Dans ce cas, les signaux du r cepteur des lymphocytes B ne r sultent pas d'interactions de haute affinit entre les sIgM du r cepteur des lymphocytes B et un antig ne, ce qui induirait |
Immunologie de Janeway | des signaux forts ; au lieu de cela, on pense que ces signaux des r cepteurs des lymphocytes B sont faibles, des signaux constitutifs qui sont programm s au cours du d veloppement dans les lymphocytes B en maturation, bien que le m canisme responsable de cette signalisation constitutive ne soit pas connu. Ces signaux faibles des r cepteurs des lymphocytes B, ainsi que les signaux BAFF-R, sont essentiels pour favoriser les tapes finales de la maturation des lymphocytes B en p riph rie. La d r gulation de l' quilibre appropri entre le r cepteur des lymphocytes B et la signalisation BAFF-R se produit chez les individus qui surexpriment BAFF, et a t li e au d veloppement de maladies auto-immunes, telles que le syndrome de Sj gren, qui r sultent d'un chec purger les lymphocytes B auto-r actifs. La majorit des lymphocytes B p riph riques qui r sident dans la rate et d'autres organes lympho des secondaires sont connus sous le nom de lymphocytes B folliculaires, souvent appel s lymphocytes B B-2. Une deuxi me population mineure de lymphocytes B trouv e dans la rate est constitu e de cellules B de la zone marginale, nomm es ainsi d'apr s leur pr dominance dans les zones marginales qui se trouvent aux jonctions pulpe blanche/pulpe rouge (voir Fig. 8.12). Les cellules B folliculaires et marginales d rivent toutes deux d'une lign e commune qui se d veloppe dans la moelle osseuse et se bifurque au cours de la derni re tape de la maturation des cellules B dans les follicules spl niques. Des exp riences reconstituant les signaux favorisant la maturation des lymphocytes B p riph riques en culture cellulaire, partir de pr curseurs de lymphocytes B immatures, indiquent que les lign es de lymphocytes B folliculaires par rapport aux lign es de cellules B de la zone marginale divergent au stade de transition T2, lorsque les cellules passent au stade de pleine maturit . Comme les lymphocytes B folliculaires, les lymphocytes B de la zone marginale d pendent des signaux BAFF et sont absents chez les souris d pourvues d'expression BAFF. Les lymphocytes B de la zone marginale peuvent tre identifi s par leur expression de niveaux tr s lev s du r cepteur du compl ment CD21. Des tudes utilisant des souris knock-in du g ne de l'immunoglobuline r arrang qui expriment une sp cificit de r cepteur de lymphocyte B unique sur tous les lymphocytes B en d veloppement ont d montr que certains r cepteurs de lymphocytes B g n rent principalement des lymphocytes B folliculaires tandis que d'autres g n rent des lymphocytes B de zone marginale. Ces r sultats indiquent que la sp cificit du r cepteur des lymphocytes B est un facteur majeur dans la d termination de l'engagement final des lymphocytes B transitionnels envers la lign e folliculaire par rapport la lign e de la zone marginale ; Cependant, les d tails de ce processus ne sont pas encore enti rement compris. En raison de leur emplacement, les lymphocytes B de la zone marginale sont pr ts r agir rapidement aux antig nes ou aux agents pathog nes filtr s du sang. Par cons quent, on pense que les lymphocytes B de la zone marginale repr sentent une premi re ligne de d fense contre les agents pathog nes transmissibles par le sang. Les lymphocytes B p riph riques comprennent galement les lymphocytes B m moire, qui sont g n r s en plus des plasmocytes producteurs d'anticorps partir de lymphocytes B matures apr s leur premi re rencontre avec l'antig ne ; nous reviendrons sur la m moire des cellules B au chapitre 11. La comp tition pour l'entr e folliculaire favorise les lymphocytes B matures qui sont d j tablis dans le pool de cellules B p riph riques dur e de vie relativement longue et stable. Les lymphocytes B matures ont subi des changements ph notypiques qui pourraient faciliter leur acc s aux follicules ; par exemple, ils expriment CXCR5, le r cepteur de CXCL13, qui est exprim par les FDC (voir Section 10-3). Ils ont galement une expression accrue de CD21 par rapport aux cellules B immatures nouvellement d velopp es, ce qui am liore la capacit de signalisation des cellules B. Le r cepteur des lymphocytes B joue un r le positif dans la maturation et la recirculation continue des lymphocytes B p riph riques. Les souris qui n'ont pas la tyrosine kinase Syk, qui est impliqu e dans la signalisation du r cepteur des cellules B (voir Section 7-20), ont des cellules B immatures mais ne parviennent pas d velopper des cellules B matures. Ainsi, un signal transduit par Syk peut tre n cessaire pour la maturation finale des lymphocytes B ou pour la survie des lymphocytes B matures. De plus, l'expression continue du r cepteur des lymphocytes B est n cessaire la survie des lymphocytes B, comme en t moigne la perte de tous les lymphocytes B chez les souris dont le BCR est supprim conditionnellement sp cifiquement dans les lymphocytes B matures. Bien que chaque r cepteur des lymphocytes B ait une sp cificit unique, les interactions sp cifiques l'antig ne peuvent ne pas |
Immunologie de Janeway | induire les signaux utilis s pour la maturation finale et la survie des lymphocytes B ; Le r cepteur pourrait, par exemple, tre responsable de la signalisation tonique , dans laquelle un signal faible mais important est g n r par l'assemblage du complexe r cepteur et d clenche rarement une partie ou la totalit des v nements de signalisation en aval. 8-9 cellules B B-1 sont un sous-ensemble de lymphocytes inn s qui appara t t t dans le d veloppement. Jusqu' pr sent, ce chapitre s'est concentr sur le d veloppement des populations majoritaires de lymphocytes B qui r sident dans les organes lympho des secondaires, tels que les lymphocytes B folliculaires (B-2) et les lymphocytes B de la zone marginale. Ces deux populations constituent le bras des lymphocytes B de la r ponse immunitaire adaptative. Un troisi me sous-ensemble important de lymphocytes B, appel s lymphocytes B B-1, fait partie du syst me immunitaire inn . Ces cellules ne sont pr sentes qu'en petit nombre dans les organes lympho des secondaires, et se trouvent en grand nombre dans les cavit s p riton ale et pleurale. Les lymphocytes B B-1 sont la principale source d'anticorps naturels , qui sont des anticorps circulants produits de mani re constitutive qui sont s cr t s par ces lymphocytes B avant toute infection. La plupart des anticorps fabriqu s par les lymphocytes B B-1 reconnaissent les antig nes polysaccharidiques capsulaires, et les lymphocytes B B-1 sont importants dans le contr le des infections par les virus et les bact ries pathog nes. Une caract ristique importante des lymphocytes B B-1 est qu'ils peuvent produire des anticorps de la classe IgM sans l'aide des lymphocytes T. Bien que cette r ponse puisse tre renforc e par la coop ration des lymphocytes T, les anticorps apparaissent pour la premi re fois dans les 48 heures suivant l'exposition l'antig ne, lorsque les lymphocytes T ne peuvent pas tre impliqu s. L'absence d'interaction sp cifique de l'antig ne avec les lymphocytes T auxiliaires pourrait expliquer pourquoi la m moire immunologique n'est pas g n r e la suite des r ponses des cellules B-1 : des expositions r p t es au m me antig ne suscitent des r ponses similaires, ou diminu es, chaque exposition. Bien que les fonctions pr cises des lymphocytes B B-1 ne soient pas encore claires, les souris d ficientes en cellules B-1 sont plus sensibles l'infection par Streptococcus pneumoniae parce qu'elles ne produisent pas d'anticorps anti-phosphocholine qui offre une protection contre cette bact rie. tant donn qu'une fraction importante des cellules B-1 peut produire des anticorps de cette sp cificit , et parce qu'aucune aide des lymphocytes T sp cifiques l'antig ne n'est requise, une r ponse puissante peut tre produite au d but de l'infection par cet agent pathog ne. Il n'est pas certain que les cellules B-1 humaines aient le m me r le. Contrairement aux cellules B folliculaires et marginales qui se d veloppent partir de cellules souches de la moelle osseuse, la majorit des cellules B B-1 sont g n r es partir de cellules prog nitrices pr sentes dans le foie f tal (Fig. 8.13). Au cours des stades f taux tardif et n onatal pr coce chez la souris, les lymphocytes B B-1 sont produits en grand nombre. Apr s la naissance, le d veloppement des cellules B folliculaires et marginales pr domine, et peu de cellules B B-1 sont fabriqu es. Les preuves actuelles indiquent que les cellules prog nitrices donnant naissance aux cellules B B-1 sont engag es dans cette lign e et sont distinctes de celles produisant des cellules B B-2. Alors que les lymphocytes B B-2 sont absents chez les souris d pourvues de BAFF ou de BAFF-R, ces d ficiences n'ont aucun effet sur le d veloppement ou la survie des lymphocytes B B-1. De plus, les faibles signaux des r cepteurs des lymphocytes B qui favorisent les tapes finales de la maturation des lymphocytes B B-2 dans la rate n cessitent la voie d'activation NF- B non canonique (voir Section 7-23), une voie de signalisation qui est superflue pour le d veloppement des lymphocytes B B-1. Les besoins en cytokines diff rent galement entre ces voies de d veloppement. Les lymphocytes B B-1 se d veloppent normalement chez les souris d pourvues de composants de signalisation IL-7 ou IL-7R, d fauts qui emp chent le d veloppement des lymphocytes B B-2. Le d veloppement des lymphocytes B B-2 n cessite galement le facteur de transcription PU.1, qui n'est pas n cessaire au d veloppement des lymphocytes B B-1. R sum . Dans cette section, nous avons suivi le d veloppement des lymphocytes B depuis les premiers prog niteurs dans la moelle osseuse jusqu'au pool de lymphocytes B p riph riques matures longue dur e de vie (Fig. 8.14). Le locus de la cha ne lourde est r arrang en premier et, si cela r ussit, une cha ne lourde est produite qui se combine avec des cha nes l g res de substitution pour former le r cepteur des cellules pr -B ; il s'agit du premier point de contr le dans le d veloppemen |
Immunologie de Janeway | t des cellules B. La production du r cepteur pr -lymphocytaire B signale le r arrangement r ussi des g nes cha ne lourde et provoque l'arr t de ce r arrangement, imposant ainsi l'exclusion all lique. Il initie galement la prolif ration des cellules B, g n rant de nombreuses descendances dans lesquelles un r arrangement ult rieur des cha nes l g res peut tre tent . Si le r arrangement g nique initial de la cha ne l g re est productif, un r cepteur complet des cellules B de l'immunoglobuline est form , le r arrangement des g nes cesse nouveau et la cellule B poursuit son d veloppement. Si le premier r arrangement g nique de la cha ne l g re choue, le r arrangement se poursuit jusqu' ce qu'un r arrangement productif soit effectu ou que toutes les r gions J disponibles soient puis es. Si aucun r arrangement productif n'est effectu , les lymphocytes B en d veloppement meurent. Une fois qu'un r cepteur complet d'immunoglobuline est exprim la surface de la cellule, les lymphocytes B immatures subissent une tol rance aux antig nes du soi. Ce processus commence dans la moelle osseuse et se poursuit pendant une courte p riode apr s l' migration des lymphocytes B immatures vers la p riph rie. Pour la population majoritaire de lymphocytes B, les derni res tapes de leur maturation se produisent dans les follicules des lymphocytes B de la rate et n cessitent le membre de la famille du TNF BAFF ainsi que des signaux via le r cepteur des lymphocytes B. Fig. 8.13 Une comparaison des propri t s des cellules B-1, des cellules B folliculaires (cellules B-2) et des cellules B de la zone marginale. En plus de se d velopper dans le foie, les cellules B-1 peuvent se d velopper dans des sites inhabituels du f tus, comme l' piploon. Les cellules B-1 pr dominent chez les jeunes animaux, bien qu'elles puissent probablement tre produites tout au long de la vie. Produites principalement au cours de la vie f tale et n onatale, leurs s quences de r gions variables r arrang es contiennent peu de N-nucl otides. En revanche, les cellules B de la zone marginale s'accumulent apr s la naissance et n'atteignent pas leurs niveaux maximaux chez la souris avant l' ge de 8 semaines. Les cellules B-2 folliculaires et les cellules B de la zone marginale partagent une population pr curseur commune, les cellules B T2 transitionnelles dans la rate ; par cons quent, les deux sous-ensembles d pendent des signaux IL-7 et BAFF pour leur d veloppement. En revanche, le d veloppement des cellules B-1 ne n cessite pas d'IL-7 ou de BAFF. Les cellules B-1 sont mieux consid r es comme un pool de lymphocytes partiellement activ s qui s'auto-renouvellent et qui sont s lectionn s par des antig nes personnels et trangers omnipr sents. En raison de cette s lection, et peut- tre parce que les cellules sont produites t t dans la vie, les cellules B-1 ont un r pertoire restreint de r gions variables et de sp cificit s de liaison l'antig ne. Les cellules B de la zone marginale ont galement un r pertoire restreint de sp cificit s de la r gion V qui peuvent tre s lectionn es par un ensemble d'antig nes similaires ceux qui s lectionnent les cellules B-1. Les cellules B-1 semblent tre la principale population de cellules B dans certaines cavit s corporelles, tr s probablement en raison de l'exposition ces sites aux antig nes qui entra nent la prolif ration des cellules B-1. Les lymphocytes B de la zone marginale restent dans la zone marginale de la rate et on ne pense pas qu'ils recirculent. L'activation partielle des cellules B-1 entra ne la s cr tion d'anticorps IgM principalement ; Les cellules B-1 contribuent en grande partie aux IgM qui circulent dans le sang. La diversit limit e du r pertoire de cellules B B-1 et de la zone marginale et la propension de ces cellules r agir avec les antig nes glucidiques bact riens courants sugg rent qu'elles produisent une r ponse immunitaire plus primitive et moins adaptative que les cellules B folliculaires (cellules B-2). cet gard, ils sont comparables aux lymphocytes T : . Fig. 8.14 Un r sum du d veloppement des cellules humaines conventionnelles de la lign e B. L' tat des g nes des immunoglobulines, l'expression de certaines prot ines intracellulaires essentielles et l'expression de certaines mol cules de surface cellulaire sont mis en vidence pour les tapes successives du d veloppement conventionnel des cellules B B-2. Au cours de la diff renciation des lymphocytes B induite par l'antig ne, les g nes des immunoglobulines subissent d'autres changements, tels que le changement de classe et l'hypermutation somatique (voir chapitre 5), qui sont vidents dans les immunoglobulines produites par les cellules m moires et les plasmocytes. Ces stades d pendants de l'antig ne sont d crits plus en d tail au chapitre 9. lgGPlasmablaste et cellule plasmocellulaire lgG Cellule B m moire CD135 Antig ne plasmocytaire-1 CD38 Hypermutation somatique VJ r arrang e Commutateur d'isotype en C , C ou C . Hypermuta |
Immunologie de Janeway | tion somatique L' pissage alternatif produit la fois des Ig membranaires et des Ig s cr t es Lymphoblaste lgMlgD Cellules B na ves matures CD45R CMH classe II IgM, IgD CD19, CD20 CD21, CD40 CD45R CMH classe II IgG, IgA CD19, CD20 CD21, CD40 CD45R CMH classe II CD19, CD20 CD21, CD40 VDJ r arrang . cha ne produite sous forme de membrane. L' pissage alternatif donne + ARNm L' pissage alternatif donne des cha nes s cr t es Ig IgANTIGENDEPENDENTTERMINALDIFFERENTIATIONCd45R AA4.1, IL-7R CMH classe II pr -B-R CD19, CD38 CD20, CD40 CD45R AA4.1 CMH classe II CD19, CD38 CD20, CD40 R cepteur germinal pr -B cytoplasmique RAG-1 RAG-2 Grande cellule pr -B Petite cellule pr -B Cellule pro-B tardive Germline TdT 5, VpreB 5, VpreB CD45R AA4.1, IL-7R CMH classe II CD10, CD19 CD38, CD20 CD40 D J r arrang V DJ R arrang VDJ R arrang R arrangement V J R arrangement pr coce pro-B Cellule souche Germline Germline Germline RAG-1 RAG-2 TdT 5, VpreB CD34 CD45 AA4.1 CD34 CD45R AA4.1, IL-7R CMH classe II CD10, CD19 CD38 G nes cha ne lourdeCellules B G nes cha ne l g re Prot ines intracellulaires Prot ines marqueurs de surfaceANTIG NE ind pendant r arrang . AA4.1 CD19, CD20 D veloppement des lymphocytes T. Comme les lymphocytes B, les lymphocytes T d rivent des cellules souches h matopo tiques multipotentes de la moelle osseuse. Cependant, leurs cellules prog nitrices migrent de la moelle osseuse via le sang vers le thymus, o elles m rissent (Fig. 8.15) ; c'est la raison du nom de lymphocytes T d pendants du thymus, ou lymphocytes T. Le d veloppement des lymphocytes T est parall le celui des lymphocytes B bien des gards, y compris le r arrangement ordonn et progressif des g nes du r cepteur de l'antig ne, le test s quentiel pour un r arrangement r ussi du g ne et l'assemblage ventuel d'un r cepteur antig nique h t rodim rique. N anmoins, le d veloppement des lymphocytes T dans le thymus pr sente certaines caract ristiques qui ne sont pas observ es pour les lymphocytes B, telles que la g n ration de deux lign es distinctes de lymphocytes T exprimant des r cepteurs antig niques cod s par des g nes distincts, la lign e : et la lign e : . Les lymphocytes T en d veloppement, qui sont g n ralement connus sous le nom de thymocytes, subissent galement une s lection rigoureuse qui d pend des interactions avec les cellules thymiques et qui fa onne le r pertoire mature des lymphocytes T pour assurer la restriction du CMH ainsi que l'auto-tol rance. Nous commen ons par un aper u g n ral des tapes du d veloppement des thymocytes et de leur relation avec l'anatomie thymique avant d'examiner le r arrangement des g nes et les m canismes de s lection. 8 10 prog niteurs de lymphocytes T proviennent de la moelle osseuse, mais tous les v nements importants de leur d veloppement se produisent dans le thymus. Le thymus est situ dans la partie sup rieure ant rieure du thorax, juste au-dessus du c ur. Il se compose de nombreux lobules, chacun clairement diff renci en une r gion corticale externe le cortex thymique et une moelle interne (Fig. 8.16). Chez les jeunes individus, le thymus contient un grand nombre de pr curseurs de lymphocytes T en d veloppement int gr s dans un r seau d' pith liums connu sous le nom de stroma thymique. Cela fournit un microenvironnement unique pour le d veloppement des lymphocytes T, analogue celui fourni aux lymphocytes B par les cellules stromales de la moelle osseuse. Fig. 8.15 Les lymphocytes T se d veloppent dans le thymus et migrent vers les organes lympho des p riph riques, o ils sont activ s par des antig nes trangers. Les pr curseurs des lymphocytes T migrent de la moelle osseuse vers le thymus, o ils s'engagent dans la lign e des lymphocytes T apr s la signalisation du r cepteur Notch. Dans le thymus, les g nes des r cepteurs des lymphocytes T sont r arrang s (premier panneau du haut) ; : Les r cepteurs des lymphocytes T compatibles avec les mol cules du CMH du soi transmettent un signal de survie lors de l'interaction avec l' pith lium thymique, conduisant une s lection positive des cellules qui les portent. Les r cepteurs auto-r actifs transmettent un signal qui conduit la mort cellulaire, et les cellules qui les portent sont retir es du r pertoire dans un processus de s lection n gative (deuxi me panneau du haut). Les lymphocytes T qui survivent la s lection arrivent maturit et quittent le thymus pour circuler en p riph rie ; Ils quittent plusieurs reprises le sang pour migrer travers les organes lympho des p riph riques, o ils peuvent rencontrer leur antig ne tranger sp cifique et tre activ s (panneau du tiers sup rieur). L'activation conduit l'expansion clonale et la diff renciation en lymphocytes T effecteurs. Certains d'entre eux sont attir s par des sites d'infection, o ils peuvent tuer les cellules infect es ou activer les macrophages (quatri me panneau sup rieur) ; d'autres sont attir s dans les zones des lymphocytes B, o ils aident |
Immunologie de Janeway | activer une r ponse anticorps (non illustr ). Les pr curseurs s'engagent dans la lign e des lymphocytes T apr s la signalisation Notch et initient les r arrangements des g nes du r cepteur des lymphocytes T Les lymphocytes T activ s prolif rent et liminent l'infection Les lymphocytes T matures rencontrent des antig nes trangers dans les organes lympho des p riph riques et sont activ s Les lymphocytes T immatures qui reconnaissent le CMH re oivent des signaux de survie. Ceux qui interagissent fortement avec l'antig ne du soi sont retir s du r pertoire Pr curseur des lymphocytes T matures Cellule T Cellule dendritique macrophage Encoche thymique Cellule stromale thymique Ganglion lymphatique Rate Soi Le CMH active tue le tractus gastro-intestinal Les prog niteurs des lymphocytes T se d veloppent dans la moelle osseuse et migrent vers le thymus o les cellules terminent leur d veloppement en r organisant leurs g nes antig niques et en subissant une s lection de r pertoire Les lymphocytes T matures migrent vers les organes lympho des p riph riques Les lymphocytes T activ s migrent vers les sites d'infection Fig. 8.16L'organisation cellulaire du thymus humain. Le thymus, qui se trouve sur la ligne m diane du corps, au-dessus du c ur, est compos de plusieurs lobules, chacun contenant des r gions corticales (externes) et m dullaires (centrales) discr tes. Comme le montre le sch ma de gauche, le cortex est constitu de thymocytes immatures (bleu fonc ) ; cellules pith liales corticales ramifi es (bleu p le), auxquelles les thymocytes corticaux immatures sont troitement associ s ; et des macrophages dispers s (jaunes), qui sont impliqu s dans l' limination des thymocytes apoptotiques. La moelle est constitu e de thymocytes matures (bleu fonc ) et de cellules pith liales m dullaires (orange), ainsi que de macrophages (jaunes) et de cellules dendritiques (jaunes) d'origine m dullaire. Les corpuscules de Hassall sont probablement aussi des sites de d gradation cellulaire. Les thymocytes de la couche cellulaire corticale externe sont des cellules immatures prolif rantes, tandis que les thymocytes corticaux plus profonds sont principalement des lymphocytes T immatures subissant une s lection thymique. La photographie montre la section quivalente d'un thymus humain, color l'h matoxyline et l' osine. Le cortex est fonc , tandis que la moelle est l g rement color e. Le grand corps dans la moelle est un corpuscule de Hassall. Photographie reproduite avec l'aimable autorisation de C.J. Howe. L' pith lium thymique appara t t t dans le d veloppement embryonnaire partir de structures d riv es de l'endoderme connues sous le nom de troisi mes poches pharyng es. Ces tissus pith liaux forment un thymus rudimentaire, ou anlage thymique. Celle-ci est colonis e par des cellules d'origine h matopo tique qui donnent naissance un grand nombre de thymocytes, qui sont engag s dans la lign e des lymphocytes T, et dans des cellules dendritiques intrathymiques. Les thymocytes ne sont pas simplement des passagers l'int rieur du thymus : ils influencent l'arrangement des cellules pith liales thymiques dont ils d pendent pour leur survie, induisant la formation d'une structure pith liale r ticulaire qui entoure les thymocytes en d veloppement (Fig. 8.17). L'architecture cellulaire du thymus humain est illustr e la figure 8.16. Les cellules d riv es de la moelle osseuse sont distribu es de mani re diff rentielle entre le cortex thymique et la moelle pini re. Le cortex ne contient que des thymocytes immatures et des macrophages dispers s, tandis que des thymocytes plus matures, ainsi que des cellules dendritiques, des macrophages et certains lymphocytes B, se trouvent dans la moelle. Comme nous le verrons plus loin, cette organisation refl te les diff rents v nements de d veloppement qui se produisent dans ces deux compartiments. L'importance du thymus dans l'immunit a t d couverte pour la premi re fois gr ce des exp riences sur des souris ; en effet, la plupart de nos connaissances sur le d veloppement des lymphocytes T dans le thymus proviennent de la souris. Il a t constat que l'ablation chirurgicale du thymus (thymectomie) la naissance entra nait des souris immunod ficientes, concentrant l'int r t sur cet organe une poque o la diff rence entre les lymphocytes T et B chez les mammif res n'avait pas encore t d finie. De nombreuses preuves, y compris des observations chez des enfants immunod ficients, ont depuis confirm l'importance du thymus dans le d veloppement des lymphocytes T. Dans le syndrome de DiGeorge chez l'homme et chez la souris avec la mutation nude, le thymus ne se forme pas et l'individu atteint produit des lymphocytes B mais peu de lymphocytes T. Le syndrome de DiGeorge est une combinaison complexe d'anomalies cardiaques, faciales, endocriniennes et immunitaires associ es des d l tions du chromosome 22q11. La mutation nude chez la souris est due un d faut du g ne de Foxn1, un f |
Immunologie de Janeway | acteur de transcription n cessaire la diff renciation des cellules pith liales terminales ; Le nom de nude a t donn cette mutation car il provoque galement l'absence de poils. De rares cas d'anomalie du g ne humain FOXN1 (qui se trouve sur le chromosome 17) ont t associ s une immunod ficience des lymphocytes T, l'absence de thymus, une alop cie cong nitale et une dystrophie des ongles. Chez la souris, le thymus continue de se d velopper pendant 3 4 semaines apr s la naissance, alors que chez l'homme, il est compl tement d velopp la naissance. Le taux de production de lymphocytes T par le thymus est le plus lev avant la pubert . Apr s la pubert , le thymus commence r tr cir et la production de nouveaux lymphocytes T chez les adultes est r duite, bien qu'elle se poursuive tout au long de la vie. Chez la souris et chez l'homme, l'ablation du thymus apr s la pubert ne s'accompagne pas d'une perte notable de la fonction ou du nombre de lymphocytes T. Ainsi, il semble qu'une fois le r pertoire des lymphocytes T tabli, l'immunit peut tre maintenue sans la production d'un nombre significatif de nouveaux lymphocytes T ; le pool de lymphocytes T p riph riques est plut t maintenu par des lymphocytes T longue dur e de vie et galement par la division de certains lymphocytes T matures. 8-11 L'engagement envers la lign e des lymphocytes T se produit dans le thymus apr s la signalisation Notch. Les lymphocytes T se d veloppent partir d'un prog niteur lympho de dans la moelle osseuse qui donne galement naissance aux lymphocytes B. Certains de ces prog niteurs quittent la moelle osseuse et migrent vers le thymus. Dans le thymus, la cellule prog nitrice re oit un signal des cellules pith liales thymiques qui est transduit par un r cepteur appel Notch1 pour activer des g nes sp cifiques. La signalisation Notch est largement utilis e dans le d veloppement animal pour sp cifier la diff renciation des tissus ; dans le d veloppement des lymphocytes, le signal Notch indique au pr curseur de s'engager dans la lign e des lymphocytes T plut t que dans la lign e des lymphocytes B. La signalisation Notch est n cessaire tout au long du d veloppement des lymphocytes T et on pense galement qu'elle aide r guler d'autres choix de lign e de lymphocytes T, y compris le choix : par rapport au choix : . La signalisation Notch dans les cellules prog nitrices thymiques est essentielle pour initier le programme d'expression g nique sp cifique des lymphocytes T et l'engagement dans la lign e des lymphocytes T (Fig. 8.18). Tout d'abord, la signalisation Notch induit l'expression de deux facteurs de transcription, le facteur 1 des lymphocytes T (TCF1) et GATA3, chacun d'entre eux tant n cessaire au d veloppement des lymphocytes T. Ensemble, TCF1 et GATA3 initient l'expression de plusieurs g nes sp cifiques de la lign e T, tels que ceux codant pour des composants du complexe CD3, ainsi que Rag1, un g ne n cessaire aux r arrangements des g nes des r cepteurs des lymphocytes T et des lymphocytes B (voir Fig. 8.18). Cependant, TCF1 et GATA3 ne sont pas suffisants pour induire l'ensemble du programme d'expression g nique sp cifique des lymphocytes T. Un troisi me facteur de transcription, Bcl11b, est n cessaire pour induire l'engagement de la lign e T en emp chant les cellules prog nitrices d'adopter des destins alternatifs ; cette phase finale de l'engagement des lymphocytes T est une condition pr alable n cessaire l'activation du programme complet d'expression g nique des lymphocytes T. 8 12 pr curseurs des lymphocytes T prolif rent largement dans le thymus, mais la plupart y meurent. Les pr curseurs des lymphocytes T qui arrivent dans le thymus partir de la moelle osseuse passent jusqu' une semaine s'y diff rencier avant d'entrer dans une phase de prolif ration intense. Chez une souris jeune adulte, le thymus contient environ 108 2 108 thymocytes. Environ 5 107 nouvelles cellules sont g n r es chaque jour ; cependant, seulement environ 106 2 106 d'entre eux (environ 2 4 %) quittent le thymus chaque jour sous forme de lymphocytes T matures. Malgr la disparit entre le nombre de lymphocytes T g n r s dans le thymus et le nombre de cellules qui en sortent, le thymus ne continue pas cro tre en taille ou en nombre de cellules. En effet, environ 98 % des thymocytes qui se d veloppent dans le thymus meurent galement dans le thymus par apoptose (voir Section 1-14). Les cellules subissant l'apoptose sont reconnues et ing r es par les macrophages, et les corps apoptotiques, qui sont la chromatine condens e r siduelle des cellules apoptotiques, sont visibles l'int rieur des macrophages dans tout le cortex thymique (Fig. 8.19). Apparemment, Fig. 8.17 Les cellules pith liales du thymus forment un r seau autour des thymocytes en d veloppement. Dans cette micrographie lectronique balayage du thymus, les thymocytes en d veloppement (les cellules sph riques) occupent les interstices d |
Immunologie de Janeway | 'un vaste r seau de cellules pith liales. Photographie reproduite avec l'aimable autorisation de W. van Ewijk. Fig. 8.18 Les tapes du d veloppement des lymphocytes T : dans le thymus de souris sont en corr lation avec le programme de r arrangement des g nes et l'expression des prot ines de surface cellulaire, des prot ines de signalisation et des facteurs de transcription. Les pr curseurs lympho des sont d clench s pour prolif rer et devenir des thymocytes engag s dans la lign e des lymphocytes T par des interactions avec les ligands Notch exprim s sur le stroma thymique. L'engagement des lymphocytes T n cessite la signalisation Notch pour induire l'expression de TCF1 et GATA3, qui leur tour induisent l'expression de Bcl11b. Ce programme d'expression g nique commence dans les cellules double-n gatives (DN1) qui expriment CD44 et Kit. Les cellules s'engagent de mani re irr versible dans la lign e des lymphocytes T au stade suivant (DN2), qui est marqu par l'expression de CD25, la cha ne du r cepteur IL-2. Apr s cela, les cellules DN2 (CD44+CD25+) commencent r organiser le locus de la cha ne , devenant CD44low et Kitlow au fur et mesure, et elles deviennent des cellules DN3. Les cellules DN3 sont arr t es au stade CD44lowCD25+ jusqu' ce qu'elles r organisent de mani re productive le locus de la cha ne ; la cha ne dans le cadre s'apparie ensuite une cha ne de substitution appel e pT pour former le r cepteur des cellules pr -T (pr -TCR), qui est exprim la surface de la cellule et d clenche l'entr e dans le cycle cellulaire. L'expression de petites quantit s de pT : la surface cellulaire en association avec CD3 signale l'arr t du r arrangement g nique en cha ne et d clenche une prolif ration cellulaire rapide, ce qui entra ne la perte de CD25. Les cellules sont alors appel es cellules DN4. Finalement, les cellules DN4 cessent de prolif rer et CD4 et CD8 sont exprim s. Les petites cellules doublement positives CD4+CD8+ commencent se r organiser efficacement au locus de la cha ne . Les cellules expriment alors de faibles niveaux d'un r cepteur des lymphocytes T : et du complexe CD3 associ et sont pr tes pour la s lection. La plupart des cellules meurent parce qu'elles n'ont pas t s lectionn es positivement ou la suite d'une s lection n gative, mais certaines sont s lectionn es pour devenir des cellules CD4 ou CD8 positives et finalement pour quitter le thymus. La maturation des cellules double-positives CD4+CD8+ en cellules CD4 ou CD8 mono-positives est r gul e par les facteurs de transcription ThPOK et Runx3, respectivement. KLF2 est d'abord exprim au stade mono-positif ; s'il est absent, les thymocytes pr sentent un d faut d' migration vers les tissus lympho des p riph riques, d en partie leur incapacit exprimer les r cepteurs impliqu s dans le trafic, tels que le r cepteur de la sphingosine 1-phosphate (S1P), S1PR1 (voir Fig. 8.32). Les contributions individuelles des autres prot ines au d veloppement des lymphocytes T sont discut es dans le texte. Fig. 8.19 Les lymphocytes T en d veloppement qui subissent l'apoptose sont ing r s par les macrophages du cortex thymique. Le panneau de gauche montre une coupe travers le cortex thymique et une partie de la moelle dans laquelle les cellules ont t color es pour l'apoptose avec un colorant rouge. Le cortex thymique se trouve droite sur la photo. Les cellules apoptotiques sont dispers es dans tout le cortex mais sont rares dans la moelle. Le panneau de droite montre, un grossissement plus lev , une section du cortex thymique qui a t color e en rouge pour les cellules apoptotiques et en bleu pour les macrophages. Les cellules apoptotiques peuvent tre observ es dans les macrophages. Grossissements : panneau gauche, 45 ; panneau droit, 164. Photographies avec l'aimable autorisation de J. Sprent et C. Surh. Les d chets prodigues de thymocytes sont une partie cruciale du d veloppement des lymphocytes T car ils refl tent le d pistage intensif que chaque thymocyte subit pour la capacit de reconna tre les complexes auto-peptide :auto-CMH et pour l'auto-tol rance. 8-13 Les tapes successives du d veloppement des thymocytes sont marqu es par des modifications des mol cules de surface cellulaire. Comme les lymphocytes B en d veloppement, les thymocytes en d veloppement passent par une s rie d' tapes distinctes. Ceux-ci sont marqu s par des changements dans l' tat des g nes r cepteurs des lymphocytes T et dans l'expression du r cepteur des lymphocytes T, ainsi que par des changements dans l'expression des prot ines de surface cellulaire telles que le complexe CD3 (voir section 7-7) et les prot ines cor ceptrices CD4 et CD8 (voir section 4-18). Ces changements de surface refl tent l' tat de maturation fonctionnelle de la cellule, et des combinaisons particuli res de prot ines de surface cellulaire sont utilis es comme marqueurs pour les lymphocytes T diff rents stades de diff renciation. Les principales tapes |
Immunologie de Janeway | sont r sum es la figure 8.20. Deux lign es distinctes de lymphocytes T, : et : , qui ont diff rents types de cha nes de r cepteurs T, sont produites au d but du d veloppement des lymphocytes T. Plus tard, les lymphocytes T : se d veloppent en deux sous-ensembles fonctionnels distincts : les lymphocytes T CD4 et les lymphocytes T CD8. Lorsque les cellules prog nitrices p n trent pour la premi re fois dans le thymus partir de la moelle osseuse, elles manquent de la plupart des mol cules de surface caract ristiques des lymphocytes T matures, et leurs g nes r cepteurs ne sont pas r arrang s. Ces cellules donnent naissance la population majeure de lymphocytes T : et la population mineure de lymphocytes T : . S'ils sont inject s dans la circulation p riph rique, ces prog niteurs lympho des peuvent m me donner naissance des lymphocytes B et des lymphocytes NK, bien qu'il ne soit pas certain que les cellules prog nitrices thymiques individuelles conservent cette multipotence, ou si la population de cellules prog nitrices est constitu e d'un m lange de cellules, dont seulement certaines sont enti rement engag es dans la lign e des lymphocytes T ou . Les interactions avec le stroma thymique d clenchent une phase initiale de diff renciation le long de la voie de la lign e des lymphocytes T, suivie de la prolif ration cellulaire et de l'expression des premi res mol cules de surface cellulaire sp cifiques des lymphocytes T, par exemple, CD2 et (chez la souris) Thy-1. la fin de cette phase, qui peut durer environ une semaine, les thymocytes portent des marqueurs distinctifs de la lign e des lymphocytes T, mais n'expriment aucun des trois marqueurs de surface cellulaire qui d finissent les lymphocytes T matures. Il s'agit du complexe r cepteur CD3 :T et des cor cepteurs CD4 ou CD8. En raison de l'absence de CD4 et CD8, ces cellules sont appel es thymocytes doublement n gatifs (voir Fig. 8.20). Fig. 8.20 Deux lign es distinctes de thymocytes sont produites dans le thymus. Les mol cules CD4, CD8 et du complexe r cepteur des lymphocytes T (CD3, et les cha nes et du r cepteur des lymphocytes T) sont des mol cules importantes la surface des cellules pour l'identification des sous-populations de thymocytes. La population cellulaire la plus pr coce du thymus n'exprime aucune de ces prot ines, et parce que ces cellules n'expriment pas CD4 ou CD8, elles sont appel es thymocytes double n gatif . Ces cellules comprennent des pr curseurs qui donnent naissance deux lign es de lymphocytes T : la population minoritaire de lymphocytes T : (qui manquent de CD4 ou de CD8 m me maturit ), et la majorit de la lign e de lymphocytes T : . Le d veloppement de cellules T : potentielles passe par des tapes au cours desquelles CD4 et CD8 sont exprim s par la m me cellule ; Ceux-ci sont connus sous le nom de thymocytes doublement positifs . Ces cellules s'agrandissent et se divisent. Plus tard, ils deviennent de petites cellules double positives au repos qui expriment de faibles niveaux du r cepteur des lymphocytes T. La plupart des thymocytes meurent dans le thymus apr s tre devenus de petites cellules doublement positives, mais les cellules dont les r cepteurs peuvent interagir avec les complexes mol culaires du CMH du peptide du soi perdent l'expression de CD4 ou CD8 et augmentent le niveau d'expression du r cepteur des cellules T. Le r sultat de ce processus est les thymocytes monopositifs , qui, apr s maturation, sont export s du thymus sous forme de lymphocytes T CD4 ou CD8 monopositifs matures. Dans le thymus compl tement d velopp , seulement ~60% des thymocytes doublement n gatifs sont des cellules T immatures. Le pool de thymocytes double n gatif (environ 5 % de tous les thymocytes) comprend galement deux populations de lymphocytes T plus matures qui appartiennent des lign es minoritaires, y compris les lymphocytes T exprimant des r cepteurs de lymphocytes T : (voir Section 8-16) et les lymphocytes T portant des r cepteurs de lymphocytes T : de diversit tr s limit e (cellules iNKT ; voir Section 6-19). Dans cette discussion et les suivantes, nous r servons le terme thymocytes doublement n gatifs aux thymocytes immatures qui n'expriment pas encore une mol cule compl te de r cepteur des lymphocytes T. Ces cellules donnent naissance la fois aux cellules T : et : (voir Fig. 8.20), bien que la plupart d'entre elles se d veloppent le long de la voie : . La trajectoire : est illustr e plus en d tail la Fig. 8.18. L' tape double n gative peut tre subdivis e en quatre tapes sur la base de l'expression de la mol cule d'adh sion CD44, CD25 (la cha ne du r cepteur IL-2) et Kit, le r cepteur de la SCF (voir Section 8-1). Au d but, les thymocytes double-n gatifs expriment Kit et CD44 mais pas CD25 et sont appel s cellules DN1 ; dans ces cellules, les g nes codant pour les deux cha nes du r cepteur des lymphocytes T sont dans la configuration germinale. Au f |
Immunologie de Janeway | ur et mesure que les thymocytes m rissent, ils commencent exprimer CD25 leur surface et sont appel s cellules DN2 ; plus tard, l'expression de CD44 et de Kit est r duite, et ils sont appel s cellules DN3. Le r arrangement du r cepteur des lymphocytes T -cha ne commence dans les cellules DN2 avec quelques r arrangements de D J et se poursuit dans les cellules DN3 avec un r arrangement de V DJ . Les cellules qui ne parviennent pas r arranger avec succ s le locus de la cha ne restent au stade DN3 (CD44lowCD25+) et meurent rapidement, tandis que les cellules qui effectuent des r arrangements productifs des g nes de la cha ne et expriment la prot ine de la cha ne perdent nouveau l'expression de CD25 et progressent vers le stade DN4, o elles prolif rent. La signification fonctionnelle de l'expression transitoire de CD25 n'est pas claire : les lymphocytes T se d veloppent normalement chez les souris chez lesquelles le g ne IL-2 a t supprim par l'inactivation du g ne (voir l'annexe I, section A-35). En revanche, Kit est tr s important pour le d veloppement des premiers thymocytes double-n gatifs, en ce sens que les souris d pourvues de Kit ont un nombre beaucoup plus faible de lymphocytes T double-n gatifs. De plus, la signalisation Notch continue est importante pour la progression chaque tape du d veloppement des lymphocytes T. Un deuxi me facteur essentiel est l'IL-7, qui est produite par le stroma thymique. En l'absence de l'IL-7, du r cepteur de l'IL-7 , de l' -c ou de la prot ine de signalisation du r cepteur de l'IL-7 Jak3, un blocage s v re du d veloppement des lymphocytes T se produit chez la souris et l'homme. En fait, la maladie d'immunod ficience primaire humaine caract ris e par des anomalies dans les cellules T et les cellules NK, le SCID li l'X (maladie d'immunod ficience combin e s v re), est caus e par une d ficience g n tique conduisant l'absence d'expression de la prot ine -c. Dans les thymocytes DN3 (voir Fig. 8.18), les cha nes exprim es s'apparient une cha ne de r cepteur pr -lymphocytes T de substitution appel e pT ( pr -lymphocytes T), qui permet l'assemblage d'un r cepteur complet pr -lymphocytes T (pr -TCR) dont la structure et la fonction sont analogues celles du r cepteur pr -lymphocytes B. Le pr -TCR est exprim la surface de la cellule dans un complexe avec les mol cules CD3 qui fournissent les composants de signalisation des r cepteurs des lymphocytes T (voir Section 7-7). Comme pour le r cepteur des cellules pr B, l'assemblage du complexe r cepteur CD3 :pr -cellules T provoque une signalisation constitutive qui ne n cessite pas d'interaction avec un ligand. Des preuves structurelles r centes montrent que le pr -TCR forme des dim res d'une mani re similaire la dim risation pr -BCR. Le domaine pT Ig tablit deux contacts importants. Il s'associe au domaine Ig de r gion constante de la sous-unit V pour former le pr -TCR lui-m me. Une surface distincte du pr -T se lie ensuite un domaine V d'une autre mol cule pr -TCR, formant un pont entre deux pr -TCR diff rents. La r gion de contact avec le V implique des r sidus qui sont fortement conserv s dans de nombreuses familles de V . De cette fa on, l'expression du pr -TCR induit une dim risation ind pendante du ligand, ce qui conduit la prolif ration cellulaire, l'arr t d'un r arrangement g n tique de la cha ne et l'expression de CD8 et CD4. Ces thymocytes doublement positifs constituent la grande majorit des thymocytes. Une fois que les grands thymocytes doublement positifs ont cess de prolif rer et sont devenus de petites cellules doublement positives, le locus de la cha ne commence se r organiser. Les cellules pith liales corticales thymiques et les r cepteurs des lymphocytes T en d veloppement jouent un r le crucial dans la s lection positive, comme nous le verrons plus loin dans ce chapitre. Apr s une s lection positive, les lymphocytes T en d veloppement migrent du cortex vers la moelle. La moelle contient moins de lymphocytes, et ceux pr sents sont principalement les cellules T positives nouvellement matures qui finiront par quitter le thymus. La moelle joue un r le dans la s lection n gative. Les cellules pr sentatrices d'antig nes dans cet environnement comprennent des cellules dendritiques qui expriment des mol cules de co-stimulation, qui sont g n ralement absentes du cortex. De plus, des cellules pith liales m dullaires sp cialis es pr sentent des antig nes p riph riques pour la s lection n gative des lymphocytes T r actifs pour ces antig nes du soi. 8 15 lymphocytes T dot s de r cepteurs : ou : proviennent d'un prog niteur commun. Les lymphocytes T portant les r cepteurs : diff rent des lymphocytes T : en ce qu'ils se trouvent principalement dans les sites pith liales et muqueux et qu'ils n'expriment pas les cor cepteurs CD4 et CD8 ; par rapport aux lymphocytes T : , on sait relativement peu de choses sur les ligands reconnus par les |
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