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Immunologie de Janeway	r cepteurs des lymphocytes T : , dont on pense qu'ils ne sont pas restreints au CMH (voir Section 4-20). Rappelons de la section 5-11 que diff rents loci g n tiques sont utilis s pour fabriquer ces deux types de r cepteurs de lymphocytes T. Les locus et sont les premiers subir un r arrangement, suivis peu apr s par le locus . De plus, le locus est contenu dans le locus , de sorte que les r arrangements au locus liminent les s quences codantes sur le chromosome. Bien que le m canisme r gulant l'engagement des cellules pr curseurs individuelles dans la lign e : par rapport la lign e : ne soit pas encore compris, il y a une certaine plasticit dans ce processus. Cela peut tre d duit du mod le de r arrangements g n tiques trouv dans les thymocytes et dans les cellules T matures : et : . Les lymphocytes T matures : peuvent contenir des g nes cha ne r arrang s, bien que 80% d'entre eux ne soient pas productifs, et les lymphocytes T matures : contiennent souvent des g nes cha ne r arrang s, mais pour la plupart hors cadre. 8 16 lymphocytes T exprimant les r cepteurs des lymphocytes T : apparaissent en deux phases distinctes au cours du d veloppement. Bien que les lymphocytes T : proviennent des m mes prog niteurs que les lymphocytes T : , les lymphocytes T : matures sont des composants du syst me immunitaire inn plut t que du syst me immunitaire adaptatif. Lorsque leur maturation dans le thymus est termin e, les cellules ont acquis une fonction effectrice d finie qui peut tre rapidement d clench e apr s leur activation. Apr s l' migration du thymus, la plupart des cellules T : T abritent des sites muqueux et pith liales dans le corps, et s'installent de mani re stable ces endroits. Chez la souris, la majorit des lymphocytes T : dans le corps apparaissent au cours du d veloppement embryonnaire et au d but de la p riode n onatale. Dans le thymus f tal, les premiers lymphocytes T se d velopper sont des lymphocytes T : qui expriment tous des r cepteurs de lymphocytes T assembl s partir des m mes r gions V et V (Fig 8.22). Ces cellules peuplent l' piderme ; les lymphocytes T se coincent parmi les k ratinocytes et adoptent une forme de type dendritique qui leur a donn le nom de lymphocytes T pidermiques dendritiques (dETC) (Fig. 8.23). Les DETC assurent la surveillance de la peau et r agissent aux infections et aux l sions en produisant des cytokines et des chimiokines. Ces facteurs induisent une inflammation pour am liorer l' limination des agents pathog nes et favorisent la cicatrisation des plaies pour r parer les l sions de la peau. Dans des conditions d' tat stationnaire, les dETC produisent galement des facteurs de croissance qui aident maintenir la croissance pidermique et la survie. Apr s les cellules dETC, un deuxi me sous-ensemble de cellules T : se d veloppe dans le thymus f tal. Ces cellules abritent l' pith lium de la muqueuse de tissus tels que l'appareil reproducteur et le poumon, ainsi que le derme de la peau. Ce sous-ensemble est programm pour produire des cytokines inflammatoires telles que l'IL-17 lorsqu'il est stimul , et on pense qu'il joue un r le dans les r ponses aux infections et aux blessures. l'instar des dETCs, ces cellules T : productrices d'IL-17 (T : -17) expriment des r cepteurs de lymphocytes T qui sont essentiellement invariants, tant compos s d'une seule combinaison V -V . Cependant, les deux sous-ensembles, les dETC et les cellules f tales T : -17, expriment des r cepteurs de cellules T qui utilisent des segments distincts du g ne V V 5 dans les dETCs et V 6 dans les cellules T : -17. Comme les thymocytes f taux n'expriment pas l'enzyme TdT, il n'y a pas de N-nucl otides contribuant une diversit suppl mentaire aux jonctions entre les segments des g nes V, D et J des r cepteurs des lymphocytes T dans ces deux segments d riv s du f tus V 2 7D1 D2 J2 C V 4J 1 C 1 Cellules souches chez l'adulte D but au cours du d veloppement f tal tardif V 2 7D1 D2 J2 C V 7J C : cellules abritant les ganglions lymphatiques et la rate et sont programm es pour s cr ter de l'IFN- : cellules abritant l' pith lium intestinal et sont programm es pour s cr ter de l'IFN- 107 106 105 104 103 15 16 17 18 19 1 2 V1 D2 J2 C V6 J1 C1 C1 Nombre de thymocytes : peau, piderme, ut rus, peau, derme, poumon, rate, ganglions lymphatiques, foie, pith lium intestinal, jours de gestation Naissance Semaines d' ge V1 D2 J2 C V 5 J1 V 2 7D1 D2 J2 C V 4J 1 C 1 Cellules souches pr dominantes chez le f tus et le nouveau-n , rares chez l'adulte partir du 17e jour de d veloppement Cellules souches chez le f tus Jours 14 18 du d veloppement Cellules souches chez le f tus Jours 16 19 de d veloppement V 5 V 6 V 4 et V 1 V 1,2,4 et V 7 : thymocytes V 6D 1D 2J 2 C V 1J C : Les lymphocytes T s' tablissent dans l' piderme
Immunologie de Janeway	de la peau et sont programm s pour s cr ter le facteur de croissance des k ratinocytes, ainsi que des cytokines et des chimiokines infamioles : Les lymphocytes T s' tablissent dans les pith liums de la muqueuse, y compris l'appareil reproducteur, les poumons et le derme cutan , et sont programm s pour s cr ter des cellules IL-17 : abritant les ganglions lymphatiques, la rate, le poumon et le derme cutan et sont programm s pour s cr ter des cellules IL-17 : abritant les ganglions lymphatiques, la rate, les poumons et le foie et sont programm s pour s cr ter l'IL-4 et l'IFN- Fig. 8.22 Le r arrangement des r cepteurs des lymphocytes T et g nes chez la souris se d roule par vagues de cellules exprimant diff rents segments de g nes V et V . environ 2 semaines de gestation chez la souris, le locus C 1 est exprim avec son g ne V le plus proche (V 5). Apr s quelques jours, les cellules porteuses de V 5 diminuent en nombre dans le thymus (premi re rang e de panneaux) et sont remplac es par des cellules exprimant le g ne suivant le plus proximal, V 6. Ces deux cha nes r arrang es sont exprim es avec le m me g ne de la cha ne r arrang e, comme le montrent les panneaux inf rieurs, et il y a peu de diversit jonctionnelle dans la cha ne V ou la cha ne V . En cons quence, la plupart des lymphocytes T : produits dans chacune de ces ondes pr coces partagent la m me sp cificit , bien que l'antig ne reconnu dans chaque cas ne soit pas connu. Les cellules porteuses de V 5 s' tablissent s lectivement dans l' piderme ; Ils sont programm s pour s cr ter le facteur de croissance des k ratinocytes et les cytokines et chimiokines inflammatoires. En revanche, les cellules porteuses de V 6 s' tablissent dans les poumons, le derme de la peau et l' pith lium de l'appareil reproducteur, et sont programm es pour s cr ter de l'IL-17. La prochaine vague de d veloppement de commence au 17e jour de gestation et produit deux populations diff rentes. Une population r organise et exprime la cha ne V 4, qui s'apparie des cha nes delta h t rog nes. Ces cellules porteuses de V 4 constituent le deuxi me sous-ensemble de cellules T : -17 (s cr tant de l'IL-17) et abritent les ganglions lymphatiques, la rate, les poumons et le derme de la peau. La deuxi me population de cette vague exprime V 1 et abrite les ganglions lymphatiques, la rate et le foie. Certaines de ces cellules sont appari es des cha nes V 6 et sont programm es pour s cr ter l'IL-4 et l'IFN- , et repr sentent des cellules NKT : . Enfin, la derni re vague de d veloppement des lymphocytes T : commence tard pendant le d veloppement f tal et persiste jusqu' l' ge adulte. Cette derni re vague comprend une population h t rog ne de cellules portant les cha nes V 1, V 2 et V 4 associ es de nombreuses cha nes delta diff rentes. Ces cellules abritent des organes lympho des et sont programm es pour s cr ter de l'IFN- . Les autres populations de cette derni re vague sont des cellules portant la cha ne V 7 appari es des cha nes delta h t rog nes. Ces cellules : abritent l' pith lium intestinal et sont programm es pour s cr ter de l'IFN- ainsi que des compos s antimicrobiens. Bien que les lymphocytes T : continuent d' tre produits apr s la naissance, ce stade, la lign e des lymphocytes T : devient la population dominante qui se d veloppe dans le thymus. Fig. 8.23 Les lymphocytes T pidermiques dendritiques r sident dans la couche pith liale, formant un r seau interdigit avec les cellules de Langerhans. Cette vue de face d'une feuille pidermique murine montre des cellules de Langerhans (en vert) et des cellules T pidermiques dendritiques (dETC ; en rouge) formant un r seau d'interdigitation au sein des couches de l' piderme. Les cellules pith liales de l' piderme ne sont pas visibles sur cette image de fluorescence. La forme dendritique ramifi e de ces cellules T : est l'origine de leur nom. Bien que les ligands de tous les r cepteurs des lymphocytes T : ne soient pas connus, certains lymphocytes T : reconnaissent des mol cules non classiques du CMH (voir sections 6-16 et 6-17), qui peuvent tre induites dans les pith liums par des stress tels que les dommages caus s par les UV ou les agents pathog nes. Ainsi, les dETC peuvent servir de sentinelles de ces dommages, produisant des cytokines qui activent la r ponse immunitaire inn e et, son tour, l'immunit adaptative. Avec l'aimable autorisation d'Adrian Hayday. sous-ensembles de cellules T : . La raison pour laquelle certains segments des g nes V, D et J sont s lectionn s pour le r arrangement des moments particuliers du d veloppement embryonnaire reste incompl tement comprise. Les dETCs et les cellules T : -17 V 6-positives se d veloppent exclusivement partir de la vague pr coce de cellules souches h matopo tiques d riv es du foie f tal (voir Fig. 8.22). Par cons quent, ces deux sous-ensembles de lymphocytes T : n'apparaissent que pendant une br ve p riode de t
Immunologie de Janeway	emps dans le thymus f tal, puis plus jamais. Une deuxi me phase du d veloppement des lymphocytes T : est initi e dans le thymus f tal juste avant la naissance. Cette phase persiste un faible niveau dans le thymus adulte tout au long de la vie et produit plusieurs sous-ensembles de cellules, chacune ayant des fonctions effectrices distinctes et des propri t s de retour des tissus. l'instar des dETCs et des cellules f tales T : -17, ces cellules T : d veloppement ult rieur peuvent g n ralement tre class es en fonction de leur utilisation de r gions V -V distinctes dans leurs r cepteurs de cellules T (voir Fig. 8.22), bien que les s quences de r cepteurs au sein de chaque population soient plus diversifi es en raison de la pr sence de nucl otides de la r gion N ajout s par la TdT. Une population de ces lymphocytes T : en d veloppement ult rieur est programm e pour s cr ter l'IL-17 lorsqu'elle est activ e ; celles-ci repr sentent un deuxi me sous-ensemble de cellules T : -17 qui expriment une r gion V diff rente de celle des cellules T : -17 f tales. Plus pr cis ment, ces cellules T : -17 en d veloppement ult rieur expriment les r cepteurs des cellules T en utilisant la r gion V 4. Ce sous-ensemble de T : -17 se trouve dans tous les organes lympho des, ainsi que dans la peau, le derme et l' pith lium intestinal, o les cellules fournissent des signaux inflammatoires rapides en r ponse aux infections bact riennes et parasitaires. De plus, les lymphocytes T : utilisant la r gion V 7 dans leurs r cepteurs de lymphocytes T se d veloppent galement dans cette deuxi me phase. Les lymphocytes T V 7-positifs : se logent sp cifiquement dans l' pith lium intestinal. cet endroit, les cellules sont pr tes r agir aux microbes intestinaux qui franchissent la barri re pith liale et sont d'importants producteurs de compos s antibact riens ainsi que d'IFN- . Contrairement aux sous-ensembles de lymphocytes T : qui r sident dans les tissus barri res tels que la peau et l' pith lium intestinal, les lymphocytes T : se trouvent galement dans les organes lympho des. La majorit des lymphocytes T : r sidents lympho des apparaissent la fin de la p riode f tale-n onatale pr coce ainsi qu'apr s, et repr sentent une population plus diversifi e exprimant la r gion V 1. Les lymphocytes T V 1-positifs sont compos s de deux groupes principaux : un sous-ensemble producteur d'IFN- plus IL-4 qui abrite le foie ainsi que plusieurs organes lympho des, et un sous-ensemble producteur d'IFN- qui abrite tous les organes lympho des. La premi re population de cellules, qui peut tre identifi e par l'expression d'une cha ne TCR unique (V 6) appari e V 1, est remarquablement similaire au sous-ensemble exprimant le r cepteur des lymphocytes T : des cellules iNKT, et les cellules sont donc souvent appel es cellules NKT : . Contrairement aux populations de lymphocytes T : r sidents de la muqueuse et de l' pith liale, dont l'importance dans l'hom ostasie, la r paration et la d fense inn e des tissus contre les infections a t bien tablie, les fonctions des lymphocytes T : dans les organes lympho des secondaires ne sont pas encore bien comprises. 8-17 La synth se r ussie d'une cha ne r arrang e permet la production d'un r cepteur pr -lymphocytes T qui d clenche la prolif ration cellulaire et bloque le r arrangement des g nes de la cha ne . Nous revenons maintenant au d veloppement des lymphocytes T : . Le r arrangement des loci des cha nes et est troitement parall le au r arrangement des loci cha ne lourde et cha ne l g re des immunoglobulines au cours du d veloppement des lymphocytes B (voir les sections 8-2 8-5). Comme le montre la Fig. 8.24, les segments de g nes de la cha ne se r arrangent en premier, les segments du g ne D se r arrangent en segments de g ne J , suivis d'un r arrangement de V en DJ . Si aucune cha ne fonctionnelle ne peut tre synth tis e partir de ce r arrangement, la cellule ne sera pas en mesure de produire un r cepteur pr -lymphocytes T et mourra. Cependant, contrairement aux lymphocytes B avec des r arrangements de g nes cha ne lourde non productifs, les thymocytes avec des r arrangements VDJ non productifs cha ne peuvent tre sauv s par un r arrangement suppl mentaire, ce qui est possible gr ce aux deux groupes de segments de g nes D et J en amont de deux g nes C (voir Fig. 5.13). La probabilit d'une jonction productive des VDJ au locus est donc quelque peu plus lev e que la probabilit de 55 % d'un arrangement g n tique productif d'immunoglobuline cha ne lourde. Une fois qu'un r arrangement productif des g nes de la cha ne s'est produit, la cha ne est exprim e avec les mol cules invariantes pT et CD3 (voir Fig. 8.24) et est transport e dans ce complexe la surface de la cellule. Le complexe :pT est un r cepteur pr -lymphocytes T fonctionnel analogue au complexe pr -r cepteur pr -Bcell :VpreB : 5 dans le d veloppemen
Immunologie de Janeway	t des lymphocytes B (voir Section 8-3). Expression de Fig. 8.24 Les tapes du r arrangement des g nes dans les cellules T : . La s quence des r arrangements g niques est repr sent e, ainsi qu'une indication du stade auquel les v nements se produisent et de la nature des mol cules r ceptrices de surface cellulaire exprim es chaque stade. Le locus cha ne se r organise en premier, dans les thymocytes doublement n gatifs CD4-CD8 exprimant CD25 et de faibles niveaux de CD44. Comme pour les g nes cha ne lourde des immunoglobulines, les segments des g nes D J se r arrangent avant que les segments du g ne V ne se r arrangent en DJ (deuxi me et troisi me panneaux). Il est possible de faire jusqu' quatre tentatives pour g n rer un r arrangement productif au locus de la cha ne , car il y a quatre segments du g ne D avec deux ensembles de segments du g ne J associ s chaque locus de la cha ne TCR (non illustr s). Le g ne r arrang de mani re productive est exprim d'abord dans la cellule, puis de faibles niveaux la surface de la cellule. Il associe pT , une cha ne de substitution de 33 kDa qui est quivalente 5 dans le d veloppement des cellules B, et cet h t rodim re pT : forme un complexe avec les cha nes CD3 (quatri me panneau). L'expression du r cepteur des cellules pr -T signale aux thymocytes en d veloppement d'arr ter le r arrangement des g nes en cha ne et de subir plusieurs cycles de division. la fin de ce sursaut prolif ratif, les mol cules CD4 et CD8 sont exprim es, la cellule cesse de cycler et la cha ne est maintenant capable de subir un r arrangement. Le premier r arrangement g nique en cha ne supprime tous les segments g nes D, J et C sur le chromosome, bien que ceux-ci soient conserv s sous forme d'ADN circulaire, indiquant qu'il s'agit de cellules non divis es (panneau inf rieur). Cela inactive de fa on permanente le g ne de la cha ne . Les r arrangements au locus de la cha ne peuvent se d rouler sur plusieurs cycles, en raison du grand nombre de segments de g nes V et J , de sorte que des r arrangements productifs se produisent presque toujours. Lorsqu'une cha ne fonctionnelle est produite qui s'apparie efficacement la cha ne , le thymocyte CD3lowCD4+CD8+ est pr t subir une s lection pour sa capacit reconna tre les peptides du soi en association avec les mol cules du CMH du soi. le r cepteur des cellules pr -T au stade DN3 du d veloppement des thymocytes induit des signaux qui provoquent la phosphorylation et la d gradation de RAG-2, arr tant ainsi le r arrangement des g nes en cha ne et assurant l'exclusion all lique au locus . Ces signaux induisent galement le stade DN4, dans lequel une prolif ration cellulaire rapide se produit, et finalement les prot ines co-r ceptrices CD4 et CD8 sont exprim es. Le r cepteur des cellules pr -T transmet des signaux constitutifs via la prot ine kinase cytoplasmique Lck, une tyrosine kinase de la famille Src (voir Fig. 7.12), mais ne semble pas n cessiter de ligand sur l' pith lium thymique. Lck s'associe ensuite aux prot ines cor ceptrices. Chez les souris g n tiquement d ficientes en Lck, le d veloppement des lymphocytes T est arr t avant le stade doublement positif CD4+CD8+, et aucun r arrangement g n tique de la cha ne ne peut tre effectu . Le r le de la cha ne exprim e dans la suppression du r arrangement du locus peut tre d montr chez les souris contenant un transg ne TCR r arrang : ces souris expriment la cha ne transg nique sur pratiquement 100 % de leurs lymphocytes T, et le r arrangement de leurs g nes endog nes de la cha ne est fortement supprim . L'importance de pT a t d montr e chez des souris d ficientes en pT , chez lesquelles il y a une diminution centupl e des cellules T : et une absence d'exclusion all lique au locus . Au cours de la prolif ration des cellules DN4 d clench e par l'expression du r cepteur des cellules pr -T, les g nes RAG-1 et RAG-2 sont r prim s (voir Fig. 8.18). Par cons quent, aucun r arrangement du locus de la cha ne ne se produit jusqu' la fin de la phase prolif rative, moment auquel RAG-1 et RAG-2 sont nouveau transcrits, et le complexe fonctionnel RAG-1 :RAG-2 s'accumule. Cela garantit que chaque cellule dans laquelle un g ne de la cha ne a t r arrang avec succ s donne naissance de nombreux thymocytes CD4+CD8+. Une fois que les cellules cessent de se diviser, chacune d'entre elles peut r organiser ind pendamment ses g nes de la cha ne , de sorte qu'une seule cha ne fonctionnelle peut tre associ e de nombreuses cha nes de diff rentes dans les cellules de descendance. Au cours de la p riode de r arrangement des g nes en cha ne , les r cepteurs des lymphocytes T : sont exprim s pour la premi re fois et la s lection par les complexes du CMH peptide sur les cellules du thymus peut commencer. La progression des thymocytes du stade double n gatif au stade double positif et enfin au stade simple positif s'accompagne d'un mo
Immunologie de Janeway	d le distinct d'expression des prot ines impliqu es dans le r arrangement de l'ADN, la signalisation et l'expression des g nes sp cifiques des lymphocytes T (voir Fig. 8.18). TdT, l'enzyme responsable de l'insertion des N-nucl otides, est exprim e tout au long du r arrangement des g nes du r cepteur des lymphocytes T ; Les N-nucl otides se trouvent aux jonctions de tous les g nes et r arrang s. Lck et une autre tyrosine kinase, ZAP-70, sont toutes deux exprim es un stade pr coce du d veloppement des thymocytes. En plus de son r le cl dans la signalisation du r cepteur des cellules pr -T, Lck est galement important pour le d veloppement des cellules T : . En revanche, les tudes d'inactivation g nique (voir l'annexe I, section A-35) montrent que ZAP-70, bien qu'exprim partir du stade double n gatif, n'est pas essentiel la signalisation des r cepteurs pr -lymphocytes T, car les thymocytes doublement n gatifs expriment galement la kinase Syk apparent e, qui est capable de remplir ce r le. Au lieu de cela, ZAP-70 est n cessaire plus tard, pour favoriser le d veloppement de thymocytes simples positifs partir de thymocytes doublement positifs ; ce stade, Syk n'est plus exprim . Fyn, une kinase de la famille Src similaire Lck, est exprim e des niveaux croissants partir du stade double-positif. Il n'est pas essentiel au d veloppement des thymocytes : tant que Lck est pr sent, mais il est n cessaire au d veloppement des cellules iNKT (voir Section 8-26). 8 18 g nes de la cha ne des cellules T subissent des r arrangements successifs jusqu' ce qu'une s lection positive ou la mort cellulaire intervienne. Les g nes de la cha ne du r cepteur des lymphocytes T sont comparables aux g nes des cha nes l g res et des immunoglobulines en ce sens qu'ils n'ont pas de segments du g ne D et ne sont r arrang s qu'apr s l'expression de la cha ne r ceptrice de leur partenaire. Comme pour les g nes cha nes l g res, des tentatives r p t es de r arrangement des g nes cha nes sont possibles, comme illustr la figure 8.25. La pr sence de plusieurs segments du g ne V , et d'environ 60 segments du g ne J r partis sur environ 80 kilobases d'ADN, permet de nombreux r arrangements successifs de V J d'avoir lieu au niveau des deux all les de la cha ne . Cela signifie que les lymphocytes T avec un r arrangement initial non productif des g nes sont beaucoup plus susceptibles d' tre sauv s par un r arrangement ult rieur que les lymphocytes B avec un r arrangement non productif des g nes des cha nes l g res. L'une des principales diff rences entre les lymphocytes B et T est que l'assemblage final d'une immunoglobuline conduit l'arr t du r arrangement g nique et initie la diff renciation ult rieure du lymphocyte B, tandis que le r arrangement des segments du g ne V se poursuit dans les lymphocytes T moins qu'il n'y ait une signalisation par un complexe auto-peptide :CMH soi qui s lectionne positivement le r cepteur (voir la section 8-19 ci-dessous). Cela signifie que de nombreux lymphocytes T ont des r arrangements dans le cadre sur les deux chromosomes et peuvent donc produire deux types de cha nes . Cela est possible parce que l'expression du r cepteur des lymphocytes T n'est pas suffisante en soi pour arr ter le r arrangement des g nes. Des r arrangements continus sur les deux chromosomes peuvent permettre plusieurs cha nes de diff rentes d' tre produites successivement et simultan ment dans chaque cellule T en d veloppement et d' tre test es pour la reconnaissance du CMH en partenariat avec la m me cha ne . Cette phase de r arrangement g nique dure 3 ou 4 jours chez la souris et ne cesse que lorsque la s lection positive se produit la suite de l'engagement des r cepteurs ou lorsque la cellule meurt. On peut pr dire que si la fr quence de la s lection positive est suffisamment faible, environ un lymphocyte T mature sur trois exprimera deux cha nes r arrang es de mani re productive la surface de la cellule. Cela a t confirm pour les lymphocytes T humains et de souris. Ainsi, au sens strict, les g nes de la cha ne r cepteur des lymphocytes T ne sont pas sujets l'exclusion all lique. On pourrait s'attendre ce que les lymphocytes T double sp cificit donnent lieu des r ponses immunitaires inappropri es si la cellule est activ e par un r cepteur mais peut agir sur les cellules cibles reconnues par le deuxi me r cepteur. Cependant, un seul des deux r cepteurs est susceptible d' tre capable de reconna tre le peptide pr sent par une mol cule du CMH du soi, et donc la cellule T n'aura qu'une seule sp cificit fonctionnelle. En effet, une fois qu'un thymocyte a t s lectionn positivement par la reconnaissance du peptide auto-CMH, le r arrangement des g nes en cha ne cesse. Ainsi, l'existence de cellules avec deux g nes cha ne r arrang s de mani re productive et deux cha nes exprim es la surface de la cellule ne remet pas vraiment en question l'id e qu'u
Immunologie de Janeway	ne sp cificit fonctionnelle unique est exprim e par chaque cellule. Fig. 8.25 De multiples v nements de r arrangement successifs peuvent sauver des r arrangements g niques non productifs du r cepteur de la cha ne des lymphocytes T. La multiplicit des segments de g nes V et J au locus de la cha ne permet aux v nements de r arrangement successifs de sauter par-dessus les segments VJ pr c demment r arrang s, en supprimant tous les segments de g nes interm diaires. La voie de sauvetage en cha ne ressemble celle des g nes des cha nes l g res de l'immunoglobuline (voir Section 8-5), mais le nombre de r arrangements successifs possibles est plus important. Le r arrangement g nique en cha ne se poursuit jusqu' ce qu'un r arrangement productif conduise une s lection positive ou que la cellule meure. R sum . Le thymus fournit un microenvironnement sp cialis et organis sur le plan architectural pour le d veloppement des lymphocytes T matures. Les pr curseurs des lymphocytes T migrent de la moelle osseuse vers le thymus, o ils interagissent avec des signaux environnementaux, tels que les ligands du r cepteur Notch, qui stimulent l'engagement envers la lign e T. Les thymocytes en d veloppement se d veloppent le long de l'une des nombreuses lign es de lymphocytes T : les sous-ensembles les plus importants du thymus sont les lymphocytes T : , les lymphocytes T : conventionnels et les lymphocytes T : avec des r cepteurs de diversit tr s limit e, tels que les cellules iNKT. Les prog niteurs des lymphocytes T se d veloppent le long des lign es de lymphocytes T : ou : . Au d but de l'ontogen se, la production de lymphocytes T : pr domine sur les lymphocytes T : , et ces cellules peuplent plusieurs tissus p riph riques, notamment la peau, l'intestin et d'autres surfaces muqueuses et pith liales. Ces sous-ensembles se d veloppent principalement partir de cellules souches du foie f tal, plut t que de la moelle osseuse. Plus tard, plus de 90 % des thymocytes expriment les r cepteurs des lymphocytes T : . Dans le d veloppement des thymocytes, les g nes , et sont les premiers se r organiser. Les cellules de la lign e : qui r organisent une cha ne b ta fonctionnelle forment un r cepteur pr -lymphocytes T qui signale la prolif ration des thymocytes, le r arrangement des g nes de la cha ne et l'expression des CD4 et CD8. La plupart des tapes du d veloppement des lymphocytes T se d roulent dans le cortex thymique, tandis que la moelle contient principalement des lymphocytes T matures. S lection positive et n gative des lymphocytes T. Jusqu'au stade o un r cepteur : est produit, le d veloppement des lymphocytes T est ind pendant des prot ines ou de l'antig ne du CMH. partir de ce moment, les d cisions de d veloppement dans la lign e des lymphocytes T : d pendent de l'interaction du r cepteur avec les ligands peptide :CMH qu'il rencontre dans le thymus, et nous consid rons maintenant cette phase du d veloppement des lymphocytes T. Les pr curseurs de lymphocytes T engag s dans la lign e : au stade DN3 subissent une prolif ration vigoureuse dans la r gion sous-capsulaire et progressent vers le stade DN4. Ces cellules traversent ensuite rapidement un stade CD8 simple positif immature et deviennent des cellules doublement positives qui expriment de faibles niveaux du r cepteur des lymphocytes T et des cor cepteurs CD4 et CD8 mesure qu'ils s'enfoncent plus profond ment dans le cortex thymique. Ces cellules doublement positives n'ont une dur e de vie que d'environ 3 4 jours, moins qu'elles ne soient sauv es par l'engagement de leur r cepteur des lymphocytes T. Le sauvetage des cellules doublement positives de la mort cellulaire programm e et leur maturation en cellules CD4 ou CD8 monopositives est le processus connu sous le nom de s lection positive. Seulement environ 10 30 % des r cepteurs des lymphocytes T g n r s par le r arrangement g nique seront capables de reconna tre les complexes du CMH du peptide et du soi et fonctionneront donc dans les r ponses du CMH aux antig nes trangers (voir chapitre 4) ; Ceux qui ont cette capacit sont s lectionn s pour survivre dans le thymus. Les cellules doublement positives subissent galement une s lection n gative : les cellules T dont les r cepteurs reconnaissent les complexes CMH auto-peptide :soi subissent trop fortement l'apoptose, liminant ainsi les cellules potentiellement auto-r actives. Dans cette section, nous examinons les interactions entre les thymocytes doublement positifs en d veloppement et diff rents composants thymiques et discutons des m canismes par lesquels ces interactions fa onnent le r pertoire des lymphocytes T matures. 8-19 Seuls les thymocytes dont les r cepteurs interagissent avec les complexes MHC peptide du soi peuvent survivre et m rir. Les premi res exp riences utilisant des chim res de moelle osseuse (voir l'annexe I, section A-32) et une greffe thymique ont montr que les mol c
Immunologie de Janeway	ules du CMH dans le thymus influencent le r pertoire des lymphocytes T restreint au CMH. Cependant, des souris transg niques pour des g nes r cepteurs de cellules T r arrang s ont fourni la premi re preuve concluante que l'interaction de la cellule T avec les complexes de CMH auto-peptide :soi est n cessaire la survie des cellules T immatures et leur maturation en cellules T CD4 ou CD8 na ves. Pour ces exp riences, les g nes et remani s ont t clon s partir d'un clone de lymphocytes T (voir l'annexe I, section A-20) dont l'origine, la sp cificit de l'antig ne et la restriction du CMH taient connues. Lorsque de tels g nes sont introduits dans le g nome de la souris, ils sont exprim s t t au cours du d veloppement des thymocytes. En cons quence de l'expression de prot ines TCR et de la cha ne cod es par transg ne fonctionnel dans les lymphocytes T en d veloppement, le r arrangement des g nes r cepteurs endog nes des lymphocytes T est inhib , bien qu' des degr s divers. En g n ral, le r arrangement endog ne des g nes cha ne est compl tement inhib , mais celui des g nes cha ne n'est inhib que de mani re incompl te. Le r sultat est que la plupart des thymocytes en d veloppement dans les lign es de souris transg niques TCR expriment le r cepteur des lymphocytes T cod s par les transg nes. En introduisant des transg nes de r cepteurs de cellules T sp cifiques d'un complexe peptide :CMH connu, l'effet des variations all liques dans les mol cules du CMH sur la maturation des thymocytes avec des r cepteurs de sp cificit connue peut tre tudi directement, sans avoir besoin d'immunisation et d'analyse de la fonction effectrice. De telles tudes ont montr que les thymocytes portant un r cepteur particulier des lymphocytes T pouvaient se d velopper jusqu'au stade doublement positif dans les thymus qui exprimaient des mol cules du CMH diff rentes de celles pr sentes chez la souris partir de laquelle le clone original des lymphocytes T a t isol . Cependant, ces thymocytes transg niques ne se sont d velopp s en thymocytes CD4 ou CD8 simples positifs matures que si le thymus exprimait la m me mol cule de CMH que celle sur laquelle le clone original de cellules T a t s lectionn (Fig. 8.26). De telles exp riences ont galement d couvert le sort des lymphocytes T qui chouent la s lection positive. Des g nes r arrang s d'un lymphocyte T mature sp cifique d'un peptide pr sent par une mol cule particuli re du CMH ont t introduits chez une souris receveuse d pourvue de cette mol cule du CMH, et le devenir des thymocytes a t tudi par coloration avec des anticorps sp cifiques du r cepteur transg nique. Des anticorps dirig s contre d'autres mol cules, telles que CD4 et CD8, ont t utilis s en m me temps pour marquer les tapes du d veloppement des lymphocytes T. Il a t constat que les cellules qui ne parviennent pas reconna tre les mol cules du CMH pr sentes sur l' pith lium thymique ne progressent jamais au-del du stade double-positif et meurent dans le thymus dans les 3 ou 4 jours suivant leur derni re division. 8-20 La s lection positive agit sur un r pertoire de r cepteurs de lymphocytes T avec une sp cificit inh rente pour les mol cules du CMH. La s lection positive agit sur un r pertoire de r cepteurs de lymphocytes T dont la sp cificit est d termin e par des combinaisons g n r es al atoirement de segments de g nes V, D et J (voir Section 5-7). Malgr cela, les r cepteurs des lymphocytes T pr sentent un biais en faveur de la reconnaissance des mol cules du CMH avant m me la s lection positive. Si la sp cificit du r pertoire non s lectionn tait compl tement al atoire, seule une tr s petite proportion de thymocytes serait cens e reconna tre une mol cule du CMH. Cependant, une sp cificit inh rente des r cepteurs des lymphocytes T pour les mol cules du CMH a t d tect e en examinant les lymphocytes T matures qui repr sentent le r pertoire de r cepteurs non s lectionn s. De tels lymphocytes T peuvent tre produits in vitro partir de thymus f taux qui n'expriment pas les mol cules du CMH de classe I et de classe II en d clenchant une s lection positive g n ralis e l'aide d'anticorps qui se lient la cha ne V des r cepteurs des lymphocytes T et au cor cepteur CD4. Lorsque ces lymphocytes T CD4 s lectionn s par des anticorps sont examin s, environ 5 % peuvent r pondre n'importe quel g notype de classe II du CMH. Parce que ces cellules se sont d velopp es sans s lection par les mol cules du CMH, cette r activit doit refl ter une sp cificit inh rente au CMH cod e dans les segments du g ne V de la lign e germinale. Cette sp cificit devrait augmenter significativement la proportion de r cepteurs pouvant tre s lectionn s positivement par les mol cules du CMH d'un individu. La r activit cod e par la lign e germinale semble tre due des acides amin s sp cifiques dans les r gions CDR1 et CDR2 des r gions V et V du r cepteur des lymphocytes T. Les r gions CDR1
Immunologie de Janeway	et CDR2 sont cod es dans les segments du g ne V de la lign e germinale et sont fortement Fig. 8.26 La s lection positive est d montr e par le d veloppement de lymphocytes T exprimant des transg nes r arrang s du r cepteur des lymphocytes T. Chez les souris transg niques pour les g nes r arrang s : des r cepteurs des lymphocytes T, la maturation des lymphocytes T d pend de l'haplotype du CMH exprim dans le thymus. Si les souris transg niques expriment le m me haplotype du CMH dans leurs cellules stromales thymiques que la souris partir de laquelle les g nes de la cha ne TCR et de la cha ne TCR r arrang s se sont d velopp s l'origine (les deux MHCa, panneau sup rieur), alors les lymphocytes T exprimant le r cepteur des lymphocytes T transg niques se d velopperont du stade double-positif (vert p le) en lymphocytes T matures (vert fonc ), dans ce cas-ci des cellules CD8+ matures mono-positives. Si les transg nes TCR restreints au CMCa sont crois s g n tiquement dans un fond CMH diff rent (CMHb, jaune, panneau inf rieur), les lymphocytes T en d veloppement exprimant le r cepteur transg nique progresseront vers le stade double-positif mais ne parviendront pas m rir davantage. Cet chec est d l'absence d'interaction entre le r cepteur des lymphocytes T transg niques et les mol cules du CMH sur le cortex thymique, et donc aucun signal de s lection positive n'est d livr , conduisant la mort apoptotique par n gligence. Fig. 8.27 Les mol cules du CMH qui induisent la s lection positive d terminent la sp cificit des cor cepteurs. Chez les souris transg niques pour les r cepteurs des lymphocytes T restreints par une mol cule du CMH de classe I (panneau sup rieur), les lymphocytes T matures qui se d veloppent ont tous le ph notype CD8 (rouge). Chez les souris transg niques pour des r cepteurs restreints par une mol cule du CMH de classe II (panneau inf rieur), tous les lymphocytes T matures ont le ph notype CD4 (bleu). Dans les deux cas, on retrouve un nombre normal de thymocytes immatures et doublement positifs (moiti bleus, moiti rouges). La sp cificit du r cepteur des lymphocytes T d termine le r sultat de la voie de d veloppement, garantissant que les seuls lymphocytes T qui m rissent sont ceux quip s d'un cor cepteur capable de se lier la m me mol cule du CMH que le r cepteur des lymphocytes T. variable (voir section 5-8). Mais parmi cette variabilit , certains acides amin s sont conserv s et communs de nombreux segments V. L'analyse de nombreuses structures cristallines a r v l que lorsque le r cepteur des lymphocytes T se lie un complexe peptide :CMH, des acides amin s sp cifiques de la r gion V interagissent avec une partie particuli re de la prot ine CMH. Par exemple, dans de nombreuses r gions V humaines et de souris, le CDR2 a une tyrosine en position 48, et celle-ci interagit avec une r gion au milieu de l'h lice 1 des prot ines du CMH de classe I et de classe II. Deux autres acides amin s que l'on trouve couramment dans d'autres r gions V (la tyrosine 46 et l'acide glutamique 54) interagissent avec la m me r gion du CMH. Les lymphocytes T exprimant des g nes V avec des mutations l'une de ces positions ont montr une s lection positive r duite, d montrant que l'interaction de ces r gions V avec les mol cules du CMH contribue au d veloppement des lymphocytes T. 8-21 La s lection positive coordonne l'expression de CD4 ou CD8 avec la sp cificit du r cepteur des lymphocytes T et les fonctions effectrices potentielles des lymphocytes T. Au moment de la s lection positive, le thymocyte exprime la fois les mol cules cor ceptrices CD4 et CD8. la fin de la s lection thymique, les lymphocytes T matures : pr ts tre export s vers la p riph rie ont cess d'exprimer l'un de ces cor cepteurs. La majorit de ces cellules appartiennent aux lign es conventionnelles de lymphocytes T CD4 ou CD8. Des sous-ensembles moins abondants, tels que les cellules iNKT et un sous-ensemble de lymphocytes T r gulateurs exprimant CD4 et des niveaux lev s de CD25, se d veloppent galement dans le thymus partir de cellules CD4+CD8+. De plus, presque tous les lymphocytes T matures qui expriment CD4 ont des r cepteurs qui reconnaissent les peptides li s aux mol cules du CMH de classe II et sont programm s pour devenir des lymphocytes T auxiliaires s cr tant des cytokines. En revanche, la plupart des cellules qui expriment CD8 ont des r cepteurs qui reconnaissent les peptides li s aux mol cules du CMH de classe I et sont programm s pour devenir des cellules effectrices cytotoxiques. Ainsi, la s lection positive d termine galement le ph notype de surface cellulaire et le potentiel fonctionnel du lymphocyte T mature, en s lectionnant le cor cepteur appropri pour une reconnaissance efficace de l'antig ne et le programme appropri pour la diff renciation fonctionnelle ventuelle du lymphocyte T dans une r ponse immunitaire. Des exp riences avec des souris transg niques pour des g nes de r c
Immunologie de Janeway	epteurs de cellules T r arrang s montrent clairement que la sp cificit du r cepteur de cellules T pour les complexes de CMH du peptide du soi d termine le cor cepteur qu'un lymphocyte T mature exprimera. Si les transg nes codent pour un r cepteur de lymphocytes T sp cifique de l'antig ne pr sent par les mol cules du CMH de classe I, les lymphocytes T matures qui expriment le r cepteur transg nique sont des lymphocytes T CD8. De m me, chez les souris rendues transg niques pour un r cepteur qui reconna t l'antig ne avec des mol cules de classe II du CMH, les lymphocytes T matures qui expriment le r cepteur transg nique sont des lymphocytes T CD4 (Fig. 8.27). L'importance des mol cules du CMH dans cette s lection est illustr e par les maladies d'immunod ficience humaine caus es par des mutations qui conduisent une absence de mol cules du CMH sur les lymphocytes et les cellules pith liales thymiques. Les personnes qui n'ont pas de mol cules de classe II du CMH ont des lymphocytes T CD8, mais seulement quelques-uns, des lymphocytes T CD4 tr s anormaux ; un r sultat similaire a t obtenu chez des souris chez lesquelles l'expression du CMH de classe II a t limin e par une perturbation g nique cibl e (voir Annexe I, Section A-35). De m me, les souris et les humains qui n'ont pas de mol cules de classe I du CMH n'ont pas de lymphocytes T CD8. Ainsi, les mol cules du CMH de classe II sont absolument n cessaires au d veloppement des lymphocytes T CD4, tandis que les mol cules du CMH de classe I sont galement n cessaires au d veloppement des lymphocytes T CD8. Dans les lymphocytes T matures, les fonctions co-r ceptrices de CD8 et CD4 d pendent de leurs capacit s respectives se lier des sites invariants sur les mol cules du CMH de classe I et de classe II (voir Section 4-18). La liaison du cor cepteur une mol cule du CMH est galement n cessaire pour une s lection positive normale, comme le montre le CD4 dans l'exp rience discut e dans la section suivante. Dans les thymocytes, la quasi-totalit de la Lck est associ e aux cor cepteurs CD4 et CD8, ce qui fournit un m canisme pour s'assurer que la signalisation n'est initi e que dans les thymocytes porteurs de r cepteurs de lymphocytes T qui se lient aux mol cules du CMH. Ainsi, la s lection positive d pend de l'engagement du r cepteur et du cor cepteur de l'antig ne par une mol cule du CMH, et ce signal d termine la survie des cellules positives uniques qui n'expriment que le cor cepteur appropri . L'engagement envers la lign e CD4 ou CD8 est coordonn avec la sp cificit du r cepteur, et il semble que le thymocyte en d veloppement int gre les signaux provenant la fois du r cepteur de l'antig ne et du cor cepteur. Les signaux Lck associ s aux cor cepteurs sont plus efficacement d livr s lorsque CD4 plut t que CD8 est engag en tant que cor cepteur, et ces signaux Lck jouent un r le important dans la d cision de devenir une cellule CD4 mature. La signalisation du r cepteur des lymphocytes T r gule ce choix de la lign e CD4 par rapport la lign e CD8 en contr lant l'expression de deux facteurs de transcription, ThPOK et Runx3 (voir Fig. 8.18). Le r le de ThPOK a t identifi par une mutation naturelle de perte de fonction chez des souris qui n'avaient pas de d veloppement de lymphocytes T CD4. Chez les souris d pourvues de ThPOK, les thymocytes restreints au CMH de classe II sont redirig s vers la lign e CD8. ThPOK n'est pas exprim dans les thymocytes doublement positifs de pr s lection, mais une forte signalisation des r cepteurs des lymphocytes T ce stade de d veloppement induit son expression. ThPOK, son tour, renforce sa propre expression et r prime l'expression de Runx3 ; ensemble, l'expression de ThPOK et l'absence de Runx3 conduisent l'engagement de CD4 et la capacit d'exprimer des g nes de cytokines typiques des cellules CD4. Cependant, si la signalisation des lymphocytes T est d'une force ou d'une dur e insuffisante, ThPOK n'est pas induit et Runx3 peut tre exprim . Cela conduit l'inhibition de l'expression de CD4, au maintien de l'expression de CD8 et l'expression de g nes typiques des lymphocytes T CD8, savoir les g nes qui codent pour des prot ines impliqu es dans la destruction des cellules cibles. Alors que la majorit des thymocytes doublement positifs qui subissent une s lection positive se transforment en lymphocytes T CD4 ou CD8 monopositifs, le thymus g n re galement des populations moins nombreuses d'autres sous-ensembles de lymphocytes T ayant des fonctions sp cialis es ; ces questions seront examin es plus en d tail la section 8-26. 8-22 Les cellules pith liales corticales thymiques m dient la s lection positive des thymocytes en d veloppement. Les tudes de transplantation de thymus indiquent que les cellules stromales sont importantes pour la s lection positive. Ces cellules forment un r seau de processus cellulaires qui tablissent des contacts troits avec les lymphocytes T doublement positifs subissan
Immunologie de Janeway	t une s lection positive (voir Fig. 8.17), et les r cepteurs des lymphocytes T peuvent tre vus en grappes avec les mol cules du CMH aux sites de contact. La preuve directe que les cellules pith liales corticales thymiques m dient la s lection positive provient d'une manipulation ing nieuse de souris dont les g nes du CMH de classe II ont t limin s par une perturbation g nique cibl e (Fig. 8.28). Fig. 8.28 Les cellules pith liales corticales thymiques m dient la s lection positive. Dans le thymus de souris normales (premiers panneaux), qui expriment des mol cules du CMH de classe II sur les cellules pith liales du cortex thymique (en bleu) ainsi que sur les cellules pith liales m dullaires (en orange) et les cellules d riv es de la moelle osseuse (en jaune), les lymphocytes T CD4 (en bleu) et CD8 (en rouge) arrivent maturit . Les thymocytes doublement positifs sont repr sent s moiti rouges et moiti bleus. Les deuxi mes panneaux repr sentent des souris mutantes chez lesquelles l'expression du CMH de classe II a t limin e par une perturbation g nique cibl e ; chez ces souris, peu de lymphocytes T CD4 se d veloppent, bien que les lymphocytes T CD8 se d veloppent normalement. Chez les souris n gatives pour le CMH de classe II contenant un transg ne du CMH de classe II modifi de sorte qu'il n'est exprim que sur les cellules pith liales du cortex thymique (troisi mes panneaux), un nombre normal de lymphocytes T CD4 arrive maturit . En revanche, si une mol cule mutante du CMH de classe II avec un site de liaison CD4 d fectueux est exprim e (quatri me panneau), la s lection positive des lymphocytes T CD4 n'a pas lieu. Cela indique que les cellules pith liales corticales sont le type de cellule critique m diant la s lection positive et que la mol cule du CMH de classe II doit tre capable d'interagir avec la prot ine CD4. Les souris mutantes qui n'ont pas de mol cules de classe II du CMH ne produisent normalement pas de lymphocytes T CD4. Pour tester le r le de l' pith lium thymique dans la s lection positive, un g ne du CMH de classe II a t plac sous le contr le d'un promoteur qui limitait l'expression du g ne aux cellules pith liales corticales thymiques. Celui-ci a ensuite t introduit en tant que transg ne dans les souris mutantes du CMH de classe II, et le d veloppement des lymphocytes T CD4 a t restaur . Une variante de cette exp rience a montr que, pour favoriser le d veloppement des lymphocytes T CD4, la mol cule du CMH de classe II sur l' pith lium cortical thymique doit tre capable d'interagir efficacement avec CD4. Ainsi, lorsque le transg ne du CMH de classe II exprim dans le thymus contient une mutation qui emp che la liaison du CMH au CD4, tr s peu de lymphocytes T CD4 se d veloppent. Des tudes quivalentes de l'interaction CD8 avec les mol cules du CMH de classe I ont montr que la liaison des cor cepteurs est galement n cessaire pour la s lection positive des cellules CD8. Le r le critique de l' pith lium cortical thymique dans la s lection positive soul ve la question de savoir s'il existe quelque chose de distinctif dans les propri t s pr sentatrices d'antig nes de ces cellules. Les cellules stromales thymiques peuvent simplement tre proximit des thymocytes en d veloppement, car il y a tr s peu de macrophages et de cellules dendritiques dans le cortex pour effectuer la pr sentation de l'antig ne. De plus, cependant, l' pith lium thymique diff re des autres tissus dans l'expression des prot ases cl s qui sont impliqu es dans le traitement de l'antig ne du CMH de classe I et II (voir Section 6-8). Les cellules pith liales corticales expriment la cathepsine L par opposition la cathepsine S plus largement exprim e, et les souris d ficientes en cathepsine L ont gravement alt r le d veloppement des lymphocytes T CD4. Les cellules pith liales thymiques de souris d pourvues de cathepsine L pr sentent leur surface une proportion relativement lev e de mol cules du CMH de classe II qui conservent le peptide invariant associ la cha ne de classe II (CLIP) (voir Fig. 6.11). Les cellules pith liales corticales expriment galement une sous-unit unique du prot asome, 5T, tandis que d'autres cellules expriment 5 ou 5i. Les souris d ficientes en 5T ont gravement alt r le d veloppement des lymphocytes T CD8. tant donn que les souris qui n'ont pas de cathepsine L ou de 5T ont toujours des niveaux normaux de CMH la surface de leurs cellules corticales thymiques, il semblerait que ce soit le r pertoire peptidique affich par les mol cules du CMH sur les cellules pith liales corticales qui soit responsable de la modification du d veloppement des cellules T CD8, bien que le m canisme ne soit pas encore clair. 8 23 lymphocytes T qui r agissent fortement avec les antig nes du soi omnipr sents sont supprim s dans le thymus. Lorsque le r cepteur des lymphocytes T d'un lymphocyte T na f mature est fortement ligatur par un complexe peptide :CMH affich sur u
Immunologie de Janeway	ne cellule pr sentatrice d'antig ne sp cialis e dans un organe lympho de p riph rique, le lymphocyte T est activ pour prolif rer et produire des lymphocytes T effecteurs. En revanche, lorsque le r cepteur des lymphocytes T d'un thymocyte en d veloppement est galement ligatur par un complexe peptide auto-peptide :CMH soi dans le thymus, il meurt par apoptose (Fig. 8.29). La r ponse des lymphocytes T immatures la stimulation par l'antig ne est la base de la s lection n gative. L' limination des lymphocytes T immatures dans le thymus emp che leur activation potentiellement nocive plus tard, s'ils rencontrent les m mes peptides du soi lorsqu'ils sont des lymphocytes T matures. La s lection n gative a t d montr e en utilisant des souris transg niques TCR exprimant des r cepteurs de cellules T sp cifiques des peptides du soi d riv s de prot ines cod es sur le chromosome Y, et donc exprim s uniquement chez les souris m les. Les thymocytes portant ces r cepteurs disparaissent de la population de lymphocytes T en d veloppement chez les souris m les au stade de d veloppement doublement positif, et aucune cellule mono-positive portant les r cepteurs transg niques n'arrive maturit . En revanche, chez les souris femelles, qui n'ont pas le peptide sp cifique au m le, les lymphocytes T portant les r cepteurs transg niques m rissent normalement. La s lection n gative des peptides sp cifiques aux m les a galement t d montr e chez des souris non transg niques et se produit galement par d l tion des lymphocytes T. Les souris transg niques TCR ont t tr s utiles pour les exp riences classiques ci-dessus, mais elles expriment un r cepteur fonctionnel des lymphocytes T plus t t au cours du d veloppement que les souris normales et ont une fr quence tr s lev e de cellules r actives un peptide particulier. Un syst me plus r aliste d' valuation de la s lection n gative implique l'expression transg nique de la cha ne d'un r cepteur de lymphocytes T r actif un antig ne peptidique donn . Chez ces souris, la cha ne s'apparie des cha nes endog nes, mais la fr quence des lymphocytes T r actifs aux peptides est suffisante pour la d tection l'aide de t tram res peptide :CMH (voir l'annexe I, section A-24). Ces approches et d'autres approches plus physiologiques ont montr que la d l tion clonale peut se produire au stade double-positif ou au stade simple-positif, probablement en fonction de l'endroit o le lymphocyte T rencontre l'antig ne qui provoque la d l tion. Ces exp riences illustrent le principe selon lequel les complexes auto-peptide :self CMH rencontr s dans le thymus purgent le r pertoire mature des cellules T porteuses de r cepteurs auto-r actifs. Un probl me vident avec ce sch ma est que de nombreuses prot ines sp cifiques aux tissus, telles que l'insuline pancr atique, ne devraient pas tre exprim es dans le thymus. Cependant, il est maintenant clair que de nombreuses prot ines sp cifiques aux tissus sont exprim es par certaines cellules stromales de la moelle thymique ; Ainsi, la s lection n gative intrathymique pourrait s'appliquer m me des prot ines qui sont autrement limit es aux tissus en dehors du thymus. L'expression de certaines prot ines tissulaires sp cifiques dans la moelle thymique est contr l e par un g ne appel AIRE (r gulateur auto-immun). AIRE est exprim dans les cellules stromales m dullaires (Fig. 8.30), interagit avec de nombreuses prot ines impliqu es dans la transcription et semble allonger les transcrits qui se termineraient autrement plus t t. Les mutations d'AIRE donnent lieu la maladie auto-immune humaine connue sous le nom de polyendocrinopathie-candidose-dystrophie ectodermique auto-immune (APECED) ou syndrome polyglandulaire auto-immun de type I, soulignant le r le important de l'expression intrathymique de prot ines sp cifiques aux tissus dans le maintien de la tol rance soi. La s lection n gative des lymphocytes T en d veloppement implique des interactions avec des antig nes du soi omnipr sents et restreints aux tissus, et peut avoir lieu la fois dans le cortex thymique et la moelle thymique (voir Fig. 8.29). Il est peu probable que toutes les prot ines du soi possibles soient exprim es dans le thymus. Ainsi, la s lection n gative dans le thymus peut ne pas liminer tous les lymphocytes T r actifs aux antig nes du soi qui apparaissent exclusivement dans d'autres tissus ou sont exprim s diff rents stades Fig. 8.29 Une s lection n gative des thymocytes peut se produire dans le cortex ou la moelle. Lorsque le r cepteur des lymphocytes T (TCR) d'un thymocyte en d veloppement est fortement stimul par la reconnaissance des complexes peptide du soi-CMH (globules rouges), le thymocyte est induit mourir, un processus connu sous le nom de s lection n gative. Une s lection n gative peut se produire dans le cortex lorsqu'un thymocyte doublement positif CD4+CD8+ pr sente une forte r activit aux complexes peptide :CMH pr sents sur les cellules pith liale
Immunologie de Janeway	s corticales (panneau de gauche). Une s lection n gative peut galement se produire dans la moelle lorsqu'un thymocyte CD4 ou CD8 non mature re oit une forte signalisation du r cepteur des lymphocytes T apr s la reconnaissance de complexes peptide :CMH sur les cellules pith liales m dullaires (panneau du milieu) ou sur les macrophages d riv s de la moelle osseuse ou les cellules dendritiques (panneau de droite). Expression d'AIRE dans le thymus Fig. 8.30 L'AIRE est exprim e dans la moelle du thymus et favorise l'expression des prot ines normalement exprim es dans les tissus p riph riques. L'expression d'AIRE par les cellules m dullaires thymiques est limit e la r gion m dullaire du thymus, o elle est exprim e dans un sous-ensemble de cellules de type pith lial. L'expression du marqueur pith lial m dullaire thymique MTS10 est indiqu e en rouge. L'expression d'AIRE est montr e en vert par immunofluorescence et n'est pr sente que dans une fraction des cellules pith liales m dullaires. Photographie reproduite avec l'aimable autorisation de R.K. Chin et Y.-X. Fu. en cours de d veloppement. Il existe cependant plusieurs m canismes op rant dans la p riph rie qui peuvent emp cher les lymphocytes T matures de r pondre aux antig nes sp cifiques des tissus ; ceux-ci sont discut s au chapitre 15, lorsque nous consid rons le probl me des r ponses auto-immunes et de leur vitement. 8-24 La s lection n gative est entra n e plus efficacement par les cellules pr sentatrices d'antig ne d riv es de la moelle osseuse. Comme nous l'avons vu ci-dessus, la s lection n gative se produit tout au long du d veloppement des thymocytes, la fois dans le cortex thymique et dans la moelle, et est donc susceptible d' tre m di e par la pr sentation de l'antig ne par plusieurs types de cellules diff rents (voir Fig. 8.29). Il semble y avoir une hi rarchie dans l'efficacit des cellules dans la m diation de la s lection n gative. Au sommet se trouvent des cellules dendritiques d riv es de la moelle osseuse et des macrophages. Il s'agit de cellules pr sentatrices d'antig nes qui activent galement les lymphocytes T matures dans les tissus lympho des p riph riques, comme nous le verrons au chapitre 9. Les antig nes du soi pr sent s par ces cellules sont donc la source la plus importante de r ponses auto-immunes potentielles, et les lymphocytes T r pondant ces peptides du soi doivent tre limin s dans le thymus. De plus, les thymocytes eux-m mes et les cellules pith liales thymiques peuvent provoquer la suppression des cellules autor actives. Les cellules pith liales m dullaires exprimant AIRE, et pr sentant donc une large gamme d'auto-antig nes, sont une population dont il a t d montr qu'elles induisent directement la s lection n gative des thymocytes. Plus g n ralement, chez les patients subissant une greffe de moelle osseuse partir d'un donneur non apparent , o tous les macrophages thymiques et les cellules dendritiques sont de type donneur, la s lection n gative m di e par les cellules pith liales thymiques est d'une importance cruciale pour maintenir la tol rance aux antig nes du receveur. 8-25 La sp cificit et/ou l'intensit des signaux de s lection n gative et positive doivent diff rer. Les lymphocytes T subissent la fois une s lection positive pour la restriction de l'auto-CMH et une s lection n gative pour l'auto-tol rance en interagissant avec les complexes du self-peptide :self CMH exprim s sur les cellules stromales du thymus. Une question non r solue est de savoir comment l'interaction du r cepteur des lymphocytes T avec les complexes peptide du soi et du CMH du soi fait la distinction entre ces r sultats oppos s. Tout d'abord, il faut s lectionner positivement plus de sp cificit s de r cepteurs que de sp cificit s n gatives. Sinon, toutes les cellules qui ont t s lectionn es positivement dans le cortex thymique seraient limin es par s lection n gative, et aucun lymphocyte T ne serait jamais produit. Deuxi mement, les cons quences des interactions qui conduisent la s lection positive et n gative doivent diff rer : les cellules qui reconnaissent les complexes du CMH du peptide sur les cellules pith liales corticales sont induites m rir, tandis que celles dont les r cepteurs pourraient conf rer une autor activit forte et potentiellement dommageable sont induites mourir. Actuellement, on pense que le choix entre la s lection positive et n gative d pend de la force de la liaison du peptide du soi au CMH par le r cepteur des lymphocytes T, une id e connue sous le nom d'hypoth se d'affinit (Fig. 8.31). Les interactions de faible affinit sauvent la cellule de la mort par n gligence, conduisant une s lection positive ; Les interactions de haute affinit induisent l'apoptose et donc la s lection n gative. Parce qu'il est probable qu'il y a plus de complexes se lier faiblement que fortement, ce mod le explique la s lection positive d'un r pertoire plus large de cellules que celles s lectionn
Immunologie de Janeway	es n gativement. En utilisant des thymocytes transg niques r cepteurs de cellules T, il a t d montr que des variantes du peptide antig nique pouvaient induire une s lection positive dans des cultures d'organes thymiques ou in vivo. Les variantes peptidiques qui induisaient une s lection positive avaient une affinit plus faible pour le r cepteur des lymphocytes T que le peptide antig nique. La fa on dont cette diff rence quantitative dans l'affinit du r cepteur se traduit par un destin cellulaire qualitativement distinct est encore un domaine d' tude actif. De nombreux signaux biochimiques induits par des interactions de faible affinit sont plus faibles ou de plus courte dur e que ceux provenant d'interactions de haute affinit . Cependant, les interactions faible affinit conduisent des Fig. 8.31 Le mod le d'affinit de la s lection positive et n gative des lymphocytes T. Les r arrangements al atoires des g nes TCR et cha ne g n rent un grand nombre de thymocytes immatures exprimant un r pertoire vari de sp cificit s. Les r cepteurs des lymphocytes T de beaucoup de ces cellules n'ont pas une force de liaison suffisante aux complexes peptide du soi : CMH du soi sur l' pith lium thymique et ne re oivent donc aucun signal. Ces cellules meurent par n gligence. Une autre fraction de thymocytes immatures est s lectionn e positivement parce que leurs r cepteurs de lymphocytes T se lient avec une force suffisante aux complexes peptide du soi-CMH sur l' pith lium thymique pour g n rer des signaux de survie d pendants des r cepteurs des lymphocytes T. partir de cette cohorte de thymocytes s lectionn s positivement, la s lection n gative limine les thymocytes dont les r cepteurs ont une r activit excessivement forte aux peptides du soi complex s avec des mol cules du CMH du soi (entra nant une d l tion clonale), tablissant ainsi l'autotol rance de la population de cellules T matures. Un petit sous-ensemble de cellules s lectionn es positivement recevant des signaux l g rement plus faibles que ceux induisant une s lection n gative se diff rencie en cellules T r gulatrices (Tregs), un processus appel s lection agoniste. l'activation de la prot ine kinase Erk, alors que les interactions de haute affinit ne conduisent qu' une activation transitoire d'Erk, ce qui sugg re que l'activation diff rentielle de cette prot ine ou d'autres MAPK pourrait d terminer le r sultat de la s lection thymique. En effet, des exp riences ont montr que les lymphocytes T en d veloppement doivent engager des ligands de faible affinit pendant plus de 24 heures pour qu'une s lection positive se produise. 8-26 Les lymphocytes T r gulateurs auto-reconnaissants et les lymphocytes T inn s se d veloppent dans le thymus. D'autres populations en plus des cellules T CD4+ et CD8+ conventionnelles : mentionn es ci-dessus mergent du thymus ; Ils sont num riquement mineurs, mais fonctionnellement importants. Deux de ces sous-ensembles, les lymphocytes T (voir section 9-23) et les cellules iNKT (voir section 6.18), ont t bien tudi s et ont chacun des exigences de d veloppement uniques. Les lymphocytes T d'origine thymique sont un sous-ensemble des lymphocytes T CD4+ qui fonctionnent selon le maintien de la tol rance d'auto-tol rance. Ces cellules proviennent des thymocytes CD4+CD8+, tout comme les lymphocytes T conventionnels. Au cours de leur maturation, ils r gulent la hausse le facteur de transcription FoxP3. Le d veloppement des lymphocytes T d pend galement de la signalisation du r cepteur IL-2, un signal de cytokines qui n'est pas n cessaire au d veloppement des lymphocytes T conventionnels. On pense que le r pertoire des r cepteurs des lymphocytes T exprim s sur les lymphocytes T est compos de r cepteurs ayant une forte affinit pour les complexes peptidiques CMH :soi. Les preuves l'appui de cette conclusion proviennent d' tudes montrant que certaines lign es de souris transg niques TCR g n rent un grand nombre de lymphocytes T lorsque les souris expriment galement l'antig ne de ce r cepteur de lymphocytes T. De plus, des tudes utilisant des souris exprimant un rapporteur fluorescent qui surveille la force du signal du r cepteur des lymphocytes T ont montr que les lymphocytes T expriment des niveaux lev s du rapporteur fluorescent, la fois pendant leur d veloppement et apr s leur exportation du thymus, indiquant qu'ils expriment probablement des r cepteurs des lymphocytes T avec une grande affinit pour le soi. Ce processus de s lection positive suite des interactions de r cepteurs de cellules T de haute affinit avec des complexes de CMH de peptide de soi : soi a t appel s lection d'agonistes - en d'autres termes, la s lection d'agonistes fait r f rence aux interactions d'un r cepteur de cellules T avec un CMH de peptide de soi qui activerait normalement une cellule T mature exprimant ce r cepteur de cellules T. Un deuxi me sous-ensemble sp cialis de lymphocytes T qui se d veloppe partir de pr cu
Immunologie de Janeway	rseurs thymocytaires CD4+CD8+ est une lign e connue sous le nom de cellules NKT invariantes (cellules iNKT), bas e sur leur expression du r cepteur NK1.1 que l'on trouve couramment sur les cellules NK. Les cellules iNKT sont activ es dans le cadre de la r ponse pr coce de nombreuses infections ; ils diff rent de la lign e principale des lymphocytes T : en ce qu'ils reconnaissent les mol cules CD1 plut t que les mol cules du CMH de classe I ou de classe II du CMH (voir Section 6-18). Contrairement d'autres lymphocytes T, les cellules iNKT n cessitent pour leur d veloppement une interaction du r cepteur des lymphocytes T avec les mol cules CD1 exprim es sur les thymocytes et un signal via la prot ine adaptatrice SAP. Les cellules iNKT, comme les cellules T : , acqui rent un programme effecteur d fini au cours de leur d veloppement dans le thymus. Par cons quent, ces cellules pr sentent un ph notype de cellules m moire lorsqu'elles quittent le thymus et Apr s 3 4 jours dans la moelle pini re, les lymphocytes T CD4 et CD8 r gulent la hausse SIP1 et sortent du thymus dans le vaisseau sanguin SIPSIPR1 les lymphocytes T CD4 et CD8 qui p n trent dans la moelle ne sont pas compl tement matures Fig. 8.32 L' migration des thymocytes est induite par la signalisation par le r cepteur de la sphingosine 1-phosphate, S1PR1. Des thymocytes CD4 et CD8 simples positifs qui ont surv cu avec succ s la s lection positive et n gative sont trouv s dans la moelle pini re mais ne sont pas encore compl tement matures. la fin du processus de maturation, qui dure 3 4 jours, les thymocytes CD4 et CD8 monopositifs r gulent la hausse le r cepteur de la sphingosine 1-phosphate (S1P), connu sous le nom de S1PR1. S1PR1 est un r cepteur coupl aux prot ines G qui favorise la chimiotaxie des cellules vers le ligand S1P. En raison des taux lev s de S1P dans le sang, les thymocytes monopositifs sont induits quitter le thymus en entrant dans le sang, o ils font partie de la population de lymphocytes T na fs en recirculation. MOVIE 8.1 migrent vers les tissus lympho des p riph riques et les surfaces muqueuses. Il a t sugg r que les cellules iNKT se d veloppent en r ponse la signalisation agoniste . Des tudes r centes ont r v l que les antig nes lipidiques de liaison CD1 produits par les microbes commensales dans l'intestin sont une source importante de ces ligands agonistes, et que la composition du microbiome intestinal r gule le d veloppement des cellules iNKT au d but de la vie. tant donn que la stimulation agoniste des lymphocytes T immatures est galement connue pour provoquer une d l tion clonale, il n'est pas encore clair quelles interactions activatrices conduisent la d l tion clonale dans le thymus et lesquelles conduisent la s lection des cellules Treg ou des cellules iNKT non conventionnelles. 8-27 La derni re tape de la maturation des lymphocytes T se produit dans la moelle thymique. Apr s avoir surv cu la s lection positive et n gative, les thymocytes terminent leur maturation dans la moelle thymique, puis migrent vers les organes lympho des p riph riques. Leur maturation finale entra ne des modifications de la machinerie de signalisation des r cepteurs des lymphocytes T. Alors qu'un thymocyte immature doublement positif ou simple positif stimul par le r cepteur des lymphocytes T subira une apoptose, un thymocyte mature simple positif r pond en prolif rant. La derni re tape de maturation prend moins de 4 jours, et les lymphocytes T fonctionnellement comp tents migrent ensuite du thymus vers la circulation sanguine (Fig. 8.32). L' migration n cessite la reconnaissance de la mol cule lipidique sphingosine 1-phosphate (S1P) par le r cepteur coupl aux prot ines G S1PR1, qui est exprim par les thymocytes lors de leur maturation finale. La S1P est pr sente en forte concentration dans le sang et la lymphe, et les thymocytes matures semblent tre attir s vers elle. Les thymocytes matures expriment galement CD62L (L-s lectine), un r cepteur de retour des ganglions lymphatiques qui facilite la localisation des lymphocytes T na fs matures vers les organes lympho des p riph riques apr s leur migration du thymus. 8 28 lymphocytes T 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. De nombreux lymphocytes T autor actifs sont purg s au cours de leur d veloppement dans le thymus. Comme nous l'avons vu la section 8-23, ce processus de s lection n gative est facilit par la prot ine AIRE, qui favorise l'expression de nombreux antig nes sp cifiques des tissus dans les cellules pith liales m dullaires thymiques. N anmoins, tous les antig nes du soi ne sont pas exprim s dans le thymus, et certains lymphocytes T autor actifs terminent leur maturation et migrent vers la p riph rie. Notre compr hension du devenir des lymphocytes T autor actifs dans la p riph rie provient principalement de l' tude de souris transg
Immunologie de Janeway	niques pour les r cepteurs de lymphocytes T auto-r actifs. Dans certains cas, les lymphocytes T r agissant aux antig nes du soi dans la p riph rie sont limin s. Cela suit g n ralement une br ve p riode d'activation et de division cellulaire, et est donc connu sous le nom de mort cellulaire induite par l'activation. Dans d'autres cas, les cellules autor actives peuvent tre rendues anergiques. Lorsqu'ils sont tudi s in vitro, ces lymphocytes T anergiques s'av rent r fractaires aux signaux d livr s par le r cepteur des lymphocytes T. La question se pose imm diatement : si la rencontre d'un lymphocyte na f mature avec un antig ne du soi conduit la mort cellulaire ou l'anergie, pourquoi cela n'arrive-t-il pas aussi un lymphocyte mature qui reconna t un antig ne d riv d'un agent pathog ne ? La r ponse est que l'infection d clenche une inflammation, qui induit l'expression de mol cules co-stimulatrices sur les cellules dendritiques pr sentatrices d'antig ne et la production de cytokines favorisant l'activation des lymphocytes. Le r sultat d'une rencontre avec l'antig ne dans ces conditions est l'activation, la prolif ration et la diff renciation du statut lymphocytaire en cellule effectrice. En l'absence d'infection ou d'inflammation, les cellules dendritiques continuent de traiter et de pr senter des antig nes du soi, mais en l'absence de co-stimulateurs et d'autres signaux, toute interaction d'un lymphocyte mature avec son antig ne sp cifique semble entra ner un signal induisant la tol rance (tol rog ne) du r cepteur de l'antig ne. R sum . Les tapes du d veloppement des thymocytes jusqu' l'expression du r cepteur des cellules pr -T, y compris la d cision entre l'engagement dans la lign e : ou : , sont toutes ind pendantes des interactions avec les antig nes peptide :CMH. Avec le r arrangement r ussi des g nes de la cha ne et l'expression du r cepteur des lymphocytes T, les thymocytes : subissent un d veloppement suppl mentaire qui est d termin par les interactions de leurs r cepteurs des lymphocytes T avec les peptides du soi pr sent s par les mol cules du CMH sur le stroma thymique. Les thymocytes doublement positifs CD4+CD8+ dont les r cepteurs interagissent avec les complexes CMH peptide :soi sur les cellules pith liales corticales thymiques sont s lectionn s positivement et finiront par devenir des cellules CD4 ou CD8 monopositives. Les lymphocytes T qui r agissent trop fortement avec les antig nes du soi sont supprim s dans le thymus, un processus pilot par les cellules pr sentatrices d'antig nes d riv es de la moelle osseuse et les cellules pith liales exprimant AIRE dans la r gion m dullaire du thymus. Le r sultat de la s lection positive et n gative est la g n ration d'un r pertoire de lymphocytes T conventionnel matures qui est la fois restreint au CMH et auto-tol rant. Certaines lign es de lymphocytes T non conventionnelles subissent une s lection agoniste suite une forte signalisation des r cepteurs des lymphocytes T. La fa on pr cise dont la reconnaissance des ligands du CMH du peptide par le r cepteur des lymphocytes T conduit une s lection positive ou n gative reste un probl me non r solu. R sum du chapitre 8. Dans ce chapitre, nous avons appris la formation des lign es de cellules B et T partir d'une cellule souche h matopo tique non engag e. Les r arrangements g niques somatiques qui g n rent le r pertoire tr s diversifi de r cepteurs antig niques immunoglobuline pour les lymphocytes B et r cepteur des lymphocytes T pour les lymphocytes T se produisent aux premiers stades du d veloppement des lymphocytes T et des lymphocytes B partir d'un prog niteur lympho de commun d riv de la moelle osseuse. Le d veloppement des lymphocytes B des mammif res a lieu dans le foie f tal et, apr s la naissance, dans la moelle osseuse ; Les lymphocytes T proviennent galement des cellules souches du foie f tal ou de la moelle osseuse, mais subissent la majeure partie de leur d veloppement dans le thymus. Une grande partie de la machinerie de recombinaison somatique, y compris les prot ines RAG qui sont une partie essentielle de la recombinase V(D)J, est commune aux lymphocytes B et T. Dans les cellules B et T, les r arrangements g niques commencent par les loci qui contiennent des segments du g ne D, et se d roulent successivement chaque locus. La premi re tape du d veloppement des lymphocytes B est le r arrangement du locus pour la cha ne lourde des immunoglobulines et pour les lymphocytes T, la cha ne . Dans chaque cas, la cellule en d veloppement n'est autoris e passer l' tape suivante du d veloppement que si le r arrangement a produit une s quence dans le cadre qui peut tre traduite en une prot ine exprim e la surface de la cellule : soit le r cepteur des cellules pr -B, soit le r cepteur des cellules pr -T. Les cellules qui ne g n rent pas de r arrangements r ussis pour les deux cha nes de r cepteurs meurent par apoptose. Le d veloppement des lymph
Immunologie de Janeway	ocytes B conventionnels est r sum la Fig. 8.14, et celui des lymphocytes T : T la Fig. 8.33. Une fois qu'un r cepteur antig nique fonctionnel est apparu la surface de la cellule, le lymphocyte est test de deux mani res. La s lection positive teste l'utilit potentielle du r cepteur de l'antig ne, tandis que la s lection n gative limine les cellules autor actives du r pertoire lymphocytaire, ce qui les rend tol rantes aux antig nes de l'organisme. La s lection positive est particuli rement importante pour les lymphocytes T, car elle garantit que seules les cellules portant des r cepteurs de lymphocytes T capables de reconna tre l'antig ne en combinaison avec les mol cules du CMH continueront m rir. La s lection positive coordonne galement le choix de l'expression des cor cepteurs. CD4 est exprim par les lymphocytes T h bergeant des r cepteurs restreints au CMH de classe II, et CD8 par les cellules h bergeant des r cepteurs restreints au CMH de classe I. Cela garantit l'utilisation optimale de ces r cepteurs dans les r ponses aux agents pathog nes. Pour les lymphocytes B, la s lection positive semble se produire lors de la transition finale des lymphocytes B immatures aux lymphocytes matures, ce qui se produit dans les tissus lympho des p riph riques. La tol rance aux antig nes du soi est renforc e par la s lection n gative diff rents stades du d veloppement des lymphocytes B et T, et la s lection positive semble galement repr senter un processus continu. Fig. 8.33 Un r sum du d veloppement des cellules T : humaines. L' tat des g nes r cepteurs des lymphocytes T, l'expression de certaines prot ines intracellulaires essentielles et l'expression de certaines mol cules de surface cellulaire sont montr s pour les tapes successives du d veloppement des lymphocytes T : . Notez que, comme les g nes des r cepteurs des lymphocytes T ne subissent pas d'autres modifications au cours du d veloppement de l'antig ne, seules les phases au cours desquelles ils subissent activement un r arrangement dans le thymus sont indiqu es. Les phases d pendantes de l'antig ne des cellules CD4 et CD8 sont d crites s par ment et sont d taill es au chapitre 9. TERMINALDIFF RENCIATIONTERMINALANTIG NED PENDANTDIFF RENCIATIONANTIG NO-d pendantCellule t mique Thymocyte double n gatif pr coce Thymocyte double n gatif tardif Thymocyte double positif tardif Thymocyte CD4 positif tardif Lymphocyte T na f CD4 Lymphocytes T effecteur CD4 Lymphocytes T na f CD8 T M moire CD8 T cellule Effecteur CD8 R arrangements des g nes de la cha ne T des lymphocytes T R arrangements des g nes de la cha ne T Prot ines intracellulaires Prot ines marqueurs de surfaceANTIGENINDEPENDENTpr -T receptor D J r arrang V DJ r arrang V J r arrang Germline Germline CD34 ? CD2 HSA CD44hi RAG-1 RAG-2 TdT Lck ZAP-70 RAG-1 RAG-2 TdT Lck ZAP-70 RAG-1 RAG-2 Lck ZAP-70 Lck ZAP-70 LKLF Lck ZAP-70 CD25 CD44lo HSA PT CD4 CD8 HSA CD4 CD62L CD45RA CD5 CD69 CD4 CD8 HSA CD4 CD4 CD45RO CD44 CD45RO CD44hi Fas FasL (type 1) CD8 CD4 CD45RA CD8 CD45RO CD44 FasL Fas CD8 CD44hi TH17 : IL-17 TH1 : IFN- TH2 : IL-4 IFN- granzyme perforin R cepteur germinal des lymphocytes T germinaux Questionne. 8.1 Vrai ou faux : Le d veloppement des lymphocytes B n'est pas affect chez les souris d pourvues de la cha ne commune du r cepteur des cytokines ( -c). 8.2 Remplissage des blancs : Le d veloppement des lymphocytes B est r gul par l'expression de divers facteurs de transcription qui permettent le r arrangement des g nes et la progression r ussie vers un nouveau stade de d veloppement. Par exemple, au cours de l' tape _________, l'expression de Rag-1 et Rag-2 est induite par __________, ce qui permet de r arranger r ussi de D J, puis de V DJ du locus de la cha ne lourde. En cons quence, une __________ fonctionnelle est exprim e et, lors de la signalisation, la cellule est charg e d'effectuer des _________ et de progresser vers la prochaine tape de d veloppement et de r organiser le locus des cha nes l g res. 8.3 Vrai ou faux : La reconnaissance de l'auto-antig ne est n cessaire afin de r ticuler le r cepteur des cellules pr -B, ce qui permet son tour ce complexe de signaler et de permettre la transition des cellules pro-B aux cellules pr -B. 8.4 Correspondance : Associez l' tape de la cellule B la description appropri e : Un. Les premiers pro-lymphocytes B i. R arrangement V-DJ (cha ne lourde) B. Petite cellule pr -B ii. R arrangement D-J (cha ne lourde) C. Lymphocytes B immatures iii. Expression du r cepteur pr -lymphocytes B D. Cellule B tardive iv. R arrangement V-J (cha ne l g re) E. Grandes cellules pr -B v. IgM de surface 8.5 R ponse courte : Comment le processus d'exclusion all lique emp che-t-il le r arrangement du deuxi me locus cha ne lourde, et pourquoi est-ce important ? 8.6 R ponse courte : Comment une grande cellule pr -B peut-elle donner naissance plusieurs cellules B avec des sp cificit s antig niques diff rentes ? 8.7 Appariem
Immunologie de Janeway	ent : Associez les termes suivants la d finition appropri e : A. dition des r cepteurs i. R sultat d'une autor activit persistante apr s l' chec d'une dition r ussie du r cepteur B. Exclusion isotypique ii. S lection de la cha ne l g re ou C. D l tion clonale iii. R sultat d'une rencontre p riph rique d'un antig ne faiblement r ticul ou de faible valence D. Anergie iv. Processus par lequel le locus de la cha ne l g re est r arrang afin de produire un r cepteur non autor actif E. Immunologique v. lymphocytes B qui ont une affinit pour l'ignorance un auto-antig ne mais qui, pour diverses raisons, n'y r pondent pas 8.8 Vrai ou faux : Tous les thymocytes double-n gatifs CD4 et CD8 sont des lymphocytes T immatures. 8.9 Appariement : Faire correspondre l'expression correcte de CD44 et CD25 et l' tat de r arrangement du locus du r cepteur des lymphocytes T avec le stade appropri des lymphocytes T DN : A. DN1 i. CD44+CD25+, D J R arrangement du locus de la cha ne TCR B. DN2 ii. CD44+CD25 , locus du r cepteur des lymphocytes T germinaux C. DN3 iii. CD44lowCD25+, r arrangement du locus de V DJ -chain D. DN4 iv. CD44 CD25 , r arrangement fonctionnel de la cha ne 8.10 Remplissage des blancs : Le r arrangement r ussi du ______ au cours de la phase DN__ permet la formation du r cepteur des cellules pr -T, dont la structure et la fonction sont analogues celles du r cepteur des cellules pr -B. La cha ne TCR s'associe la _______, ce qui permet la r ticulation ind pendante du ligand du r cepteur des cellules pr -T, provoquant la __________, l'arr t d'un r arrangement g n tique ________ et l'expression des deux _______. Comme pour le locus de la cha ne l g re cellules B, la _________ peut subir de multiples r arrangements pour produire une prot ine fonctionnelle. 8.11 Appariement : Apparier les sous-ensembles suivants de lymphocytes T murins : avec la description appropri e : A. Dendritique i. Peut tre divis en deux groupes : les sous-ensembles produisant de l'IFN- et de l'IL-4 pidermiques, et ceux produisant des lymphocytes T IFN- B. V 4+ ii. Cellules qui abritent l'appareil reproducteur, les poumons et le derme ; Lors de la stimulation, ceux-ci peuvent produire des cytokines inflammatoires C. Lymphocytes T V 6+ iii. Une population de lymphocytes T : en d veloppement ult rieur programm es pour s cr ter de l'IL-17 lorsqu'elles sont activ es, et peut tre trouv e dans tous les organes lympho des, ainsi que dans le derme D. Lymphocytes T V 1+ iv. Cellules qui, en r ponse un agent pathog ne ou une plaie, peuvent induire une inflammation, favoriser la cicatrisation des plaies et produire des facteurs de croissance ; galement caract ris s par l'utilisation du segment V 5 par leurs r cepteurs T E. Lymphocytes T V 7+ v. Plus pr cis ment l' pith lium intestinal 8.12 Choix multiple : Laquelle des options suivantes d crit correctement une diff rence entre le r cepteur des lymphocytes B et le r cepteur des lymphocytes T ? Le r arrangement VDJ de la cha ne du r cepteur des lymphocytes T se produit d'abord dans le d veloppement des lymphocytes T, par opposition au r cepteur des lymphocytes B, qui subit un r arrangement VDJ apr s un r arrangement VJ de la cha ne l g re. Les lymphocytes T n'ont pas besoin de la formation d'un r cepteur pr -lymphocytes T pour faire avancer leur d veloppement, contrairement aux lymphocytes B, qui n cessitent une signalisation par le r cepteur pr -lymphocytes B afin de subir une exclusion all lique et de poursuivre leur d veloppement. C. L'expression du r cepteur des lymphocytes B arr te le r arrangement des cha nes l g res et impose une exclusion all lique stricte, tandis que l'expression du r cepteur des lymphocytes T ne restreint pas les r arrangements ult rieurs de la cha ne alpha jusqu' ce qu'il y ait une signalisation par liaison peptide :CMH, ce qui entra ne de nombreux lymphocytes T qui expriment deux cha nes TCR diff rentes. D. Les cha nes TCR ne peuvent pas subir de r arrangements successifs, contrairement aux r cepteurs des lymphocytes B, qui passent par le processus d' dition des r cepteurs. 8.13 Choix multiple : Lequel des nonc s suivants d crit correctement les cellules T r gulatrices (cellules Treg) ? Les cellules Treg sont un sous-ensemble des lymphocytes T CD8+ qui expriment une activit cytotoxique contre les cellules infect es par des agents pathog nes intracellulaires. B. Le r cepteur des lymphocytes T Treg se caract rise par sa faible affinit pour le CMH de soi, de sorte que l'autotol rance peut tre m di e. C. Les cellules Treg expriment FoxP3. D. Dans de nombreux cas, l'auto-immunit est le produit de cellules T hyperactives. R f rences g n rales. Loffert, D., Schaal, S., Ehlich, A., Hardy, R.R., Zou, Y.R., Muller, W., et Rajewsky, K. : D veloppement pr coce des cellules B chez la souris - aper u des mutations introduites par le ciblage g n tique. Immunol. 1994, 137:135-153. Melchers, F., ten Boekel, E., Seidl
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Immunologie de Janeway	xamin es en premier, dans ce chapitre ; et les r ponses des lymphocytes B qui conduisent l'immunit humorale m di e par les anticorps seront examin es au chapitre 10. Dans le chapitre 11, nous examinerons la dynamique des r ponses des lymphocytes T et B dans le contexte de leur int gration avec l'immunit inn e et comment cela aboutit l'une des caract ristiques les plus importantes de l'immunit adaptative : la m moire immunologique. Une fois que les lymphocytes T ont termin leur d veloppement primaire dans le thymus, ils p n trent dans la circulation sanguine. Lorsqu'ils atteignent un organe lympho de secondaire, ils quittent le sang pour migrer travers le tissu lympho de, revenant via les lymphatiques la circulation sanguine pour recirculer entre le sang et les tissus lympho des secondaires. Les lymphocytes T matures en recirculation qui n'ont pas encore rencontr leurs antig nes sp cifiques sont connus sous le nom de lymphocytes T na fs. Pour participer une r ponse immunitaire adaptative, une cellule T na ve doit rencontrer son antig ne sp cifique, qui lui est pr sent sous la forme d'un complexe peptide :CMH la surface d'une cellule pr sentatrice d'antig ne, et tre induite prolif rer et se diff rencier en descendance avec de nouvelles activit s qui contribuent l' limination de l'antig ne. Ces cellules de descendance sont appel es lymphocytes T effecteurs et, contrairement aux lymphocytes T na fs, remplissent leurs fonctions d s qu'elles rencontrent le d veloppement et la fonction d'organes lympho des secondaires, c'est- -dire des sites d'initiation des r ponses immunitaires adaptatives. amor age des lymphocytes T na fs par des cellules dendritiques activ es par des agents pathog nes. Propri t s g n rales des lymphocytes T effecteurs et de leurs cytokines. Cytotoxicit m di e par les lymphocytes T. leur antig ne sp cifique sur d'autres cellules, g n ralement sans qu'il soit n cessaire de les diff rencier davantage. En raison de leur besoin de reconna tre les antig nes peptidiques pr sent s par les mol cules du CMH, tous les lymphocytes T effecteurs agissent sur d'autres cellules h tes, et non sur l'agent pathog ne lui-m me. Les cellules sur lesquelles les lymphocytes T effecteurs agissent seront appel es cellules cibles. Lors de la reconnaissance de l'antig ne, les lymphocytes T na fs se diff rencient en plusieurs classes fonctionnelles de lymphocytes T effecteurs sp cialis s pour diff rentes activit s. Les lymphocytes T CD8 reconnaissent les peptides pathog nes pr sent s par les mol cules du CMH de classe I, et les lymphocytes T CD8 na fs se diff rencient en lymphocytes T effecteurs cytotoxiques qui reconnaissent et tuent les cellules infect es. Les lymphocytes T CD4 ont un r pertoire plus souple d'activit s effectrices. Apr s avoir reconnu les peptides pathog nes pr sent s par les mol cules du CMH de classe II, les lymphocytes T CD4 na fs peuvent se diff rencier par des voies distinctes qui g n rent des sous-ensembles effecteurs avec des fonctions immunologiques diff rentes. Les principaux sous-ensembles effecteurs de CD4 sont TH1, TH2, TH17 et TFH, qui activent leurs cellules cibles ; et les lymphocytes T r gulateurs, ou cellules Treg, qui inhibent l' tendue de l'activation immunitaire. Les lymphocytes T effecteurs diff rent de leurs pr curseurs na fs de mani re leur permettre de r agir rapidement et efficacement lorsqu'ils rencontrent un antig ne sp cifique sur les cellules cibles. Parmi les changements qui se produisent, citons des alt rations de l'expression des mol cules de surface qui modifient les sch mas de migration des lymphocytes T effecteurs, les ordonnant de sortir des tissus lympho des secondaires et de se d placer vers les sites d'inflammation o les agents pathog nes sont entr s, ou vers les zones de lymphocytes B dans les tissus lympho des secondaires, o ils aident g n rer des anticorps sp cifiques aux agents pathog nes. Les interactions avec les cellules cibles de ces sites sont m di es la fois par le contact direct entre les cellules T et les cellules cibles et par la lib ration de cytokines, qui peuvent agir localement sur les cellules cibles ; et distance pour orchestrer la clairance de l'antig ne. Certaines des fonctions effectrices des lymphocytes T seront examin es dans ce chapitre ; d'autres seront abord s dans les chapitres 10 et 11 dans le contexte de l'aide des lymphocytes T pour les lymphocytes B et de l'activation accrue des cellules effectrices du syst me immunitaire inn . L'activation et l'expansion clonale d'un lymphocyte T na f lors de sa rencontre initiale avec l'antig ne sont souvent appel es amor age, pour distinguer ce processus des r ponses des lymphocytes T effecteurs l'antig ne sur leurs cellules cibles et des r ponses des lymphocytes T m moires amorc s. L'initiation de l'immunit adaptative est l'un des r cits les plus convaincants en immunologie. Comme nous l'apprendrons, l'activation des lymphocytes T na fs est contr l e
Immunologie de Janeway	par une vari t de signaux. Le signal principal qu'un lymphocyte T na f doit reconna tre est un antig ne sous la forme d'un complexe peptide :CMH la surface d'une cellule pr sentatrice d'antig ne sp cialis e, comme nous l'avons vu au chapitre 6. L'activation de la cellule T na ve n cessite galement qu'elle reconnaisse les mol cules co-stimulatrices qui sont affich es par les cellules pr sentatrices d'antig nes. Enfin, les cytokines qui contr lent la diff renciation en diff rents types de cellules effectrices sont d livr es la cellule T na ve activ e. Tous ces v nements sont d clench s par des signaux ant rieurs qui d coulent de la d tection initiale des agents pathog nes par le syst me immunitaire inn . Les signaux d riv s des microbes sont transmis aux cellules du syst me immunitaire inn par r cepteurs tels que les r cepteurs de type Toll (TLR), qui reconnaissent les motifs mol culaires associ s aux microbes, ou MAMP, qui signifient la pr sence du non-soi (voir chapitres 2 et 3). Comme nous le verrons dans ce chapitre, ces signaux sont essentiels pour activer les cellules pr sentatrices d'antig ne afin qu'elles soient capables, leur tour, d'activer les cellules T na ves. Les cellules pr sentatrices d'antig ne les plus importantes dans l'activation des lymphocytes T na fs sont de loin les cellules dendritiques, dont la fonction principale est d'ing rer et de pr senter l'antig ne. Les cellules dendritiques tissulaires absorbent l'antig ne aux sites d'infection et sont activ es dans le cadre de la r ponse immunitaire inn e. Cela induit leur migration vers le tissu lympho de local et leur maturation en cellules tr s efficaces pour pr senter l'antig ne aux lymphocytes T na fs en recirculation. Dans la premi re partie de ce chapitre, nous examinerons le d veloppement et l'organisation des tissus lympho des secondaires et discuterons de la fa on dont les lymphocytes T na fs et les cellules dendritiques se rencontrent dans ces sites pour initier l'immunit adaptative. D veloppement et fonction des organes lympho des secondaires, sites d'initiation des r ponses immunitaires adaptatives. Comme nous l'avons vu au chapitre 8, les principaux organes lympho des, soit le thymus et la moelle osseuse, sont les sites tissulaires o les r pertoires de r cepteurs antig niques des lymphocytes T et B, respectivement, sont s lectionn s. Les r ponses immunitaires adaptatives sont initi es dans les organes lympho des secondaires les ganglions lymphatiques, la rate et les tissus lympho des associ s aux muqueuses (MALT) tels que les plaques de Peyer dans l'intestin. L'architecture de ces tissus est similaire dans tout le corps et est structur e pour fournir un carrefour pour l'interaction de pr curseurs clonaux rares de lymphocytes T et B en recirculation avec leurs antig nes apparent s, qu'ils soient d livr s par des cellules dendritiques dans le cas des lymphocytes T, ou sous forme d'antig nes libres dans le cas des lymphocytes B. Compte tenu de la raret des lymphocytes T na fs qui reconnaissent un complexe peptide :CMH sp cifique environ 50 500 cellules dans l'ensemble du r pertoire immunitaire d'environ 100 millions de lymphocytes T chez la souris et de la grande zone sur laquelle un agent infectieux peut envahir, les antig nes d riv s de l'agent pathog ne ou, dans certains cas, l'agent pathog ne lui-m me, doivent tre apport s des sites d'entr e aux organes lympho des secondaires pour faciliter leur reconnaissance par les lymphocytes. Dans cette partie du chapitre, nous examinerons d'abord le d veloppement et la structure des organes lympho des secondaires qui permettent ces interactions. Nous discuterons ensuite de la fa on dont les lymphocytes T na fs sont dirig s vers la sortie du sang et l'entr e dans les organes lympho des. Nous examinerons ensuite comment les cellules dendritiques captent l'antig ne et se d placent vers les organes lympho des locaux, o elles peuvent la fois pr senter l'antig ne aux cellules T et les activer. Les lymphocytes T et B 9-1 se trouvent des endroits distincts dans les tissus lympho des secondaires. Les diff rents organes lympho des secondaires sont organis s peu pr s selon les m mes lignes (voir le chapitre 1), avec des zones distinctes dans lesquelles les cellules B et les cellules T sont concentr es : les zones des cellules B et des cellules T. Ils contiennent galement des macrophages, des cellules dendritiques et des cellules stromales non leucocytaires. Dans le cas de la rate, qui est sp cialis e dans la capture des antig nes qui p n trent dans la circulation sanguine, le composant du tissu lympho de est appel pulpe blanche (Fig. 9.1). Fig. 9.1 Les tissus lympho des secondaires servent de carrefour anatomique pour les interactions entre les antig nes et les lymphocytes. Les tissus lympho des secondaires sont sp cialis s pour servir de sites qui facilitent les interactions entre les lymphocytes et les antig nes. Dans les ganglions lymphatiques (panneau sup
Immunologie de Janeway	rieur), l'antig ne (indiqu par des points rouges) est d livr dans la lymphe, soit libre, soit sous forme de cargaison de cellules dendritiques qui ont absorb l'antig ne dans les tissus drain s par le ganglion lymphatique. L'antig ne est conduit par les lymphatiques aff rents vers le sinus sous-capsulaire, partir duquel il est d livr aux zones de cellules T, o les cellules T peuvent le reconna tre la surface des cellules dendritiques ; ou, dans le cas des lymphocytes B, il est d tect comme un antig ne libre la fronti re de la zone des lymphocytes T et des follicules des lymphocytes B. Les lymphocytes T et B p n trent dans le ganglion lymphatique par les veinules endoth liales hautes (hev) dans les zones cellules T, puis divergent en zones cellules T et cellules B. Dans la rate (panneau moyen), l'antig ne est d livr par les art rioles qui se ramifient de l'art riole centrale au sinus marginal, qui est la limite entre la pulpe blanche et la pulpe rouge, avec laquelle le sinus marginal communique. Dans le sinus marginal, l'antig ne peut tre absorb par les lymphocytes B de la zone marginale, les macrophages ou les cellules dendritiques, qui peuvent transporter l'antig ne dans les zones des lymphocytes T (gaine lympho de p riart riolaire) ou les follicules des lymphocytes B. Les lymphocytes T et B p n trent dans la rate par la m me voie que l'antig ne et quittent le sinus marginal pour se rendre aux follicules des cellules B ou aux follicules des cellules B. Dans les intestins (panneau inf rieur), les antig nes sont transport s de la lumi re via le micropli ou cellules M un pith lium sp cialis qui recouvre les plaques de Peyer vers les cellules dendritiques qui r sident dans le d me sous- pith lial. Les cellules dendritiques charg es d'antig ne sont ensuite tudi es par les lymphocytes T dans les zones de lymphocytes T, et si les antig nes qu'elles portent ne sont pas reconnus localement par les lymphocytes T, les cellules dendritiques peuvent migrer vers les ganglions lymphatiques m sent riques pour tre tudi es davantage. En ce qui concerne les ganglions lymphatiques, les lymphocytes T et B p n trent dans les plaques de Peyer via les HVE dans les zones des lymphocytes T. Chaque zone de la pulpe blanche est d limit e de la pulpe rouge par un sinus marginal, un r seau vasculaire form partir des branches de l'art riole centrale. Les lymphocytes T et B circulants sont d'abord achemin s vers le sinus marginal, qui est une r gion tr s organis e de cellules sp cialis e dans la capture d'antig nes transmissibles par le sang ou de microbes intacts, tels que les virus et les bact ries. Il est riche en macrophages et contient une population unique de lymphocytes B, les lymphocytes B de la zone marginale, qui ne recirculent pas. Les agents pathog nes qui atteignent la circulation sanguine sont efficacement pi g s dans la zone marginale par les macrophages, et il se pourrait que les cellules B de la zone marginale soient adapt es pour fournir les premi res r ponses ces agents pathog nes. partir du sinus marginal, les lymphocytes T et B migrent vers le centre vers l'art riole centrale, o ils bifurquent en zones de lymphocytes T qui sont regroup es autour de l'art riole centrale la gaine lympho de p riart riole (PALS) et en zones de lymphocytes B, ou follicules, qui sont situ es plus p riph riquement. Certains follicules peuvent contenir des centres germinaux, dans lesquels les lymphocytes B impliqu s dans une r ponse immunitaire adaptative prolif rent et subissent une hypermutation somatique (voir Section 1-16). La production de centres germinaux par l'antig ne sera d crite en d tail lorsque nous examinerons les r ponses des cellules B au chapitre 10. D'autres types de cellules se trouvent dans les zones des cellules B et des cellules T. La zone des cellules B contient un r seau de cellules dendritiques folliculaires (FDC), qui sont concentr es principalement dans la zone du follicule la plus loign e de l'art riole centrale. Les FDC ont de longs processus qui sont en contact avec les lymphocytes B. Les FDC sont un type de cellule distinct des cellules dendritiques que nous avons rencontr es pr c demment (voir Section 1-3), en ce sens qu'elles ne sont pas des leucocytes et ne sont pas d riv es de pr curseurs de la moelle osseuse ; de plus, ils ne sont pas phagocytaires et n'expriment pas les prot ines du CMH de classe II. Les FDC sont sp cialis s dans la capture de l'antig ne sous forme de complexes immuns (complexes d'antig ne, d'anticorps et de compl ment). Les complexes immuns ne sont pas internalis s mais restent intacts la surface du FDC pendant de longues p riodes, o l'antig ne peut tre reconnu par les lymphocytes B. Les FDC sont galement importants dans le d veloppement des follicules des cellules B. Les zones de cellules T contiennent un r seau de cellules dendritiques d riv es de la moelle osseuse, parfois appel es cellules dendritiques interdigit es en raison de la f
Immunologie de Janeway	a on dont leurs processus s'entrelacent entre les cellules T. Il existe deux sous-types principaux de ces cellules dendritiques, qui se distinguent par des prot ines de surface cellulaire caract ristiques : l'une exprime la cha ne de CD8, tandis que l'autre est CD8-n gative mais exprime CD11b :CD18, une int grine qui est galement exprim e par les macrophages. Comme dans la rate, les lymphocytes T et les lymphocytes B des ganglions lymphatiques sont organis s en zones distinctes de lymphocytes T et de lymphocytes B (voir Fig. 9.1). Les follicules cellules B ont une structure et une composition similaires celles de la rate et sont situ s juste sous la capsule externe du ganglion lymphatique. Des zones de lymphocytes T entourent les follicules dans les zones paracorticales. Contrairement la rate, les ganglions lymphatiques ont des connexions la fois au syst me sanguin et au syst me lymphatique. La lymphe conduite vers les ganglions lymphatiques par les vaisseaux lymphatiques aff rents p n tre dans l'espace sous-capsulaire, galement connu sous le nom de sinus marginal, et apporte des cellules dendritiques porteuses d'antig nes et d'antig nes des tissus. Les lymphocytes T et B p n trent dans le ganglion lymphatique par l'interm diaire de vaisseaux sanguins sp cialis s appel s veinules endoth liales hautes (VEH) qui se trouvent dans les zones de lymphocytes T, comme nous le verrons plus en d tail la section 9-3. Les tissus lympho des associ s aux muqueuses (MALT) sont associ s aux surfaces pith liales du corps, qui constituent des barri res physiques contre les infections. Les plaques de Peyer font partie du MALT et sont des structures ressemblant des ganglions lymphatiques intercal es des intervalles juste sous l' pith lium intestinal. Ils ont des follicules cellules B et des zones de cellules T (voir Fig. 9.1), et l' pith lium qui les recouvre contient des cellules M sp cialis es qui sont adapt es pour canaliser les antig nes et les agents pathog nes directement de la lumi re intestinale au tissu lympho de sous-jacent (voir Section 1-16 et Chapitre 12). Les plaques de Peyer et les tissus similaires pr sents dans les amygdales fournissent des sites sp cialis s o les lymphocytes B peuvent s'engager dans la synth se des IgA. Le syst me immunitaire des muqueuses est abord plus en d tail au chapitre 12. 9-2 Le d veloppement des tissus lympho des secondaires est contr l par les cellules inductrices du tissu lympho de et les prot ines de la famille des facteurs de n crose tumorale. Avant de discuter de la fa on dont les lymphocytes T et les lymphocytes B se divisent dans leurs zones respectives dans les organes lympho des secondaires, nous examinerons bri vement comment ces organes se d veloppent en premier lieu. Les vaisseaux lymphatiques se forment au cours du d veloppement embryonnaire partir de cellules endoth liales qui proviennent des vaisseaux sanguins. Certaines cellules endoth liales du syst me veineux pr coce commencent exprimer le facteur de transcription hom obox Prox1. Ces cellules bourgeonnent partir de la veine, migrent et se r associent pour former un r seau parall le de vaisseaux lymphatiques. Les souris d pourvues de Prox1 ont des art res et des veines normales, mais ne parviennent pas former un syst me lymphatique, ce qui montre que ce facteur est essentiel pour tablir l'identit de l'endoth lium lymphatique. Au fur et mesure que les vaisseaux lymphatiques se forment, des cellules h matopo tiques appel es cellules inductrices du tissu lympho de (LTi) apparaissent dans le foie f tal et sont transport es dans la circulation sanguine vers les sites des ganglions lymphatiques potentiels et des plaques de Peyer. Les cellules LTi initient la formation des ganglions lymphatiques et des plaques de Peyer en interagissant avec les cellules stromales et en induisant la production de cytokines et de chimiokines, qui recrutent d'autres cellules lympho des sur ces sites. Les membres de la famille des cytokines du facteur de n crose tumorale (TNF) / r cepteur TNF (TNFR) s'av rent tre impliqu s de mani re critique dans les interactions entre les cellules LTi et les cellules stromales. Le r le de cette famille de cytokines dans la formation des organes lympho des secondaires a t d montr dans une s rie d' tudes impliquant des souris knock-out chez lesquelles le ligand de la famille du TNF ou son r cepteur tait inactiv (Fig. 9.2). Ces souris knock-out ont des ph notypes compliqu s, ce qui est d en partie au fait que les prot ines individuelles de la famille TNF peuvent se lier plusieurs r cepteurs et, inversement, de nombreux r cepteurs peuvent se lier plus d'un ligand. De plus, il semble clair qu'il existe un certain chevauchement de fonction ou de coop ration entre les prot ines de la famille TNF. N anmoins, quelques conclusions g n rales peuvent tre tir es. Le d veloppement des ganglions lymphatiques d pend de l'expression des prot ines de la famille des TNF conn
Immunologie de Janeway	ues sous le nom de lymphotoxines (LT), et diff rents types de ganglions lymphatiques d pendent de signaux provenant de diff rents LT. LT- 3, un homotrimer soluble de la cha ne LT- , favorise le d veloppement des ganglions lymphatiques cervicaux et m sent riques, et ventuellement des ganglions lymphatiques lombaires et sacr s. Tous ces ganglions lymphatiques drainent les muqueuses. LT- 3 exerce probablement ses effets en se liant TNFR-I. L'h t rotrim re membranaire compos de deux mol cules de LT- et d'une mol cule de la prot ine transmembranaire distincte LT- (c'est- -dire LT- 2 : 1), souvent connue sous le nom de LT- , se lie uniquement au r cepteur LT- et favorise le d veloppement de tous les autres ganglions lymphatiques. Les plaques de Peyer ne se forment pas non plus en l'absence de LT- . Les effets des knock-outs LT ne sont pas r versibles chez les animaux adultes ; il existe certaines p riodes critiques du d veloppement au cours desquelles l'absence ou l'inhibition de ces prot ines de la famille LT emp chera de fa on permanente le d veloppement des ganglions lymphatiques et des plaques de Peyer. Les cellules LTi expriment la LT- , qui active les r cepteurs LT- sur les cellules stromales du site lympho de potentiel, activant la voie NF B non canonique Fig. 9.2 Le r le des membres de la famille des TNF dans le d veloppement des organes lympho des p riph riques. Le r le des membres de la famille TnF dans le d veloppement des organes lympho des p riph riques a t d duit principalement de l' tude de souris knock-out d ficientes en un ou plusieurs ligands ou r cepteurs de la famille TnF. Certains r cepteurs se lient plus d'un ligand, et certains ligands se lient plus d'un r cepteur, ce qui complique l' lucidation des effets de leur d l tion. (Notez que les r cepteurs sont nomm s d'apr s le premier ligand connu pour les lier.) Les d fauts sont organis s ici par rapport aux deux r cepteurs principaux, le TnFr-I et le r cepteur LT- , et leurs ligands, le TnF- et les lymphotoxines (LTs). Notez que dans certains cas, les pertes de ligands individuels sur plusieurs qui se lient au m me r cepteur conduisent des ph notypes respectifs diff rents, comme indiqu sur la figure. Cela est d la capacit des diff rents ligands se lier diff rents ensembles de r cepteurs. La cha ne prot ique LT- contribue deux ligands distincts, le trim re LT- 3 et l'h t rodim re LT- 2 : 1, chacun agissant par l'interm diaire d'un r cepteur distinct. En g n ral, la signalisation par le r cepteur LT- est n cessaire pour le d veloppement des ganglions lymphatiques et des cellules dendritiques folliculaires (FdC) et pour l'architecture spl nique normale, tandis que la signalisation par TnFr-I est galement n cessaire pour les FdC et l'architecture spl nique normale, mais pas pour le d veloppement des ganglions lymphatiques. Fig. 9.3 Le d veloppement des organes lympho des secondaires est orchestr par les chimiokines. L'organisation cellulaire des organes lympho des est initi e par les cellules stromales et les cellules endoth liales vasculaires, qui s cr tent la chimiokine CCL21 (premier panneau). les cellules dendritiques avec CCr7 un r cepteur pour CCL21 sont attir es vers le site du ganglion lymphatique en d veloppement par CCL21 (deuxi me panneau) ; On ne sait pas si, aux premiers stades du d veloppement des ganglions lymphatiques, des cellules dendritiques immatures p n trent dans la circulation sanguine ou par les lymphatiques, comme elles le font plus tard dans la vie. une fois dans le ganglion lymphatique, les cellules dendritiques expriment la chimiokine CCL19, qui est galement li e CCr7. Ensemble, les chimiokines s cr t es par les cellules stromales et les cellules dendritiques attirent les lymphocytes T vers le ganglion lymphatique en d veloppement (troisi me panneau). La m me combinaison de chimiokines attire galement les lymphocytes B dans le ganglion lymphatique en d veloppement (quatri me panneau). Les lymphocytes B sont capables soit d'induire la diff renciation des FdC non leucocytaires (qui sont une lign e distincte des cellules dendritiques d riv es de la moelle osseuse), soit de diriger leur recrutement dans le ganglion lymphatique. une fois pr sents, les FdC s cr tent CXCL13, une chimiokine qui est un chimioattracteur pour les lymphocytes B. La production de CXCL13 entra ne l'organisation des lymphocytes B en zones de lymphocytes B discr tes (follicules) autour des FdC et contribue au recrutement ult rieur des lymphocytes B de la circulation dans le ganglion lymphatique (cinqui me panneau). (voir section 7-23). Cela induit les cellules stromales exprimer des mol cules d'adh sion et des chimiokines telles que CXCL13 (chimiokine des lymphocytes B, BLC), qui leur tour recrutent davantage de cellules LTi, qui ont des r cepteurs pour ces mol cules, g n rant finalement de grands amas de cellules qui deviendront des ganglions lymphatiques ou des plaques de Peyer. Les chimiokines attire
Immunologie de Janeway	nt galement des cellules telles que les lymphocytes et d'autres cellules de la lign e h matopo tique avec des r cepteurs appropri s pour peupler l'organe lympho de en formation. Les principes, et m me certaines des mol cules, qui sous-tendent le d veloppement des organes lympho des secondaires chez le f tus sont tr s similaires ceux qui maintiennent l'organisation des organes lympho des chez l'adulte, comme nous le verrons dans la section suivante. Bien que la rate se d veloppe chez les souris d ficientes en l'un des membres connus de la famille du TNF ou du TNFR, son architecture sera anormale chez beaucoup de ces mutants (voir Fig. 9.2). La LT (tr s probablement la LT- li e la membrane) est n cessaire la s gr gation normale des zones de cellules T et B dans la rate. Le TNF- , se liant au TNFR-I, contribue galement l'organisation de la pulpe blanche : lorsque les signaux du TNF- sont perturb s, les lymphocytes B entourent les zones des lymphocytes T en anneau plut t que de former des follicules discrets, et les zones marginales ne sont pas bien d finies. Le r le le plus important du TNF- et du TNFR-I dans le d veloppement des organes lympho des est peut- tre le d veloppement des FDC, car ces cellules sont absentes chez les souris pr sentant des knock-outs de TNF- ou de TNFR-I (voir Fig. 9.2). Les souris knock-out ont des ganglions lymphatiques et des plaques de Peyer, car elles expriment des LT, mais ces structures manquent de FDC. LT- est galement n cessaire au d veloppement des FDC : les souris qui ne peuvent pas former de LT- ou signaler par son r cepteur manquent de FDC normaux dans la rate et de tous les ganglions lymphatiques r siduels. Contrairement la perturbation du d veloppement des ganglions lymphatiques, l'architecture lympho de d sorganis e de la rate est r versible si le membre manquant de la famille du TNF est restaur . Les lymphocytes B sont la source probable du LT- , car les lymphocytes B normaux peuvent restaurer les FDC et les follicules lorsqu'ils sont transf r s des receveurs d ficients en RAG (qui manquent de lymphocytes). Les lymphocytes T et B 9-3 sont divis s en r gions distinctes des tissus lympho des secondaires par l'action des chimiokines. Les lymphocytes T et B circulants ensemencent des tissus lympho des secondaires partir du sang par une voie commune, mais sont ensuite dirig s dans leurs compartiments respectifs sous le contr le de chimiokines distinctes produites la fois par les cellules stromales et les cellules d riv es de la moelle osseuse r sidant dans les zones de cellules T et B (Fig. 9.3). La localisation des lymphocytes T dans les zones des lymphocytes T implique deux chimiokines, CCL19 (MIP-3 ) et CCL21 (chimiokine lympho de secondaire, SLC). Les deux se lient au r cepteur CCR7, qui est exprim par les lymphocytes T ; les souris qui n'ont pas CCR7 ne forment pas de zones de cellules T normales et ont des r ponses immunitaires primaires alt r es. CCL21 est produit par les cellules stromales des zones T des tissus lympho des secondaires et est affich sur les cellules endoth liales des veinules endoth liales sup rieures (HEV). Une autre source de CCL21 est l'interdigitation des cellules dendritiques, qui produisent galement CCL19 et sont pro minentes dans les zones de cellules T. En effet, les cellules dendritiques expriment elles-m mes CCR7 et vont se localiser dans les tissus lympho des secondaires m me chez les souris d ficientes en RAG, qui manquent de lymphocytes et d finissent donc des zones de lymphocytes T. Ainsi, au cours du d veloppement normal des ganglions lymphatiques, la zone des lymphocytes T pourrait tre organis e en premier par l'attraction des cellules dendritiques et des lymphocytes T par CCL21 produit par les cellules stromales. Cette organisation serait alors renforc e par CCL21 et CCL19 s cr t es par les cellules dendritiques r sidentes, qui leur tour attirent davantage de lymphocytes T et de cellules dendritiques migratrices. CXCL13B cellules induisent la diff renciation des cellules dendritiques folliculaires, qui leur tour s cr tent la chimiokine CXCL13 pour attirer plus de lymphocytes B Les lymphocytes B sont initialement attir s dans le ganglion lymphatique en d veloppement par les m mes chimiokines Comme les lymphocytes T, les lymphocytes B circulants expriment CCR7, qui les dirige initialement dans le ganglion lymphatique travers les VEH. Parce qu'ils expriment galement de mani re constitutive le r cepteur des chimiokines CXCR5, ils sont ensuite attir s vers les follicules par le ligand de ce r cepteur, CXCL13. La source la plus probable de CXCL13 est le FDC, peut- tre avec d'autres cellules stromales folliculaires. Cela n'est pas sans rappeler l'expression de CXCL13 par les cellules stromales lors de la formation du ganglion lymphatique (Section 9-2). Les lymphocytes B sont, leur tour, la source du LT n cessaire au d veloppement des FDC, ce qui rappelle les cellules LTi exprimant le LT n cessair
Immunologie de Janeway	e pour activer les cellules stromales. La d pendance r ciproque des lymphocytes B et des FDC, et des cellules LTis et stromales, illustre le r seau complexe d'interactions qui organise les tissus lympho des secondaires. Un sous-ensemble de lymphocytes T CD4 appel s cellules T folliculaires auxiliaires, ou TFH, peuvent galement exprimer CXCR5 apr s leur activation par l'antig ne, ce qui leur permet de p n trer dans les follicules des lymphocytes B pour participer la formation des centres germinaux (voir chapitre 10). 9-4 cellules T na ves migrent travers les tissus lympho des secondaires, chantillonnant des complexes peptide :CMH sur des cellules dendritiques. Les lymphocytes T na fs circulent perp tuellement de la circulation sanguine vers les ganglions lymphatiques, la rate et les tissus lympho des associ s aux muqueuses, puis retournent dans le sang (voir Fig. 1.21). Cela leur permet de contacter des milliers de cellules dendritiques chaque jour et d' chantillonner les complexes peptide :CMH la surface de ces cellules. En raison de leur taux lev de recirculation et de leur concentration dans les zones de lymphocytes T o r sident les cellules dendritiques entrantes, chaque lymphocyte T a une forte probabilit de rencontrer des antig nes d riv s de tout agent pathog ne ayant mis en place une infection n'importe o dans le corps (Fig. 9.4). Dans les heures qui suivent leur arriv e, les lymphocytes T na fs qui ne rencontrent pas leur antig ne sp cifique sortent du tissu lympho de et retournent dans la circulation sanguine, o ils continuent de recirculer via les lymphatiques eff rents dans les ganglions lymphatiques ou les MALT, ou directement vers le sang dans la rate, qui n'a aucun lien avec le syst me lymphatique. Cependant, lorsqu'un lymphocyte T na f reconna t son antig ne sp cifique la surface d'une cellule dendritique activ e, il cesse de migrer. Il reste dans la zone des lymphocytes T, Fig. 9.4 Les lymphocytes T na fs rencontrent l'antig ne lors de leur recirculation dans les organes lympho des p riph riques. Les lymphocytes T na fs recirculent travers les organes lympho des p riph riques, tels qu'un ganglion lymphatique (illustr ici), entrant partir du sang art riel via l'endoth lium vasculaire sp cialis des veinules endoth liales hautes (HEV). l'entr e dans le ganglion lymphatique est r gul e par des chimiokines (non illustr es) qui dirigent la migration des lymphocytes T travers la paroi hev et dans les zones paracorticales, o les lymphocytes T rencontrent des cellules dendritiques matures (panneau du haut). Les lymphocytes T indiqu s en vert ne rencontrent pas leur antig ne sp cifique ; ils re oivent un signal de survie gr ce leur interaction avec les complexes self peptide :self MhC et IL-7, et quittent le ganglion lymphatique travers les lymphatiques pour retourner dans la circulation (deuxi me panneau). Les lymphocytes T repr sent s en bleu rencontrent leur antig ne sp cifique la surface des cellules dendritiques matures ; ils perdent leur capacit sortir du n ud et s'activer pour prolif rer et se diff rencier en lymphocytes T effecteurs (troisi me panneau). apr s plusieurs jours, ces lymphocytes T effecteurs sp cifiques de l'antig ne retrouvent l'expression des r cepteurs n cessaires pour sortir du ganglion, sortir via les lymphatiques eff rents et entrer dans la circulation en nombre consid rablement accru (panneau inf rieur). 20 4 6 8 migration des lymphocytes T effecteurs Temps apr s l'infection virale (jours) Les lymphocytes T sp cifiques l'antig ne sont retenus transitoirement dans le ganglion lymphatique, o ils deviennent activ s ActivationPi geage Nombre de cellules sp cifiques l'antig ne dans la lymphe eff rente Fig. 9.5 Pi geage et activation de lymphocytes T na fs sp cifiques de l'antig ne dans le tissu lympho de. Les lymphocytes T na fs qui p n trent dans le ganglion lymphatique partir du sang rencontrent des cellules dendritiques pr sentatrices d'antig ne dans les zones de lymphocytes T. Les lymphocytes T qui reconnaissent leur antig ne sp cifique se lient de mani re stable aux cellules dendritiques et sont activ s par leurs r cepteurs de lymphocytes T, ce qui entra ne leur r tention dans le ganglion lymphatique lorsqu'ils se transforment en lymphocytes T effecteurs. 5 jours apr s l'arriv e de l'antig ne, les lymphocytes T effecteurs activ s quittent le ganglion lymphatique en grand nombre via les lymphatiques eff rents. La recirculation et la reconnaissance des lymphocytes sont si efficaces que tous les lymphocytes T na fs de la circulation p riph rique sp cifiques un antig ne particulier peuvent tre pi g s par cet antig ne dans un ganglion en 2 jours. Fig. 9.6 L'entr e des lymphocytes dans un ganglion lymphatique partir du sang se produit des stades distincts impliquant l'activit des mol cules d'adh sion, des chimiokines et des r cepteurs des chimiokines. Les lymphocytes T na fs sont induits rouler le long de la surface d
Immunologie de Janeway	'une veinule endoth liale haute (HEV) par les interactions des s lectines exprim es par les lymphocytes T avec les adresses vasculaires sur les membranes des cellules endoth liales. Les chimiokines pr sentes la surface du hev activent les r cepteurs sur le lymphocyte T, et la signalisation du r cepteur des chimiokines conduit une augmentation de l'affinit des int grines sur le lymphocyte T pour les mol cules d'adh sion exprim es sur le hev. Cela induit une forte adh rence. apr s l'adh sion, les lymphocytes T suivent des gradients de chimiokines pour passer travers la paroi HEV dans la r gion paracorticale du ganglion lymphatique. o il prolif re pendant plusieurs jours, subissant une expansion clonale et une diff renciation pour donner naissance des lymphocytes T effecteurs et des cellules m moires de sp cificit antig nique identique. la fin de cette p riode, la plupart des lymphocytes T effecteurs sortent de l'organe lympho de et r int grent la circulation sanguine, par laquelle ils migrent vers les sites d'infection (voir chapitre 11). Certains lymphocytes T effecteurs qui sont destin s interagir avec les lymphocytes B migrent plut t vers les zones des lymphocytes B, o ils participent la r ponse du centre germinatif (voir chapitre 10). L'efficacit avec laquelle les lymphocytes T criblent les cellules pr sentatrices d'antig ne dans les ganglions lymphatiques est tr s lev e, comme en t moigne le pi geage rapide des lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne dans un seul ganglion lymphatique contenant de l'antig ne ; dans les 48 heures, tous les lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne dans le corps peuvent tre pi g s dans le ganglion lymphatique drainant un site d'injection de l'antig ne (Fig. 9.5). Une telle efficacit est cruciale pour l'initiation d'une r ponse immunitaire adaptative, car un seul lymphocyte T na f sur 105-106 est susceptible d' tre sp cifique d'un antig ne particulier, et l'immunit adaptative d pend de l'activation et de l'expansion de ces cellules rares. 9-5 L'entr e des lymphocytes dans les tissus lympho des d pend des chimiokines et des mol cules d'adh sion. La migration des lymphocytes T na fs dans les tissus lympho des secondaires d pend de leur liaison aux veinules endoth liales hautes (VEH) par le biais d'interactions cellule-cellule qui ne sont pas sp cifiques l'antig ne mais sont r gies par des mol cules d'adh sion cellulaire. Les principales classes de mol cules d'adh sion impliqu es dans les interactions lymphocytaires sont les s lectines, les int grines, membres de la superfamille des immunoglobulines, et certaines mol cules de type mucine (voir Fig. 3.30). L'entr e des lymphocytes dans les ganglions lymphatiques se produit des stades distincts qui comprennent le roulement initial des lymphocytes le long de la surface endoth liale, l'activation des int grines, l'adh sion ferme et la transmigration ou la diap d se travers la couche endoth liale dans les zones paracorticales, les zones de cellules T (Fig. 9.6). Ces tapes sont r gul es par une interaction coordonn e de mol cules d'adh sion et de chimiokines qui ressemble au recrutement de leucocytes sur les sites d'inflammation (voir chapitre 3). Les mol cules d'adh sion jouent un r le assez large dans les r ponses immunitaires, tant impliqu es non seulement dans la migration des lymphocytes mais aussi dans les interactions entre les lymphocytes T na fs et les cellules pr sentatrices d'antig nes (voir Section 9-14). Les s lectines (Fig. 9.7) sont importantes pour guider sp cifiquement les leucocytes vers des tissus particuliers, un ph nom ne connu sous le nom de guidage leucocytaire. La L-s lectine (CD62L) est exprim e sur les leucocytes, tandis que la P-s lectine (CD62P) et la E-s lectine (CD62E) sont exprim es sur l'endoth lium vasculaire (voir Section 3-18). La L-s lectine sur les lymphocytes T na fs guide leur sortie du sang vers les tissus lympho des secondaires en initiant une l g re fixation la paroi du VHE qui entra ne le roulement des lymphocytes T le long de la surface endoth liale (voir Fig. 9.6). La P-s lectine et la E-s lectine sont exprim es sur l'endoth lium vasculaire aux sites d'infection et servent recruter des cellules effectrices dans le tissu infect . Les s lectines sont des mol cules de surface cellulaire avec une structure de noyau commune et se distinguent les unes des autres par la pr sence de diff rents domaines de type lectine dans leur partie extracellulaire. Les domaines de lectine se lient des groupes de sucre particuliers, et chaque s lectine se lie un glucide de surface cellulaire. La L-s lectine se lie la fraction glucidique (sialyl-LewisX sulfat e) de mol cules de type mucine appel es adressines vasculaires, qui sont exprim es la surface des cellules endoth liales vasculaires. Deux de ces adresses, CD34 et GlyCAM-1 (voir Fig. 9.7), sont exprim es sur les veinules endoth liales hautes des ganglions lymphatiques. Un troisi me, MAdCAM-1, est exprim sur l
Immunologie de Janeway	'endoth lium des muqueuses et guide l'entr e des lymphocytes dans le tissu lympho de muqueux tel que les plaques de Peyer dans l'intestin. L'interaction entre la L-s lectine et les adresses vasculaires est responsable de la r ception sp cifique des lymphocytes T na fs vers les organes lympho des. lui seul, cependant, il ne permet pas la cellule de traverser la barri re endoth liale dans le tissu lympho de. Cela n cessite l'action concert e des chimiokines et des int grines. 9-6 L'activation des int grines par les chimiokines est responsable de l'entr e des lymphocytes T na fs dans les ganglions lymphatiques. Les lymphocytes T na fs qui roulent sur l'endoth lium des VHE via les s lectines ont besoin de deux types suppl mentaires de mol cules d'adh sion cellulaire pour p n trer dans les organes lympho des secondaires : les int grines et les membres de la superfamille des immunoglobulines. Les int grines se lient troitement leurs ligands apr s avoir re u des signaux qui induisent un changement dans leur conformation. La signalisation par les chimiokines active les int grines sur les leucocytes pour qu'elles se lient troitement la paroi vasculaire en pr paration de la migration des leucocytes vers les sites d'inflammation (voir Section 3-18). De m me, les chimiokines pr sentes la surface luminale du VHE activent les int grines exprim es sur les lymphocytes T na fs lors de la migration dans les organes lympho des (voir Fig. 9.6). Une mol cule d'int grine est constitu e d'une grande cha ne qui s'apparie de mani re non covalente une cha ne plus petite. Il existe plusieurs sous-familles d'int grines, largement d finies par leurs cha nes communes. Nous nous int resserons ici principalement aux int grines leucocytaires, qui ont une cha ne 2 commune appari e des cha nes distinctes (Fig. 9.8). Tous les lymphocytes T expriment l'int grine L : 2 (CD11a :CD18), mieux connue sous le nom d'antig ne fonctionnel leucocytaire-1 (LFA-1). Il permet la migration des lymphocytes T na fs et effecteurs hors du sang. Cette int grine est galement pr sente sur les macrophages et les neutrophiles, et est impliqu e dans leur recrutement vers les sites d'infection (voir Section 3-18). LFA-1 joue galement un r le important dans l'adh sion des lymphocytes T na fs et effecteurs leurs cellules cibles. N anmoins, les r ponses des lymphocytes T peuvent tre normales chez les individus g n tiquement d pourvus de la cha ne d'int grine 2 et donc de toutes les int grines 2, Fig. 9.7 La L-s lectine se lie aux adresses vasculaires de type mucine. La L-s lectine est exprim e sur les lymphocytes T na fs et reconna t les motifs glucidiques. Sa liaison aux fractions sialyl-LewisX sulfat es sur les adresses vasculaires Cd34 et GlyCaM-1 sur hevs lie faiblement le lymphocyte l'endoth lium. L'importance relative de Cd34 et de GlyCaM-1 dans cette interaction n'est pas claire. Cd34 a une ancre transmembranaire et n'est exprim sous une forme glycosyl e appropri e que sur les cellules hev, bien qu'il soit trouv sous d'autres formes sur d'autres cellules endoth liales. GlyCaM-1 est exprim sur les hevs mais n'a pas de r gion transmembranaire et peut tre s cr t dans les hevs. L'adresse MadCaM-1 est exprim e sur l'endoth lium de la muqueuse et guide les lymphocytes vers le tissu lympho de de la muqueuse. La configuration illustr e repr sente la souris MadCaM-1, qui contient un domaine de type Iga le plus proche de la membrane cellulaire ; MadCaM-1 humain a un domaine allong semblable la mucine et n'a pas le domaine de type Iga. Fig. 9.8 Les int grines jouent un r le important dans l'adh sion des lymphocytes T. Les int grines sont des prot ines h t rodim riques contenant une cha ne , qui d finit la classe d'int grine, et une cha ne , qui d finit les diff rentes int grines au sein d'une classe. La cha ne est plus grande que la cha ne et contient des sites de liaison pour les cations divalents qui peuvent tre importants dans la signalisation. LFa-1 (int grine L : 2) est exprim e sur tous les leucocytes. Il se lie aux ICaM et joue un r le important dans la migration cellulaire et dans les interactions des lymphocytes T avec les cellules pr sentatrices d'antig nes (apC) ou les cellules cibles ; il est exprim des niveaux plus lev s sur les lymphocytes T effecteurs que sur les lymphocytes T na fs. La mol cule d'adh sion du patch de Peyer (LpaM-1, ou int grine 4 : 7) est exprim e par un sous-ensemble de lymphocytes T na fs et contribue l'entr e des lymphocytes dans les tissus lympho des muqueux en favorisant les interactions adh sives avec l'adresse vasculaire MadCaM-1. vLa-4 (int grine 4 : 1) est fortement exprim e apr s l'activation des lymphocytes T. Il se lie vCaM-1 sur l'endoth lium activ et est important pour le recrutement des lymphocytes T effecteurs dans les sites d'infection. Fig. 9.9 Mol cules d'adh sion de la superfamille des immunoglobulines impliqu es dans les interactions leucocytaires. Les
Immunologie de Janeway	mol cules d'adh sion de la superfamille des immunoglobulines se lient des mol cules d'adh sion de diff rents types, y compris les int grines (LFa-1 et vLa-4) et d'autres membres de la superfamille des immunoglobulines [l'interaction Cd2-Cd58 (LFa-3]). Ces interactions jouent un r le dans la migration des lymphocytes, le retour l'origine et les interactions cellule-cellule ; voir la figure 3.24 pour les autres mol cules num r es ici. y compris la ZPH 1. Cela est probablement d au fait que les lymphocytes T expriment galement d'autres mol cules d'adh sion, notamment les int grines CD2 et 1, membres de la superfamille des immunoglobulines, qui peuvent compenser l'absence de LFA-1. L'expression des int grines 1 augmente significativement un stade tardif de l'activation des lymphocytes T, et elles sont donc souvent appel es VLA, pour antig nes activation tr s tardive ; ils jouent un r le important dans la direction des lymphocytes T effecteurs vers les tissus cibles enflamm s. Au moins cinq membres de la superfamille des immunoglobulines sont particuli rement importants dans l'activation des lymphocytes T (Fig. 9.9). Trois mol cules d'adh sion intercellulaire tr s similaires (ICAM) ICAM-1, ICAM-2 et ICAM-3 se lient toutes l'int grine LFA-1 des lymphocytes T. ICAM-1 et ICAM-2 sont exprim s sur l'endoth lium ainsi que sur les cellules pr sentatrices d'antig nes, et la liaison ces mol cules permet aux lymphocytes de migrer travers les parois des vaisseaux sanguins. ICAM-3 n'est exprim que sur les lymphocytes T na fs et on pense qu'il joue un r le important dans l'adh sion des lymphocytes T aux cellules pr sentatrices d'antig ne en se liant LFA-1 exprim sur les cellules dendritiques. Les deux mol cules d'adh sion restantes de la superfamille des immunoglobulines, CD58 (anciennement connue sous le nom de LFA-3) sur la cellule pr sentatrice d'antig ne et CD2 sur la cellule T, se lient l'une l'autre ; cette interaction est en synergie avec celle de l'ICAM-1 ou de l'ICAM-2 avec la LFA-1. Comme nous l'avons vu ci-dessus dans le contexte du d veloppement du tissu lympho de (voir Section 9-3), les lymphocytes T na fs sont sp cifiquement attir s dans les zones des lymphocytes T des tissus lympho des secondaires par les chimiokines. Les chimiokines se lient aux prot oglycanes dans la matrice extracellulaire et la paroi veinulaire endoth liale lev e, formant un gradient chimique, et sont reconnues par les r cepteurs de la cellule T na ve. L'extravasation des lymphocytes T na fs est provoqu e par la chimiokine CCL21, qui est exprim e par les cellules endoth liales vasculaires sup rieures et les cellules stromales des tissus lympho des, ainsi que par les cellules dendritiques qui r sident dans les zones de lymphocytes T. Il se lie au r cepteur des chimiokines CCR7 sur les lymphocytes T na fs, stimulant l'activation de la sous-unit G-prot ine G i associ e au r cepteur intracellulaire. La signalisation intracellulaire qui en r sulte augmente rapidement l'affinit de liaison de l'int grine (voir Section 3-18). Fig. 9.10 Les lymphocytes dans le sang p n trent dans le tissu lympho de par l'activation de LFa-1. Cela provoque la liaison troite des lymphocytes T en traversant les parois des veinules endoth liales hautes. La premi re tape consiste ICaM-1 sur la cellule endoth liale, permettant la migration travers la liaison de la L-s lectine sur le lymphocyte l'endoth lium des glucides sulfat s. comme dans le cas de la migration des neutrophiles (voir Fig. 3.31), (sialyl-LewisX sulfat ) de GlyCaM-1 et Cd34 sur le hev. Les m talloprot inases matricielles locales la surface du lymphocyte (non illustr es) Les chimiokines telles que CCL21 li es une matrice prot oglycane sur le permettent au lymphocyte de p n trer la membrane basale. La surface de l'h lice stimule les r cepteurs des chimiokines sur les lymphocytes T, conduisant L'entr e d'un lymphocyte T na f dans un ganglion lymphatique est illustr e en d tail la Fig. 9.10. Le roulement initial de la cellule T le long de la surface des HEV est m di par la L-s lectine. La reconnaissance de CCL21 sur la surface endoth liale du VHE par CCR7 sur le lymphocyte T provoque l'activation de LFA-1, augmentant ainsi son affinit pour ICAM-2 et ICAM-1. ICAM-2 est exprim de mani re constitutive sur toutes les cellules endoth liales, alors qu'en l'absence d'inflammation, ICAM-1 n'est exprim que sur les cellules endoth liales sup rieures des tissus lympho des secondaires. L'organisation des mol cules LFA-1 dans la membrane des lymphocytes T est galement modifi e par la stimulation par chimiokine, de sorte qu'elles se concentrent dans les zones de contact cellule-cellule. Cela produit une liaison plus forte, qui arr te le lymphocyte T la surface de l'endoth lium et lui permet ainsi de p n trer dans le tissu lympho de. Une fois que les lymphocytes T na fs sont arriv s dans la zone des lymphocytes T via les veinules endoth liales hautes, CCR7 dirige l
Immunologie de Janeway	eur r tention cet endroit, car ils sont attir s par les cellules dendritiques qui produisent CCL21 et CCL19 dans la zone des lymphocytes T. Les lymphocytes T na fs scannent les surfaces des cellules dendritiques la recherche de complexes peptides :CMH sp cifiques, et s'ils trouvent leur antig ne et se lient celui-ci, ils sont pi g s dans le ganglion lymphatique. S'ils ne sont pas activ s par l'antig ne, les lymphocytes T na fs quittent rapidement le ganglion lymphatique (voir Fig. 9.4). 9-7 La sortie des lymphocytes T des ganglions lymphatiques est contr l e par un lipide chimiotactique. Les lymphocytes T sortent d'un ganglion lymphatique par les sinus corticaux, qui m nent au sinus m dullaire, puis au vaisseau lymphatique eff rent. La sortie des lymphocytes T des organes lympho des secondaires implique la mol cule lipidique sphingosine 1-phosphate (S1P) (Fig. 9.11). Ce lipide a une activit chimiotactique et des propri t s de signalisation similaires celles des chimiokines, en ce sens que les r cepteurs de la S1P sont des r cepteurs coupl s aux prot ines G. Un gradient de concentration de S1P entre les tissus lympho des et la lymphe ou le sang agit pour attirer les lymphocytes T na fs non activ s exprimant un r cepteur S1P loin des tissus lympho des et les ramener dans la circulation. Fig. 9.11 La sortie des lymphocytes du tissu lympho de est m di e par un gradient de sphingosine 1-phosphate (S1P). Le taux de sphingosine 1-phosphate (s1p) dans le tissu lympho de est faible par rapport la lymphe eff rente, formant ainsi un gradient s1p (indiqu par l'ombrage). Le r cepteur s1p 1 (s1pr1) exprim sur les lymphocytes T na fs est sensible au gradient s1p. En l'absence de reconnaissance de l'antig ne, la signalisation s1pr1 favorise la sortie des lymphocytes T des zones des lymphocytes T vers le vaisseau lymphatique eff rent. Les lymphocytes T activ s par une cellule dendritique exprimant un antig ne r gulent la hausse Cd69, ce qui provoque une diminution de l'expression de s1pr1 et de la r tention dans la zone des lymphocytes T. Les lymphocytes T effecteurs finissent par r exprimer s1pr1 lorsque l'expression de Cd69 diminue, et ainsi sortir du ganglion lymphatique. FTY720 inhibe la sortie des lymphocytes T en modulant la baisse l'expression de s1pr1 par internalisation induite par le ligand et par la fermeture m di e par s1pr1 des ports de sortie sur l'endoth lium par am lioration des contacts jonctionnels (non illustr ). Les lymphocytes T activ s par l'antig ne dans les organes lympho des r gulent la baisse l'expression de surface du r cepteur S1P, S1PR1, pendant plusieurs jours. Cette perte d'expression de surface de S1PR1 est caus e par CD69, une prot ine de surface dont l'expression est induite par la signalisation des r cepteurs des lymphocytes T et qui agit pour internaliser S1PR1. Pendant cette p riode, les lymphocytes T ne peuvent pas r pondre au gradient S1P et ne sortent pas de l'organe lympho de. Apr s plusieurs jours de prolif ration, mesure que l'activation des lymphocytes T diminue, l'expression de CD69 diminue et S1PR1 r appara t la surface des lymphocytes T effecteurs, leur permettant de migrer hors du tissu lympho de en r ponse au gradient S1P. La r gulation de la sortie des lymphocytes na fs et effecteurs des organes lympho des secondaires par la S1P est la base d'un nouveau type de m dicament immunosuppresseur potentiel, le FTY720 (fingolimod). FTY720 inhibe les r ponses immunitaires en emp chant les lymphocytes de retourner dans la circulation, les s questrant ainsi dans les tissus lympho des et provoquant l'apparition rapide d'une lymphop nie (un manque de lymphocytes dans le sang). In vivo, FTY720 devient phosphoryl et imite S1P en tant qu'agoniste des r cepteurs S1P. Le FTY720 phosphoryl peut inhiber la sortie des lymphocytes par des effets sur les cellules endoth liales qui augmentent la formation de jonctions serr es et ferment les portes de sortie, ou par l'activation chronique des r cepteurs S1P, conduisant l'inactivation et la r gulation n gative du r cepteur. Les r ponses des lymphocytes T 9-8 sont initi es dans les organes lympho des secondaires par les cellules dendritiques activ es. Les organes lympho des secondaires ont d'abord montr leur importance dans l'initiation des r ponses immunitaires adaptatives par des exp riences ing nieuses dans lesquelles un lambeau de peau a t isol de la paroi corporelle de sorte qu'il y avait une circulation sanguine mais pas de drainage lymphatique. L'antig ne plac dans le lambeau n'a pas provoqu de r ponse des lymphocytes T, ce qui montre que les lymphocytes T ne sont pas sensibilis s dans le tissu infect lui-m me. Au contraire, les agents pathog nes et leurs produits doivent tre transport s vers les tissus lympho des. Les antig nes introduits directement dans la circulation sanguine sont capt s par les cellules pr sentatrices d'antig nes dans la rate. Les agents pathog nes infectant d'autres sites, com
Immunologie de Janeway	me une plaie cutan e, sont transport s dans la lymphe par les vaisseaux lymphatiques et pi g s dans les ganglions lymphatiques les plus proches. Fig. 9.13 Les cellules pr sentatrices d'antig nes sont distribu es par type dans des zones sp cifiques du ganglion lymphatique. Les cellules dendritiques se trouvent dans tout le cortex du ganglion lymphatique dans les zones des cellules T. Les cellules dendritiques matures sont de loin les activateurs les plus puissants des lymphocytes T na fs et peuvent pr senter des antig nes de nombreux types d'agents pathog nes, tels que des bact ries ou des virus, comme illustr ici. Les macrophages sont r partis dans tout le ganglion lymphatique, mais sont concentr s principalement dans le sinus marginal, o la lymphe aff rente s'accumule avant de percoler travers le tissu lympho de, ainsi que dans les cordons m dullaires, o la lymphe eff rente s'accumule avant de passer par les lymphatiques eff rents dans le sang. Les lymphocytes B se trouvent principalement dans les follicules et peuvent contribuer neutraliser les antig nes solubles tels que les toxines. Les cellules dendritiques peuvent tre activ es via leurs TLR et d'autres r cepteurs de reconnaissance des agents pathog nes (voir chapitre 3), par des l sions tissulaires ou par des cytokines produites lors de la r ponse inflammatoire. Les cellules dendritiques activ es migrent vers le ganglion lymphatique et expriment les mol cules de co-stimulation n cessaires, en plus de l'antig ne, l'activation des lymphocytes T na fs. Dans les tissus lympho des, ces cellules dendritiques pr sentent un antig ne aux lymphocytes T na fs et les cellules T primaires sp cifiques de l'antig ne se divisent et m rissent en cellules effectrices qui r int grent la circulation. Les macrophages, qui se trouvent dans la plupart des tissus, y compris le tissu lympho de, et les lymphocytes B, qui se trouvent principalement dans le tissu lympho de, peuvent tre activ s de la m me mani re par les r cepteurs de reconnaissance des agents pathog nes pour exprimer des mol cules de co-stimulation et agir comme des cellules pr sentatrices d'antig nes. La distribution des cellules dendritiques, des macrophages et des lymphocytes B dans un ganglion lymphatique est illustr e sch matiquement la figure 9.13. Seuls ces trois types de cellules expriment les mol cules co-stimulatrices n cessaires l'activation efficace des lymphocytes T, et ils n'expriment ces mol cules que lorsqu'elles sont activ es dans le contexte de l'infection. Cependant, ces cellules activent les r ponses des lymphocytes T de mani re distincte. Les cellules dendritiques absorbent, traitent et pr sentent des antig nes de tous types de sources, et sont pr sentes principalement dans les zones des lymphocytes T o elles entra nent l'expansion clonale initiale et la diff renciation des lymphocytes T na fs en lymphocytes T effecteurs. En revanche, les lymphocytes B et les macrophages se sp cialisent dans le traitement et la pr sentation d'antig nes solubles et d'antig nes d'agents pathog nes intracellulaires, respectivement ; ils interagissent principalement avec les lymphocytes T CD4 effecteurs d j amorc s par les cellules dendritiques pour recruter des fonctions auxiliaires de ces lymphocytes T. 9-9 Les cellules dendritiques traitent les antig nes d'un large ventail d'agents pathog nes. Les cellules dendritiques proviennent principalement de prog niteurs my lo des dans la moelle osseuse (voir Fig. 1.3). Ils mergent de la moelle osseuse pour migrer via le sang vers les tissus de tout le corps, ou directement vers les organes lympho des secondaires. Il existe deux grandes classes de cellules dendritiques : les cellules dendritiques conventionnelles et les cellules dendritiques plasmacyto des (Fig. 9.14). Les marqueurs de surface cellulaire et les facteurs de transcription sp cifiques aux sous-ensembles qui distinguent ces deux classes, ainsi que les fonctions productrices d'interf ron des cellules dendritiques plasmacyto des dans l'inn Fig. 9.14 Les cellules dendritiques conventionnelles et plasmacyto des ont des r les diff rents dans la r ponse immunitaire. Les cellules dendritiques conventionnelles matures (panneau de gauche) sont principalement concern es par l'activation des cellules T na ves. Il existe plusieurs sous-ensembles de cellules dendritiques conventionnelles, mais celles-ci traitent toutes efficacement l'antig ne et, lorsqu'elles sont matures, elles expriment des prot ines MhC et des mol cules co-stimulatrices pour amorcer les lymphocytes T na fs. Les prot ines de surface cellulaire exprim es par la cellule dendritique mature sont d crites dans le texte. Les cellules dendritiques immatures manquent de nombreuses mol cules de surface cellulaire montr es ici, mais ont de nombreux r cepteurs de surface qui reconnaissent les mol cules pathog nes, y compris la plupart des r cepteurs de type Toll (TLrs). Les cellules dendritiques plasmacyto des (panneau de droite) sont
Immunologie de Janeway	des sentinelles principalement pour les infections virales et s cr tent de grandes quantit s d'interf rons de classe I. Cette cat gorie de cellules dendritiques est moins efficace pour amorcer les lymphocytes T na fs, mais elles expriment les r cepteurs intracellulaires TLr-7 et TLr-9 pour d tecter les infections virales. r ponse immunitaire, sont discut s au chapitre 3. Dans ce chapitre, nous nous concentrerons sur le r le des cellules dendritiques conventionnelles dans la r ponse immunitaire adaptative, c'est- -dire la pr sentation d'antig nes aux lymphocytes T na fs et leur activation. Les cellules dendritiques conventionnelles sont abondantes dans les sites du tissu barri re, tels que les intestins, les poumons et la peau, o elles sont en contact troit avec les pith liums de surface. Ils sont galement pr sents dans la plupart des organes solides tels que le c ur et les reins. En l'absence d'infection ou de l sion tissulaire, les cellules dendritiques ont de faibles niveaux de mol cules co-stimulatrices et ne sont donc pas encore quip es pour stimuler les cellules T na ves. Comme les macrophages, les cellules dendritiques sont tr s actives dans l'ingestion d'antig nes par phagocytose l'aide des r cepteurs du compl ment et des r cepteurs Fc (qui reconnaissent les r gions constantes des anticorps dans les complexes antig ne :anticorps), et les lectines de type C, qui reconnaissent les glucides et sur les cellules dendritiques comprennent le r cepteur du mannose, DEC 205, la lang rine et la Dectin-1. D'autres antig nes extracellulaires sont absorb s de mani re non sp cifique par le processus de macropinocytose, dans lequel de grands volumes de liquide environnant sont engloutis. De cette fa on, les microbes qui ont d velopp des strat gies pour chapper la reconnaissance par les r cepteurs phagocytaires, tels que les bact ries avec d' paisses capsules polysaccharidiques, peuvent tre ing r s. La polyvalence des voies d'absorption de l'antig ne permet aux cellules dendritiques de pr senter des antig nes de pratiquement tous les types de microbes, y compris les champignons, les parasites, les virus et les bact ries (Fig. 9.15). L'absorption d'antig nes extracellulaires par ces voies les dirige vers la voie endocytaire, o ils sont trait s et pr sent s sur des mol cules du CMH de classe II (voir chapitre 6) pour tre reconnus par les lymphocytes T CD4. Une deuxi me voie de manipulation de l'antig ne par les cellules dendritiques se produit lorsque l'antig ne p n tre directement dans le cytosol, par exemple par le biais d'une infection virale. Les cellules dendritiques sont directement sensibles l'infection par certains virus, qui p n trent dans le cytoplasme en se liant des mol cules de surface cellulaire qui agissent comme des r cepteurs d'entr e. Les prot ines virales synth tis es dans le cytoplasme des cellules dendritiques sont trait es dans le prot asome et pr sent es la surface cellulaire sous forme de peptides charg s sur les mol cules du CMH de classe I apr s leur transport dans le r ticulum endoplasmique, comme dans tout autre type de cellule infect e par le virus (voir chapitre 6). Cela permet aux cellules dendritiques de pr senter un antig ne aux lymphocytes T CD8 na fs et de les activer, qui se diff rencient ensuite en lymphocytes T CD8 effecteurs cytotoxiques qui reconnaissent et tuent toute cellule infect e par le virus. Fig. 9.15 Les diff rentes voies par lesquelles les cellules dendritiques peuvent se pr senter aux cellules T Cd8 (troisi me panneau). Il est toutefois possible d'augmenter, de traiter et de pr senter des antig nes prot iques. Les antig nes exog nes introduits dans la voie endocytaire pour tre d livr s dans le syst me endocytaire, soit par phagocytose m di e par le r cepteur dans le cytosol pour une livraison ventuelle aux mol cules de classe I de MhC, soit par macropinocytose, est consid r comme la principale voie de pr sentation aux lymphocytes T Cd8, un processus appel pr sentation crois e d livrant des peptides aux mol cules de classe II de MhC pour pr sentation (quatri me panel). Enfin, il semble que les antig nes puissent tre transmis partir des lymphocytes T Cd4 (deux premiers panneaux). la production d'antig nes dans le cytosol, d'une cellule dendritique une autre, en particulier pour une pr sentation Cd8 par exemple, la suite d'une infection virale, serait les lymphocytes T, bien que les d tails de cette voie ne soient pas encore clairs (cinqui me panneau). voie majeure d'administration de peptides aux mol cules de classe I de MhC pour L'absorption de particules virales extracellulaires ou de cellules infect es par le virus dans la voie endocytaire par macropinocytose ou phagocytose peut galement entra ner la pr sentation de peptides viraux sur les mol cules du CMH de classe I. Ce ph nom ne, connu sous le nom de pr sentation crois e, est une alternative la voie cytosolique habituelle pour le traitement de l'antig ne du CMH de classe I
Immunologie de Janeway	et est discut dans la section 6-5. Ici, les antig nes viraux qui p n trent dans les cellules dendritiques via les v sicules endocytaires ou phagocytaires peuvent tre d tourn s vers le cytosol pour la d gradation prot asomale et transf r s dans le r ticulum endoplasmique pour tre charg s sur les mol cules du CMH de classe I. Le r sultat est que les virus qui n'infectent pas directement les cellules dendritiques peuvent stimuler l'activation des lymphocytes T CD8. La pr sentation crois e est effectu e plus efficacement par un sous-ensemble de cellules dendritiques conventionnelles sp cialis es dans la stimulation des r ponses des lymphocytes T aux agents pathog nes intracellulaires (voir section 6-5). Toute infection virale peut donc conduire la g n ration de lymphocytes T CD8 effecteurs cytotoxiques, que le virus puisse infecter directement les cellules dendritiques ou non. De plus, les peptides viraux pr sent s sur les mol cules du CMH de classe II des cellules dendritiques activent les lymphocytes T CD4 na fs, ce qui conduit la production de lymphocytes T CD4 effecteurs qui stimulent la production d'anticorps antiviraux par les lymphocytes B et produisent des cytokines qui am liorent la r ponse immunitaire. Dans certains cas, comme les infections par les virus de l'herp s simplex ou de la grippe, les cellules dendritiques qui migrent vers les ganglions lymphatiques partir des tissus p riph riques peuvent ne pas tre les m mes cellules qui pr sentent finalement l'antig ne aux lymphocytes T na fs. Dans l'infection l'herp s simplex, par exemple, les cellules dendritiques r sidant dans la peau capturent l'antig ne et le transportent vers les ganglions lymphatiques drainants (Fig. 9.16). L , une partie de l'antig ne est transf r e aux cellules dendritiques CD8 -positives r sidentes, qui sont les cellules dendritiques dominantes responsables de l'amor age des cellules T CD8 na ves dans cette infection. Fig. 9.16 Les cellules de Langerhans absorbent l'antig ne dans la peau, migrent, se diff rencient en cellules dendritiques matures qui ne peuvent plus ing rer dans les organes lympho des p riph riques, et pr sentent un antig ne tranger mais ont une activit co-stimulatrice. maintenant, ils peuvent amorcer les deux antig nes vers les lymphocytes T. Les cellules de Langerhans (jaunes) sont un type de cellules T Cd8 et Cd4 na ves. Dans le cas de certaines infections virales, pour les cellules dendritiques immatures qui r sident dans l' piderme. Ils ing rent par exemple, avec le virus de l'herp s simplex, certaines cellules dendritiques arrivant de l'antig ne de diverses mani res mais n'ont pas d'activit co-stimulatrice (d'abord le site de l'infection semble capable de transf rer l'antig ne au panel dendritique r sident). En pr sence d'une infection, ils absorbent localement les cellules de l'antig ne (orange) dans les ganglions lymphatiques (troisi me panneau) pour la pr sentation puis migrent vers les ganglions lymphatiques (deuxi me panneau). L , ils ont class les antig nes restreints au MhC aux lymphocytes T Cd8 na fs (quatri me panneau). Ce type de transfert signifie que les antig nes des virus qui infectent mais tuent rapidement les cellules dendritiques peuvent toujours tre pr sent s par des cellules dendritiques non infect es qui ont t activ es via leurs TLR et peuvent absorber les cellules dendritiques mourantes et pr senter ce mat riel de mani re crois e. Les cellules induisent leur migration vers les organes lympho des et am liorent le traitement des antig nes. Une tape critique dans l'induction de l'immunit adaptative est l'activation de la maturation des cellules dendritiques. Lorsqu'une infection se produit, les cellules dendritiques capturent les agents pathog nes au moyen de r cepteurs phagocytaires ou de macropinocytose, puis activent des r ponses ces agents pathog nes par le biais de r cepteurs de reconnaissance de formes tels que les TLR (Fig. 9.17, panneau sup rieur). Plusieurs membres de la famille TLR sont exprim s sur les cellules dendritiques tissulaires et on pense qu'ils sont impliqu s dans la d tection et la signalisation de la pr sence des diff rentes classes d'agents pathog nes (voir Fig. 3.16). Chez l'homme, les cellules dendritiques conventionnelles expriment tous les TLR connus, l'exception du TLR-9, qui est toutefois exprim par les cellules dendritiques plasmacyto des avec TLR-1 et TLR-7, et d'autres TLR un moindre degr . En plus des r cepteurs de reconnaissance de formes d crits au chapitre 3, plusieurs des r cepteurs phagocytaires utilis s par les cellules dendritiques pour absorber les agents pathog nes fournissent galement des signaux de maturation. Parmi les exemples, citons la lectine DC-SIGN, qui se lie aux r sidus de mannose et de fucose pr sents sur un large ventail d'agents pathog nes ; et la d ctine-1, qui reconna t les glucanes li s la -1,3 pr sents dans les parois cellulaires fongiques (voir Fig. 3.2). D'autres r cepteurs qui peuvent se
Immunologie de Janeway	lier aux agents pathog nes, tels que les r cepteurs du compl ment, ou les r cepteurs phagocytaires tels que le r cepteur du mannose, peuvent contribuer l'activation des cellules dendritiques ainsi qu' la phagocytose. La signalisation TLR entra ne une alt ration significative des r cepteurs des chimiokines exprim s par les cellules dendritiques, ce qui facilite leur migration dans les tissus lympho des secondaires. Ce changement dans le comportement des cellules dendritiques est souvent appel licence, car les cellules sont maintenant embarqu es dans le programme de diff renciation qui leur permettra d'activer les cellules T. La signalisation TLR induit l'expression du r cepteur CCR7, ce qui rend les cellules dendritiques activ es sensibles la chimiokine CCL21 produite par le tissu lympho de et induit leur migration travers les lymphatiques et dans les tissus lympho des locaux. Alors que les lymphocytes T doivent traverser la paroi des veinules endoth liales hautes pour quitter le sang et atteindre les zones des lymphocytes T, les cellules dendritiques entrant par les lymphatiques aff rents migrent directement dans les zones des lymphocytes T partir du sinus marginal. Les cellules dendritiques proviennent des prog niteurs de la moelle osseuse et migrent par le sang, partir duquel elles p n trent et peuplent la plupart des tissus, y compris les tissus lympho des p riph riques, dans lesquels elles peuvent entrer directement. L'entr e dans des tissus particuliers est bas e sur les r cepteurs de chimiokines particuliers qu'ils expriment : CCr1, CCr2, CCr5, CCr6, CXCr1 et CXCr2 (pas tous montr s ici, pour simplifier). Les cellules dendritiques r sidant dans les tissus sont hautement phagocytaires via des r cepteurs tels que la dectine-1, le deC 205, le dC-sIGn et la lang rine, et sont activement macropinocytaires, mais elles n'expriment pas de mol cules co-stimulatrices. Ils portent la plupart des diff rents types de r cepteurs de type Toll (TLrs ; voir le texte). Sur les sites d'infection, les cellules dendritiques sont expos es des agents pathog nes, ce qui entra ne l'activation de leurs TLrs (panneau sup rieur). La signalisation TLr provoque l'activation des cellules dendritiques ( sous licence ), ce qui implique l'induction du r cepteur des chimiokines CCr7 (deuxi me panneau). La signalisation TLr augmente galement le traitement des antig nes absorb s dans les phagosomes. Les cellules dendritiques exprimant CCr7 sont sensibles CCL19 et CCL21, qui les dirigent vers le tissu lympho de drainant (troisi me panneau). CCL19 et CCL21 fournissent d'autres signaux de maturation, ce qui se traduit par des niveaux plus lev s de mol cules B7 co-stimulatrices et de mol cules MhC. Au moment o elles arrivent dans le ganglion lymphatique drainant, les cellules dendritiques conventionnelles sont devenues de puissants activateurs des lymphocytes T na fs, mais ne sont plus phagocytaires. Ils expriment B7.1, B7.2 et des niveaux lev s de mol cules MhC de classe I et de classe II, ainsi que des niveaux lev s de mol cules d'adh sion ICaM-1, ICaM-2, LFa-1 et Cd58 (panneau inf rieur). La signalisation CCL21 par le biais de CCR7 induit non seulement la migration des cellules dendritiques dans le tissu lympho de, mais elle contribue galement leur fonction de pr sentation d'antig ne am lior e (voir Fig. 9.17, troisi me panneau). Au moment o les cellules dendritiques activ es arrivent dans les tissus lympho des, elles ne sont plus capables d'engloutir les antig nes par phagocytose ou macropinocytose. Ils expriment plut t des niveaux tr s lev s de mol cules de CMH de classe I et de classe II longue dur e de vie, ce qui leur permet de pr senter de mani re stable des peptides d'agents pathog nes d j absorb s et trait s. De la m me importance, ils expriment des niveaux lev s de mol cules co-stimulatrices leur surface. Il existe deux principales mol cules co-stimulatrices : les glycoprot ines transmembranaires B7.1 (CD80) et B7.2 (CD86), structurellement apparent es, qui d livrent des signaux co-stimulateurs en interagissant avec les r cepteurs des lymphocytes T na fs (voir Section 7-21). Les cellules dendritiques activ es expriment galement des niveaux tr s lev s de mol cules d'adh sion, y compris DC-SIGN, et elles s cr tent la chimiokine CCL19, qui attire sp cifiquement les lymphocytes T na fs. Ensemble, ces propri t s permettent la cellule dendritique de stimuler de fortes r ponses chez les lymphocytes T na fs (voir Fig. 9.17, panneau inf rieur). Malgr leur pr sentation accrue d'antig nes d riv s d'agents pathog nes, les cellules dendritiques activ es pr sentent galement des peptides du soi, ce qui pourrait poser un probl me pour le maintien de la tol rance l'auto-tol rance. Le r pertoire des r cepteurs des lymphocytes T a cependant t purg des r cepteurs qui reconnaissent les peptides du soi pr sent s dans le thymus (voir le chapitre 8), de sorte que les r ponses des lymphocytes T contre la
Immunologie de Janeway	plupart des antig nes du soi omnipr sents sont vit es. De plus, les cellules dendritiques des tissus lympho des qui n'ont pas t activ es par l'infection porteront leur surface des complexes auto-peptide :CMH, d riv s de la d gradation de leurs propres prot ines et des prot ines tissulaires pr sentes dans le liquide extracellulaire. Cependant, comme ces cellules n'expriment pas les mol cules co-stimulatrices appropri es, elles n'ont pas la m me capacit activer les lymphocytes T na fs que les cellules dendritiques activ es. Bien que les d tails ne soient pas encore clairs, la pr sentation de peptides auto-infectieux par des cellules dendritiques r sidentes des ganglions lymphatiques, ou non autoris es , peut induire un programme alternatif d'activation chez les lymphocytes T na fs qui favorise la r gulation immunitaire plut t que l'activation immunitaire. La d gradation intracellulaire des agents pathog nes r v le des composants pathog nes autres que les peptides qui d clenchent l'activation des cellules dendritiques. Par exemple, l'ADN bact rien ou viral contenant des motifs dinucl otidiques CpG non m thyl s induit l'activation rapide des cellules dendritiques plasmacyto des la suite de la reconnaissance de l'ADN par TLR-9, qui est pr sent dans les v sicules intracellulaires (voir Fig. 3.10). L'exposition l'ADN non m thyl active les voies de signalisation NF B et MAPK (voir Figs. 7.19 7.21), conduisant la production de cytokines pro-inflammatoires telles que l'IL-6, l'IL-12, l'IL-18 et l'interf ron (IFN)- et l'IFN- par les cellules dendritiques. leur tour, ces cytokines agissent sur les cellules dendritiques elles-m mes pour augmenter l'expression des mol cules co-stimulatrices. Les prot ines de choc thermique sont un autre constituant bact rien interne qui peut activer la fonction de pr sentation de l'antig ne des cellules dendritiques. De m me, certains virus sont reconnus par des TLR l'int rieur de la cellule dendritique via l'ARN double brin produit lors de la r plication virale. On pense que l'induction de l'activit de co-stimulation dans les cellules pr sentatrices d'antig nes par des constituants microbiens communs permet au syst me immunitaire de distinguer les antig nes port s par les agents infectieux des antig nes associ s des prot ines inoffensives, y compris les prot ines du soi. En effet, de nombreuses prot ines trang res n'induisent pas de r ponse immunitaire lorsqu'elles sont inject es seules, car elles ne parviennent pas induire une activit de co-stimulation dans les cellules pr sentatrices d'antig nes. Cependant, lorsque ces antig nes prot iques sont m lang s des bact ries, ils deviennent immunog nes, car les bact ries induisent l'activit co-stimulatrice essentielle dans les cellules qui ing rent la prot ine. Les bact ries ou les composants bact riens utilis s de cette mani re sont connus sous le nom d'adjuvants (voir l'annexe I, section A-1). Nous verrons dans le chapitre 15 comment les prot ines du soi m lang es des adjuvants bact riens peuvent induire une maladie auto-immune, illustrant l'importance cruciale de la r gulation de l'activit de co-stimulation dans la discrimination du soi du non-soi. interf rons et peuvent agir comme cellules auxiliaires pour la pr sentation de l'antig ne par les cellules dendritiques conventionnelles. On pense que les cellules dendritiques plasmacyto des agissent comme sentinelles dans la d fense pr coce contre l'infection virale sur la base de leur expression des TLR et des h licases intracellulaires de type RIG-I, et de leur production lev e d'interf rons antiviraux de type I (voir Sections 3-10 et 3-22). Pour plusieurs raisons, on ne pense pas qu'ils soient impliqu s de mani re majeure dans l'activation sp cifique de l'antig ne des lymphocytes T na fs. Les cellules dendritiques plasmacyto des expriment moins de CMH de classe II et de mol cules co-stimulatrices leur surface, et elles traitent les antig nes moins efficacement que les cellules dendritiques conventionnelles. De plus, contrairement aux cellules dendritiques conventionnelles, les cellules dendritiques plasmacyto des n'arr tent pas la synth se et le recyclage des mol cules du CMH de classe II apr s avoir t activ es. Cela signifie qu'ils recyclent rapidement leurs mol cules de surface du CMH II et ne peuvent donc pas pr senter de complexes peptide :CMH d riv s d'agents pathog nes aux cellules T pendant de longues p riodes, comme le font les cellules dendritiques conventionnelles. Les cellules dendritiques plasmacyto des peuvent cependant agir comme cellules auxiliaires pour la pr sentation de l'antig ne par les cellules dendritiques conventionnelles. Cette activit a t r v l e par des tudes chez des souris infect es par la bact rie intracellulaire Listeria monocytogenes. Normalement, l'IL-12 produite par les cellules dendritiques conventionnelles induit les lymphocytes T CD4 produire une quantit abondante d'IFN- , ce qui aide les macrophages
Immunologie de Janeway	tuer les bact ries. Lorsque les cellules dendritiques plasmacyto des ont t limin es exp rimentalement, la production d'IL-12 par les cellules dendritiques conventionnelles a diminu et les souris sont devenues sensibles Listeria. Il semble que les cellules dendritiques plasmacyto des interagissent avec les cellules dendritiques conventionnelles pour soutenir la production d'IL-12. L'activation des cellules dendritiques plasmacyto des par TLR-9 induit l'expression du ligand CD40 (CD40L ou CD154), une cytokine transmembranaire de la famille du TNF, qui se lie CD40, un r cepteur de la famille du TNF exprim par les cellules dendritiques conventionnelles activ es. Cette interaction permet aux cellules dendritiques conventionnelles de soutenir la production de la cytokine pro-inflammatoire IL-12, renfor ant ainsi la production d'IFN- induite par l'IL-12 par les lymphocytes T. Les cellules dendritiques plasmacyto des peuvent galement produire elles-m mes de l'IL-12, bien qu'en plus petites quantit s que les cellules dendritiques conventionnelles. 9-12 Les macrophages sont des cellules charognards qui peuvent tre induites par des agents pathog nes pr senter des antig nes trangers aux lymphocytes T na fs. Les deux autres types de cellules qui peuvent agir comme cellules pr sentatrices d'antig nes pour les lymphocytes T sont les macrophages et les lymphocytes B, bien qu'il existe une distinction importante entre la fonction de pr sentation de l'antig ne par ces cellules et celle des cellules dendritiques. Il est peu probable que les macrophages et les lymphocytes B pr sentent un antig ne pour activer les lymphocytes T na fs. Au lieu de cela, ces cellules pr sentent un antig ne aux lymphocytes T qui ont d j t amorc s par les cellules dendritiques conventionnelles comme moyen de recruter les fonctions effectrices, ou auxiliaires , des lymphocytes T qui, leur tour, fournissent des signaux pour am liorer leurs propres fonctions effectrices. De cette fa on, les lymphocytes B na fs qui sont activ s par l'antig ne li leur r cepteur d'immunoglobuline de surface pr sentent des peptides d riv s de cet antig ne pour obtenir l'aide des lymphocytes T effecteurs afin de se diff rencier en cellules s cr tant des immunoglobulines. Et, comme nous l'avons appris au chapitre 3, alors que de nombreux micro-organismes qui p n trent dans le corps sont engloutis et d truits par les phagocytes, qui fournissent une premi re ligne de d fense inn e et non sp cifique l'antig ne contre l'infection, certains agents pathog nes ont d velopp des m canismes pour viter l' limination par l'immunit inn e, comme la r sistance aux propri t s destructrices des phagocytes. Les macrophages qui ont ing r des micro-organismes mais qui n'ont pas r ussi les d truire peuvent utiliser la pr sentation de l'antig ne pour recruter la r ponse immunitaire adaptative afin d'am liorer leurs activit s microbicides, comme nous le verrons plus en d tail au chapitre 11. Les macrophages au repos ont peu ou pas de mol cules de CMH de classe II leur surface et n'expriment pas la B7. L'expression des mol cules du CMH de classe II et de B7 est induite par l'ingestion de micro-organismes et la reconnaissance de leurs motifs mol culaires associ s aux microbes (MAMP). Les macrophages, comme les cellules dendritiques, ont une vari t de r cepteurs de reconnaissance de motifs qui reconnaissent les composants de surface microbiens (voir le chapitre 3). Des r cepteurs tels que la Dectine-1, les r cepteurs de pi geage et les r cepteurs du compl ment absorbent les micro-organismes dans les phagosomes, o ils sont d grad s pour produire des peptides de pr sentation, tandis que la reconnaissance des composants pathog nes via les TLR d clenche une signalisation intracellulaire qui contribue l'expression des mol cules du CMH de classe II et de la B7. Cependant, contrairement aux cellules dendritiques conventionnelles, les macrophages r sidant dans les tissus sont g n ralement non migrateurs ; ils ne se d placent pas vers les zones de cellules T des tissus lympho des lorsqu'ils sont activ s par des agents pathog nes. Il est donc probable que l'expression accrue des mol cules du CMH de classe II et des mol cules co-stimulatrices par les macrophages activ s soit plus importante pour amplifier localement les r ponses des lymphocytes T d j initi es par les cellules dendritiques. Cela semble tre important pour le maintien et le fonctionnement des lymphocytes T effecteurs ou m moires qui p n trent dans un site d'infection. En plus de r sider dans les tissus, les macrophages se trouvent dans les organes lympho des (voir Fig. 9.13). Ils sont pr sents dans de nombreuses zones du ganglion lymphatique, y compris le sinus marginal, o la lymphe aff rente p n tre dans le tissu lympho de, et dans les cordons m dullaires, o la lymphe eff rente s'accumule avant de s' couler dans le sang. Cependant, ils sont en grande partie s questr s dans les zones de lymphocytes
Immunologie de Janeway	T et sont des activateurs inefficaces des lymphocytes T na fs. Au contraire, leur fonction principale dans les tissus lympho des semble tre l'ingestion de microbes et d'antig nes particulaires pour les emp cher de p n trer dans le sang. Ils sont galement d'importants charognards de lymphocytes apoptotiques. Les macrophages d'autres sites r cup rent galement en permanence les cellules mortes ou mourantes, qui sont de riches sources d'antig nes du soi, il est donc particuli rement important qu'ils n'activent pas les lymphocytes T na fs. Les cellules de Kupffer des sinuso des h patiques et les macrophages de la pulpe rouge spl nique, en particulier, liminent quotidiennement un grand nombre de cellules mourantes du sang. Les cellules de Kupffer expriment peu de CMH de classe II et pas de TLR-4, le r cepteur qui signale la pr sence de LPS bact rien. Ainsi, bien qu'ils g n rent de grandes quantit s de peptides du soi dans leurs endosomes, ces macrophages ne sont pas susceptibles de provoquer une r ponse immunitaire. Les cellules B 9 13 sont tr s efficaces pour pr senter des antig nes qui se lient leur surface, l'immunoglobuline. Les lymphocytes B sont particuli rement adapt s pour se lier des mol cules solubles sp cifiques par le biais de leur r cepteur antig nique li la membrane, ou r cepteur des lymphocytes B (BCR), dont le composant de liaison l'antig ne est l'IgM associ e la membrane, qui est tr s efficace pour internaliser les mol cules li es par l'endocytose m di e par le r cepteur. Si l'antig ne contient un composant prot ique, le lymphocyte B traitera la prot ine internalis e en fragments peptidiques, puis affichera les fragments sous forme de complexes peptide :CMH de classe II. Gr ce ce m canisme, les lymphocytes B sont capables d'absorber et de pr senter m me de faibles concentrations d'antig ne sp cifique aux lymphocytes T. Les lymphocytes B expriment galement de mani re constitutive des niveaux lev s de mol cules du CMH de classe II, de sorte que des niveaux lev s de complexes sp cifiques peptide :CMH de classe II apparaissent la surface des cellules B (Fig. 9.18). Comme nous le verrons au chapitre 10, cette voie de pr sentation de l'antig ne permet au lymphocyte B d'interagir sp cifiquement avec un lymphocyte T CD4 qui a d j t activ par le m me antig ne en tant que m canisme permettant de recevoir des signaux du lymphocyte T pour entra ner la diff renciation du lymphocyte B en une cellule productrice d'anticorps. Les lymphocytes B n'expriment pas constitutivement des mol cules de co-stimulation, mais, comme pour les cellules dendritiques et les macrophages, ils peuvent tre induits par divers constituants microbiens pour exprimer les mol cules B7. En fait, B7.1 a d'abord t identifi comme une prot ine sur les cellules B activ es par le LPS, et B7.2 est principalement exprim par les cellules B in vivo. Les antig nes prot iques solubles ne sont pas abondants pendant les infections ; La plupart des antig nes naturels, tels que les bact ries et les virus, sont particulaires, et de nombreuses toxines bact riennes solubles agissent en se liant la surface des cellules et ne sont donc pr sentes qu' de faibles concentrations en solution. Cependant, certains immunog nes naturels p n trent dans le corps sous forme de mol cules solubles ; Il s'agit par exemple des toxines bact riennes, des anticoagulants inject s par des insectes suceurs de sang, des venins de serpent et de nombreux allerg nes. N anmoins, il est peu probable que les lymphocytes B jouent un r le important dans l'amor age des lymphocytes T na fs aux antig nes solubles dans les r ponses immunitaires naturelles. Les cellules dendritiques tissulaires peuvent absorber des antig nes solubles par macropinocytose, et bien qu'elles ne puissent pas concentrer ces antig nes comme le font les cellules B sp cifiques de l'antig ne, les cellules dendritiques sont plus susceptibles de rencontrer une cellule T na ve avec la sp cificit antig nique appropri e que le nombre extr mement limit de cellules B sp cifiques de l'antig ne. Les chances qu'un lymphocyte B rencontre un lymphocyte T qui peut reconna tre que les antig nes peptidiques qu'il affiche sont consid rablement augment s une fois qu'un lymphocyte T na f a t retenu dans le tissu lympho de en trouvant son antig ne la surface d'une cellule dendritique et a subi une expansion clonale. Une forte densit de fragments d'antig ne sp cifique est pr sent e la surface des cellules B L'antig ne sp cifique est efficacement internalis par l'endocytose m di e par le r cepteur Fig. 9.18 Les lymphocytes B peuvent utiliser leur immunoglobuline de surface pour pr senter tr s efficacement un antig ne sp cifique aux lymphocytes T. Les trois types de cellules pr sentatrices d'antig nes sont compar s la Fig. 9.19. Dans chacun de ces types de cellules, l'expression de l'activit de co-stimulation est contr l e de mani re provoquer des r ponses contre les agents pathog nes
Immunologie de Janeway	tout en vitant l'immunisation contre le soi. L'immunoglobuline de surface permet aux lymphocytes B de se lier et d'internaliser tr s efficacement un antig ne sp cifique, surtout si l'antig ne est pr sent sous forme de prot ine soluble, comme le sont la plupart des toxines. L'antig ne internalis est trait dans des v sicules intracellulaires, o il se lie aux mol cules de classe II de MhC. Les v sicules sont transport es la surface de la cellule, o les complexes peptide- tranger :MhC de classe II peuvent tre reconnus par les lymphocytes T. Lorsque l'antig ne prot ique n'est pas sp cifique du r cepteur des lymphocytes B, son internalisation est inefficace et seuls quelques fragments de ces prot ines sont ensuite pr sent s la surface des lymphocytes B (non repr sent ). Fig. 9.19 Les propri t s des diff rentes cellules pr sentatrices d'antig nes. Les cellules dendritiques, les macrophages et les lymphocytes B sont les principaux types de cellules impliqu es dans la pr sentation d'antig nes trangers aux lymphocytes T. Ces cellules varient dans leurs moyens d'absorption de l'antig ne, l'expression de MhC de classe II, l'expression du co-stimulateur, le type d'antig ne qu'elles pr sentent efficacement, leur emplacement dans le corps et leurs mol cules d'adh sion de surface (non illustr ). La pr sentation de l'antig ne par les cellules dendritiques est principalement impliqu e dans l'activation des lymphocytes T na fs pour l'expansion et la diff renciation. Les macrophages et les lymphocytes B pr sentent l'antig ne principalement pour recevoir une aide sp cifique des lymphocytes T effecteurs sous forme de cytokines ou de mol cules de surface. R sum . Une r ponse immunitaire adaptative est g n r e lorsque des lymphocytes T na fs entrent en contact avec des cellules pr sentatrices d'antig nes activ es dans les organes lympho des secondaires. Ces tissus ont une architecture sp cialis e qui facilite une interaction efficace entre les lymphocytes circulants et leurs antig nes cibles. La formation et l'organisation des organes lympho des p riph riques sont contr l es par des prot ines de la famille des TNF et de leurs r cepteurs (TNFR). Les cellules inductrices du tissu lympho de (LTi) exprimant la lymphotoxine- (LT- ) interagissent avec les cellules stromales exprimant le r cepteur LT- dans l'embryon en d veloppement pour induire la production de chimiokines, qui son tour initie la formation des ganglions lymphatiques et des plaques de Peyer. Des interactions similaires entre les lymphocytes B exprimant la lymphotoxine et les cellules dendritiques folliculaires (FDC) exprimant le TNFR-I tablissent l'architecture normale de la rate et des ganglions lymphatiques. Les lymphocytes B et T sont divis s en zones distinctes dans le tissu lympho de par des chimiokines sp cifiques. Pour s'assurer que les lymphocytes T sp cifiques d'antig nes rares examinent efficacement le corps la recherche de cellules pr sentatrices d'antig nes porteuses d'agents pathog nes, les lymphocytes T recirculent continuellement dans les organes lympho des et peuvent ainsi pr lever des antig nes apport s par les cellules pr sentatrices d'antig nes partir de nombreux sites tissulaires diff rents. La migration des lymphocytes T na fs dans les organes lympho des est guid e par le r cepteur des chimiokines CCR7, qui se lie CCL21 qui est produit par les cellules stromales dans les zones de lymphocytes T des tissus lympho des secondaires et qui est affich sur l'endoth lium sp cialis des VEH. La L-s lectine exprim e par les lymphocytes T na fs initie leur roulement le long des surfaces sp cialis es des veinules endoth liales hautes, o le contact avec CCL21 induit un basculement de l'int grine LFA-1 exprim e par les lymphocytes T vers une configuration avec une affinit pour l'ICAM-1 exprim e sur l'endoth lium veinile. Cela d clenche une forte adh sion, une diap d se et une migration des lymphocytes T dans la zone des lymphocytes T. L , les lymphocytes T na fs rencontrent des cellules dendritiques porteuses d'antig nes, dont il existe deux populations principales : les cellules dendritiques conventionnelles et les cellules dendritiques plasmacyto des. Les cellules dendritiques conventionnelles surveillent en permanence les tissus secondaires la recherche d'agents pathog nes envahissants et sont les cellules dendritiques responsables de l'activation des lymphocytes T na fs. Le contact avec des agents pathog nes transmet des signaux aux cellules dendritiques via les TLR et d'autres r cepteurs qui acc l rent le traitement de l'antig ne et la production de complexes peptide :CMH du soi. La signalisation TLR induit galement l'expression de CCR7 par les cellules dendritiques, qui dirigent leur migration vers les zones de lymphocytes T des organes lympho des secondaires, o elles rencontrent et activent les lymphocytes T na fs. Les macrophages et les lymphocytes B peuvent galement traiter les antig nes particulaires ou solubles des age
Immunologie de Janeway	nts pathog nes pour les pr senter sous forme de complexes peptide :CMH aux lymphocytes T. Cependant, alors que la pr sentation de l'antig ne aux lymphocytes T na fs est uniquement m di e par les cellules dendritiques, la pr sentation de l'antig ne par les macrophages et les lymphocytes B permet ces deux derniers types de cellules de recruter les activit s effectrices des lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne pr c demment activ s. Par exemple, comme nous l'avons vu au chapitre 11, en pr sentant les antig nes des agents pathog nes ing r s, les macrophages recrutent de l'aide aupr s des lymphocytes T CD4 producteurs d'IFN- pour augmenter leur destruction intracellulaire de ces agents pathog nes. La pr sentation des antig nes par les recrues des lymphocytes B aide les lymphocytes T stimuler la production d'anticorps et le changement de classe, un sujet abord plus en d tail au chapitre 10. Dans les trois types de cellules pr sentatrices d'antig nes, l'expression des mol cules co-stimulatrices est activ e en r ponse aux signaux des r cepteurs qui fonctionnent galement dans l'immunit inn e pour signaler la pr sence d'agents infectieux. Amor age de lymphocytes T na fs par des cellules dendritiques activ es par des agents pathog nes. Les r ponses des lymphocytes T sont initi es lorsqu'un lymphocyte T CD4 ou CD8 na f mature rencontre une cellule pr sentatrice d'antig ne activ e pr sentant le ligand peptide :CMH appropri . Nous allons maintenant d crire la g n ration de lymphocytes T effecteurs partir de lymphocytes T na fs. L'activation et la diff renciation des lymphocytes T na fs, souvent appel e amor age, sont distinctes des r ponses ult rieures des lymphocytes T effecteurs l'antig ne sur leurs cellules cibles, et des r ponses des lymphocytes T m moires amorc s aux rencontres ult rieures avec le m me antig ne. L'amor age des lymphocytes T CD8 na fs g n re des lymphocytes T cytotoxiques capables de tuer directement les cellules infect es par des agents pathog nes. Les cellules CD4 se d veloppent en un large ventail de types de cellules effectrices en fonction de la nature des signaux qu'elles re oivent pendant l'amor age. L'activit effectrice des CD4 peut galement inclure la cytotoxicit , mais le plus souvent, elle implique la s cr tion d'un ensemble de cytokines, qui dirigent les cellules cibles vers une r ponse plus sp cifique l'agent pathog ne. 9-14 Les mol cules d'adh sion cellulaire m dient l'interaction initiale des lymphocytes T na fs avec les cellules pr sentatrices d'antig ne. Lorsqu'ils migrent dans la r gion corticale du ganglion lymphatique, les lymphocytes T na fs se lient transitoirement chaque cellule pr sentatrice d'antig ne qu'ils rencontrent. Les cellules dendritiques activ es se lient tr s efficacement aux lymphocytes T na fs par le biais d'interactions entre LFA-1 et CD2 sur les lymphocytes T et ICAM-1, ICAM-2 et CD58 sur les lymphocytes dendritiques (Fig. 9.20). Peut- tre cause de cette synergie, le r le pr cis de chaque mol cule d'adh sion a t difficile distinguer. Les personnes d pourvues de LFA-1 peuvent avoir des r ponses normales des lymphocytes T, ce qui semble galement tre vrai pour les souris g n tiquement modifi es d pourvues de CD2, ce qui sugg re une redondance substantielle dans la fonction de ces mol cules. La liaison transitoire des lymphocytes T na fs aux cellules pr sentatrices d'antig ne est cruciale pour donner un lymphocyte T le temps d' chantillonner un grand nombre de mol cules du CMH pour d tecter la pr sence de son peptide antig nique apparent . Dans les rares cas o une cellule T na ve reconna t son ligand peptide :CMH, la signalisation par le r cepteur des cellules T induit un changement de conformation de LFA-1 qui augmente consid rablement son affinit pour ICAM-1 et ICAM-2. Ce changement conformationnel est le m me que celui induit par la signalisation par CCR7 lors de la migration des lymphocytes T na fs dans un organe lympho de secondaire (voir Section 9-6). La modification de LFA-1 stabilise l'association entre la cellule T sp cifique de l'antig ne et la cellule pr sentatrice de l'antig ne (Fig. 9.21). L'association peut persister pendant plusieurs jours, p riode pendant laquelle le lymphocyte T na f prolif re et sa descendance, qui peut galement adh rer la cellule pr sentatrice de l'antig ne, se diff rencie en lymphocytes T effecteurs. Cependant, la plupart des rencontres entre des lymphocytes T et des cellules pr sentatrices d'antig ne n'aboutissent pas la reconnaissance d'un antig ne. Dans ce cas, le lymphocyte T doit tre capable de se s parer efficacement de la cellule pr sentatrice d'antig ne afin qu'il puisse continuer migrer travers le tissu lympho de, pour finalement en sortir pour rentrer dans le sang et continuer circuler. La dissociation, comme la liaison stable, peut galement impliquer une signalisation entre les lymphocytes T et les cellules pr sentatrices d'antig ne, mais on sait peu de choses sur so
Immunologie de Janeway	n m canisme. Le changement de conformation de LFA-1 augmente la fid lit et prolonge le contact entre les cellules La liaison ult rieure des r cepteurs des lymphocytes T signale LFA-1 Fig. 9.21 Les interactions adh sives transitoires entre les lymphocytes T et les cellules pr sentatrices d'antig nes sont stabilis es par la reconnaissance d'antig nes sp cifiques. Fig. 9.20 Les mol cules de surface cellulaire de la superfamille des immunoglobulines jouent un r le important dans les interactions des lymphocytes avec les cellules pr sentatrices d'antig nes. Lors de la rencontre initiale des lymphocytes T avec les cellules pr sentatrices d'antig ne, la liaison de Cd2 Cd58 sur la cellule pr sentatrice d'antig ne entre en synergie avec la liaison de LFa-1 ICaM-1 et ICaM-2. LFa-1 est l'h t rodim re de l'int grine L : 2 Cd11a :Cd18. ICaM-1 et ICaM-2 sont galement connus sous le nom de Cd54 et Cd102, respectivement. FILM XX.X Lorsqu'un lymphocyte T se lie son ligand sp cifique sur une cellule pr sentatrice d'antig ne, la signalisation intracellulaire par le r cepteur des lymphocytes T (TCr) induit un changement conformationnel de LFa-1 qui l'am ne se lier avec une plus grande affinit aux ICaM sur la cellule pr sentatrice d'antig ne. La cellule T repr sent e ici est une cellule T Cd4. Sur les lymphocytes T au repos, les cha nes et sont exprim es de mani re constitutive. Ils se lient l'IL-2 avec une affinit mod r e. l'activation des lymphocytes T induit la synth se de la cha ne et la formation du r cepteur h t rotrim rique de haute affinit . Les cha nes et pr sentent des similitudes dans la s quence des acides amin s avec les r cepteurs de surface cellulaire de l'hormone de croissance et de la prolactine, qui r gulent galement la croissance et la diff renciation cellulaires. Fig. 9.22 Trois types de signaux sont impliqu s dans l'activation des lymphocytes T na fs par les cellules pr sentatrices d'antig ne. Liaison du complexe peptide- tranger :soi MhC par le r cepteur des lymphocytes T et, dans cet exemple, un cor cepteur Cd4 transmet un signal (fl che 1) la cellule T indiquant que l'antig ne a t rencontr . l'activation efficace des lymphocytes T na fs n cessite qu'un deuxi me signal (fl che 2), le signal de co-stimulation, soit d livr par la m me cellule pr sentatrice d'antig ne (apC). Dans cet exemple, le Cd28 sur le lymphocyte T rencontrant les mol cules B7 sur la cellule pr sentatrice de l'antig ne d livre le signal 2, dont l'effet net est l'augmentation de la survie et de la prolif ration du lymphocyte T qui a re u le signal 1. Les ICos et divers membres de la famille des r cepteurs TnF peuvent galement fournir des signaux de costimulation. Pour les lymphocytes T Cd4 en particulier, diff rentes voies de diff renciation produisent des sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs qui effectuent diff rentes r ponses effectrices, en fonction de la nature d'un troisi me signal (fl che 3) d livr par la cellule pr sentatrice d'antig ne. Les cytokines sont commun ment, mais pas exclusivement, impliqu es dans la direction de cette diff renciation. 9 15 cellules pr sentatrices d'antig nes d livrent de multiples signaux pour l'expansion clonale et la diff renciation des lymphocytes T na fs. Lorsque l'on discute de l'activation des lymphocytes T na fs, il est utile de consid rer au moins trois types de signaux diff rents (Fig. 9.22). Le premier signal est g n r par l'interaction d'un complexe peptide :CMH sp cifique avec le r cepteur des lymphocytes T. L'engagement du r cepteur des lymphocytes T avec son antig ne peptidique sp cifique est essentiel pour activer un lymphocyte T na f. Cependant, m me si le cor cepteur CD4 ou CD8 est galement ligatur , cela ne stimule pas, lui seul, la cellule T prolif rer compl tement et se diff rencier en cellules T effectrices. L'expansion et la diff renciation des lymphocytes T na fs impliquent au moins deux autres types de signaux : les signaux de co-stimulation qui favorisent la survie et l'expansion des lymphocytes T, et les cytokines qui dirigent la diff renciation des lymphocytes T dans l'un des diff rents sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs. Des signaux suppl mentaires, tels que les ligands Notch, peuvent contribuer la diff renciation effectrice des lymphocytes T na fs, bien que ces signaux semblent tre de moindre importance que ceux des cytokines sp cifiant la lign e. Les mol cules co-stimulatrices les mieux caract ris es sont les mol cules B7. Ces membres homodim riques de la superfamille des immunoglobulines se trouvent exclusivement la surface des cellules, telles que les cellules dendritiques, qui stimulent la prolif ration des lymphocytes T na fs (voir Section 9-8). Le r cepteur des mol cules B7 sur le lymphocyte T est CD28, un membre de la superfamille des immunoglobulines (voir Section 7-21). La ligature des mol cules CD28 par les mol cules B7 est n cessaire l'expansion clonale optimale des lymphocytes T na fs
Immunologie de Janeway	; Il a t d montr qu'une carence cibl e en mol cules B7 ou un blocage exp rimental de la liaison des mol cules B7 CD28 inhibe les r ponses des lymphocytes T. La co-stimulation d pendante de CD28 9-16 des lymphocytes T activ s induit l'expression de l'interleukine-2 et du r cepteur IL-2 de haute affinit . Les lymphocytes T na fs se pr sentent sous la forme de petites cellules au repos avec de la chromatine condens e et un cytoplasme peu abondant, et ils synth tisent peu d'ARN ou de prot ines. Lors de l'activation, ils r int grent le cycle cellulaire et se divisent rapidement pour produire un grand nombre de descendants alors qu'ils subissent une diff renciation induite par l'antig ne. Contrairement aux lymphocytes T effecteurs, qui peuvent produire une diversit de cytokines en fonction du ph notype effecteur mature, les lymphocytes T na fs produisent principalement de l'interleukine-2 (IL-2) lorsqu'ils sont activ s. D'apr s des tudes in vitro, on a longtemps pens que l'IL-2 tait n cessaire la prolif ration des lymphocytes T na fs. Cependant, des tudes in vivo indiquent que si l'IL-2 peut augmenter la prolif ration et la survie des lymphocytes T, dans de nombreux cas, elle est superflue et que d'autres fonctions de l'IL-2 pourraient tre plus importantes. En particulier, l'IL-2 est essentielle au maintien des lymphocytes T r gulateurs, qui ne produisent pas leur propre IL-2 lorsqu'ils sont activ s. L'IL-2 semble galement affecter l' quilibre des lymphocytes T effecteurs et m moires qui se d veloppent en r ponse primaire l'antig ne, comme nous le verrons au chapitre 11. La rencontre initiale avec un antig ne sp cifique en pr sence d'un signal de co-stimulation d clenche l'entr e du lymphocyte T dans la phase G1 du cycle cellulaire ; en m me temps, il induit galement la synth se de l'IL-2 ainsi que la cha ne du r cepteur de l'IL-2 ( galement connu sous le nom de CD25). Le r cepteur IL-2 est compos de trois cha nes : , et (Fig. 9.23). Avant l'activation, les lymphocytes T na fs expriment une forme du r cepteur compos e uniquement des cha nes et , qui n'a qu'une affinit mod r e pour la liaison l'IL-2. Dans les heures qui suivent l'activation, les lymphocytes T na fs r gulent la hausse l'expression de CD25. L'association de CD25 avec l'h t rodim re et cr e un r cepteur avec une affinit beaucoup plus lev e pour l'IL-2, permettant au lymphocyte T de r pondre de tr s faibles concentrations d'IL-2. Contrairement aux lymphocytes T na fs, les lymphocytes T r gulateurs, ou T , expriment de mani re constitutive CD25, et donc la forme trim rique de haute affinit du r cepteur IL-2 (voir Fig. 9.23). Comme nous le verrons plus loin (voir la section 9-23), on pense qu'en exprimant la forme de haute affinit du r cepteur de l'IL-2, les lymphocytes T peuvent supplanter les lymphocytes T qui n'expriment que la forme de faible affinit du r cepteur pour la liaison des quantit s limit es d'IL-2 qui sont disponibles au d but de la r ponse l'antig ne. De cette fa on, les lymphocytes T agissent comme un puits pour l'IL-2 afin de limiter sa disponibilit pour d'autres cellules. Cependant, une fois que les lymphocytes T na fs activ s ont CD25 r gul s la hausse, ils forment le r cepteur de haute affinit et entrent en comp tition avec les lymphocytes T pour la liaison de l'IL-2. La liaison de l'IL-2 par ces lymphocytes T na fs activ s d clenche une signalisation qui soutient leur activation et leur diff renciation, et peut am liorer leur prolif ration (Fig. 9.24). Les lymphocytes T activ s de cette mani re peuvent se diviser jusqu' quatre fois par jour pendant plusieurs jours, ce qui permet une cellule pr curseur de donner naissance des milliers de descendants clonaux qui portent tous le m me r cepteur antig nique. La reconnaissance de l'antig ne par le r cepteur des lymphocytes T induit la synth se ou l'activation des facteurs de transcription NFAT, AP-1 et NF B, qui se lient la r gion promotrice du g ne IL-2 chez les lymphocytes T na fs pour activer sa transcription (voir les sections 7-14 et 7-16). La co-stimulation par CD28 contribue la production d'IL-2 d'au moins trois fa ons. Tout d'abord, la signalisation CD28 active la PI 3-kinase, ce qui augmente la production des facteurs de transcription AP-1 et NF B, augmentant ainsi la transcription de l'ARNm de l'IL-2. Cependant, les ARNm de nombreuses cytokines, y compris l'IL-2, ont une dur e de vie tr s courte en raison d'une s quence d'instabilit (AUUUAUUUA) dans la r gion 3' non traduite. La signalisation CD28 prolonge la dur e de vie d'une mol cule d'ARNm IL-2 en induisant l'expression de prot ines qui bloquent l'activit de la s quence d'instabilit , ce qui entra ne une augmentation de la traduction et une augmentation de la prot ine IL-2. Enfin, la PI 3-kinase aide activer la prot ine kinase Akt (voir Section 7-17), qui favorise g n ralement la croissance cellulaire et la survie, augmentant la production totale d'IL
Immunologie de Janeway	-2 par les lymphocytes T activ s. 9-17 Des voies de costimulation suppl mentaires sont impliqu es dans l'activation des lymphocytes T. Une fois qu'un lymphocyte T na f est activ , il exprime un certain nombre de prot ines en plus de CD28 qui contribuent maintenir ou modifier le signal de co-stimulation. Ces autres r cepteurs co-stimulateurs appartiennent g n ralement soit la famille des r cepteurs CD28, soit la famille des r cepteurs TNF. Les prot ines li es aux CD28 sont exprim es sur les lymphocytes T activ s et modifient le signal de co-stimulation au fur et mesure que la r ponse des lymphocytes T se d veloppe. L'une de ces prot ines est le co-stimulateur inductible (ICOS), qui se lie un ligand connu sous le nom d'ICOSL (ligand ICOS, ou B7-H2), un parent structurel de B7.1 et B7.2. L'ICOSL est produite sur des cellules dendritiques activ es, des monocytes et des lymphocytes B. Bien que l'ICOS ressemble CD28 en ce qu'il entra ne la prolif ration des lymphocytes T, il n'induit pas l'IL-2 mais semble r guler l'expression d'autres cytokines, telles que l'IL-4 et l'IFN- , produites par CD4 Sous-ensembles de cellules T. ICOS est particuli rement important pour permettre aux lymphocytes T CD4 de fonctionner comme des cellules auxiliaires pour les r ponses des lymphocytes B telles que le changement d'isotype. L'ICOS est exprim e sur les lymphocytes T dans les centres germinaux des follicules lympho des, et les souris d pourvues d'ICOS ne parviennent pas d velopper des centres germinaux et ont des r ponses anticorps s v rement diminu es. Un autre r cepteur des mol cules B7 est CTLA-4 (CD152), qui est li en s quence CD28. CTLA-4 se lie aux mol cules B7 environ 20 fois plus avidement Fig. 9.24 Les lymphocytes T activ s s cr tent et r pondent l'IL-2. l'activation des lymphocytes T na fs induit l'expression et la s cr tion d'IL-2 et l'expression de r cepteurs IL-2 de haute affinit . L'IL-2 se lie aux r cepteurs IL-2 de haute affinit pour am liorer la croissance et la diff renciation des lymphocytes T. CTLA-4 se lie plus avidement la B7 que CD28 et d livre des signaux inhibiteurs aux cellules T activ es, cellule pr sentatrice d'antig ne des cellules T activ es, CMH de classe II CD4 + TCRCTLA-4 B7.1 Fig. 9.25 CTLA-4 est un r cepteur inhibiteur pour les mol cules B7. Les lymphocytes T na fs expriment Cd28, qui d livre un signal de co-stimulation sur les mol cules B7 de liaison (voir Fig. 9.22), favorisant ainsi la survie et l'expansion des lymphocytes T. Les lymphocytes T activ s expriment des niveaux accrus de CTLa-4 (Cd152), qui a une affinit plus lev e que Cd28 pour les mol cules B7 et se lie donc la plupart ou la totalit des mol cules B7. CTLa-4 sert ainsi r guler la phase prolif rative de la r ponse des lymphocytes T. que CD28, mais son effet est d'inhiber, plut t que d'activer, le lymphocyte T (Fig. 9.25). CTLA-4 ne contient pas de motif ITIM, et il est sugg r d'inhiber l'activation des lymphocytes T en rivalisant avec CD28 pour l'interaction avec les mol cules B7 exprim es par les cellules pr sentatrices d'antig ne. L'activation des lymphocytes T na fs induit l'expression de surface de CTLA-4, ce qui rend les lymphocytes T activ s moins sensibles que les lymphocytes T na fs la stimulation par la cellule pr sentatrice d'antig ne, limitant ainsi la production d'IL-2. Ainsi, la liaison de CTLA-4 aux mol cules B7 est essentielle pour limiter la r ponse prolif rative des lymphocytes T activ s l'antig ne et la B7. Cela a t confirm par la production de souris avec un g ne CTLA-4 perturb ; Ces souris d veloppent une maladie mortelle caract ris e par une prolif ration massive de lymphocytes. Les anticorps qui emp chent CTLA-4 de se lier aux mol cules B7 augmentent consid rablement les r ponses immunitaires d pendantes des lymphocytes T. Plusieurs mol cules de la famille des TNF d livrent galement des signaux de co-stimulation. Ceux-ci semblent tous fonctionner en activant NF B par une voie d pendante de TRAF (voir Section 7-23). La liaison de CD70 sur les cellules dendritiques son r cepteur CD27 exprim constitutivement sur les cellules T na ves fournit un puissant signal de co-stimulation aux cellules T au d but du processus d'activation. Le r cepteur CD40 sur les cellules dendritiques se lie au ligand CD40 exprim sur les cellules T, initiant une signalisation bidirectionnelle qui transmet des signaux d'activation la cellule T et induit galement la cellule dendritique exprimer une augmentation de la B7, stimulant ainsi la prolif ration des cellules T. Le r le de la paire de ligands CD40-CD40 dans le maintien d'une r ponse des lymphocytes T est d montr chez les souris d pourvues de ligand CD40 ; lorsque ces souris sont immunis es, l'expansion clonale des lymphocytes T r pondeurs est frein e un stade pr coce. La mol cule de lymphocytes T 4-1BB (CD137) et son ligand 4-1BBL, qui est exprim sur les cellules dendritiques activ es, les macrophages et les lymphoc
Immunologie de Janeway	ytes B, constituent une autre paire de costimulateurs de la famille des TNF. Les effets de cette interaction sont galement bidirectionnels, la cellule T et la cellule pr sentatrice d'antig ne recevant des signaux d'activation ; ce type d'interaction est parfois appel dialogue cellule T- :cellule pr sentatrice d'antig ne. Un autre r cepteur co-stimulateur et son ligand, OX40 et OX40L, sont exprim s respectivement sur les lymphocytes T activ s et les cellules dendritiques. Les souris d ficientes en OX40 pr sentent une r duction de la prolif ration des lymphocytes T CD4 en r ponse l'infection virale, ce qui indique qu'OX40 joue un r le dans le maintien des r ponses continues des lymphocytes T en am liorant la survie et la prolif ration des lymphocytes T. 9-18 Les lymphocytes T prolif rants se diff rencient en lymphocytes T effecteurs qui n'ont pas besoin de co-stimulation pour agir. Au cours des 4 5 jours de division cellulaire rapide qui suivent l'activation na ve des lymphocytes T, les lymphocytes T se diff rencient en lymphocytes T effecteurs qui acqui rent la capacit de synth tiser les mol cules n cessaires leurs fonctions auxiliaires sp cialis es ou cytotoxiques lorsqu'ils rencontrent nouveau leur antig ne sp cifique. Les lymphocytes T effecteurs subissent des changements suppl mentaires qui les distinguent des lymphocytes T na fs. L'un des plus importants r side dans leurs besoins d'activation : une fois qu'un lymphocyte T s'est diff renci en cellule effectrice, la rencontre avec son antig ne sp cifique entra ne une attaque immunitaire sans qu'il soit n cessaire de recourir une co-stimulation (Fig. 9.26). Cette distinction est particuli rement facile comprendre pour les lymphocytes T cytotoxiques CD8, qui doivent tre capables d'agir sur toute cellule infect e par un virus, que la cellule infect e puisse exprimer ou non des mol cules co-stimulatrices. Cependant, cette caract ristique est galement importante pour la fonction effectrice des cellules CD4, car les cellules T CD4 effectrices doivent tre capables d'activer les cellules B et les macrophages qui ont absorb l'antig ne, m me si ces cellules n'expriment pas initialement des mol cules de co-stimulation. Des changements sont galement observ s dans les mol cules d'adh sion cellulaire et les r cepteurs exprim s par les lymphocytes T effecteurs. Ils perdent la L-s lectine la surface cellulaire et cessent donc de recirculer dans les ganglions lymphatiques. Au lieu de cela, ils expriment des glycanes qui servent de ligands pour les Pand E-s lectines (par exemple, la P-s lectine glycoprot ine-1, ou PSGL-1), qui sont r gul es la hausse sur les cellules endoth liales vasculaires enflamm es et Fig. 9.26 Les lymphocytes T effecteurs peuvent r pondre l' tat de leur cellule effectrice (panneau central). une fois que les cellules se sont diff renci es sans co-stimulation. une cellule T na ve qui reconna t l'antig ne dans les cellules T effectrices, toute rencontre avec un antig ne sp cifique d clenche la surface d'une cellule pr sentatrice d'antig ne et re oit les actions effectrices requises sans qu'il soit n cessaire de la co-stimuler. Ainsi, lorsque deux signaux (fl ches 1 et 2, panneau de gauche) s'activent, et comme illustr ici, un lymphocyte T cytotoxique peut tuer toute cible infect e par le virus, la fois s cr te et r pond l'IL-2. La signalisation IL-2 am liore les cellules clonales, y compris celles qui n'expriment pas de mol cules co-stimulatrices. expansion et contribue la diff renciation des lymphocytes T pour permettre aux lymphocytes T effecteurs de rouler sur les vaisseaux sanguins aux sites d'inflammation. Ils expriment galement des niveaux plus lev s de LFA-1 et de CD2 que les lymphocytes T na fs, ainsi que l'int grine VLA-4, qui leur permet de se lier l'endoth lium vasculaire porteur de la mol cule d'adh sion VCAM-1, qui est galement exprim e sur l'endoth lium enflamm . Cela permet aux lymphocytes T effecteurs de sortir de la circulation sanguine et d'entrer dans les sites d'infection, o ils orchestrent la r ponse immunitaire locale. Ces changements dans la surface des lymphocytes T sont r sum s la Fig. 9.27 et seront discut s plus en d tail au Chapitre 11. Fig. 9.27 L'activation des lymphocytes T modifie l'expression de plusieurs mol cules de surface cellulaire. L'exemple ici est une cellule T Cd4. Les lymphocytes T na fs au repos expriment la L-s lectine, travers laquelle ils abritent des ganglions lymphatiques, mais expriment des niveaux relativement faibles d'autres mol cules d'adh sion telles que Cd2 et LFa-1. lors de l'activation, l'expression de la L-s lectine cesse et, la place, l'expression des ligands des e-s lectines pand est induite (par exemple, psGL-1), ce qui permet aux lymphocytes T activ s de rouler sur les e-s lectines pand exprim es sur l'endoth lium aux sites d'inflammation. Des quantit s accrues de l'int grine LFa-1 sont galement produites, qui est activ e pour se lier ses
Immunologie de Janeway	ligands, ICaM-1 et ICaM-2. une int grine nouvellement exprim e appel e vLa-4, qui permet aux lymphocytes T de s'arr ter sur l'endoth lium vasculaire enflamm , garantit que les lymphocytes T activ s p n trent dans les tissus p riph riques aux sites o ils sont susceptibles de rencontrer une infection. Les lymphocytes T activ s ont galement leur surface une densit plus lev e de la mol cule d'adh sion Cd2, augmentant l'avidit de leur interaction avec les cellules cibles potentielles, ainsi qu'une densit plus lev e de la mol cule d'adh sion Cd44. Par pissage alternatif de la transcription de l'ARN du g ne Cd45, un changement se produit dans l'isoforme de Cd45 qui est exprim , les lymphocytes T activ s exprimant l'isoforme Cd45ro, qui s'associe au r cepteur des lymphocytes T et au Cd4. Ce changement rend le lymphocyte T plus sensible la stimulation par de faibles concentrations de complexes peptide :MhC. Enfin, le r cepteur 1 de la sphingosine 1-phosphate (s1pr1) est exprim par les lymphocytes T na fs au repos, ce qui permet la sortie des tissus lympho des des cellules qui ne sont pas activ es (voir Fig. 9.11). La r gulation n gative de S1pr1 pendant plusieurs jours apr s l'activation emp che la sortie des lymphocytes T pendant la p riode de prolif ration et de diff renciation. Apr s plusieurs jours, il est nouveau exprim , permettant aux cellules effectrices de sortir des tissus lympho des. Les lymphocytes T CD8 9-19 peuvent tre activ s de diff rentes mani res pour devenir des cellules effectrices cytotoxiques. Les lymphocytes T na fs se divisent en deux grandes classes, dont l'une porte le cor cepteur CD8 sa surface et l'autre porte le cor cepteur CD4. Les lymphocytes T CD8 se diff rencient tous en lymphocytes T cytotoxiques CD8 (parfois appel s lymphocytes cytotoxiques, ou CTL), qui tuent leurs cellules cibles (Fig. 9.28). Ils sont importants dans la d fense contre les agents pathog nes intracellulaires, en particulier les virus. Les cellules infect es par le virus pr sentent leur surface des fragments de prot ines virales sous forme de complexes peptide :CMH de classe I, et ceux-ci sont reconnus par des lymphocytes T cytotoxiques. Peut- tre parce que les actions effectrices de ces cellules sont si destructrices, les lymphocytes T CD8 na fs ont besoin de plus d'activit co-stimulatoire pour devenir des cellules effectrices activ es que les lymphocytes T CD4 na fs. Cette exigence peut tre satisfaite de deux mani res. Le plus simple est l'amor age par des cellules dendritiques activ es, qui ont une activit co-stimulatoire intrins que lev e. Dans certaines infections virales, les cellules dendritiques deviennent suffisamment activ es pour inciter directement les lymphocytes T CD8 produire l'IL-2 n cessaire leur diff renciation en cellules effectrices cytotoxiques, sans l'aide des lymphocytes T CD4. Cette propri t des cellules dendritiques a t exploit e pour g n rer des r ponses cytotoxiques des lymphocytes T contre les tumeurs, comme nous le verrons au chapitre 16. Dans la majorit des infections virales, cependant, l'activation des lymphocytes T CD8 n cessite une aide suppl mentaire, qui est fournie par les lymphocytes T effecteurs CD4. Les lymphocytes T CD4 qui reconnaissent les antig nes apparent s pr sent s par la cellule pr sentatrice de l'antig ne peuvent amplifier l'activation des lymphocytes T CD8 na fs en activant davantage la cellule pr sentatrice de l'antig ne (Fig. 9.29). B7 exprim par la cellule dendritique active d'abord les lymphocytes T CD4 pour exprimer l'IL-2 et le ligand CD40 (voir les sections 9-16 et 9-17). Le ligand CD40 se lie CD40 sur la cellule dendritique, d livrant un signal suppl mentaire qui augmente l'expression de B7 et 4-1BBL par la cellule dendritique, qui son tour fournit une co-stimulation suppl mentaire la cellule T CD8 na ve. L'IL-2 produite par les lymphocytes T CD4 activ s agit galement pour favoriser la diff renciation des lymphocytes T CD8 effecteurs. 9 20 lymphocytes T CD4 se diff rencient en plusieurs sous-ensembles de cellules effectrices fonctionnellement diff rentes. Contrairement aux lymphocytes T CD8, les lymphocytes T CD4 se diff rencient en plusieurs sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs qui orchestrent diff rentes fonctions immunitaires. Les principaux sous-ensembles fonctionnels sont TH1 (T auxiliaire 1), TH2, TH17, T auxiliaire folliculaire (TFH) et les cellules T r gulatrices (Treg). Les sous-ensembles TH1, TH2 et TH17 sont induits par diff rentes classes d'agents pathog nes et sont d finis sur la base des diff rentes combinaisons de cytokines qu'ils s cr tent (Fig. 9.30). Ces sous-ensembles coop rent avec diff rentes cellules inn es de la s rie my lomonocytaire et avec les cellules lympho des inn es (ILC) pour former des modules immunitaires int gr s sp cialis s dans l' limination des diff rentes classes d'agents pathog nes (voir Fig. 3.37). L'un ou l'autre de ces sous-ensembles deviendra g n ralement
Immunologie de Janeway	pr dominant mesure que la r ponse immunitaire progresse, en particulier dans les infections persistantes, l'auto-immunit ou les allergies. Comme Fig. 9.29 La plupart des r ponses des lymphocytes T CD8 n cessitent des lymphocytes T CD4. Les lymphocytes T Cd8 reconnaissant l'antig ne sur les cellules faiblement co-stimulatrices peuvent ne s'activer qu'en pr sence de lymphocytes T Cd4 interagissant avec la m me cellule pr sentatrice d'antig ne (apC). Cela se produit principalement lorsqu'un lymphocyte T Cd4 effecteur reconna t l'antig ne sur la cellule pr sentatrice d'antig ne et est d clench pour induire des niveaux accrus d'activit co-stimulatoire sur la cellule pr sentatrice d'antig ne. Les lymphocytes T Cd4 produisent galement une quantit abondante d'IL-2 et contribuent ainsi la prolif ration des lymphocytes T Cd8. Cela peut son tour activer la cellule T Cd8 pour qu'elle produise sa propre IL-2. Fig. 9.30 Des sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs CD4 sont sp cialis s pour aider diff rentes cellules cibles radiquer diff rentes classes d'agents pathog nes. contrairement aux lymphocytes T Cd8, qui agissent directement sur les cellules cibles infect es pour liminer les agents pathog nes, les lymphocytes T Cd4 am liorent g n ralement les fonctions effectrices d'autres cellules qui radiquent les agents pathog nes, qu'il s'agisse de cellules du syst me immunitaire inn ou, dans le cas des cellules TFh, de lymphocytes B sp cifiques de l'antig ne. Les cellules Th1 (premiers panneaux) produisent des cytokines, telles que IFn- , qui activent les macrophages, leur permettant de d truire plus efficacement les micro-organismes intracellulaires. Les cellules Th2 (deuxi mes panneaux) produisent des cytokines qui recrutent et activent les osinophiles (IL-5) et les mastocytes et basophiles (IL-4), et favorisent une immunit barri re renforc e la surface des muqueuses (IL-13) pour radiquer les helminthes. Les cellules Th17 (troisi mes panneaux) s cr tent des cytokines de la famille IL-17 qui incitent les cellules pith liales et stromales locales produire des chimiokines qui recrutent des neutrophiles sur les sites d'infection. Les cellules Th17 produisent galement de l'IL-22 qui, avec l'IL-17, peut activer les cellules pith liales au niveau du site barri re pour produire des peptides antimicrobiens qui tuent les bact ries. Les cellules TFh (quatri mes panneaux) forment des interactions apparent es avec les cellules B na ves par la reconnaissance li e de l'antig ne et du trafic vers les follicules des cellules B, o elles favorisent la r ponse du centre germinal. Les cellules TFh produisent des cytokines caract ristiques d'autres sous-ensembles et participent aux r ponses de type 1, 2 et 3 qui sont recrut es contre diff rents types d'agents pathog nes. Les cellules TFh produisant IFn- activent les lymphocytes B pour produire des anticorps fortement opsonisants appartenant certaines sous-classes d'IgG (IgG1 et IgG3 chez l'homme, et leurs homologues, IgG2a et IgG2b, chez la souris) dans les r ponses de type 1. Les cellules TFh produisant l'IL-4 incitent les lymphocytes B se diff rencier et produire de l'immunoglobuline Ige, qui arme les mastocytes et les basophiles pour la lib ration de granules dans les r ponses de type 2. Les cellules TFh qui produisent l'IL-17 semblent tre importantes pour g n rer des anticorps opsonisants dirig s contre les agents pathog nes extracellulaires dans le contexte de l'immunit de type 3/Th17. Les lymphocytes T r gulateurs (panneaux de droite) suppriment g n ralement l'activit des lymphocytes T et des cellules immunitaires inn es et aident pr venir le d veloppement de l'auto-immunit pendant les r ponses immunitaires. nous verrons plus en d tail dans le chapitre 11, les caract ristiques fonctionnelles de ces sous-ensembles de lymphocytes T sont parall les bien des gards celles des cellules lympho des inn es (ILC), qui, bien que d pourvues de r cepteurs antig niques, produisent bon nombre des m mes mod les de cytokines effectrices ou de cytotoxines. Les premiers sous-ensembles de lymphocytes T CD4 tre distingu s taient les sous-ensembles TH1 et TH2, d'o leurs noms. Les cellules TH1 sont caract ris es par la production d'IFN- , tandis que les cellules TH2 sont caract ris es par la production d'IL-4, d'IL-5 et d'IL-13. Les cellules TH17 sont ainsi nomm es parce qu'elles produisent les cytokines IL-17A et IL-17F ; ils produisent galement de l'IL-22. Les cellules TFH se d veloppent de concert avec les cellules TH1, TH2 ou TH17 pour aider les cellules B g n rer des immunoglobulines de classe interchang e de diff rents isotypes, qui sont cibl es sur diff rentes cellules effectrices immunitaires inn es par l'ensemble de r cepteurs Fc qu'elles affichent. Les cellules Treg ont une fonction immunor gulatrice et favorisent la tol rance aux antig nes qu'elles reconnaissent, plut t que leur limination. Les cellules TH1 aident radiquer les infection
Immunologie de Janeway	s par des microbes qui peuvent survivre ou se r pliquer dans les macrophages. Il s'agit par exemple de certains virus, protozoaires et bact ries intracellulaires, telles que les mycobact ries qui causent la tuberculose et la l pre. Ces bact ries sont phagocyt es par les macrophages de la mani re habituelle mais peuvent chapper aux m canismes de destruction intracellulaires d crits au chapitre 3. Si une cellule TH1 reconna t les antig nes bact riens affich s la surface d'un macrophage infect , elle activera davantage le macrophage par la lib ration d'IFN- , ce qui augmente l'activit microbicide du macrophage pour tuer les bact ries ing r es. Les r ponses de type 1 favorisent galement le changement de classe des lymphocytes B qui favorise la production d'anticorps IgG opsonisants, tels que IgG2a chez la souris. Nous d crirons plus en d tail les fonctions d'activation des macrophages des cellules TH1 au chapitre 11. Les cellules TH2 aident contr ler les infections par des parasites extracellulaires, en particulier les helminthes, en favorisant les r ponses m di es par les osinophiles, les mastocytes et les IgE. En particulier, les cytokines produites dans le cadre d'une r ponse de type 2 sont n cessaires au changement de classe des lymphocytes B pour produire des IgE, dont le r le principal est de lutter contre les infections parasitaires. L'IgE est galement l'anticorps responsable des allergies et de l'asthme, ce qui rend la diff renciation de TH2 d'un int r t m dical suppl mentaire. Le troisi me sous-ensemble effecteur majeur des lymphocytes T CD4 est le TH17. Les cellules TH17 sont g n ralement induites en r ponse aux bact ries et aux champignons extracellulaires, et amplifient les r ponses neutrophiles qui aident liminer ces agents pathog nes (voir Fig. 9.30). Les r ponses TH17, ou type 3, favorisent galement le passage de la classe des lymphocytes B aux anticorps IgG2 et IgG3 opsonisants. Les cytokines produites par les cellules TH17, y compris l'IL-17 et l'IL-22, sont galement importantes dans l'activation des cellules pith liales de barri re dans les tractus gastro-intestinaux, respiratoires et urog nitaux et la peau, afin de produire des peptides antimicrobiens qui r sistent l'invasion microbienne. Contrairement aux cellules TH1, TH2 ou TH17, les cellules TFH contribuent l' radication de la plupart des classes d'agents pathog nes gr ce leur r le unique dans l'aide aux cellules B pour favoriser les r ponses du centre germinal, quel que soit le mod le de r ponse immunitaire auquel elles sont associ es. Ainsi, les cellules TFH sont induites dans le contexte des r ponses de type 1, de type 2 ou de type 3, o elles jouent un r le central dans le d veloppement de mod les distincts d'anticorps de classe variable. Les cellules TFH sont identifi es principalement par leur expression de certains marqueurs, tels que CXCR5 et-1, et leur localisation dans les follicules lympho des. Avant la d couverte des cellules TFH, un point de controverse avait t le r le des sous-ensembles effecteurs T CD4 dans l'aide des cellules B. Bien qu'il ait t initialement sous-entendu qu'il s'agissait principalement de la fonction des cellules TH2, on pense maintenant que la cellule TFH, plut t que les cellules TH1, TH2 ou TH17, est la principale cellule T effectrice qui fournit l'aide des cellules B pour la production d'anticorps de haute affinit dans les follicules lympho des. N anmoins, les cellules TFH se d veloppent en tant que composant des r ponses de type 1, 2 ou 3 et partagent la production de certaines des cytokines d finissant la lign e des cellules TH1, TH2 et TH17 pour conduire la diff renciation des cellules B na ves en mod les alternatifs de commutation d'isotype. Cela explique comment, au cours d'une infection, les lymphocytes B peuvent recevoir de l'aide pour passer aux IgE gr ce la pr sence de cytokines TH2 , ou passer d'autres isotypes tels que les IgG2a gr ce la pr sence de cytokines TH1 . Ainsi, bien que la relation d veloppementale de TFH avec d'autres sous-ensembles de CD4 fasse encore l'objet de recherches actives, les cellules TFH semblent repr senter une branche distincte de lymphocytes T effecteurs qui restent dans les tissus lympho des et sont sp cialis es pour fournir une aide aux lymphocytes B. Nous reviendrons plus en d tail sur les fonctions d'assistance des cellules TFH dans les chapitres 10 et 11. Tous les lymphocytes T effecteurs d crits ci-dessus sont impliqu s dans l'activation de leurs cellules cibles pour produire des r ponses qui aident liminer les agents pathog nes du corps. D'autres lymphocytes T CD4 ont une fonction diff rente. Ceux-ci sont appel s lymphocytes T r gulateurs, ou cellules Treg, car leur fonction est de supprimer les r ponses des lymphocytes T plut t que de les activer. Ainsi, les cellules Treg sont impliqu es dans la limitation de la r ponse immunitaire et la pr vention de l'auto-immunit . Deux sous-ensembles principaux de lymphocyt
Immunologie de Janeway	es T r gulateurs sont actuellement reconnus. Un sous-ensemble est soumis un destin r gulateur alors qu'il est encore dans le thymus, et est connu sous le nom de lymphocytes T naturels ou d riv s du thymus (nT et tT, respectivement ; voir la section 8-26). L'autre sous-ensemble de lymphocytes T se diff rencie des lymphocytes T CD4 na fs en p riph rie sous l'influence de conditions environnementales particuli res. Ce groupe est connu sous le nom de lymphocytes T induits, ou d riv s p riph riques, (iT et pT, respectivement). Ces cellules seront abord es plus en d tail la section 9-23. Les cytokines 9-21 induisent la diff renciation des lymphocytes T CD4 na fs par des voies effectrices distinctes. Apr s avoir bri vement not les types et les fonctions des sous-ensembles de lymphocytes T CD4, nous allons maintenant examiner comment ils sont d riv s de lymphocytes T na fs. Le devenir de la descendance d'un lymphocyte T CD4 na f est largement d fini au cours de la p riode d'amor age initiale et est r gul par des signaux fournis par l'environnement local, qu'il s'agisse de la cellule pr sentatrice de l'antig ne d'amor age ou d'autres cellules immunitaires inn es qui ont t activ es par un agent pathog ne. Comme nous l'avons mentionn pr c demment, les principaux d terminants du devenir d veloppemental des lymphocytes T CD4 na fs sont la combinaison et l' quilibre des cytokines sp cifiant la lign e, qui sont int gr es la TCR et la signalisation co-stimulatoire pendant l'amor age. Les cinq principaux sous-ensembles dans lesquels les lymphocytes T CD4 na fs peuvent se d velopper TH1, TH2, TH17, TFH et les lymphocytes T r gulateurs induits (cellules iTreg) sont associ s des signaux distincts qui induisent leur formation, diff rents facteurs de transcription qui entra nent leur diff renciation, ainsi qu' des cytokines uniques et des marqueurs de surface qui d finissent leur identit (Figs. 9.31 et 9.32). Le d veloppement de TH1 est induit lorsqu'il y a une pr dominance des cytokines IFN- et IL-12 au cours des premiers stades de l'activation na ve des lymphocytes T. Comme d crit la section 3-16, de nombreuses cytokines cl s, y compris l'IFN- et l'IL-12, stimulent la voie de signalisation intracellulaire JAK-STAT, entra nant l'activation de r seaux de g nes sp cifiques. Diff rents membres des familles JAK et STAT sont activ s par diff rentes cytokines. Chacune des voies effectrices d pend d'un mod le distinct d'activation de STAT en aval des cytokines sp cifiant la lign e pour programmer un r seau de facteurs de transcription unique qui d finit le profil d'expression g nique des lymphocytes T effecteurs matures (voir Fig. 9.32). Pour le d veloppement de TH1, STAT1 et STAT4 sont critiques et sont activ s s quentiellement par des interf rons (type 1 IFN- et IFN- ; ou type 2 IFN- ) et IL-12, respectivement, qui sont produits par les cellules immunitaires inn es au d but de l'infection. Les ILC activ es du groupe 1, telles que les cellules NK, peuvent galement tre une source importante d'IFN- . Enfin, les cellules TH1 elles-m mes peuvent fournir de l'IFN- , renfor ant ainsi le signal pour la diff renciation d'un plus grand nombre de cellules TH1 par une boucle de r troaction positive. Fig. 9.31 Les cytokines sont les principaux d terminants des programmes alternatifs de diff renciation des effecteurs des lymphocytes T CD4. Les cellules pr sentatrices d'antig nes, principalement les cellules dendritiques, ainsi que d'autres cellules immunitaires inn es peuvent fournir diverses cytokines qui induisent le d veloppement de lymphocytes T Cd4 na fs en sous-ensembles distincts. Les conditions environnementales, telles que l'exposition divers agents pathog nes, d terminent les cytokines que les cellules du capteur inn produiront. Les cellules Th1 se diff rencient en r ponse la signalisation s quentielle IFn- et IL-12, tandis que les cellules Th2 se diff rencient en r ponse l'IL-4. L'IL-6 produite par les cellules dendritiques agit avec le facteur de croissance transformant- (TGF- ) pour induire la diff renciation des cellules Th17, qui r gulent la hausse l'expression du r cepteur de l'IL-23 et deviennent sensibles l'IL-23. Les cellules TFh ont galement besoin de l'IL-6 pour leur d veloppement, bien que l'on ne sache pas actuellement quels signaux suppl mentaires pourraient induire leur diff renciation partir de pr curseurs na fs. En l'absence d'agents pathog nes, la pr sence de TGF- et d'IL-2, ainsi que l'absence d'IL-6, favorisent le d veloppement de lymphocytes T induits. Fig. 9.32 Diff rents membres de la famille des facteurs de transcription STAT agissent imm diatement en aval des cytokines qui d terminent le d veloppement du sous-ensemble des lymphocytes T CD4. l'exception du TGF- , qui participe la fois au d veloppement de Th17 et d'iTreg, chacune des cytokines qui sp cifient le d veloppement de cellules effectrices distinctes active diff rents membres de la famille de
Immunologie de Janeway	s facteurs de transcription sTaT. La diff renciation des cellules Th1 d pend de l'activation s quentielle de sTaT1 et sTaT4 par la liaison d'IFn- et d'IL-12 leurs r cepteurs respectifs sur des cellules T Cd4 na ves activ es par l'antig ne. Ces deux facteurs sTaT participent l'induction de l'expression de T-bet, qui coop re ensuite avec les sTaT pour programmer la diff renciation Th1. La diff renciation des cellules Th2 d pend de l'activation de sTaT6 en aval de la signalisation du r cepteur IL-4. sTaT6 agit pour augmenter l'expression de GaTa3, qui coop re avec sTaT6 pour programmer la diff renciation de Th2. L'IL-6 active sTaT3 qui, de concert avec le TGF- , participe l'induction de l'expression de ror t et de la diff renciation de Th17. L'IL-23, qui agit plus tard dans la diff renciation Th17, active galement sTaT3 pour soutenir et amplifier le programme Th17. La programmation de la diff renciation des cellules TFh par les facteurs sTaT n'est pas enti rement comprise, bien que les actions de sTaT3 en amont de l'expression de Bcl-6 soient essentielles. l'activation de sTaT5 par IL-2 est importante dans la diff renciation des iTreg et agit en amont de l'expression de Foxp3. L'activation de STAT1 par l'interf ron induit dans les lymphocytes T CD4 na fs activ s induit l'expression d'un autre facteur de transcription, T-bet, qui active les g nes de l'IFN- et du composant inductible du r cepteur de l'IL-12, l'IL-12R 2 (l'autre composant du r cepteur, l'IL-12R 1, est d j exprim sur les lymphocytes T na fs). Ces lymphocytes T sont maintenant d termin s devenir des cellules TH1 et peuvent tre activ s par l'IL-12 produite par les cellules dendritiques et les macrophages pour induire la signalisation STAT4. STAT4 r gule davantage l'expression de T-bet et compl te la programmation TH1. En raison de son r le central dans la programmation du d veloppement de TH1, le T-bet est parfois appel r gulateur principal de la diff renciation des cellules TH1. Le d veloppement de TH2 n cessite de l'IL-4. Lorsqu'un lymphocyte T na f activ par l'antig ne rencontre l'IL-4, son r cepteur active STAT6, qui favorise l'expression du facteur de transcription GATA3. GATA3 est un puissant activateur des g nes codant pour plusieurs cytokines produites par les cellules TH2, telles que l'IL-4 et l'IL-13. GATA3 induit galement sa propre expression, stabilisant ainsi la diff renciation de TH2 via une r troaction positive intrins que la cellule. La source initiale de l'IL-4 qui d clenche une r ponse TH2 a longtemps t d battue. Les osinophiles, les basophiles et les mastocytes sont chacun des possibilit s attrayantes car ils peuvent produire une IL-4 abondante lorsqu'ils sont activ s par la chitine, un polysaccharide pr sent dans les parasites helminthiques, ainsi que dans les insectes et les crustac s, qui induit des r ponses TH2. Chez les souris trait es la chitine, les osinophiles et les basophiles sont recrut s dans les tissus et sont activ s pour produire de l'IL-4. Chez l'homme, les ILC du groupe 2 peuvent galement produire de l'IL-4, ce qui sugg re que ces cellules pourraient contribuer la diff renciation de TH2, bien que cela ne soit pas prouv . De toute vidence, il existe plusieurs cellules immunitaires inn es qui pourraient contribuer l'IL-4 pour le d veloppement de TH2, et la source cellulaire pourrait diff rer, en fonction de l'antig ne incitant. De la m me mani re que la r troaction positive pour le d veloppement des cellules TH1 fournie par l'IFN- produite par les cellules TH1 activ es, l'IL-4 produite par les cellules TH2 activ es peut amplifier le d veloppement de TH2 partir de pr curseurs na fs de cellules T. Les cellules TH17 apparaissent lorsque les cytokines IL-6 et le facteur de croissance transformant (TGF)- pr dominent lors de l'activation na ve des lymphocytes T CD4 (voir Figs. 9.31 et 9.32). Le d veloppement des cellules TH17 n cessite l'action de STAT3, qui est activ par la signalisation IL-6. Les cellules TH17 en d veloppement expriment le r cepteur de la cytokine IL-23, plut t que le r cepteur IL-12 typique des cellules TH1, et l'expansion et le d veloppement ult rieur de l'activit effectrice de TH17 semblent n cessiter l'IL-23, similaire l'exigence de l'IL-12 dans les r ponses TH1 efficaces (voir Figs. 9.31 et 9.32). Le facteur de transcription signature, ou r gulateur principal, de la diff renciation des cellules TH17 est ROR t, un r cepteur d'hormone nucl aire qui joue un r le central dans la stabilisation du d veloppement des cellules TH17. La source d'IL-6 et de TGF- n cessaire la diff renciation cellulaire TH17 provient principalement des cellules immunitaires inn es activ es par des produits microbiens. Contrairement aux cellules TH1 ou TH2, les cellules TH17 ne semblent pas induire directement le d veloppement de cellules TH17 partir de cellules T CD4 na ves via une r troaction positive, car elles ne produisent pas d'IL-6. Cependant, l'IL-17 produite par les c
Immunologie de Janeway	ellules TH17 semble augmenter la production d'IL-6 par les cellules immunitaires inn es et fournir un m canisme indirect pour renforcer la diff renciation de TH17 par rapport aux pr curseurs na fs. lors de la reconnaissance de l'antig ne dans les tissus lympho des secondaires, et non dans le thymus. Ils se d veloppent lorsque les lymphocytes T na fs sont activ s en pr sence du facteur de croissance transformant les cytokines (TGF- ) et en l'absence d'IL-6 et d'autres cytokines pro-inflammatoires. Ainsi, c'est la pr sence ou l'absence d'IL-6 qui d termine si la co-signalisation du TGF- conduit au d veloppement de cellules Treg immunosuppressives ou de cellules TH17, qui favorisent l'inflammation et la g n ration d'immunit (Fig. 9.33). La g n ration d'IL-6 par les cellules immunitaires inn es est r gul e par la pr sence ou l'absence d'agents pathog nes, les produits pathog nes ayant tendance stimuler sa production. En l'absence d'agents pathog nes, la production d'IL-6 est faible, ce qui favorise la diff renciation des cellules Treg immunosuppressives et pr vient ainsi les r ponses immunitaires ind sirables. Comme les cellules nT, les cellules iT se distinguent par l'expression du facteur de transcription FoxP3 et CD25 la surface de la cellule, et semblent tre fonctionnellement quivalentes aux cellules nT. Les cellules iT et nT elles-m mes peuvent produire du TGF- , ainsi que de l'IL-10, qui agissent de mani re inhibitrice pour supprimer les r ponses immunitaires et l'inflammation, et peuvent agir pour soutenir une diff renciation suppl mentaire des iTreg. Les cellules TFH, contrairement aux sous-ensembles d crits ci-dessus, n'ont pas t produites efficacement in vitro, de sorte que les conditions requises pour leur diff renciation ne sont pas encore clairement tablies. L'IL-6 semble tre important pour le d veloppement de TFH, mais il reste encore beaucoup apprendre sur le contr le de ce sous-ensemble. Un facteur de transcription important pour le d veloppement de la TFH est Bcl-6, qui est n cessaire l'expression de CXCR5, le r cepteur de la chimiokine CXCL13, qui est produite par les cellules stromales du follicule des cellules B. CXCR5 est essentiel pour la localisation de la TFH dans les follicules et n'est pas exprim par d'autres sous-ensembles de cellules T effectrices. Les cellules TFH expriment galement ICOS, dont le ligand est exprim abondamment par les cellules B. ICOS semble crucial pour l'activit auxiliaire des cellules TFH, car les souris d pourvues d'ICOS pr sentent un d faut s v re des r ponses anticorps d pendantes des lymphocytes T. En plus de la production de faibles quantit s de cytokines caract ristiques des sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs avec lesquels elles se d veloppent en parall le (par exemple, IFN- , IL-4 ou IL-17), et qui favorisent diff rents mod les de commutation de classe des lymphocytes B, les cellules TFH produisent de grandes quantit s d'IL-21, une cytokine qui favorise la prolif ration et la diff renciation des lymphocytes B en plasmocytes producteurs d'anticorps. 9-22 sous-ensembles de lymphocytes T CD4 peuvent r guler mutuellement la diff renciation gr ce aux cytokines qu'ils produisent. Les diff rents sous-ensembles de lymphocytes T CD4 effecteurs ont chacun des fonctions tr s diff rentes. Pour que la r ponse immunitaire contr le efficacement diff rents types d'agents pathog nes, elle doit orchestrer une r ponse effectrice coordonn e domin e par l'un de ces sous-ensembles. L'un des principaux moyens d'y parvenir est d'utiliser l'ensemble distinct de cytokines produites par les diff rents sous-ensembles. Il est important de noter que certaines de ces m mes cytokines participent galement des boucles de r troaction positives et n gatives qui contr lent la diff renciation des lymphocytes T effecteurs des pr curseurs na fs, fournissant ainsi un m canisme pour promouvoir un mod le de r ponse effectrice tout en supprimant les autres. Par exemple, l'IFN- (produit par les cellules TH1) et l'IL-4 (produit par les cellules TH2) inhibent puissamment le d veloppement de TH17, favorisant le d veloppement de TH1 ou TH2, respectivement (Fig. 9.34). De m me, il existe une r gulation crois e entre les cellules TH1 et TH2. L'IL-4 produite par les cellules TH2 inhibe puissamment le d veloppement de TH1. l'inverse, l'IFN- , un produit des cellules TH1, peut inhiber la prolif ration des cellules TH2 (voir Fig. 9.34). Le TGF- produit par les lymphocytes T inhibe le d veloppement des lymphocytes TH1 et TH2. De cette fa on, les cytokines produites par les lymphocytes T effecteurs renforcent la diff renciation de leur propre type partir des cellules pr curseurs na ves. Les cellules TH1 g n rent de grandes quantit s d'IFN- lorsqu'elles reconnaissent l'antig ne sur une cellule cible, renfor ant ainsi le signal pour la diff renciation d'un plus grand nombre de cellules TH1 par le biais d'une boucle de r troaction positive. De cette fa on, la reconnaissan
Immunologie de Janeway	ce d'un type particulier Fig. 9.33 Un besoin commun de TGF- dans la diff renciation des cellules iTreg et TH17 fournit un lien de d veloppement qui refl te leurs r les compl mentaires dans la promotion du mutualisme avec le microbiote. Les tissus muqueux, en particulier les intestins, o le syst me immunitaire doit faire face une densit extraordinairement lev e d'organismes microbiens qui composent le microbiote, constituent un site majeur pour le d ploiement des cellules iT et Th17. Bien que le microbiote fournisse son h te d'importantes fonctions m taboliques, il repr sente galement une menace potentielle car certains de ses constituants sont des agents pathog nes opportunistes qui peuvent provoquer de graves infections s'ils franchissent la barri re muqueuse. en tant qu'adaptation pour limiter l'inflammation ind sirable dirig e contre le microbiote tout en conservant la capacit de d velopper une r ponse immunitaire protectrice de l'h te en cas de franchissement de la barri re, l' quilibre d veloppemental entre les cellules iTreg, qui suppriment les r ponses inflammatoires contre le microbiote, et les cellules Th17, qui favorisent les r ponses inflammatoires protectrices de l'h te, est d termin par l' quilibre entre la production du m tabolite de la vitamine A, l'acide r tino que tout-trans (AT-ra) et la production de l'acide r tino que cytokine pro-inflammatoire IL-6 par les cellules dendritiques muqueuses. l'hom ostasie, les antig nes d riv s du microbiote sont pr sent s par un sous-ensemble sp cialis de cellules dendritiques r sidentes qui produisent de l'AT-Ra, mais pas d'IL-6. cependant, lorsque les antig nes sont reconnus dans le contexte des signaux stimulant TLr, la production d'at-ra est supprim e en faveur de l'IL-6, favorisant ainsi le d veloppement de cellules effectrices Th17. dans des conditions hom ostatiques, le TGF- produit par les lymphocytes T r prime les r ponses Th1 et Th2 afin de favoriser le d veloppement des lymphocytes T. dans des conditions inflammatoires qui favorisent la production d'IL-6, la production de TGF- par les lymphocytes T inhibe de la m me mani re l'activation des r ponses Th1 ou Th2 (panneaux sup rieurs) afin de faciliter le d veloppement des cellules Th17, qui seraient autrement puissamment inhib es par IFn- ou IL-4. l'inverse, si des signaux sont pr sents pour induire les cellules Th1 ou Th2, les cytokines IFn- ou IL-4 produites par celles-ci peuvent annuler l'effet de l'IL-6 et inhiber le d veloppement de Th17 (panneau central inf rieur). L'IFn- produite par les cellules Th1 bloque la croissance des cellules Th2 (panneaux de droite). d'autre part, l'IL-4 produite par les cellules Th2 emp che principalement le d veloppement des cellules Th1 en faveur des cellules Th2 (panneaux de gauche). bien que cela ne soit pas d montr , tous les sous-ensembles de lymphocytes T peuvent produire de l'IL-10 dans des conditions de stimulation antig nique chronique, ce qui inhibe la production d'IL-12, d'IL-4 et d'IL-23 par les cellules dendritiques et les macrophages, supprimant ainsi le d veloppement et/ou le maintien des cellules Th1, Th2 et Th17. Fig. 9.34 Les sous-ensembles de lymphocytes T CD4 produisent chacun des cytokines qui peuvent r guler n gativement le d veloppement ou l'activit effectrice d'autres sous-ensembles. L'IL-4 ou l'IFN- peut inhiber le d veloppement des cellules TH17 L'IL-4IFN- TH-4IL-4IL-4 agit pour inhiber la diff renciation des cellules TH1 L'IFN- agit sur les cellules TH2 pour inhiber la prolif ration TH1TH2IL-4TGF- TGF- IFN- IFN- Les cellules TH2 activ es s cr tent de l'IL-4 Les cellules TH1 activ es s cr tent de l'IFN- TH2TregLes cellules TH1 suppriment la diff renciation et la prolif ration des cellules TH1 et TH2 de l'agent pathog ne par le syst me immunitaire inn initie une r action en cha ne qui relie la r ponse inn e la r ponse immunitaire adaptative, ce qui amplifie son tour la r ponse inn e. Ainsi, certaines infections bact riennes intracellulaires (par exemple, les mycobact ries et Listeria) induisent la production d'IL-12 par les cellules dendritiques et les macrophages, favorisant ainsi l' mergence de cellules effectrices TH1. Les cellules TH1, leur tour, favorisent une activation accrue des macrophages qui liminent ces agents pathog nes intracellulaires. Les cons quences n fastes d'une r gulation crois e inappropri e des r ponses des lymphocytes T effecteurs par les cytokines ont t d montr es dans un certain nombre de mod les infectieux chez la souris. De telles tudes renforcent l'id e que l'induction du sous-ensemble de lymphocytes T CD4 effecteurs appropri est cruciale pour l' limination des agents pathog nes, et montrent que des diff rences subtiles dans les r ponses des lymphocytes T CD4 peuvent avoir un impact significatif sur l'issue de l'infection. Un exemple de cela est le mod le murin d'infection par le parasite protozoaire Leishmania major, qui n cessite une r ponse TH1 et l'activation d
Immunologie de Janeway	es macrophages pour la clairance. Les souris C57BL/6 produisent des cellules TH1 qui prot gent l'animal en activant les macrophages infect s pour tuer L. major. Cependant, chez les souris BALB/c infect es par L. major, les lymphocytes T CD4 ne se diff rencient pas en lymphocytes TH1 ; au lieu de cela, ils deviennent des cellules TH2, qui sont incapables d'activer les macrophages pour inhiber la croissance de Leishmania. Cette diff rence semble r sulter d'une population de lymphocytes T m moires sp cifiques des antig nes d riv s de l'intestin mais qui r agissent de mani re crois e avec un antig ne, LACK (analogue de Leishmania des r cepteurs de la kinase C activ e), exprim par le parasite Leishmania. Ces cellules m moire sont pr sentes dans les deux souches de souris, mais pour des raisons inconnues, elles produisent de l'IL-4 chez les souris BALB/c mais pas chez les souris C57BL/6. Chez les souris BALB/c, la petite quantit d'IL-4 s cr t e par ces cellules m moire lors de l'infection Leishmania conduit les nouveaux lymphocytes T CD4 sp cifiques de Leishmania devenir des cellules TH2 au lieu de cellules TH1, ce qui entra ne l' chec de l' limination des agents pathog nes et la mort. Le d veloppement pr f rentiel des cellules TH2 plut t que TH1 chez les souris BALB/c peut tre invers si l'IL-4 est bloqu e t t pendant l'infection par l'anticorps anti-IL-4, mais ce traitement est inefficace apr s environ une semaine d'infection, d montrant l'importance cruciale des cytokines t t dans les d cisions de d veloppement prises par les cellules T na ves (Fig. 9.35). Les lymphocytes T CD4 r gulateurs 9-23 sont impliqu s dans le contr le des r ponses immunitaires adaptatives. Les lymphocytes T r gulateurs jouent un r le central dans la pr vention des r ponses immunitaires autor actives et se divisent en diff rents groupes d finis par leurs origines et fonctions d veloppementales diff rentes. Les lymphocytes T r gulateurs naturels (nT) se d veloppent dans le thymus (voir la section 8-26) et sont des cellules CD4 positives qui expriment constitutivement CD25 et des taux lev s du r cepteur de la L-s lectine CD62L et de CTLA-4. Les lymphocytes T induits (iT) apparaissent la p riph rie partir de lymphocytes T CD4 na fs et expriment galement CD25 et CTLA-4 (voir Section 9-20). Collectivement, les lymphocytes T repr sentent environ 5 10 % des lymphocytes T CD4 en circulation. L'expression du facteur de transcription FoxP3 est une caract ristique des lymphocytes T naturels et induits qui, entre autres actions, interf re avec l'interaction entre AP-1 et NFAT au niveau du promoteur du g ne IL-2, emp chant l'activation transcriptionnelle du g ne et la production d'IL-2. r cepteurs ventionnels : lymphocytes T et sont s lectionn s dans le thymus par une liaison de haute affinit aux mol cules du CMH contenant des peptides personnels. On ne sait pas actuellement s'ils sont activ s pour exprimer leur fonction r gulatrice en p riph rie par les m mes ligands du soi qui les ont s lectionn s dans le thymus ou par d'autres antig nes du soi ou du non-soi. De multiples m canismes semblent contribuer la capacit des lymphocytes T inhiber les r ponses d'autres lymphocytes T, mais les principaux d'entre eux sont les interactions avec les cellules pr sentatrices d'antig ne qui interf rent avec la capacit des cellules pr sentatrices d'antig ne fournir des signaux d'activation. On pense que l'expression de niveaux lev s de CTLA-4 la surface des lymphocytes T naturels leur permet de concurrencer la B7 exprim e par les cellules pr sentatrices d'antig nes, emp chant ainsi une co-stimulation ad quate des lymphocytes T na fs. En effet, il a t propos que CTLA4 exprim sur les lymphocytes T peut physiquement liminer les mol cules B7 de la surface des cellules pr sentatrices d'antig nes, les puisant ainsi de leur activit co-stimulatrice. De m me, en exprimant CD25, et donc le r cepteur de haute affinit pour l'IL-2, et en n'ayant pas la capacit de produire de l'IL-2, les lymphocytes T semblent s questrer l'IL-2 des lymphocytes T na fs, qui n'expriment pas CD25 jusqu' ce qu'ils soient compl tement activ s. D'autres fonctions des lymphocytes T sont m di es par leur production de cytokines immunosexuelles. Le TGF- produit par les lymphocytes T peut inhiber la prolif ration des lymphocytes T (voir Fig. 9.34). L'IL-10, qui est produite par les lymphocytes T un stade tardif d'une r ponse immunitaire, inhibe l'expression des mol cules du CMH et des mol cules co-stimulatrices par les cellules pr sentatrices d'antig nes. En tant que moyen de limiter les r ponses des lymphocytes T effecteurs, l'IL-10 inhibe galement la production de cytokines pro-inflammatoires par les cellules pr sentatrices d'antig nes. Par exemple, l'IL-10 inhibe puissamment la production d'IL-12 et d'IL-23 par les cellules pr sentatrices d'antig ne et alt re ainsi leur capacit favoriser la diff renciation et le maintien des cellules TH1 et TH17, res
Immunologie de Janeway	pectivement. Le r le essentiel des lymphocytes T dans la r gulation immunitaire est mis en vidence par plusieurs syndromes auto-immuns (d crits au chapitre 15) qui sont caus s par une d ficience dans diff rents aspects de la fonction des lymphocytes T. Bien qu'ils se diff rencient dans les tissus lympho des secondaires apr s leur exportation partir du thymus, les lymphocytes T induits expriment galement FoxP3 et partagent la plupart des caract ristiques ph notypiques et fonctionnelles des lymphocytes T naturels. L'une des principales fonctions des cellules iT est la pr vention des r ponses immunitaires inflammatoires au microbiote commensal, en particulier les microbes r sidant dans les tissus muqueux tels que les intestins. Ici, les cellules iT semblent tre la source dominante d'IL-10, dont la carence provoque une maladie inflammatoire de l'intestin, une maladie m diation immunitaire de l'intestin caract ris e par une r activit chronique contre les antig nes du microbiote intestinal (voir galement Section 15-23). Comme nous le verrons plus en d tail au chapitre 12, la diff renciation des lymphocytes T induits dans les intestins est favoris e par la pr sence de cellules pr sentatrices d'antig ne qui produisent de l'acide r tino que, d riv de la vitamine A. L'acide r tino que produit par les cellules dendritiques intestinales agit avec le TGF- pour induire la diff renciation T tout en supprimant la diff renciation des cellules TH17 (voir Fig. 9.33). L' quilibre antagoniste de l'acide r tino que et de l'IL-6 donc Fig. 9.35 Le d veloppement des sous-ensembles de lymphocytes T CD4 peut tre manipul en modifiant les cytokines agissant au cours des premiers stades de l'infection. l' limination de l'infection par le parasite protozoaire intracellulaire Leishmania major n cessite une r ponse Th1, car IFn- est n cessaire pour activer les macrophages qui assurent la protection. Les souris BaLB/c sont normalement sensibles L. major parce qu'elles g n rent une r ponse Th2 l'agent pathog ne. En effet, ils produisent de l'IL-4 t t pendant l'infection, ce qui induit les lymphocytes T na fs se d velopper dans la lign e Th2 (voir le texte). Le traitement des souris BaLB/c avec des anticorps neutralisants anti-IL-4 au d but de l'infection inhibe cette IL-4 et emp che la d viation des lymphocytes T na fs vers la lign e Th2 ; ces souris d veloppent une r ponse protectrice Th1. contr le la diff renciation des cellules Treg induites et des cellules TH17, respectivement, dans les tissus lympho des associ s la muqueuse intestinale (MALT). Des lymphocytes T CD4 qui n'expriment pas FoxP3 mais produisent des cytokines immunosuppressives caract ristiques des cellules Treg ont galement t d crits. L'une de ces populations, appel e cellules TR1, a t d finie en grande partie par sa production d'IL-10, mais par l'absence d'expression de FoxP3. Cependant, nous reconnaissons maintenant que de nombreuses cellules diff rentes, y compris les cellules TH1, TH2, TH17 et B, peuvent produire de l'IL-10 dans certaines circonstances, comme lors de r ponses chroniques un antig ne persistant. Par cons quent, il n'est pas certain que les cellules TR1 repr sentent un sous-ensemble distinct de cellules T et, le cas ch ant, qu'elles aient des fonctions uniques dans la r gulation immunitaire. R sum . La premi re tape cruciale de l'immunit adaptative est l'activation, ou amor age, des lymphocytes T na fs sp cifiques de l'antig ne par les cellules pr sentatrices d'antig ne dans les tissus lympho des travers lesquels elles circulent constamment. La caract ristique la plus distinctive des cellules pr sentatrices d'antig nes est l'expression de mol cules co-stimulatrices la surface cellulaire, dont les mol cules B7 sont les plus importantes. Les lymphocytes T na fs ne r agissent l'antig ne que lorsque la cellule pr sentatrice de l'antig ne pr sente la fois un antig ne sp cifique au r cepteur des lymphocytes T et une mol cule B7 CD28 sur le lymphocyte T. Cette double exigence de ligature du r cepteur et de co-stimulation par la m me cellule pr sentatrice d'antig ne aide emp cher les lymphocytes T na fs de r pondre aux antig nes du soi sur les cellules tissulaires, qui manquent d'activit de co-stimulation. L'activation des lymphocytes T na fs conduit leur prolif ration et leur diff renciation en lymphocytes T effecteurs, l' v nement critique dans la plupart des r ponses immunitaires adaptatives. Diverses combinaisons de cytokines r gulent le type de lymphocyte T effecteur qui se d veloppe en r ponse l'antig ne. leur tour, les cytokines pr sentes lors de l'activation primaire des lymphocytes T sont influenc es par le syst me immunitaire inn . Une fois qu'un clone largi de lymphocytes T acquiert une fonction effectrice, sa descendance peut agir sur n'importe quelle cellule cible qui pr sente un antig ne sa surface. Les lymphocytes T effecteurs ont diverses fonctions. Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 rec
Immunologie de Janeway	onnaissent les cellules infect es par le virus et les tuent. Les cellules effectrices TH1 favorisent l'activation des macrophages pour am liorer leur destruction des agents pathog nes intracellulaires. Les cellules TH2 favorisent l'immunit de la barri re muqueuse contre les agents pathog nes, tels que les helminthes, n cessitant les activit s effectrices de cellules telles que les osinophiles et les mastocytes pour leur limination. L' limination de certains types de bact ries et de champignons est orchestr e par les cellules TH17, en particulier au niveau des sites barri res, o elles recrutent des neutrophiles vers les sites d'infection et favorisent la production de peptides antimicrobiens par les cellules pith liales. Les cellules TFH sont sp cialis es dans les interactions avec les cellules B et la localisation dans les centres folliculaires et germinaux des cellules B, o elles fournissent une aide la production d'anticorps et au changement d'isotype. Les sous-ensembles r gulateurs des lymphocytes T CD4 limitent la r ponse immunitaire en emp chant l'activation des lymphocytes T na fs auto-r actifs par les cellules pr sentatrices d'antig nes et en produisant des cytokines inhibitrices qui limitent les r ponses effectrices des autres sous-ensembles de lymphocytes T. Propri t s g n rales des lymphocytes T effecteurs et de leurs cytokines. Les fonctions effectrices des lymphocytes T impliquent l'interaction d'un lymphocyte T effecteur avec une cellule cible pr sentant un antig ne sp cifique. Les prot ines effectrices exprim es par les lymphocytes T, qu'elles soient associ es aux cellules (par exemple, CD40L) ou s cr t es (par exemple, les cytokines), sont focalis es sur la cible par des m canismes qui sont activ s par la reconnaissance de l'antig ne. Le m canisme de focalisation est commun tous les types de lymphocytes T effecteurs, tandis que leurs actions effectrices d pendent du type de lymphocytes T effecteurs engag s. 9-24 Les interactions des lymphocytes T effecteurs avec les cellules cibles sont initi es par des mol cules d'adh sion cellulaire non sp cifiques de l'antig ne. Une fois qu'un lymphocyte T effecteur a termin sa diff renciation dans le tissu lympho de, il doit trouver des cellules cibles qui pr sentent le complexe peptide :CMH qu'il reconna t. Les cellules TFH rencontrent leurs cibles B sans quitter le tissu lympho de. Cependant, la plupart des autres lymphocytes T effecteurs migrent de leur site d'activation dans les tissus lympho des et p n trent dans le sang, soit directement s'ils sont amorc s par l'antig ne dans la rate, soit via les lymphatiques eff rents et le canal thoracique s'ils sont amorc s dans les ganglions lymphatiques. En raison des changements de surface cellulaire qui se sont produits au cours de leur diff renciation, les lymphocytes T effecteurs peuvent maintenant migrer dans les tissus, en particulier aux sites d'infection. Ils sont guid s vers ces sites par des changements dans les mol cules d'adh sion exprim es sur l'endoth lium des vaisseaux sanguins locaux la suite d'une infection, et par des facteurs chimiotactiques locaux, comme nous le verrons plus loin au chapitre 11. La liaison initiale d'une cellule T effectrice sa cible, comme celle d'une cellule T na ve une cellule pr sentatrice d'antig ne, est une interaction antig ne-non-sp cifique m di e par LFA-1 et CD2. Les niveaux de LFA-1 et de CD2 sont de deux quatre fois plus lev s sur les lymphocytes T effecteurs que sur les lymphocytes T na fs, de sorte que les lymphocytes T effecteurs peuvent se lier efficacement aux cellules cibles qui ont moins d'ICAM et de CD58 leur surface que les cellules pr sentatrices d'antig ne. Cette interaction est transitoire moins que la reconnaissance de l'antig ne sur la cellule cible par le r cepteur des lymphocytes T ne d clenche une augmentation de l'affinit du LFA-1 des lymphocytes T pour ses ligands. Le lymphocyte T se lie alors plus troitement sa cible et reste li assez longtemps pour lib rer ses mol cules effectrices. Les lymphocytes T CD4 effecteurs, qui activent les macrophages ou incitent les lymphocytes B s cr ter des anticorps, doivent activer de nouveaux g nes et synth tiser de nouvelles prot ines pour effectuer leurs actions effectrices et doivent donc rester en contact avec leurs cibles pendant des p riodes relativement longues. Les lymphocytes T cytotoxiques, en revanche, peuvent tre observ s au microscope se fixant et se dissociant de cibles successives relativement rapidement lorsqu'ils les tuent (Fig. 9.36). La destruction de la cible, ou un changement local dans la cellule T, permet la cellule T effectrice de se d tacher et de s'adresser de nouvelles cibles. On ne sait pas comment les lymphocytes T effecteurs CD4 se d sengagent de leurs cibles antig nes n gatives, bien que des preuves sugg rent que la liaison de CD4 aux mol cules du CMH de classe II sans engagement du r cepteur des lymphocytes T fournit un signal permettan
Immunologie de Janeway	t la cellule de se d tacher. leurs cibles pour r guler la signalisation et diriger la lib ration de mol cules effectrices. Lorsqu'ils se lient leurs complexes antig niques sp cifiques de CMH peptide :soi ou des complexes de CMH auto-peptide :soi, les r cepteurs des lymphocytes T et leurs cor cepteurs associ s se regroupent au site de contact cellule-cellule, formant ce qu'on appelle le complexe d'activation supramol culaire (SMAC) ou la synapse immunologique. D'autres mol cules de surface cellulaire s'y regroupent galement. Par exemple, le Fig. 9.36 Les interactions des lymphocytes T avec leurs cibles impliquent initialement des mol cules d'adh sion non sp cifiques. L'interaction initiale majeure est entre LFa-1 sur la cellule T, illustr e ici par une cellule T Cd8 cytotoxique, et ICaM-1 ou ICaM-2 sur la cellule cible (panneau du haut). Cette liaison permet la cellule T de rester en contact avec la cellule cible et de scanner sa surface la recherche de complexes sp cifiques peptide :MhC. Si la cellule cible ne porte pas l'antig ne sp cifique, la cellule T se d sengage (deuxi me panneau) et peut scanner d'autres cibles potentielles jusqu' ce qu'elle trouve l'antig ne sp cifique (troisi me panneau). la signalisation par le r cepteur des lymphocytes T augmente la force des interactions adh sives, prolongeant le contact entre les deux cellules et stimulant les lymphocytes T d livrer leurs mol cules effectrices. La cellule T se d sengage alors (panneau inf rieur). Chapitre 9 : L'immunit m di e par les lymphocytes T Anneau ext rieur (rouge) pSMAC LFA-1 :ICAM-1 talin TCR, CD4, CD28 peptide :CMH CD8, PKC- Cercle int rieur (vert) cSMAC Organisation de la synapse immunologique Cellule T cellule dendritique pSMAC cSMAC Fig. 9.37 La zone de contact entre une cellule T effectrice et une autre cellule forme une synapse immunologique. une micrographie confocale fluorescence de la zone de contact entre un lymphocyte T Cd4 et une cellule pr sentatrice d'antig ne (apC) (vue travers l'une des cellules) est pr sent e. les prot ines dans la zone de contact entre le lymphocyte T et l'apC forment une structure appel e synapse immunologique, galement connue sous le nom de complexe d'activation supramol culaire (sMaC), qui est organis e en deux r gions distinctes : la sMaC externe, ou p riph rique (psMaC), indiqu e par l'anneau rouge ; et le sMaC int rieur, ou central (csMaC), indiqu en vert vif. Le csMaC est enrichi en r cepteur des lymphocytes T (TCr), Cd4, Cd8, Cd28, Cd2 et pKC- . Le psMaC est enrichi pour l'int grine LFa-1 et la prot ine cytosquelettique taline. photographie reproduite avec l'aimable autorisation de a. Kupfer. La liaison troite de LFA-1 ICAM-1 induite par la ligature du r cepteur des lymphocytes T cr e un sceau mol culaire qui entoure le r cepteur des lymphocytes T et son cor cepteur (Fig. 9.37). Dans certains cas, la surface de contact s'organise en deux zones : une zone centrale connue sous le nom de complexe d'activation supramol culaire centrale (cSMAC) et une zone externe connue sous le nom de complexe d'activation supramol culaire p riph rique (pSMAC). Le cSMAC contient la plupart des prot ines de signalisation connues pour tre importantes dans l'activation des lymphocytes T. Le pSMAC se distingue principalement par la pr sence de la LFA-1 et de la prot ine cytosquelettique taline, qui relie la LFA-1 au cytosquelette d'actine (voir Section 3-18). La synapse immunologique n'est pas une structure statique comme le sugg re la Fig. 9.37, mais elle est assez dynamique. Les r cepteurs des lymphocytes T se d placent de la p riph rie vers le cSMAC, o ils subissent une endocytose par d gradation m di e par l'ubiquitine impliquant la ligase E3 Cbl (voir Section 7-5). Parce que les r cepteurs des lymphocytes T sont d grad s dans le cSMAC, la signalisation y est en fait plus faible que dans les zones de contact p riph riques, o des micrograppes de r cepteurs des lymphocytes T se forment et sont tr s actifs (voir Section 7-8). L'agr gation des r cepteurs des lymphocytes T signale une r orientation du cytosquelette qui polarise la cellule effectrice et concentre la lib ration de mol cules effectrices au site de contact avec la cellule cible. Ceci est illustr pour une cellule T cytotoxique la Fig. 9.38. Un interm diaire important dans l'effet de la signalisation des lymphocytes T sur le cytosquelette est la prot ine du syndrome de Wiskott-Aldrich (WASp), dont les d fauts entra nent l'incapacit des lymphocytes T se polariser, entre autres effets, et provoquent un syndrome d'immunod ficience pour lequel la prot ine est nomm e (voir sections 7-19 et 13-6). L'activation et le recrutement de WASp par la signalisation du r cepteur des lymphocytes T sont m di s par la prot ine adaptatrice Vav (voir Section 7-19). La polarisation commence par la r organisation locale du cytosquelette d'actine corticale au site de contact ; cela conduit son tour la r orientation du centre organisateu
Immunologie de Janeway	r des microtubules (MTOC), le centre partir duquel le cytosquelette des microtubules est produit, et la r orientation de l'appareil de Golgi (GA), travers lequel voyagent la plupart des prot ines destin es la s cr tion. Dans la cellule T cytotoxique, la r orientation cytosquelettique concentre l'exocytose des granules cytotoxiques pr form s au site de contact de la cellule T avec sa cellule cible. La polarisation d'un lymphocyte T concentre galement la s cr tion de mol cules effectrices nouvellement synth tis es induite par la ligature du r cepteur des lymphocytes T. Par exemple, la cytokine IL-4 s cr t e, qui est la principale mol cule effectrice des cellules TH2, est confin e et concentr e au site de contact avec la cellule cible. Ainsi, le r cepteur des lymphocytes T contr le la d livrance des signaux effecteurs de trois mani res : il induit une liaison troite des cellules effectrices leurs cellules cibles pour cr er un espace troit dans lequel les mol cules effectrices peuvent tre concentr es ; il concentre la d livrance de mol cules effectrices au site de contact en induisant une r orientation de l'appareil s cr toire de la cellule effectrice ; et il d clenche la synth se et/ou la lib ration des mol cules effectrices. Tous ces m canismes contribuent cibler les actions des mol cules effectrices sur la cellule porteuse d'un antig ne sp cifique. L'activit des lymphocytes T effecteurs est donc hautement s lective pour les cellules cibles appropri es, m me si les mol cules effectrices elles-m mes ne sont pas sp cifiques de l'antig ne. 9-26 Les fonctions effectrices des lymphocytes T sont d termin es par l'ensemble de mol cules effectrices qu'elles produisent. Les mol cules effectrices produites par les lymphocytes T effecteurs se divisent en deux grandes classes : les cytotoxines, qui sont stock es dans des granules cytotoxiques sp cialis s et lib r es par les lymphocytes T cytotoxiques CD8 (voir Fig. 9.38), et les cytokines et les prot ines associ es la membrane, qui sont synth tis es de novo par tous les lymphocytes T effecteurs. Les cytotoxines sont les principales mol cules effectrices des lymphocytes T cytotoxiques et sont abord es la section 9-31. Leur lib ration en particulier doit tre troitement r gul e car elles ne sont pas sp cifiques : elles peuvent p n trer dans la bicouche lipidique et d clencher l'apoptose dans n'importe quelle cellule. En revanche, les lymphocytes T effecteurs CD4 agissent principalement par la production de cytokines et de prot ines associ es la membrane, et leurs actions sont largement limit es aux cellules portant des mol cules du CMH de classe II et exprimant des r cepteurs pour ces prot ines. Les principales mol cules effectrices des lymphocytes T sont r sum es la figure 9.39. Les cytokines sont un groupe diversifi de prot ines et nous les examinerons bri vement avant de discuter des cytokines des lymphocytes T et de leurs actions. Les cytokines s cr t es et les mol cules associ es la membrane agissent souvent de concert pour att nuer ces effets. 9-27 Les cytokines peuvent agir localement ou distance. Les cytokines sont de petites prot ines solubles s cr t es par les cellules qui peuvent modifier le comportement ou les propri t s de la cellule s cr trice elle-m me (actions autocrines) ou d'une autre cellule (actions paracrines). Les cytokines sont produites par de nombreux types de cellules en plus de celles du syst me immunitaire. Nous avons d j pr sent les familles de Fig. 9.38 La polarisation cellulaire des lymphocytes T lors de la reconnaissance d'antig nes sp cifiques permet aux mol cules effectrices d' tre focalis es sur la cellule cible porteuse de l'antig ne. L'exemple illustr ici est celui d'une cellule T cytotoxique Cd8. Les lymphocytes T cytotoxiques contiennent des lysosomes sp cialis s appel s granules cytotoxiques (en rouge dans les panneaux de gauche), qui contiennent des prot ines cytotoxiques. La liaison initiale une cellule cible par des mol cules d'adh sion n'a aucun effet sur la localisation des granules cytotoxiques. La liaison du r cepteur des lymphocytes T provoque la polarisation des lymphocytes T : la r organisation au sein du cytosquelette d'actine corticale au site de contact aligne le centre organisateur des microtubules (MToC), qui son tour aligne l'appareil s cr toire, y compris l'appareil de Golgi (Ga), vers la cellule cible. les prot ines stock es dans des granules cytotoxiques d riv s du Golgi sont ensuite dirig es sp cifiquement vers la cellule cible. La photomicrographie du panneau a montre un lymphocyte T cytotoxique non li et isol . Le cytosquelette des microtubules est color en vert et les granules cytotoxiques en rouge. notez comment les granules sont dispers s dans toute la cellule T. le panneau b repr sente un lymphocyte T cytotoxique li une cellule cible (plus grande). Les granules sont maintenant regroup s au site de contact entre cellules dans la cellule T li e. La micrographie
Immunologie de Janeway	lectronique du panneau c montre la lib ration de granules d'un lymphocyte T cytotoxique. panneaux a et b avec l'aimable autorisation de G. Griffiths. panneau C avec l'aimable autorisation de E. Podack. Fig. 9.39 Les diff rents types de sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs produisent diff rentes mol cules effectrices. Les lymphocytes T Cd8 sont principalement des lymphocytes T tueurs qui reconnaissent les complexes peptide :MhC de classe I. Ils lib rent de la perforine (qui aide d livrer des granzymes dans la cellule cible) et des granzymes (qui sont des pro-prot ases activ es intracellulairement pour d clencher l'apoptose dans la cellule cible), et produisent souvent aussi la cytokine IFn- . Ils portent galement la mol cule effectrice li e la membrane, le ligand Fas (Cd178). Lorsque celui-ci se lie Fas (Cd95) sur une cellule cible, il active l'apoptose dans la cellule porteuse de Fas. Les diff rents sous-ensembles fonctionnels des lymphocytes T Cd4 reconnaissent les complexes peptide :MhC de classe II. Les cellules Th1 sont sp cialis es pour activer les macrophages infect s par des agents pathog nes ou qui en ont ing r ; ils s cr tent de l'IFn- pour activer la cellule infect e, ainsi que d'autres mol cules effectrices. Ils peuvent exprimer un ligand Cd40 li la membrane et/ou un ligand Fas. Le ligand Cd40 d clenche l'activation de la cellule cible, tandis que le ligand Fas d clenche la mort des cibles porteuses de Fas, et donc la mol cule exprim e influence fortement la fonction Th1. Les cellules Th2 sont sp cialis es dans la promotion des r ponses immunitaires aux parasites et favorisent galement les r ponses allergiques. Ils aident l'activation des cellules B et s cr tent les facteurs de croissance des cellules B IL-4, IL-5, IL-9 et IL-13. La principale mol cule effectrice li e la membrane exprim e par les cellules Th2 est le ligand Cd40, qui se lie Cd40 sur les cellules B et induit la prolif ration des cellules B et le changement d'isotype (voir chapitre 10). Les cellules Th17 produisent des membres de la famille de l'IL-17 et de l'IL-22, et favorisent l'inflammation aigu en aidant recruter des neutrophiles sur les sites d'infection. Les lymphocytes T produisent des cytokines inhibitrices telles que l'IL-10 et le TGF- qui peuvent agir distance, mais exercent galement des actions inhibitrices telles que la s questration de B7 et d'IL-2, qui agissent via des interactions cellule-cellule. les cytokines et leurs r cepteurs qui jouent un r le important dans l'immunit inn e et adaptative dans les chapitres 3 et 7 (voir les sections 3-15 et 7-1). Ici, nous nous int ressons aux cytokines qui m dient les fonctions effectrices des lymphocytes T. De nombreuses cytokines produites par les lymphocytes T portent le nom d'interleukine (IL) suivi d'un chiffre. Les cytokines produites par les lymphocytes T sont illustr es la Fig. 9.40, et une liste plus compl te des cytokines d'int r t immunologique se trouve l'Annexe III. Bien que de nombreuses cytokines puissent avoir des effets biologiques divers lorsqu'elles sont test es in vitro, la perturbation cibl e des g nes des cytokines et des r cepteurs des cytokines chez la souris (voir l'annexe I, section A-35) a permis de clarifier leurs r les physiologiques. La liaison du r cepteur des lymphocytes T orchestre la lib ration polaris e des cytokines de sorte qu'elles sont concentr es au site de contact avec la cellule cible (voir Section 9-25). De plus, la plupart des cytokines solubles ont des actions locales qui entrent en synergie avec celles des mol cules effectrices li es la membrane. L'effet de toutes ces mol cules est donc combinatoire et, parce que les effecteurs li s la membrane ne peuvent se lier qu'aux r cepteurs d'une cellule en interaction, il s'agit d'un autre m canisme par lequel les effets s lectifs des cytokines sont concentr s sur la cellule cible. Les effets de certaines cytokines sont en outre confin s aux cellules cibles par une r gulation stricte de leur synth se : la synth se de l'IL-2, de l'IL-4 et de l'IFN- , par exemple, est contr l e par l'instabilit de l'ARNm (voir Section 9-16), de sorte que leur s cr tion par les lymphocytes T ne se poursuit pas apr s la fin de l'interaction avec une cellule cible. Certaines cytokines ont des effets distance. L'IL-3 et le GM-CSF (voir Fig. 9.39) sont lib r s par les cellules TH1, TH2 et TH17 et agissent sur les cellules de la moelle osseuse pour stimuler la production de macrophages et de granulocytes, qui sont des cellules effectrices inn es importantes dans l'immunit m di e par les anticorps et les lymphocytes T. L'IL-3 et le GM-CSF stimulent galement la production de cellules dendritiques partir de pr curseurs de la moelle osseuse. L'IL-17A et l'IL-17F produites par les cellules TH17 agissent principalement sur les cellules stromales, les activant pour produire du G-CSF, ce qui am liore la production Fig. 9.40 La nomenclature et les fonctions de nombreux
Immunologie de Janeway	effets bien d finis par ce qu'on appelle un r seau de cytokines . augmentation ; Cytokines des lymphocytes T. chaque cytokine a des activit s multiples sur diff rentes , diminuer ; CTL, lymphocyte cytotoxique ; cellules nK, cellules tueuses naturelles ; types de cellules. Les principales activit s des cytokines effectrices sont mises en vidence dans le CsF, facteur de stimulation des colonies ; IBd, maladie inflammatoire de l'intestin ; Non, rouge. Le m lange de cytokines s cr t es par un type de cellule donn produit de l'oxyde nitrique. des neutrophiles par la moelle osseuse. Les cellules TH2 produisent de l'IL-5, qui stimule la production d' osinophiles dans la moelle osseuse. Le fait qu'un effet cytokinique donn soit local ou plus loign est susceptible de refl ter les quantit s lib r es, le degr auquel cette lib ration est concentr e sur la cellule cible et la stabilit de la cytokine in vivo. Les lymphocytes T 9-28 expriment plusieurs cytokines de la famille des TNF sous forme de prot ines trim riques qui sont g n ralement associ es la surface cellulaire. La plupart des lymphocytes T effecteurs expriment les membres de la famille des TNF sous forme de prot ines associ es la membrane la surface des cellules. Il s'agit notamment du TNF- , des lymphotoxines (LT), du ligand Fas (CD178) et du ligand CD40, ces deux derniers tant toujours associ s la surface cellulaire. Le TNF- est fabriqu par les lymphocytes T sous des formes solubles et associ es la membrane et s'assemble en un homotrim re. Le LT- s cr t est un homotrim re, mais sous sa forme membranaire, le LT- est li un troisi me membre transmembranaire de cette famille appel LT- pour former des h t rotrim res, appel s simplement LT- (voir Section 9-2). Les r cepteurs du TNF- et du LT- , TNFR-I et TNFR-II, forment des homotrimers lorsqu'ils sont li s leurs ligands. La structure trim rique est caract ristique de tous les membres de la famille des TNF, et la trim risation de leurs r cepteurs induite par les ligands semble tre l' v nement critique dans l'initiation de la signalisation. Le ligand Fas et le ligand CD40 se lient respectivement aux prot ines transmembranaires Fas (CD95) et CD40 sur les cellules cibles. Fas contient un domaine de mort dans sa queue cytoplasmique, et la liaison de Fas par le ligand Fas induit la mort par apoptose dans la cellule porteuse de Fas (voir Fig. 11.22). D'autres membres de la famille TNFR, y compris TNFR-I, sont galement associ s des domaines de mort et peuvent galement induire l'apoptose. Ainsi, le TNF- et le LT- peuvent induire l'apoptose en se liant au TNFR-I. Le ligand CD40 est particuli rement important pour la fonction effectrice des lymphocytes T CD4 ; son expression est induite sur les cellules TH1, TH2, TH17 et TFH, et il d livre des signaux d'activation aux cellules B et aux cellules immunitaires inn es par le biais de CD40. La queue cytoplasmique de CD40 n'a pas de domaine de mort ; au lieu de cela, il est li en aval des prot ines appel es TRAF (TNF-receptor-associated factors). CD40 est impliqu dans l'activation des lymphocytes B et des macrophages ; la ligature des CD40 sur les lymphocytes B favorise la croissance et le changement d'isotype, tandis que la ligature des CD40 sur les macrophages les incite s cr ter des quantit s plus lev es de cytokines pro-inflammatoires (par exemple, le TNF- ) et devenir r ceptifs des concentrations beaucoup plus faibles d'IFN- . Le d ficit dans l'expression du ligand CD40 est associ l'immunod ficience, comme nous l'apprendrons au chapitre 13. R sum . Les interactions entre les lymphocytes T effecteurs et leurs cibles sont initi es par une adh sion transitoire antig ne-non-sp cifique. Les fonctions effectrices des lymphocytes T ne sont d clench es que lorsque les complexes peptide :CMH la surface de la cellule cible sont reconnus par le r cepteur d'un lymphocyte T effecteur. Cet v nement de reconnaissance d clenche l'adh sion plus forte de la cellule T effectrice la cellule cible porteuse de l'antig ne et la lib ration de ses mol cules effectrices directement sur la cellule cible, ce qui entra ne l'activation ou la mort de la cible. Les cons quences immunologiques de la reconnaissance de l'antig ne par une cellule T effectrice sont d termin es en grande partie par l'ensemble de mol cules effectrices que la cellule T produit lors de la liaison d'une cellule cible sp cifique. Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 stockent les cytotoxines pr form es dans des granules cytotoxiques sp cialis s dont la lib ration est troitement concentr e au site de contact avec la cellule cible infect e, la tuant ainsi sans tuer les cellules non infect es proximit . Les cytokines et les membres de la famille des prot ines effectrices associ es la membrane TNF sont synth tis s de novo par la plupart des lymphocytes T effecteurs. Les mol cules effectrices associ es la membrane ne peuvent d livrer des signaux qu' une cel
Immunologie de Janeway	lule en interaction portant le r cepteur appropri , tandis que les cytokines solubles peuvent agir sur les r cepteurs de cytokines exprim s localement sur la cellule cible, ou sur d'autres cellules distance. L'action des cytokines et des mol cules effectrices associ es la membrane par l'interm diaire de leurs r cepteurs sp cifiques, ainsi que les effets des cytotoxines lib r es par les cellules CD8, expliquent la plupart des fonctions effectrices des lymphocytes T. Cytotoxicit m di e par les lymphocytes T. Tous les virus, et certaines bact ries, se multiplient dans le cytoplasme des cellules infect es ; En effet, un virus est un parasite tr s sophistiqu qui n'a pas d'appareil biosynth tique ou m tabolique propre et, par cons quent, ne peut se r pliquer qu' l'int rieur des cellules. Bien qu'ils soient sensibles l' limination m di e par les anticorps avant de p n trer dans les cellules, une fois qu'ils p n trent dans les cellules, ces agents pathog nes ne sont pas accessibles aux anticorps et ne peuvent tre limin s que par la destruction ou la modification des cellules infect es dans lesquelles ils se r pliquent. Ce r le dans la d fense de l'h te est largement rempli par les lymphocytes T cytotoxiques CD8, bien que les lymphocytes TH1 puissent galement acqu rir des capacit s cytotoxiques. Le r le crucial des lymphocytes T cytotoxiques dans la limitation de ces infections se manifeste par la susceptibilit accrue des animaux artificiellement appauvris en ces lymphocytes T, ou des souris ou des humains d pourvus des mol cules du CMH de classe I qui pr sentent l'antig ne aux lymphocytes T CD8. L' limination des cellules infect es sans destruction des tissus sains n cessite que les m canismes cytotoxiques des lymphocytes T CD8 soient la fois puissants et cibl s avec pr cision. 9-29 lymphocytes T cytotoxiques induisent les cellules cibles subir une mort cellulaire programm e via les voies extrins ques et intrins ques de l'apoptose. Pour priver les agents pathog nes cytosoliques de leur h te cellulaire, les lymphocytes T cytotoxiques ciblent les cellules h tes infect es pour les tuer. Les cellules peuvent mourir de diff rentes mani res. Les l sions physiques ou chimiques, telles que la privation d'oxyg ne qui se produit dans le muscle cardiaque lors d'une crise cardiaque ou les l sions membranaires avec des anticorps et du compl ment, entra nent une d sint gration cellulaire ou une n crose. Cette forme de mort cellulaire s'accompagne souvent d'une inflammation locale et stimule une r ponse de cicatrisation. L'autre forme de mort cellulaire est connue sous le nom de mort cellulaire programm e, qui peut se produire par apoptose ou autophagie. L'apoptose est un processus r gul qui est induit soit par des signaux extracellulaires sp cifiques, soit par l'absence de signaux n cessaires la survie, et proc de d'une s rie d' v nements cellulaires qui comprennent le gonflement de la membrane plasmique, les changements dans la distribution des lipides membranaires et la fragmentation enzymatique de l'ADN chromosomique. L'une des caract ristiques de l'apoptose est la fragmentation de l'ADN nucl aire en morceaux de 200 paires de bases de long par l'activation de nucl ases qui clivent l'ADN entre les nucl osomes. Comme d crit au chapitre 6, l'autophagie est le processus de d gradation des prot ines et des organites s nescents ou anormaux. Dans la mort cellulaire autophagique, de grandes vacuoles d gradent les organites cellulaires avant la condensation et la destruction du noyau caract ristique de l'apoptose. Les lymphocytes T cytotoxiques tuent en induisant leurs cibles subir l'apoptose (Fig. 9.41). Deux voies g n rales sont impliqu es dans la signalisation de la mort cellulaire apoptotique. L'une, appel e voie extrins que de l'apoptose, est m di e par l'activation de ce que l'on appelle les r cepteurs de mort par des ligands extracellulaires. L'engagement du ligand stimule l'apoptose dans les cellules porteuses de r cepteurs. L'autre voie est connue sous le nom de voie intrins que ou mitochondriale de l'apoptose et est induite en r ponse des stimuli nocifs (par exemple, l'irradiation ultraviolette ou les m dicaments chimioth rapeutiques), ou l'absence des facteurs de croissance n cessaires la survie. Les deux voies ont en commun l'activation de prot ases sp cialis es appel es prot ases cyst ine sp cifiques de l'acide aspartique, ou caspases, qui ont t introduites au chapitre 3 pour leur r le dans le traitement des cytokines IL-1 et IL-18 vers leurs formes matures. Fig. 9.41 Les lymphocytes T CD8 cytotoxiques peuvent induire l'apoptose dans les cellules cibles. la reconnaissance sp cifique des complexes peptide :MhC sur une cellule cible (panneaux sup rieurs) par une cellule T Cd8 cytotoxique (CTL) conduit la mort de la cellule cible par apoptose. Les lymphocytes T cytotoxiques peuvent tre recycl s pour tuer plusieurs cibles. Chaque destruction n cessite la m me s rie d' tapes, y compris la
Immunologie de Janeway	liaison aux r cepteurs et la lib ration dirig e de prot ines cytotoxiques stock es dans des granules. Le processus d'apoptose est montr dans les micrographies (panneaux inf rieurs), o le panneau a montre une cellule saine avec un noyau normal. Au d but de l'apoptose (panneau B), la chromatine se condense (rouge) et, bien que la cellule se d barrasse des v sicules membranaires, l'int grit de la membrane cellulaire est conserv e, contrairement la cellule n crotique dans la partie sup rieure du m me champ. Dans les stades avanc s de l'apoptose (panneau c), le noyau cellulaire (cellule moyenne) est tr s condens , aucune mitochondrie n'est visible et la cellule a perdu une grande partie de son cytoplasme et de sa membrane par l'excr tion des v sicules. Photographies ( 3500) avec l'aimable autorisation de R. Windsor et E. Hirst. Comme beaucoup d'autres prot ases, les caspases sont synth tis es sous forme de pro-enzymes inactives, dans ce cas, des pro-caspases, dans lesquelles le domaine catalytique est inhib par un pro-domaine adjacent. Les pro-caspases sont activ es par d'autres caspases qui clivent la prot ine pour lib rer le pro-domaine inhibiteur. Il existe deux classes de caspases impliqu es dans la voie apoptotique : les caspases initiatrices favorisent l'apoptose en clivant et en activant d'autres caspases ; Les caspases effectrices initient les changements cellulaires associ s l'apoptose. La voie extrins que utilise deux caspases initiatrices apparent es, la caspase 8 et la caspase 10, tandis que la voie intrins que utilise la caspase 9. Les deux voies utilisent les caspases 3, 6 et 7 comme caspases effectrices. Les caspases effectrices clivent une vari t de prot ines essentielles l'int grit cellulaire et activent galement des enzymes qui favorisent la mort de la cellule. Par exemple, ils clivent et d gradent les prot ines nucl aires n cessaires l'int grit structurelle du noyau et activent les endonucl ases qui fragmentent l'ADN chromosomique. Les lymphocytes T cytotoxiques peuvent induire la mort des cellules cibles par la voie apoptotique extrins que ou intrins que. La voie extrins que est m di e par l'expression de FasL et de TNF- ou LT- , dont les r cepteurs (Fas, ou CD95, et TNFR-I) sont exprim s par d'autres cellules du syst me immunitaire, ainsi que par des cellules non immunitaires. Parce que la distribution de ces r cepteurs est quelque peu restreinte, les lymphocytes T cytotoxiques ont acquis un m canisme plus universel pour induire la mort cellulaire chez des cibles sp cifiques de l'antig ne : la lib ration directionnelle de granules cytotoxiques qui activent la voie intrins que de l'apoptose. Lorsque les lymphocytes T cytotoxiques sont m lang s des cellules cibles et rapidement mis en contact par centrifugation, ils peuvent induire la mort des cellules cibles sp cifiques de l'antig ne en 5 minutes, bien que la mort puisse prendre des heures pour devenir pleinement vidente. La rapidit de cette r ponse refl te la lib ration de mol cules effectrices pr form es qui sont d livr es la cellule cible. En plus de tuer la cellule h te, le m canisme apoptotique peut galement agir directement sur les agents pathog nes cytosoliques. Par exemple, les nucl ases qui sont activ es dans l'apoptose pour d truire l'ADN cellulaire peuvent galement d grader l'ADN viral. Cela emp che l'assemblage de virions et la lib ration de virus infectieux, qui pourraient autrement infecter les cellules voisines. D'autres enzymes activ es au cours de l'apoptose peuvent d truire les agents pathog nes cytosoliques non viraux. L'apoptose est donc pr f rable la n crose comme moyen de tuer les cellules infect es ; Dans les cellules mourant par n crose, des agents pathog nes intacts sont lib r s de la cellule morte, et ceux-ci peuvent continuer infecter les cellules saines ou parasiter les macrophages qui les ing rent. 9-30 La voie intrins que de l'apoptose est m di e par la lib ration du cytochrome c par les mitochondries. L'apoptose par la voie intrins que est d clench e par la lib ration du cytochrome c par les mitochondries, ce qui d clenche l'activation des caspases. Une fois dans le cytoplasme, le cytochrome c se lie une prot ine appel e Apaf-1 (facteur d'activation de la prot ase apoptotique-1), stimulant son oligom risation pour former l'apoptosome. L'apoptosome recrute ensuite une caspase initiatrice, la pro-caspase 9, dont l'agr gation favorise son auto-clivage et lib re son domaine catalytique pour activer les caspases effectrices (Fig. 9.42). La lib ration du cytochrome c est contr l e par les interactions entre les membres de la famille des prot ines Bcl-2. La famille des prot ines Bcl-2 est d finie par la pr sence d'un ou plusieurs domaines d'homologie Bcl-2 (BH) et peut tre divis e en deux groupes g n raux : les membres qui favorisent l'apoptose et les membres qui Lorsque la mort cellulaire programm e est induite, les mitochondries gonflent et fuient, lib rant le cytochrome c, qui
Immunologie de Janeway	se lie et induit un changement conformationnel dans Apaf-1 caspase 3 cliv ICAD Apaf-1 :cytochrome ccomplex s'assemble en un apoptosome, qui recrute et active plusieurs copies de pro-caspase 9, qui son tour active la pro-caspase 3 Caspase 3 clive ICAD, lib rant CAD pour entrer dans le noyau et cliver l'ADN pro-caspase 3 pro-caspase 3 clivage CAD Apaf-1 Fig. 9.42 Dans la voie intrins que, lib ration du cytochrome c par apaf-1. Le changement conformationnel qui s'ensuit dans les mitochondries d'apaf-1 induit la formation de l'apoptosome, qui induit l'auto-assemblage de l'apoptosome multim rique, qui recrute active la pro-caspase 9 pour initier la mort cellulaire programm e. PRO-CASPASE 9 (troisi me panneau). Dans les cellules normales, le cytochrome c est confin l'apoptosome mitochondriale l'active, lui permettant de cliver les caspases en aval, (premier panneau). Cependant, lors de la stimulation de la voie intrins que, telle que la caspase 3 ; cela entra ne l'activation d'enzymes telles que le gonflement des mitochondries, permettant au cytochrome c de s' chapper de l'ICad, ce qui peut cliver l'ADN (quatri me panneau). dans le cytosol (deuxi me panneau), o le cytochrome c est li par la Fig. 9.43 Sch ma g n ral de r gulation de la voie intrins que par la famille de prot ines Bcl-2. Les stimuli apoptotiques extracellulaires activent un groupe de prot ines pro-apoptotiques (sentinelles). Les prot ines sentinelles peuvent fonctionner soit pour bloquer la protection fournie par les prot ines protectrices pro-survie, soit pour activer directement les prot ines pro-apoptotiques bourreau. Dans les cellules de mammif res, l'apoptose est m di e par les prot ines de bourreau Bax, Bak et Bok. Dans les cellules normales, ces prot ines sont emp ch es d'agir par les prot ines protectrices (Bcl-2, Bcl-XL et Bcl-W). La lib ration de prot ines ex cutives activ es provoque la lib ration du cytochrome c et la mort cellulaire qui s'ensuit, comme le montre la figure 9.42. Les stimuli apoptotiques Sentinels Bad, Bil, Bid, Bim, p53, PUMA, NOXA Death Protectors Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W Executioners Bax, Bak, Bok inhibent l'apoptose (Fig. 9.43). Les membres de la famille pro-apoptotique Bcl-2, tels que Bax, Bak et Bok (appel s bourreaux), se lient aux membranes mitochondriales et peuvent provoquer directement la lib ration de cytochrome c. On ne sait pas encore comment ils le font, mais ils peuvent former des pores dans les membranes. Les membres de la famille anti-apoptotique Bcl-2 sont induits par des stimuli qui favorisent la survie cellulaire. La plus connue des prot ines anti-apoptotiques est Bcl-2 elle-m me. Le g ne Bcl2 a d'abord t identifi comme un oncog ne dans un lymphome cellules B, et sa surexpression dans les tumeurs rend les cellules plus r sistantes aux stimuli apoptotiques et donc plus susceptibles d' voluer vers un cancer invasif. Les autres membres de la famille inhibitrice comprennent Bcl-XL et Bcl-W. Les prot ines anti-apoptotiques fonctionnent en se liant la membrane mitochondriale pour bloquer la lib ration du cytochrome c. Le m canisme pr cis de l'inhibition n'est pas clair, mais ils peuvent fonctionner en bloquant directement la fonction des membres de la famille pro-apoptotique. Une deuxi me famille de membres pro-apoptotiques de la famille Bcl-2 est appel e sentinelle et est activ e par des stimuli apoptotiques. Une fois activ es, ces prot ines, qui comprennent Bad, Bid et PUMA, peuvent soit agir pour bloquer l'activit des prot ines anti-apoptotiques, soit agir directement pour stimuler l'activit des prot ines pro-apoptotiques bourreaux. 9-31 Les prot ines effectrices cytotoxiques qui d clenchent l'apoptose sont contenues dans les granules des lymphocytes T cytotoxiques CD8. Le principal m canisme d'action des lymphocytes T cytotoxiques est la lib ration d pendante du calcium de granules cytotoxiques sp cialis s lors de la reconnaissance de l'antig ne la surface d'une cellule cible. Les granules cytotoxiques sont des lysosomes modifi s qui contiennent au moins trois classes distinctes de prot ines effectrices cytotoxiques qui sont exprim es sp cifiquement dans les lymphocytes T cytotoxiques : la perforine, les granzymes et la granulysine (Fig. 9.44). Ces prot ines sont stock es dans des granules cytotoxiques sous une forme active, mais les conditions l'int rieur des granules emp chent leur action jusqu' ce qu'elles soient lib r es. La perforine agit en formant des pores dans la membrane plasmique de la cellule cible, ce qui cause des dommages directs la cellule cible et forme un conduit par lequel d'autres contenus de granules cytotoxiques sont d livr s dans le cytosol de la cellule cible. Les granzymes, au nombre de 5 chez l'homme et de 10 chez la souris, activent l'apoptose une fois d livr e au cytosol de la cellule cible via les pores form s par la perforine. La granulysine, qui est exprim e chez l'homme mais pas chez la souris, a une activit antimicrobienne et, des concen
Immunologie de Janeway	trations lev es, est galement capable d'induire l'apoptose dans les cellules cibles. Les granules cytotoxiques contiennent galement la prot oglycine prot oglycique, qui agit comme un chafaudage, formant un complexe avec la perforine et les granzymes. La perforine et les granzymes sont n cessaires pour tuer efficacement les cellules cibles. Dans les cellules cytotoxiques d pourvues de granzymes, la pr sence de perforine seule peut tuer les cellules cibles, mais un grand nombre de cellules cytotoxiques sont n cessaires car la destruction est tr s inefficace. En revanche, les lymphocytes T cytotoxiques de souris d pourvues de perforine sont incapables de tuer d'autres cellules, en raison de l'absence d'un m canisme pour d livrer des granzymes dans la cellule cible. Les granzymes d clenchent l'apoptose dans la cellule cible la fois en activant directement les caspases et en endommageant les mitochondries, ce qui active galement les caspases. Les deux granzymes les plus abondants sont les granzymes A et B. La granzyme A d clenche la mort cellulaire par des l sions mitochondriales ind pendantes de la caspase, par des m canismes qui ne sont pas compl tement compris. La granzyme B, comme les caspases, clive les prot ines apr s les r sidus d'acide aspartique et active la caspase 3, activant ainsi une cascade prot olytique de caspase, qui finit par activer la d soxyribonucl ase activ e par la caspase (CAD) en clivant une prot ine inhibitrice (ICAD) qui se lie la CAD et l'inactive. On pense que cette nucl ase est l'enzyme qui d grade l'ADN dans les cellules cibles (Fig. 9.45). Granzyme B cible galement les mitochondries pour activer la voie apoptotique intrins que ; il coupe la prot ine BID (pour BH3-interacting domain death agonist protein), soit la reconnaissance directe de son antig ne sur une cellule infect e par un virus par un lymphocyte T Cd8 cytotoxique induit le lymphocyte T lib rer le contenu de ses granules cytotoxiques de mani re dirig e. La perforine et les granzymes, dans un complexe avec le prot oglycane serglycine, sont d livr s la membrane de la cellule cible (panneau sup rieur). Par un m canisme inconnu, la perforine dirige l'entr e du contenu des granules dans le cytosol de la cellule cible sans formation apparente de pores, et les granzymes introduits agissent alors sur des cibles intracellulaires sp cifiques telles que les prot ines BId et pro-caspase 3 (deuxi me panneau). directement ou indirectement, les granzymes provoquent le clivage de BId en BId tronqu (tBId) et le clivage de la pro-caspase 3 en une caspase active (troisi me panneau). Le tBId agit sur les mitochondries pour lib rer le cytochrome c dans le cytosol. Cela favorise l'apoptose en induisant la formation de l'apoptosome qui active la procaspase 9, qui son tour amplifie davantage l'activation de la caspase 3. La caspase 3 activ e cible ICad pour lib rer la dnase activ e par la caspase (Cad), ce qui fragmente l'ADN (panneau inf rieur). soit indirectement par la caspase 3 activ e, provoquant une perturbation de la membrane externe mitochondriale et la lib ration de mol cules pro-apoptotiques telles que le cytochrome C partir de l'espace intermembranaire mitochondrial. Comme nous l'avons vu ci-dessus (sections 9-30), le cytochrome c est essentiel l'amplification de la cascade apoptotique intrins que, car il initie l'assemblage de l'apoptosome avec Apaf-1, qui son tour active l'initiateur caspase 9. Ainsi, la granzyme B agit directement pour activer la caspase effectrice 3, et indirectement pour activer la caspase initiatrice 9. Les cellules subissant une mort cellulaire programm e sont rapidement ing r es par les cellules phagocytaires, qui reconnaissent un changement dans la membrane cellulaire : la phosphatidyls rine, que l'on ne trouve normalement que dans le feuillet interne de la membrane, remplace la phosphatidylcholine en tant que phospholipide pr dominant dans le feuillet externe. La cellule ing r e est d compos e et compl tement dig r e par le phagocyte sans induction de prot ines co-stimulatrices. Ainsi, l'apoptose est normalement un processus immunologiquement silencieux ; C'est- -dire que les cellules apoptotiques ne contribuent normalement pas aux r ponses immunitaires ou ne les stimulent pas. 9-32 Les lymphocytes T cytotoxiques sont des tueurs en s rie s lectifs de cibles exprimant un antig ne sp cifique. Lorsqu'on propose aux lymphocytes T cytotoxiques un m lange de quantit s gales de deux cellules cibles, l'une portant un antig ne sp cifique et l'autre non, elles ne tuent que la cellule cible portant l'antig ne sp cifique. Les cellules spectateurs innocents et les lymphocytes T cytotoxiques eux-m mes ne sont pas tu s. Les lymphocytes T cytotoxiques ne sont probablement pas tu s car la lib ration des mol cules effectrices cytotoxiques est fortement polaris e. Comme nous l'avons vu sur la figure 9.38, les lymphocytes T cytotoxiques orientent leur appareil de Golgi et leur centre d'org
Immunologie de Janeway	anisation des microtubules pour concentrer la s cr tion sur le point de contact avec une cellule cible. Le mouvement des granules vers le point de contact est illustr la Fig. 9.46. Les lymphocytes T cytotoxiques attach s plusieurs cellules cibles diff rentes r orientent leur appareil s cr toire vers chaque cellule tour de r le et les tuent une par une, ce qui sugg re fortement que le m canisme par lequel les m diateurs cytotoxiques sont lib r s permet une attaque un seul point de contact la fois. L'action troitement focalis e des lymphocytes T cytotoxiques CD8 leur permet de tuer des cellules infect es uniques dans un tissu sans cr er de l sions tissulaires g n ralis es (Fig. 9.47) et est d'une importance cruciale dans les tissus o la r g n ration cellulaire ne se produit pas, comme avec les neurones du syst me nerveux central, ou est tr s limit e, comme dans les lots pancr atiques. Les lymphocytes T cytotoxiques peuvent tuer leurs cibles rapidement parce qu'ils stockent des prot ines cytotoxiques pr form es sous des formes inactives dans l'environnement du granule cytotoxique. Les prot ines cytotoxiques sont synth tis es et charg es dans les granules peu de temps apr s la premi re rencontre d'un pr curseur cytotoxique na f d'un lymphocyte T avec son antig ne sp cifique. De m me, la ligature du r cepteur des lymphocytes T induit la synth se de novo de la perforine et des granzymes dans les lymphocytes T CD8 effecteurs, de sorte que l'approvisionnement en granules cytotoxiques est reconstitu . Cela permet un seul lymphocyte T CD8 de tuer successivement une s rie de cibles. Fig. 9.45 La perforine, les granzymes et la serglycine sont lib r s des granules cytotoxiques et d livrent des granzymes dans le cytosol des cellules cibles pour induire l'apoptose. La lib ration du cytochrome cinto cytosol active l'apoptose, et la CAD induit la fragmentation de l'ADN La BID tronqu e (tBID) perturbe la membrane externe mitochondriale, et la caspase 3 activ e clive l'ICAD, lib rant la DNase activ e par la caspase (CAD) La Granzyme B est d livr e dans le cytosol de la cellule infect e via les pores form s par la perforine, et cible la BID et la pro-caspase 3 pro-caspase 3BID BAX BAD Engagement du TCR par le peptide : Le complexe CMH provoque la lib ration dirig e de la perforine et des granzymes complex s avec la serglycine Cellule cytotoxique cellules T infect e par le virus Perforine Granulegranzym serglycine CMH TCR caspase 3 tBID Cytochrome cCAD cliv ICAD DNA Fig. 9.46 Les mol cules effectrices sont lib r es des granules de cellules T de mani re hautement polaire. Les granules des lymphocytes T cytotoxiques peuvent tre marqu s avec des colorants fluorescents, ce qui permet de voir les granules au microscope et de suivre leurs mouvements par une photographie en acc l r . Nous montrons ici une s rie de photos prises lors de l'interaction d'un lymphocyte T cytotoxique avec une cellule cible, qui finit par tre tu e. Dans le panneau sup rieur, l'instant 0, la cellule T (en haut droite) vient d'entrer en contact avec une cellule cible (en diagonale en dessous). ce moment, les granules de la cellule T, marqu s avec un colorant fluorescent rouge, sont loign s du point de contact. Dans le deuxi me panneau, apr s 1 minute, les granules ont commenc se d placer vers la cellule cible, un mouvement qui a essentiellement t termin dans le troisi me panneau, apr s 4 minutes. apr s 40 minutes, dans le dernier panneau, le contenu des granules a t lib r dans l'espace entre le lymphocyte T et la cible, qui a commenc subir une apoptose (notez le noyau fragment ). La cellule T va maintenant se d sengager de la cellule cible, apr s quoi elle peut reconna tre et tuer d'autres cibles. photographies avec l'aimable autorisation de G. Griffiths. Les lymphocytes T cytotoxiques 9-33 agissent galement en lib rant des cytokines. L'induction de l'apoptose dans les cellules cibles est le principal moyen par lequel les lymphocytes T cytotoxiques CD8 liminent l'infection. Cependant, la plupart des lymphocytes T cytotoxiques CD8 lib rent galement les cytokines IFN- , TNF- et LT- , qui contribuent la d fense de l'h te d'autres mani res. L'IFN- inhibe directement la r plication virale et induit l'expression accrue des mol cules du CMH de classe I et d'autres prot ines impliqu es dans la charge peptidique de ces mol cules de classe I nouvellement synth tis es dans les cellules infect es. Cela augmente les chances que les cellules infect es soient reconnues comme des cellules cibles pour l'attaque cytotoxique. L'IFN- active galement les macrophages, les recrutant vers les sites d'infection, o ils servent la fois de cellules effectrices et de cellules pr sentatrices d'antig nes. Le TNF- et le LT- peuvent entrer en synergie avec l'IFN- dans l'activation des macrophages via TNFR-II, et peuvent tuer certaines cellules cibles par leur interaction avec TNFR-I, ce qui peut induire l'apoptose (voir Sections 9-
Immunologie de Janeway	28 et 9-29). Ainsi, les lymphocytes T cytotoxiques CD8 effecteurs agissent de diverses mani res pour limiter la propagation des agents pathog nes cytosoliques. R sum . Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 effecteurs sont essentiels la d fense de l'h te contre les agents pathog nes qui r sident dans le cytosol : il s'agit le plus souvent de virus. Ces lymphocytes T cytotoxiques peuvent tuer toute cellule h bergeant de tels agents pathog nes en reconnaissant les peptides trangers qui sont transport s la surface cellulaire li s aux mol cules du CMH de classe I. Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 remplissent leur fonction de destruction en lib rant trois types de prot ines cytotoxiques pr form es : les granzymes, qui utilisent plusieurs m canismes pour induire l'apoptose dans tout type de cellule cible ; la perforine, qui agit dans l'administration de granzymes dans la cellule cible ; et la granulysine, qui a une activit antimicrobienne et est pro-apoptotique. Ces propri t s permettent aux lymphocytes T cytotoxiques d'attaquer et de d truire pratiquement toutes les cellules infect es par un agent pathog ne cytosolique. Le ligand Fas li la membrane, exprim par les lymphocytes T CD8 et CD4, peut galement induire l'apoptose en se liant au Fas, qui est exprim sur certaines cellules cibles. Cependant, cette voie est moins importante dans la plupart des infections que celle m di e par les granules cytotoxiques. Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 produisent galement de l'IFN- , qui inhibe la r plication virale et est un inducteur important de l'expression des mol cules du CMH de classe I et de l'activation des macrophages. Les lymphocytes T cytotoxiques tuent les cibles infect es avec une grande pr cision, pargnant les cellules normales adjacentes. Cette pr cision est cruciale pour minimiser les dommages tissulaires tout en permettant l' radication des cellules infect es. R sum du chapitre 9. Une r ponse immunitaire adaptative est initi e lorsque des lymphocytes T na fs rencontrent un antig ne sp cifique la surface d'une cellule pr sentatrice d'antig ne dans les zones de lymphocytes T des tissus lympho des secondaires. Dans la plupart des cas, les cellules pr sentatrices d'antig ne responsables de l'activation des lymphocytes T na fs et de l'induction de leur expansion clonale sont des cellules dendritiques conventionnelles qui expriment les mol cules co-stimulatrices B7.1 et B7.2. Les cellules dendritiques conventionnelles r sident non seulement dans les tissus lympho des, mais elles surveillent galement la p riph rie, o elles rencontrent des agents pathog nes, absorbent l'antig ne aux sites d'infection, s'activent par reconnaissance inn e et migrent vers le tissu lympho de local. La cellule dendritique peut devenir un puissant activateur direct des lymphocytes T na fs, ou elle peut transf rer l'antig ne aux cellules dendritiques r sidant dans les organes lympho des secondaires pour une pr sentation crois e avec les lymphocytes T CD8 na fs. Les cellules dendritiques plasmacyto des contribuent des r ponses rapides contre les virus en produisant des interf rons de type I. Les lymphocytes T activ s produisent de l'IL-2, qui joue un r le important dans la modulation de la prolif ration et de la diff renciation pr coces des lymphocytes T. divers autres signaux entra nent la diff renciation de plusieurs types de lymphocytes T effecteurs, qui agissent principalement en lib rant des m diateurs directement sur leurs cellules cibles. Ce d clenchement des lymphocytes T effecteurs par les complexes peptide :CMH se produit ind pendamment de la co-stimulation, de sorte que toute cellule cible infect e peut tre activ e ou d truite par un lymphocyte T effecteur. Les lymphocytes T cytotoxiques CD8 tuent les cellules cibles infect es par des agents pathog nes cytosoliques, liminant ainsi les sites de r plication des agents pathog nes. Les lymphocytes T CD4 peuvent devenir des effecteurs sp cialis s qui, leur tour, favorisent des bras distincts de la r ponse immunitaire en ciblant diff rentes cellules immunitaires inn es et adaptatives pour une fonction effectrice am lior e : macrophages (TH1) ; osinophiles, basophiles et mastocytes (TH2) ; neutrophiles (TH17) ; ou lymphocytes B (TFH). Ainsi, les lymphocytes T effecteurs contr lent pratiquement tous les m canismes effecteurs connus de la r ponse immunitaire adaptative et inn e. De plus, des sous-ensembles de lymphocytes T r gulateurs CD4 sont produits qui aident contr ler et limiter les r ponses immunitaires en supprimant l'activit des lymphocytes T. Fig. 9.47 Les lymphocytes T cytotoxiques tuent les cellules cibles portant un antig ne sp cifique tout en pargnant les cellules voisines non infect es. toutes les cellules d'un tissu sont susceptibles d' tre tu es par les prot ines cytotoxiques des lymphocytes T Cd8 effecteurs arm s, mais seules les cellules infect es sont tu es. la reconnaissance sp cifique par le r cepteur des lymphocytes T identifie la
Immunologie de Janeway	cellule cible tuer, et la lib ration polaris e des granules cytotoxiques (non illustr e) garantit que les cellules voisines sont pargn es. La cellule T reconna t la cellule infect e La cellule infect e est programm e pour la mort Les cellules voisines non infect es ne sont pas tu es Questionne. 9.1 Choix multiple : Laquelle des affirmations suivantes est vraie ? Le d veloppement du syst me art riel et veineux est r gul par le facteur de transcription hom obox prox1. Les art res B d livrent la lymphotoxine la cellule stromale LTi non h matopo tique pour induire le d veloppement des ganglions lymphatiques. C. La signalisation de la lymphotoxine- 3 r prime nF B pour induire des chimiokines telles que CXCL13. D. La lymphotoxine- 3 se lie TnFr-I et favorise le d veloppement des ganglions lymphatiques cervicaux et m sent riques. 9.2 Remplir les blancs : Les lymphocytes T et B sont distribu s aux organes lympho des secondaires par le sang. Ceux-ci sont ensuite dirig s vers leurs compartiments respectifs selon les instructions des chimiokines. Par exemple, CCL21 est s cr t par _________ de la zone des lymphocytes T dans la rate et se manifeste par les _______in les ganglions lymphatiques. la signalisation de cette chimiokine ainsi que _______through CCr7 dirige les lymphocytes T dans la zone respective des lymphocytes T. En revanche, _______ est le ligand de CXCr5, qui est s cr t par __________ et attire les lymphocytes B vers le ______. Les lymphocytes T peuvent galement r pondre CXCL13 lorsqu'un sous-ensemble des lymphocytes T exprime _______, ce qui leur permet d'entrer dans le follicule des lymphocytes B et de participer la formation du centre germinal. 9.3 Choix multiple : Lequel des nonc s suivants d crit correctement les v nements n cessaires l'entr e des lymphocytes T na fs dans le ganglion lymphatique ? La signalisation CCr7 induit G i, ce qui entra ne une diminution de l'affinit pour la liaison de l'int grine. B. La r gulation positive du r cepteur s1p sur les lymphocytes T na fs favorise la migration dans le ganglion lymphatique. C. rouler dans le hev expose la cellule T CCL21, ce qui active LFa-1 et favorise la migration. L'expression de MadCaM-1 sur le hev interagit avec Cd62L sur le lymphocyte T et favorise la migration dans le ganglion lymphatique. 9.4 R ponse courte : Dans certains cas, les virus du VHS ou de la grippe infectent les cellules pr sentatrices d'antig nes partir de tissus p riph riques qui ne pr sentent pas les antig nes viraux aux lymphocytes T na fs. Comment le syst me immunitaire est-il capable de d velopper une r ponse immunitaire adaptative de tels agents pathog nes ? 9.5 Vrai ou faux : La stimulation TLr induit l'expression de CCr7 dans les cellules dendritiques, ce qui favorise la migration vers le ganglion lymphatique par la circulation sanguine. 9.6 Appariement : Classer chacune des signatures d'activation suivantes comme une r ponse pathog ne de cellule dendritique conventionnelle (cdC) ou de cellule dendritique plasmacyto de (pdC). ___1. production de CCL18 ___2. Recyclage continu du MhC l'activation ___3. expression de dC-sIGn ___4. expression de Cd80 et Cd86 ___5. Expression de Cd40L lors de la stimulation de TLr-9 9.7 R ponse courte : comment le processus de pr sentation de l'antig ne diff re-t-il entre les lymphocytes B, les cellules dendritiques et les macrophages dans le contexte d'une r ponse immunitaire ? 9.8 Choix multiple : Laquelle des situations suivantes est une cons quence courante de la signalisation TCr et CCr7 ? A. Activation de l'int grine B. s lection positive C. Induction Th1 D. Induction Th2 9.9 Choix multiple : Lequel des nonc s suivants d crit un m canisme par lequel la signalisation Cd28 peut augmenter la production d'IL-2 ? La signalisation Cd28 induit l'expression de prot ines qui stabilisent la s quence de l'ARNm de l'IL-2. B. pI 3-kinase inhibe akt, soutenant la production d'IL-2 par l'arr t du cycle cellulaire. C. pI 3-kinase supprime la production d'ap-1 et de nF B, augmentant ainsi la production d'IL-2. 9.10 Vrai ou faux : Dans la majorit des infections virales, l'activation des lymphocytes T Cd8 n cessite l'aide des lymphocytes T Cd4. 9.11 Appariement : Apparier chaque cytokine s cr t e sp cifique au sous-ensemble de cellules T Cd4 avec sa fonction effectrice respective. A. IL-17 i. radication des infections intracellulaires B. IL-4 ii. R ponse aux bact ries extracellulaires C. IFn- iii. Contr le des parasites extracellulaires D. IL-10 iv. suppression des r ponses des lymphocytes T 9.12 Appariement : Les cytokines suivantes entra nent la diff renciation des effecteurs du sous-ensemble Cd4 Th. Faites correspondre chacun avec son facteur de transcription sp cifique au sous-ensemble respectif. A. IFn- i. ror t B. IL-4 ii. Foxp3 C. IL-6 et TGF- iii. T-bet D. TGF- iv. GaTa3 9.13 Choix multiple : Laquelle des affirmations suivantes est fausse ? R. La signalisation TCr est la plus fo
Immunologie de Janeway	rte au niveau du csMaC. B. Cb1, une ligase e3, m die la d gradation des TCrs dans le csMaC. C. La r organisation cytosquelettique dirige la lib ration de mol cules effectrices au niveau de la synapse immunologique. D. Les int grines telles que LFa-1 s'associent dans le sMaC. 9.14 Compl tez les blancs : Pour chacune des phrases suivantes, remplissez les blancs avec le meilleur mot s lectionn dans la liste ci-dessous. tous les mots ne seront pas utilis s ; Chaque mot ne doit tre utilis qu'une seule fois. Les lymphocytes T Cd8 peuvent sp cifiquement m dier la destruction des cellules infect es ou malignes. Pour ce faire, les lymphocytes T Cd8 induisent _______ mort cellulaire, qui peut tre induite de deux mani res diff rentes. Tout d'abord, les lymphocytes T Cd8 poss dent des ligands tels que _______, _______ ou _______ qui peuvent induire la voie de l'apoptose _______. En revanche, la mort cellulaire peut galement tre induite par une voie intrins que. Pour initier ce m canisme, des _______ sont lib r s, ce qui permet l'entr e des granzymes dans la cellule. Une fois que les granzymes ont acc d au cytoplasme de la cellule, ceux-ci peuvent _______ cliver et l'activer, ce qui _______ , ce qui _______ permet de d grader l'ADN. La Granzyme B _______ clive galement et, par cons quent, perturbe la membrane mitochondriale, permettant la lib ration de _______ et la formation de la _______. R f rences g n rales. Coffman, R.L. : Les origines du mod le TH1-TH2 : une perspective personnelle. Nat. Immunol. 2006, 7:539 541. Griffith, J.W., Sokol, C.L., et Luster, A.D. : Chimiokines et r cepteurs de chimiokines : positionnement des cellules pour la d fense de l'h te et l'immunit . Annu. Rev. Immunol. 2014, 32:659 702. Heath, W.R., et Carbone, F.R. : Sous-ensembles de cellules dendritiques dans les r ponses primaires et secondaires des lymphocytes T la surface du corps. Nat. Immunol. 2009, 10:1237 1244. Jenkins, M.K., Chu, H.H., McLachlan, J.B. et Moon, J.J. : Sur la composition du r pertoire pr -immun des lymphocytes T sp cifiques des ligands du complexe d'histocompatibilit peptide-majeur. Annu. Rev. Immunol. 2010, 28:275 294. Springer, T.A. : Feux de circulation pour la recirculation des lymphocytes et l' migration des leucocytes : le paradigme en plusieurs tapes. Cell 1994, 76:301-314. Zhu, J., Yamane, H. et Paul, W.E. : Diff renciation des populations de lymphocytes T CD4 effecteurs. Annu. Rev. Immunol. 2010 28:445 489. R f rences de sections. Les lymphocytes T et B 9-1 se trouvent des endroits distincts dans les tissus lympho des secondaires. Liu, Y.J. : Sites de s lection, d'activation et de tol rance des lymphocytes B dans la rate. J. Exp. Med. 1997, 186:625-629. Loder, F., Mutschler, B., Ray, R.J., Paige, C.J., Sideras, P., Torres, R., Lamers, M.C., et Carsetti, R. : Le d veloppement des lymphocytes B dans la rate se d roule en tapes discr tes et est d termin par la qualit des signaux d riv s du r cepteur des lymphocytes B. J. Exp. Med. 1999, 190:75-89. Mebius, R.E. : Organogen se des tissus lympho des. Nat. Rev. Immunol. 2003, 3:292 303. 9-2 Le d veloppement des tissus lympho des secondaires est contr l par les cellules inductrices du tissu lympho de et les prot ines de la famille des facteurs de n crose tumorale. Douni, E., Akassoglou, K., Alexopoulou, L., Georgopoulos, S., Haralambous, S., Hill, S., Kassiotis, G., Kontoyiannis, D., Pasparakis, M., Plows, D., et al. : Analyse transg nique et knock-out du r le du TNF dans la r gulation immunitaire et la pathogen se de la maladie. J. Inflamm. 1996, 47:27 38. Fu, Y.X., et Chaplin, D.D. : D veloppement et maturation des tissus lympho des secondaires. Annu. Rev. Immunol. 1999, 17:399 433. Mariathasan, S., Matsumoto, M., Baranyay, F., Nahm, M.H., Kanagawa, O., et Chaplin, D.D. : L'absence de ganglions lymphatiques chez les souris d ficientes en lymphotoxine- (LT ) est due un d veloppement anormal des organes, et non une migration d fectueuse des lymphocytes. J. Inflamm. 1995, 45:72 78. Mebius, R.E., et Kraal, G. : Structure et fonction de la rate. Nat. Rev. Immunol. 2005, 5: 606 616. Mebius, R.E., Rennert, P., et Weissman, I.L. : Les ganglions lymphatiques en d veloppement collectent des cellules CD4+CD3 LT + qui peuvent se diff rencier en cellules APC, NK et cellules folliculaires, mais pas en cellules T ou B. Immunit 1997, 7:493-504. Roozendaal, R., et Mebius, R.E. : Interactions stromales-cellules immunitaires. Annu. Rev. Immunol. 2011, 29:23 43. Wigle, J.T., et Oliver, G. : La fonction Prox1 est n cessaire au d veloppement du syst me lymphatique murin. Cell 1999, 98:769-778. Les lymphocytes T et B 9-3 sont divis s en r gions distinctes des tissus lympho des secondaires par l'action des chimiokines. Ansel, K.M., et Cyster, J.G. : Chimiokines dans la lymphopo se et le d veloppement des organes lympho des. Curr. Opin. Immunol. 2001, 13:172 179. Cyster, J.G. : Chimiokines et migration cellulaire dans les organes lympho d
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Immunologie de Janeway	duction d'anticorps sans l'aide des lymphocytes T, mais l'activation des lymphocytes B na fs par les antig nes implique g n ralement l'aide des lymphocytes T auxiliaires folliculaires (TFH) (voir Section 9-20). Les lymphocytes B activ s se diff rencient ensuite en plasmocytes s cr tant des anticorps et en lymphocytes B m moire. La plupart des r ponses anticorps subissent un processus appel maturation d'affinit , dans lequel des anticorps de plus grande affinit pour leur antig ne cible sont produits par l'hypermutation somatique des g nes de la r gion variable de l'anticorps (r gion V). Nous examinons le m canisme mol culaire de l'hypermutation somatique et ses cons quences immunologiques, ainsi que le changement de classe, un processus qui g n re les diff rentes classes d'anticorps qui conf rent une diversit fonctionnelle la r ponse des anticorps. La maturation de l'affinit et le changement de classe ne se produisent que dans les lymphocytes B et n cessitent l'aide des lymphocytes T. Dans la deuxi me partie du chapitre, nous pr sentons les distributions et les fonctions de diverses classes d'anticorps, en particulier ceux s cr t s dans les sites muqueux. Dans la troisi me partie du chapitre, nous discutons en d tail de la fa on dont la r gion Fc de l'anticorps engage divers m canismes effecteurs pour contenir et liminer les infections. Comme la r ponse des lymphocytes T, la r ponse immunitaire humorale produit une m moire immunologique, et cela est discut au chapitre 11. Fig. 10.1 Les anticorps interviennent dans la r ponse immunitaire humorale par la neutralisation, l'opsonisation et l'activation du compl ment. Apr s avoir t s cr t s par les plasmocytes, les anticorps prot gent l'h te contre l'infection de trois mani res principales. Ils peuvent inhiber les effets toxiques ou l'infectiosit des agents pathog nes ou de leurs produits en se liant eux, un processus appel neutralisation (panneau sup rieur). Lorsqu'elle est li e des agents pathog nes, la r gion Fc de l'anticorps peut se lier aux r cepteurs Fc des cellules accessoires, telles que les macrophages et les neutrophiles, aidant ces cellules ing rer et tuer l'agent pathog ne. Ce processus est appel opsonisation (panneau du milieu). Les anticorps peuvent d clencher le compl ment en activant C1, la premi re tape de la voie classique du compl ment. Le d p t de prot ines du compl ment am liore l'opsonisation et peut galement tuer directement certaines cellules bact riennes en activant le complexe d'attaque membranaire (panneau inf rieur). Activation des lymphocytes B par l'antig ne et les lymphocytes T auxiliaires. Les distributions et les fonctions des classes d'immunoglobulines. La destruction des agents pathog nes enrob s d'anticorps via les r cepteurs Fc. Fig. 10.2 Un deuxi me signal est n cessaire pour l'activation des lymphocytes B par des antig nes d pendants ou ind pendants du thymus. Le premier signal (indiqu par 1) n cessaire l'activation des lymphocytes B est d livr par son r cepteur antig nique (BCR) et active plusieurs voies comme d crit au chapitre 7. La signalisation par le BCR est renforc e par les cor cepteurs CD21 et CD19, qui interagissent avec C3b sur les surfaces microbiennes opsonis es. Pour les antig nes d pendants du thymus (premier panneau), un deuxi me signal (indiqu par 2) est d livr par un lymphocyte T auxiliaire (TFH) qui reconna t les fragments d grad s de l'antig ne comme des peptides li s des mol cules du CMH de classe II la surface des lymphocytes B. CD40L sur la cellule TFH se lie CD40 sur la cellule B, activant la voie de signalisation NF B non canonique via la kinase induisant NF B (NIK). Cela induit l'expression de g nes pro-survie tels que Bcl-2 (voir Section 7-17). Pour les antig nes ind pendants du thymus (deuxi me panel), un deuxi me signal peut tre d livr par des r cepteurs de type Toll qui reconnaissent les ligands TLR associ s l'antig ne, tels que le lipopolysaccharide bact rien (LPS) ou l'ADN bact rien, comme d crit au chapitre 3. Activation des lymphocytes B par l'antig ne et les lymphocytes T auxiliaires. L'immunoglobuline de surface qui sert de r cepteur des lymphocytes B (BCR) joue deux r les dans l'activation des lymphocytes B en r ponse aux agents pathog nes. Comme le r cepteur de l'antig ne sur les cellules T, le BCR initie une cascade de signalisation lors de la liaison des antig nes d riv s du microbe. De plus, le BCR peut d livrer l'antig ne vers des sites intracellulaires pour le traitement de l'antig ne, de sorte que les peptides antig niques li s aux mol cules du CMH de classe II peuvent tre renvoy s la surface des cellules B. Ces complexes peptide :CMH de classe II sont reconnus par des lymphocytes T auxiliaires sp cifiques de l'antig ne qui se sont d j diff renci s en r ponse au m me agent pathog ne. Les lymphocytes T effecteurs expriment des mol cules de surface et des cytokines qui aident les lymphocytes B prolif rer et se diff rencier en cel
Immunologie de Janeway	lules s cr tant des anticorps et en lymphocytes B m moire, et une structure appel e centre germinatif (voir Section 10-6) se forme au cours d'une phase interm diaire de la r ponse anticorps, avant l' mergence de plasmocytes long terme qui g n rent des anticorps ou de lymphocytes B m moire. Certains antig nes microbiens peuvent activer directement les lymphocytes B en l'absence d'aide des lymphocytes T, et la capacit des lymphocytes B r pondre directement ces antig nes fournit une r ponse rapide de nombreux agents pathog nes importants. Cependant, l'ajustement fin des r ponses anticorps pour augmenter l'affinit de l'anticorps pour l'antig ne et le passage la plupart des classes d'immunoglobulines autres que les IgM d pendent de l'interaction des lymphocytes B stimul s par l'antig ne avec les lymphocytes T auxiliaires et d'autres cellules dans les organes lympho des p riph riques. Ainsi, les anticorps induits par les antig nes microbiens seuls ont tendance avoir une affinit plus faible et tre moins polyvalents sur le plan fonctionnel que ceux induits avec l'aide des lymphocytes T. 10-1 L'activation des lymphocytes B par l'antig ne implique des signaux provenant du r cepteur des lymphocytes B et des cellules TFH ou des antig nes microbiens. Comme nous l'avons appris au chapitre 8, l'activation des lymphocytes T na fs n cessite des signaux d riv s du r cepteur des lymphocytes T ainsi que des signaux de co-stimulation fournis par des cellules pr sentatrices d'antig nes professionnelles. De m me, en plus des signaux d riv s du r cepteur des lymphocytes B, les lymphocytes B na fs ont galement besoin de signaux accessoires qui peuvent provenir soit d'un lymphocyte T auxiliaire, soit, dans certains cas, directement de constituants microbiens (Fig. 10.2). Activation des lymphocytes B par l'antig ne et les lymphocytes T auxiliaires. Les antig nes prot iques seuls sont incapables d'induire des r ponses anticorps chez les animaux ou les humains d pourvus de lymphocytes T, et ils sont donc connus sous le nom d'antig nes d pendants du thymus ou DT, et impliquent g n ralement l'aide des lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne. Les lymphocytes T impliqu s sont des cellules TFH qui r sident dans les tissus lympho des et ne sont pas des cellules effectrices TH1, TH2 ou TH17 compl tement diff renci es. Pour recevoir l'aide des lymphocytes T, les lymphocytes B doivent pr senter l'antig ne sa surface sous une forme qu'ils peuvent reconna tre. Cela se produit lorsque l'antig ne li par l'immunoglobuline de surface sur la cellule B est internalis et d grad dans la cellule B et que les peptides qui en sont d riv s sont renvoy s la surface de la cellule dans un complexe avec des mol cules du CMH de classe II (voir Fig. 10.2, premier panneau). Lorsque la cellule TFH reconna t ces complexes peptide :CMH, elle fournit la cellule B des signaux qui favorisent la survie et induisent la prolif ration. Ces signaux comprennent l'activation de CD40 sur les lymphocytes B par l'expression de son ligand, CD40L (CD154), et la production de diverses cytokines par les cellules TFH, y compris l'IL-21 (Fig. 10.3). La signalisation CD40 active la voie NF B non canonique (voir Section 7-23) et am liore la survie des lymphocytes B en induisant l'expression de mol cules anti-apoptotiques telles que Bcl-2. La signalisation IL-21 active STAT3 et am liore la prolif ration cellulaire et la diff renciation en plasmocytes et lymphocytes B m moire. Les autres cytokines produites par les cellules TFH comprennent l'IL-6, le TGF- , l'IFN- et l'IL-4, qui fournissent des signaux capables de r guler le type d'anticorps produit, comme nous le verrons dans la section 10-12. Ces cytokines sont galement fabriqu es par d'autres sous-ensembles effecteurs diff renci s (d crits au chapitre 9), mais les cellules TFH sont distinctes de ceux-ci. Par exemple, les cellules TFH transcrivent le g ne IL-4 l'aide d' l ments r gulateurs ind pendants des facteurs de transcription GATA-3 et STAT6, qui sont responsables de la production d'IL-4 par les cellules TH2. Alors que les r ponses des lymphocytes B aux antig nes prot iques reposent sur l'aide des lymphocytes T, certains constituants microbiens peuvent induire la production d'anticorps en l'absence de lymphocytes T auxiliaires. Ces antig nes microbiens sont connus sous le nom d'antig nes ind pendants du thymus ou antig nes TI car ils peuvent induire des r ponses anticorps chez les personnes qui n'ont pas de lymphocytes T. Ces antig nes sont g n ralement des mol cules tr s r p titives, telles que les polysaccharides des parois cellulaires bact riennes, et peuvent r ticuler le BCR sur les cellules B. Dans de tels cas, un deuxi me signal peut provenir de la reconnaissance directe d'un constituant microbien commun tel que le LPS qui peut activer la signalisation TLR dans la cellule B (voir Fig. 10.2, deuxi me panneau), activant la voie NF B, comme d crit au chapitre 3. Les r ponses anticorps ind pend
Immunologie de Janeway	antes du thymus offrent une certaine protection contre les bact ries extracellulaires, et nous y reviendrons plus tard. Une diff renciation plus pouss e peut se poursuivre vers le centre germinal, les cellules m moires au repos ou les cellules plasmatiques s cr tant des anticorps. La prolif ration des cellules B g n re des plasmablastes qui forment le foyer principal TFH Cellule B AP-1 NFAT NF B Bcl-2 STAT3 Centre germinatif Cellule B M moire de cellule BCellules B diverses cibles La reconnaissance des antig nes par les cellules TFH induit des signaux qui activent les cellules B IL-21 IL-6 TGF- LFN- IL-4 STAT3 CD40 CD40L MHCII TCR Fig. 10.3 Les cellules TFH fournissent plusieurs signaux qui activent les cellules B qui activent le facteur de transcription STAT3 pour am liorer les cellules B et contr ler leur diff renciation ult rieure. Apr s la prolif ration de l'antig ne et la survie. Les cellules TFH peuvent galement produire des cytokines qui, en se liant au r cepteur des cellules B, fournissent le premier signal pour que les cellules B r gulent le changement d'isotype (voir la section 10-12). Apr s avoir re u l'activation (non illustr ), la cellule TFH d livre des signaux suppl mentaires ces signaux, les cellules B activ es commencent prolif rer (deuxi me panneau), lorsqu'elle reconna t un complexe peptide :CMH de classe II sur la cellule B entrer dans le centre germinal, et finalement devenir des cellules plasmatiques ou une surface (premier panneau). Outre l'expression du ligand CD40, les lymphocytes B m moires de cellules TFH (troisi me panneau). S cr te plusieurs cytokines importantes. Parmi eux figure l'IL-21, 10-2 La reconnaissance li e de l'antig ne par les lymphocytes T et les lymphocytes B favorise des r ponses anticorps robustes. L'activation des lymphocytes B par les antig nes sur les surfaces microbiennes peut tre grandement stimul e par le d p t simultan de compl ment sur ces agents pathog nes. Le complexe cor cepteur des cellules B contient les prot ines de surface cellulaire CD19, CD21 et CD81 (voir Fig. 7.27). Lorsque CD21, ou r cepteur du compl ment 2 (CR2), se lie aux fragments du compl ment C3d et C3dg qui se d posent sur les surfaces microbiennes (voir Section 2-13), il est rapproch du r cepteur des lymphocytes B activ li la m me surface. CD21 et CD19 sont associ s l'un l'autre, et CD19 devient phosphoryl par le r cepteur des lymphocytes B activ s. Celle-ci recrute la PI 3-kinase, qui stimule ensuite plusieurs voies en aval, am liorant la prolif ration, la diff renciation et la production d'anticorps (voir Fig. 10.2, fl che 1). Cet effet est d montr de fa on spectaculaire lorsque des souris sont immunis es avec l'antig ne exp rimental lysozyme de blanc d' uf de poule qui est coupl trois mol cules li es de C3dg. Dans ce cas, la dose de lysozyme modifi n cessaire pour induire l'anticorps en l'absence d'adjuvant ajout n'est que de 1/10 000 de celle n cessaire avec le lysozyme non modifi . Pour les r ponses anticorps T-d pendantes, les lymphocytes T impliqu s sont activ s par le m me antig ne que celui reconnu par les lymphocytes B ; C'est ce qu'on appelle la reconnaissance li e. Cependant, le peptide reconnu par la cellule TFH est susceptible de diff rer de l' pitope prot ique reconnu par le r cepteur antig nique de la cellule B. Les antig nes naturels, tels que les virus et les bact ries, contiennent de multiples prot ines et portent la fois des pitopes de prot ines et de glucides. Pour qu'il y ait reconnaissance li e, le peptide reconnu par le lymphocyte T doit tre physiquement associ l'antig ne reconnu par le r cepteur du lymphocyte B, afin que le lymphocyte B puisse absorber et pr senter le peptide appropri au lymphocyte T. Par exemple, un lymphocyte B qui reconna t un pitope sur une prot ine d'enveloppe virale internalisera la particule virale compl te. Le lymphocyte B peut d grader plusieurs prot ines virales en peptides pour les afficher sur les mol cules du CMH de classe II la surface des lymphocytes B. Les lymphocytes T CD4 sp cifiques de ces peptides viraux peuvent avoir t activ s par les cellules dendritiques plus t t dans l'infection, et certains se sont diff renci s en cellules TFH. Lorsque ces cellules TFH sont activ es par les lymphocytes B pr sentant leur peptide, elles sont stimul es pour fournir des signaux sp cifiques qui aident les lymphocytes B g n rer des anticorps contre la prot ine d'enveloppe virale (Fig. 10.4). La reconnaissance li e repose sur la concentration du peptide appropri pour la pr sentation par les mol cules du CMH de classe II la surface des cellules B. Les lymphocytes B dont le r cepteur des lymphocytes B se lie un antig ne particulier sont 10 000 fois plus efficaces pour afficher des fragments peptidiques de cet antig ne sur leurs mol cules du CMH de classe II que les lymphocytes B qui traitent l'antig ne par macropinocytose seule. La reconnaissance li e a t d couverte l'origine gr ce des tudes
Immunologie de Janeway	sur la production d'anticorps contre les hapt nes, qui sont de petits groupes chimiques qui ne peuvent pas provoquer de r ponses anticorps par eux-m mes (voir l'annexe I, section A-1). Mais les hapt nes qui sont coupl s une prot ine porteuse deviennent immunog nes, ce qu'on appelle l'effet transporteur hapt ne, pour deux raisons. La prot ine peut porter plusieurs groupes hapt nes, ce qui lui permet de r ticuler les r cepteurs des cellules B. De plus, les lymphocytes T qui sont activ s contre les peptides de la prot ine porteuse peuvent devenir des cellules TFH et renforcer la r ponse anticorps l'hapt ne. Le couplage accidentel d'un hapt ne une prot ine est responsable des r ponses allergiques manifest es par de nombreuses personnes l'antibiotique p nicilline, qui r agit avec les prot ines de l'h te pour former un hapt ne coupl qui peut stimuler une r ponse anticorps, comme nous l'apprendrons au chapitre 14. La reconnaissance li e permet de pr server l'autotol rance, car les anticorps autor actifs n'appara tront que si des cellules TFH autor actives et des lymphocytes B autor actifs sont pr sents en m me temps. Ceci est discut plus en d tail au chapitre 15. La conception du vaccin peut tirer parti de la reconnaissance associ e, comme dans le vaccin utilis pour immuniser les nourrissons contre Haemophilus influenzae de type b (voir la section 16-26). 10-3 cellules B qui rencontrent leurs antig nes migrent vers les tissus lympho des. La fr quence des lymphocytes na fs sp cifiques d'un antig ne particulier est extr mement faible (moins de 1 sur 10 000). Ainsi, la probabilit d'une rencontre al atoire entre un lymphocyte T et un lymphocyte B ayant la m me sp cificit d'antig ne devrait tre inf rieure 1 sur 108, ce qui rend remarquable le fait que les lymphocytes B interagissent avec des lymphocytes TFH ayant une sp cificit d'antig ne similaire. Pour ces raisons, la reconnaissance li e n cessite une r gulation pr cise de la migration des lymphocytes B et T activ s, orchestr e par plusieurs ensembles de ligands et de r cepteurs, vers des emplacements sp cifiques dans les tissus lympho des, ce qui permet d'augmenter les chances d'une interaction productive (Fig. 10.5). Les lymphocytes T et B na fs expriment le r cepteur de la sphingosine 1-phosphate, S1PR1, qu'ils utilisent pour sortir des tissus lympho des p riph riques (voir Section 9-7). Cependant, avant de sortir, ils sont conserv s et occupent initialement deux zones distinctes, les zones des lymphocytes T et les follicules lympho des primaires (ou zones des cellules B ou zones des cellules B), respectivement (voir Figs 1.18 1.20). Ces zones sont tablies par diff rents mod les d'expression des r cepteurs de chimiokines et de production de chimiokines. Les lymphocytes T na fs expriment le r cepteur des chimiokines CCR7 et se localisent dans des zones o ses ligands, CCL19 et CCL21, sont fortement exprim s par les cellules stromales et les cellules dendritiques (voir Section 9-3). Les lymphocytes B na fs circulants expriment CXCR5 et, lorsqu'ils migrent dans les tissus lympho des, ils p n trent dans les follicules lympho des primaires, o la chimiokine CXCL13 est abondante. Au sein du follicule, les cellules stromales et un type de cellule sp cialis , la cellule dendritique folliculaire (FDC), s cr tent CXCL13. La FDC est une cellule non phagocytaire d'origine non h matopo tique qui porte de nombreux processus longs ; il fonctionne en pi geant l'antig ne l'aide de r cepteurs du compl ment la surface de ses cellules pour l'acc s des lymphocytes B dans le follicule. Une fois dans le follicule, les lymphocytes B na fs rencontrent la cytokine soluble BAFF de la famille des TNF (voir Section 8-8), qui est s cr t e par les FDC, les cellules stromales et les cellules dendritiques et qui agit comme un facteur de survie pour les lymphocytes B. BAFF peut agir travers trois Fig. 10.4 Les lymphocytes T et les lymphocytes B doivent reconna tre les antig nes contenus dans le m me complexe mol culaire pour interagir. Dans cet exemple, une prot ine virale interne h berge un pitope peptidique (en rouge) qui est pr sent par les mol cules du CMH de classe II et est reconnu par un lymphocyte T CD4. Le virus h berge galement un pitope natif sur une prot ine d'enveloppe virale externe (en bleu) qui est reconnue par l'immunoglobuline de surface d'un lymphocyte B. Si le virus est captur et pr sent par une cellule dendritique, une cellule T CD4 sp cifique du peptide (en bleu) s'active (panneau en haut gauche), tandis que les cellules T non sp cifiques (en vert) restent inactives. Si le virus est reconnu par un lymphocyte B sp cifique (panneau en haut droite), les peptides d riv s des prot ines virales internes sont trait s et pr sent s par les mol cules du CMH de classe II. Lorsque le lymphocyte T activ reconna t son peptide sur ce lymphocyte B (panneau inf rieur), le lymphocyte T d livre divers signaux accessoires au lymphocyte B qui favorisent la
Immunologie de Janeway	production d'anticorps contre la prot ine d'enveloppement. Ce processus est connu sous le nom de reconnaissance li e. Fig. 10.5 Les lymphocytes B liant l'antig ne rencontrent les lymphocytes T la fronti re entre la zone des lymphocytes T et un follicule des lymphocytes B dans les tissus lympho des secondaires. Les antig nes p n trent dans la rate partir du sang et s'accumulent dans les zones de cellules T et les follicules (premier panneau). Les lymphocytes T na fs CCR7 positifs et les lymphocytes B CXCR5 positifs migrent vers des r gions distinctes o les chimiokines CCL19 et CCL21, ou CXCL13 et 7 , 25-hydroxycholest rol (7 , 25-HC), respectivement, sont produites (deuxi me panel). Si un lymphocyte B rencontre son antig ne, soit sur une cellule dendritique folliculaire (FDC), soit sur un macrophage, il augmente l'expression de CCR7 et migre vers la fronti re avec la zone des lymphocytes T (troisi me panneau). Les lymphocytes T activ s par les cellules dendritiques pr sentatrices d'antig ne induisent l'expression de CXCR5 et migrent vers cette m me fronti re, o la reconnaissance li e induit une prolif ration suppl mentaire des lymphocytes B. Apr s 2 3 jours, les lymphocytes B r duisent l'expression de CCR7, mais conservent EBI2 et migrent en r ponse 7 , 25-HC vers le follicule externe et les r gions interfolliculaires (quatri me panneau). Apr s environ un jour, certains lymphocytes B se regroupent dans les r gions interfolliculaires pr s de la pulpe rouge, prolif rent et se diff rencient en plasmablastes, formant un foyer primaire avec une diff renciation terminale en plasmocytes s cr tant des anticorps. Les lymphocytes T qui conservent l'expression d'EBI2 peuvent rester dans le follicule et induire l'expression de Bcl-6 pour devenir des cellules TFH qui participent avec les lymphocytes B cette formation d'une r action de centre germinal. Certains lymphocytes B migrent pour former un foyer primaire et se diff rencier en plasmablastes, tandis que certains lymphocytes T induisent Bcl-6 et deviennent des cellules TFH foyer primaire Zone interfolliculaire CCL21 CXCL13 7 ,25-HC cellules T au repos Cellules B au repos Cellule dendritique FDC Les interactions avec les cellules T soutiennent l'expression de EBI2 sur les cellules B, qui se d placent vers les r gions folliculaires externes et interfolliculaires Les cellules B activ es induisent CCR7 et EBI2, et les lymphocytes T induisent CXCR5, et les deux cellules migrent vers les r gions folliculaires et interfolliculaires Avant l'activation, les lymphocytes B au repos expriment CXCR5 et r sident dans les follicules et les lymphocytes T expriment CCR7 et r sident dans les zones des lymphocytes T activ s par les lymphocytes T, mais ses principales actions dans la promotion de la survie sont par BAFF-R (Fig. 10.6). BAFF-R signale travers TRAF3 (voir Section 3-7) d'activer la voie NF B non canonique, comme d crit pour CD40 (voir Fig. 7.31), et, comme la signalisation CD40, induit l'expression de Bcl-2. Deux autres r cepteurs du BAFF sont le TACI et le BCMA, bien que le BAFF ait une affinit relativement faible pour le BCMA. TACI et BCMA se lient galement la cytokine apparent e APRIL, et elles signalent par TRAF2, 5 et 6 pour induire des voies de signalisation impliqu es dans l'activation des cellules B. Les antig nes d riv s de micro-organismes et de virus sont transport s dans les ganglions lymphatiques via la lymphe aff rente et dans la rate via le sang. Les antig nes opsonis s porteurs de C3b ou C3dg s'accumulent dans les follicules des cellules B parce qu'ils sont pi g s par les r cepteurs du compl ment CR1 et CR2 exprim s la surface des FDC. Les antig nes particulaires opsonis s peuvent galement tre absorb s par des macrophages sp cialis s r sidant dans le sinus sous-capsulaire (SCS) des ganglions lymphatiques et le sinus marginal de la rate, des r gions qui sont toutes deux adjacentes aux cellules B BAFF (B-cell activating factor, galement appel stimulateur de lymphocytes B, ou BLyS) et APRIL (un ligand induisant la prolif ration) sont tous deux membres de la superfamille des cytokines TNF. Ils sont initialement produits sous forme de trim res li s la membrane par plusieurs types de cellules. Le BAFF est produit par les FDC et d'autres cellules du follicule B, o il soutient la survie des lymphocytes B. Son r cepteur principal, BAFF-R, signale d'une mani re similaire CD40 (voir Fig. 7.31) par l'interm diaire de TRAF3 et de NIK d'activer la fois la voie NF B non canonique, conduisant au facteur de transcription RelB :p52, et la voie NF B canonique p50 :p65. BAFF se lie galement aux r cepteurs TACI (activateur transmembranaire et modulateur calcique et interacteur du ligand de la cyclophiline) et BCMA (antig ne de maturation des lymphocytes B), bien que son affinit pour ce dernier soit relativement faible. Ces r cepteurs activent la voie canonique NF B. La faible pr servation endocytaire et antig nique par Les antig nes opso
Immunologie de Janeway	nis s entrant dans l'activit de d gradation lymphatique des macrophages sous-capsulaires Les n uds des lymphatiques aff rents se lient galement aux macrophages sous-capsulaires permettent l'antig ne d' tre aux r cepteurs du compl ment sur le conserve les antig nes transport s dans la surface folliculaire des macrophages pr sents dans pi g s leurs surfaces, pour devenir localis s sur le sinus sous-capsulaire permettant aux cellules B de faire surface des follicules folliculaires (Fig. 10.7). Ces macrophages semblent conserver l'antig ne leur surface plut t que de l'ing rer et de le d grader. Ces antig nes peuvent ensuite tre chantillonn s et transport s par les lymphocytes B folliculaires sp cifiques de l'antig ne. Les lymphocytes B de n'importe quelle sp cificit antig nique pourraient galement acqu rir l'antig ne de ces macrophages via leurs r cepteurs du compl ment et le transporter dans le follicule. Dans la rate, les lymphocytes B de la zone marginale font la navette entre ce site et le follicule, transportant l'antig ne pi g dans la zone marginale pour le d p t sur les FDC. Les macrophages SCS peuvent galement fonctionner activement pour restreindre la propagation de l'infection. Chez la souris, l'infection de ces macrophages dans les ganglions lymphatiques par le virus de la stomatite v siculeuse (VSV), un parent du virus de la rage, d clenche la production d'interf ron et le recrutement de cellules dendritiques plasmacyto des (pDC). L'interf ron de type I produit par les pDC limite la propagation virale, qui finirait autrement par se transmettre au syst me nerveux central. Apr s qu'un lymphocyte B folliculaire na f ait rencontr pour la premi re fois un antig ne sp cifique affich par les FDC ou les macrophages, en quelques heures, il se positionnera dans les follicules externes du tissu lympho de pr s des sites o l'antig ne p n tre dans le ganglion lymphatique ou la rate. Ce positionnement est orchestr par l'expression par les lymphocytes B d'un r cepteur de chimiokines, EBI2 (GPR183), dont les ligands sont des oxyst rols tels que le 7 , 25-dihydroxycholest rol. La source pr cise de ces ligands n'est pas encore claire, mais ils sont abondants dans les r gions folliculaires externes et interfolliculaires. Apr s avoir pr lev des antig nes pendant 6 heures 1 jour, les lymphocytes B induisent l'expression de CCR7, qui fonctionne avec EBI2 pour distribuer les lymphocytes B activ s le long de l'interface entre le follicule des lymphocytes B et la zone des lymphocytes T, o CCL21 est exprim . Au cours d'une r ponse immunitaire, les lymphocytes T sont activ s dans les zones des lymphocytes T par les cellules dendritiques. Lorsque les lymphocytes T na fs sont activ s, certains prolif rent, se diff rencient en cellules effectrices, r gulent la baisse l'expression de S1P1 et sortent du tissu lympho de. Cependant, d'autres induiront l'expression de CXCR5 et migreront vers la fronti re avec le follicule cellules B. L , les lymphocytes T peuvent rencontrer des lymphocytes B activ s au cours de la m me r ponse, ce qui augmente les chances qu'ils reconnaissent les antig nes li s pr sent s par les lymphocytes B activ s qui se sont r cemment d plac s cet endroit (voir Fig. 10.5). Fig. 10.7 Les antig nes opsonis s sont captur s et conserv s par les macrophages du sinus sous-capsulaire. Les macrophages r sidant dans le ganglion lymphatique du sinus sous-capsulaire (SCS) expriment les r cepteurs du compl ment 1 et 2 (CR1 et CR2, respectivement), sont peu endocytaires et ont des niveaux r duits d'enzymes lysosomales par rapport aux macrophages de la moelle. L'antig ne opsonis provenant des lymphatiques aff rents se lie CR1 et CR2 la surface des macrophages SCS. Au lieu d' tre compl tement d grad par ces macrophages, une partie de l'antig ne est conserv e la surface de la cellule, o elle peut tre pr sent e et transf r e la surface des cellules B folliculaires. Les lymphocytes B sont ensuite capables de transporter l'antig ne dans le follicule, o il peut tre pi g la surface des cellules dendritiques folliculaires. Les membres de la famille des r cepteurs SLAM, SLAM, Ly108 et CD84, sont exprim s sur les lymphocytes T et les lymphocytes B et interviennent dans des interactions homotypiques qui conduisent l'adh sion entre les cellules. Le SLAM peut galement am liorer la signalisation par le r cepteur des lymphocytes T pour augmenter la production de cytokines telles que l'IL-21 qui aident les lymphocytes B. La mol cule SAP associ e SLAM est un adaptateur de signalisation n cessaire ce qu'un r cepteur SLAM puisse maintenir sa liaison avec un autre. Les lymphocytes T expriment initialement SAP de faibles niveaux qui sont insuffisants pour une adh sion durable entre les lymphocytes T et B. Les cellules TFH enti rement diff renci es expriment des niveaux lev s du facteur de transcription Bcl-6, ce qui induit des niveaux plus lev s d'expression de SAP. Ce niveau est suffisant
Immunologie de Janeway	pour maintenir les interactions entre cellules et permettre la transmission de signaux CD40L et de cytokines aux lymphocytes B. 10-4 lymphocytes T expriment des mol cules de surface et des cytokines qui activent les lymphocytes B, qui leur tour favorisent le d veloppement des lymphocytes TFH. Lorsque les cellules TFH rencontrent un peptide d'activation pr sent par les cellules B, les cellules TFH r agissent en exprimant des r cepteurs et des cytokines qui activent leur tour les cellules B. Comme mentionn ci-dessus, l'expression induite de CD40L sur les cellules TFH active CD40 sur les cellules B pour augmenter la survie des cellules B, et induit galement l'expression par les cellules B de mol cules co-stimulatrices, en particulier celles de la famille B7. Les lymphocytes T activ s expriment galement le ligand CD30 (CD30L), qui se lie aux CD30 exprim s sur les lymphocytes B et favorise l'activation des lymphocytes B. Les souris d pourvues de CD30 pr sentent une prolif ration r duite des lymphocytes B activ s dans les follicules lympho des et des r ponses humorales secondaires plus faibles que la normale. Les cellules TFH s cr tent galement plusieurs cytokines qui r gulent la prolif ration des lymphocytes B et la production d'anticorps. Le principal d'entre eux est l'IL-21, qui est produite au d but des r ponses immunitaires par les cellules TFH et qui active le facteur de transcription STAT3 dans les cellules B pour favoriser la prolif ration et la diff renciation. L'IL-21 exerce des effets autocrines similaires sur les cellules TFH. Plus tard dans la r ponse anticorps, les cellules TFH produiront d'autres cytokines, telles que l'IL-4 et l'IFN- , qui sont caract ristiques des autres sous-ensembles T auxiliaires (d crits au chapitre 9). Ceux-ci auront un impact sur la diff renciation des cellules B, en particulier le changement de classe, comme nous le verrons plus loin. La capacit des cellules TFH transmettre ces signaux aux cellules B d pend du contact intime entre ces cellules. Des mol cules d'adh sion sp cifiques, dont plusieurs r cepteurs de la superfamille des Ig de la famille SLAM (Signaling Lymphocyte Activation Molecule), sont impliqu es et prolongent et stabilisent le contact intercellulaire. Les cellules TFH et les cellules B expriment toutes deux SLAM (CD150), CD84 et Ly108, qui favorisent l'adh sion cellulaire par des interactions de liaison homotypiques (Fig. 10.8). Les r gions cytoplasmiques de ces r cepteurs de la famille SLAM interagissent toutes avec une prot ine adaptatrice, SAP (SLAM-associated protein), qui est fortement exprim e par les cellules TFH et qui est n cessaire la prolongation du contact intercellulaire m di par ces r cepteurs. Le g ne SAP est inactiv dans le syndrome lymphoprolif ratif li l'X, qui est associ un trouble lymphoprolif ratif cellules T et cellules NK et un d faut de production d'anticorps d des interactions rat es entre les cellules TFH et les cellules B dans le centre germinal, discut ci-dessous. La migration r gul e des lymphocytes B activ s et des lymphocytes TFH au m me endroit dans l'organe lympho de p riph rique augmente les chances de reconnaissance li e et apporte une aide appropri e la diff renciation des lymphocytes B. Les lymphocytes B stimul s par l'antig ne qui n'interagissent pas avec les lymphocytes T qui reconnaissent le m me antig ne meurent dans les 24 heures. Cette premi re interaction entre les lymphocytes T et B fournit non seulement une aide importante aux lymphocytes B, mais influence galement la diff renciation des lymphocytes T par les signaux fournis par les lymphocytes B. Les lymphocytes B activ s expriment ICOSL, un membre de la famille B7 de mol cules co-stimulatrices et un ligand pour ICOS (prot ine co-stimulatrice inductible), qui est exprim e par les lymphocytes T. Cette interaction entre les lymphocytes T et B, assur e par la reconnaissance li e, active la signalisation ICOS dans les lymphocytes T et est importante pour l'ach vement de la diff renciation TFH (voir Section 7-21), conduisant l'induction des facteurs de transcription Bcl-6 et c-Maf. Ces facteurs de transcription sont n cessaires la production de SAP et au contact soutenu qui en r sulte entre les cellules B et TFH. 10-5 Les lymphocytes B activ s se diff rencient en plasmablastes et cellules plasmatiques s cr tant des anticorps. Apr s leur premi re rencontre, les lymphocytes B qui ont re u des lymphocytes T aident migrer hors du bord du follicule pour continuer prolif rer et se diff rencier. Deux trois jours apr s l'activation, les lymphocytes B commencent diminuer l'expression de CCR7 et augmenter l'expression d'EBI2 (voir Fig. 10.5). La diminution de l'expression de CCR7 fait que les lymphocytes B s' loignent de la limite avec la zone des lymphocytes T : EBI2 dirige leur migration vers les r gions interfolliculaires et le sinus sous-capsulaire dans les ganglions lymphatiques, ou, dans la rate, vers les canaux d
Immunologie de Janeway	e pontage spl niques, une r gion entre la zone des lymphocytes T et la pulpe rouge. Ici, certains lymphocytes B formeront un agr gat mergent de lymphocytes B diff renciateurs appel foyer primaire, qui, dans les ganglions lymphatiques, est situ dans les cordons m dullaires, o la lymphe s' coule hors du ganglion, et dans la rate, peut tre vu comme des foyers extrafolliculaires dans la pulpe rouge spl nique. Les foyers primaires sont apparents environ 5 jours apr s une infection ou une immunisation avec un antig ne qui n'avait pas t observ auparavant. Les lymphocytes B prolif rent dans le foyer primaire pendant plusieurs jours, ce qui constitue la premi re phase de la r ponse immunitaire humorale primaire. Certains de ces lymphocytes B prolif rants se diff rencient en plasmablastes synth tisant des anticorps dans le foyer principal. Tous les lymphocytes B activ s par l'interaction initiale avec les cellules TFH ne passeront pas au foyer principal. Certains migreront dans le follicule lympho de, o ils peuvent ventuellement se diff rencier en plasmocytes, comme d crit ci-dessous. Les plasmablastes sont des cellules qui ont commenc s cr ter des anticorps, mais qui sont encore en train de se diviser et d'exprimer de nombreuses caract ristiques des lymphocytes B activ s qui permettent leur interaction avec les lymphocytes T. Apr s quelques jours de plus, les plasmablastes du foyer primaire cessent de se diviser et peuvent ventuellement mourir. Par la suite, des plasmocytes longue dur e de vie se d velopperont et migreront vers la moelle osseuse, o ils continueront produire des anticorps. tant donn que de nombreux plasmocytes longue dur e de vie sont g n r s longtemps apr s que le foyer primaire se soit dissip , il est probable qu'ils ne proviennent pas directement des plasmablastes du foyer primaire, mais plut t des lymphocytes B qui sont entr s dans la r action du centre germinal. Les propri t s des lymphocytes B au repos, des plasmablastes et des plasmocytes sont compar es sur la figure 10.9. La diff renciation d'un lymphocyte B en plasmocyte s'accompagne de nombreux changements morphologiques qui refl tent un engagement envers la production de grandes quantit s d'anticorps s cr t s, qui peuvent constituer jusqu' 20 % de l'ensemble des prot ines synth tis es par un plasmocyte. Les plasmablastes et les cellules plasmatiques ont un appareil de Golgi p rinucl aire pro minent et un r ticulum endoplasmique rugueux tendu qui est riche en mol cules d'immunoglobulines qui sont synth tis es et export es dans la lumi re du r ticulum endoplasmique pour la s cr tion. Les plasmablastes ont un nombre relativement important de r cepteurs de cellules B la surface des cellules, tandis que les plasmocytes en ont beaucoup moins. Ce faible taux d'immunoglobuline de surface sur les plasmocytes peut encore tre important sur le plan physiologique, car leur survie semble tre d termin e en partie par leur capacit continuer se lier l'antig ne. Les plasmablastes expriment toujours des mol cules co-stimulatrices B7 et des mol cules du CMH de classe II ; en revanche, les plasmocytes refusent l'expression des mol cules du CMH de classe II. N anmoins, les lymphocytes T fournissent toujours des signaux importants pour la diff renciation et la survie des plasmocytes, tels que l'IL-6 et le ligand CD40. Fig. 10.9 Les plasmocytes s cr tent des anticorps un taux lev mais ne peuvent plus r pondre l'antig ne. Les lymphocytes B na fs au repos ont des mol cules d'immunoglobuline li es la membrane (g n ralement des IgM et IgD) et des mol cules du CMH de classe II leur surface. Bien que leurs g nes V ne portent pas de mutations somatiques, les lymphocytes B peuvent absorber l'antig ne et le pr senter aux lymphocytes T auxiliaires. Les lymphocytes T en retour induisent les lymphocytes B prolif rer et subir un changement d'isotype et une hypermutation somatique, mais les lymphocytes B ne s cr tent pas de quantit s significatives d'anticorps pendant cette p riode. Les plasmablastes ont un ph notype interm diaire. Ils s cr tent des anticorps mais conservent une quantit substantielle d'immunoglobulines de surface et de mol cules de classe II du CMH et peuvent donc continuer absorber et pr senter l'antig ne aux lymphocytes T. Les plasmablastes au d but de la r ponse immunitaire et ceux activ s par des antig nes ind pendants T n'ont g n ralement pas subi d'hypermutation somatique ni de changement de classe, et s cr tent donc des IgM. Les plasmocytes sont des cellules diff renci es en phase terminale qui s cr tent des anticorps. Les plasmocytes ont de tr s faibles niveaux d'immunoglobuline de surface, mais peuvent exprimer des mol cules du CMH de classe II et peuvent supprimer l'activit de TFH dans une voie de r troaction n gative tout en se diff renciant. Au d but de la r ponse immunitaire, ils se diff rencient des lymphocytes B activ s non commut s et s cr tent des IgM ; plus tard dans la r ponse, ils d
Immunologie de Janeway	rivent de lymphocytes B activ s qui sont entr s dans la r action du centre germinatif et ont subi un changement de classe et une hypermutation somatique. Les plasmocytes ont perdu la capacit de changer la classe de leur anticorps ou de subir une hypermutation somatique suppl mentaire. Les lymphocytes B na fs se rendent au ganglion lymphatique par la circulation sanguine et en sortent par la lymphe eff rente Les plasmocytes migrent vers les cordons m dullaires ou en sortent par les lymphatiques eff rents HEVfollicule centre germinatif foyer primaire Les cellules B qui rencontrent l'antig ne dans le follicule forment un foyer primaire. Certains lymphocytes B prolif rants migrent dans le follicule pour former un centre germinatif Les plasmocytes migrent vers la moelle osseuse Cellule stromale de la moelle osseuse Des preuves r centes indiquent que m me le faible niveau de mol cules du CMH de classe II exprim es sur les plasmocytes fonctionne pour pr senter un antig ne apparent aux cellules TFH, et agit pour supprimer la production d'IL-21 et l'expression de Bcl-6, agissant ainsi comme une voie de r troaction pour r guler les r ponses continues des cellules B. Alors que certains plasmocytes ne survivent que quelques jours quelques semaines apr s leur diff renciation finale, d'autres ont une tr s longue dur e de vie et expliquent la persistance des r ponses anticorps. 10-6 La deuxi me phase d'une r ponse immunitaire primaire des lymphocytes B prolif re pour former des centres germinaux. Tous les lymphocytes B activ s par les cellules TFH ne migreront pas vers le follicule externe et finiront par tablir un foyer primaire. Au lieu de cela, certains se d placent dans un follicule lympho de primaire avec leurs cellules TFH associ es (Fig. 10.10), o ils continuent de prolif rer et finissent par former un centre germinal ; Les follicules avec des centres germinaux sont galement appel s follicules lympho des secondaires. La r gulation n gative d'EBI2 par les lymphocytes B semble favoriser la formation du centre germinal. Chez les souris d pourvues d'expression d'EBI2 dans les lymphocytes B, les lymphocytes B activ s par l'antig ne restent pr s de la fronti re avec la zone des lymphocytes T et sont capables de former des centres germinaux, mais g n rent moins de plasmablastes. Les centres germinaux sont compos s principalement de lymphocytes B prolif rants, mais les lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne repr sentent environ 10 % des lymphocytes du centre germinatif et fournissent une aide indispensable aux lymphocytes B. Le centre germinal est une zone de division cellulaire active qui se forme dans une r gion environnante de cellules B au repos dans le follicule primaire. Les lymphocytes B du centre germinatif prolif rants d placent les lymphocytes B au repos vers la p riph rie du follicule, formant une zone mantellique de cellules au repos autour des deux zones distinctes des lymphocytes B activ s, appel es zone claire et zone sombre (Fig. 10.11, panneau de gauche). Le centre germinatif augmente en taille au fur et mesure que la r ponse immunitaire se poursuit, puis r tr cit et dispara t finalement lorsque l'infection est limin e. Les centres germinatifs sont pr sents pendant environ 3 4 semaines apr s l'exposition initiale l'antig ne. Le foyer primaire et la r action du centre germinatif diff rent par la qualit de l'anticorps qu'ils produisent. Les plasmablastes, les lymphocytes B du centre germinatif et les lymphocytes B m moire pr coce commencent merger au cours des 4 5 premiers jours d'une r ponse immunitaire. Les plasmablastes dans les foyers primaires s cr tent principalement des anticorps de l'isotype IgM qui offrent une protection imm diate. En revanche, les lymphocytes B dans la r action du centre germinatif subissent plusieurs processus qui produisent des anticorps plus efficaces pour liminer les infections. Ces processus comprennent l'hypermutation somatique, qui modifie les r gions V des g nes des immunoglobulines (voir ci-dessous), et qui permet un processus appel maturation d'affinit , qui s lectionne pour la survie des lymphocytes B mut s qui ont une grande affinit pour l'antig ne. Fig. 10.10 Les lymphocytes B activ s forment des centres germinaux dans les follicules lympho des. L'activation des lymphocytes B dans un ganglion lymphatique est illustr e ici. Panneau du haut : les lymphocytes B circulants na fs p n trent dans les ganglions lymphatiques partir du sang via les veinules endoth liales sup rieures (VEH) et sont attir s par les chimiokines dans le follicule lympho de primaire ; si ces lymphocytes B ne rencontrent pas d'antig ne dans le follicule, ils sortent par le vaisseau lymphatique eff rent. Deuxi me panneau : les lymphocytes B qui ont un antig ne li se d placent vers la fronti re avec la zone des lymphocytes T, o ils peuvent rencontrer des lymphocytes T auxiliaires activ s sp cifiques du m me antig ne ; ces lymphocytes T interagissent avec les lymphoc
Immunologie de Janeway	ytes B et les activent pour commencer la prolif ration et la diff renciation en plasmablastes. Certains lymphocytes B activ s la fronti re entre les cellules T et les lymphocytes B migrent pour former un foyer primaire de plasmablastes s cr tant des anticorps dans les r gions interfolliculaires (rate) ou les cordons m dullaires (ganglions lymphatiques), tandis que d'autres retournent dans le follicule, o ils continuent de prolif rer et de former un centre germinal. Les centres germinatifs sont des sites de prolif ration et de diff renciation soutenues des lymphocytes B. Les follicules dans lesquels les centres germinaux se sont form s sont connus sous le nom de follicules secondaires. Dans le centre germinal, les lymphocytes B commencent leur diff renciation en plasmocytes s cr tant des anticorps ou en lymphocytes B m moire. Troisi me et quatri me panneaux : les plasmocytes quittent le centre germinatif et migrent vers les cordons m dullaires, ou quittent compl tement le ganglion lymphatique via les lymphatiques eff rents et migrent vers la moelle osseuse. La rentr e cyclique des cellules dans la zone sombre avec un centre germinatif d pend de la r expression de CXCR4 sur les centrocytes Fig. 10.11La structure d'un centre germinal. Le centre germinatif est un microenvironnement sp cialis dans lequel se produisent la prolif ration des lymphocytes B, l'hypermutation somatique et la s lection pour la force de la liaison l'antig ne. Les centroblastes serr s, qui expriment CXCR4 et CXCR5, forment la zone sombre du centre germinatif ; la zone l g re , moins dense, contient des centrocytes, qui n'expriment que CXCR5. Les cellules stromales de la zone sombre produisent CXCL12, qui attire les centroblastes exprimant CXCR4. La rentr e cyclique d crit le processus par lequel les lymphocytes B peuvent perdre et obtenir l'expression de CXCR4 et ainsi passer de la zone claire la zone sombre et inversement. De plus, le changement de classe permet aux lymphocytes B s lectionn s de produire des anticorps avec une vari t de fonctions effectrices. Ces lymphocytes B se diff rencieront soit en plasmocytes qui s cr tent des anticorps de plus haute affinit et de classe variable dans la derni re partie de la r ponse immunitaire primaire, soit en lymphocytes B m moire, comme d crit au chapitre 11. Les lymphocytes B du centre germinatif se divisent rapidement, toutes les 6 8 heures. Initialement, ces lymphocytes B prolif ration rapide, appel s centroblastes, expriment les r cepteurs des chimiokines CXCR4 et CXCR5 mais r duisent consid rablement leur expression d'immunoglobulines de surface, en particulier d'IgD. Les centroblastes prolif rent dans la zone sombre du centre germinal, nomm e ainsi en raison de son aspect dens ment tass (Fig. 10.12). Les cellules stromales de la zone sombre produisent CXCL12 (SDF-1), un ligand de CXCR4 qui agit pour retenir les centroblastes dans cette r gion. Au fil du temps, certains centroblastes r duisent leur taux de division cellulaire, entrent dans la phase de croissance, s'arr tant la phase G2/M du cycle cellulaire, r duisent l'expression de CXCR4 et commencent produire des niveaux plus lev s d'immunoglobulines de surface. Ces lymphocytes B sont appel s centrocytes. La perte de CXCR4 permet aux centrocytes de se d placer dans la zone claire, une zone moins dens ment tass e contenant des FDC abondants qui produisent la chimiokine CXCL13 (BLC), un ligand de CXCR5 (voir Fig. 10.11, panneau de droite). Les lymphocytes B prolif rent dans la zone claire, mais dans une moindre mesure que dans la zone sombre. Fig. 10.12Les centres germinatifs sont des sites de prolif ration cellulaire intense et de mort cellulaire. La photomicrographie (premier panneau) montre une coupe travers un centre germinal amygdalien humain. Des centroblastes serr s, visibles dans la partie inf rieure de cette photomicrographie, forment ce que l'on appelle la zone sombre du centre germinal. Au-dessus de cette r gion se trouve la zone lumineuse moins dens ment tass e. Le deuxi me panneau montre la coloration immunofluorescente d'un centre germinal. Les lymphocytes B se trouvent dans la zone sombre, la zone claire et la zone du manteau. Les cellules prolif rantes sont color es en vert pour Ki67, un antig ne exprim dans les noyaux des cellules en division, r v lant les centroblastes qui prolif rent rapidement dans la zone sombre. Le r seau dense de cellules dendritiques folliculaires, color es en rouge, occupe principalement la zone claire. Les centrocytes de la zone lumineuse prolif rent un degr moindre que les centroblastes. De petits lymphocytes B en recirculation occupent la zone du manteau au bord du follicule B. De grandes masses de lymphocytes T CD4, color s en bleu, peuvent tre observ es dans les zones des lymphocytes T, qui s parent les follicules. Il y a aussi un nombre important de lymphocytes T dans la zone claire du centre germinatif ; La coloration des CD4 dans la zone sombre est
Immunologie de Janeway	principalement associ e aux phagocytes CD4 positifs, qui dig rent les lymphocytes B qui y meurent. Photographies avec l'aimable autorisation de I. MacLennan. Micrographie optique du centre germinatif (haute puissance) Centre germinal color pour montrer les lymphocytes T, les cellules dendritiques folliculaires et les lymphocytes B prolif rants VID O 10.1 Fig. 10.13 Le r pertoire primaire d'anticorps est diversifi par trois processus qui modifient le g ne de l'immunoglobuline r arrang . Premier panel : le r pertoire primaire d'anticorps est initialement compos de r gions variables contenant des IgM (rouge) produites par la recombinaison V(D)J et de r gions constantes (bleu) du segment de g ne . La gamme de r activit de ce r pertoire primaire peut tre modifi e par l'hypermutation somatique, par la recombinaison de changement de classe au niveau des loci d'immunoglobuline et, chez certaines esp ces, par la conversion g nique (non repr sent ). Deuxi me panel : l'hypermutation somatique entra ne l'introduction de mutations (lignes noires) dans les r gions V cha ne lourde et cha ne l g re (rouge), modifiant l'affinit de l'anticorps pour son antig ne. Troisi me panneau : dans la recombinaison de commutation de classe, les r gions C initiales cha ne lourde (en bleu) sont remplac es par des r gions cha ne lourde d'un autre isotype (en jaune), modifiant l'activit effectrice de l'anticorps mais pas sa sp cificit antig ne. l'hypermutation et les cellules pr sentant des mutations qui am liorent l'affinit pour l'antig ne sont s lectionn es. L'hypermutation somatique introduit des mutations qui changent d'un quelques acides amin s dans l'immunoglobuline, produisant des clones de cellules B troitement apparent s qui diff rent subtilement en sp cificit et en affinit antig nique (Fig. 10.13). Ces mutations dans les g nes V sont initi es par une enzyme appel e cytidine d saminase induite par l'activation, ou AID, qui n'est exprim e que par les lymphocytes B du centre germinal. Avant de d crire les m canismes enzymatiques initi s par l'AID, nous pr sentons d'abord un aper u g n ral de ce processus dans lequel des mutations al atoires peuvent am liorer l'affinit des anticorps. Les g nes de l'immunoglobuline de la r gion V accumulent des mutations un taux d'environ un changement de paire de bases pour 103 paires de bases par division cellulaire, tandis que le taux de mutations dans le reste de l'ADN de la cellule est beaucoup plus faible : environ un changement de paire de bases pour 1010 paires de bases par division cellulaire. L'hypermutation somatique affecte galement une partie de l'ADN flanquant le g ne V r arrang , mais ne s' tend g n ralement pas aux exons de la r gion C. tant donn que chaque r gion V est cod e par environ 360 paires de bases et qu'environ trois changements de base sur quatre modifieront l'acide amin cod , il y a environ 50% de chances lors de chaque division de cellules B qu'une mutation se produise dans le r cepteur. Les mutations ponctuelles s'accumulent de mani re progressive mesure que les descendants de chaque cellule B prolif rent dans le centre germinatif pour former des clones de cellules B (Fig. 10.14). Un r cepteur alt r peut affecter la capacit d'une cellule B se lier l'antig ne et donc affecter le destin de la cellule B dans le centre germinal. La plupart des mutations ont un impact n gatif sur la capacit du r cepteur des lymphocytes B se lier l'antig ne d'origine, en emp chant le repliement correct de la mol cule d'immunoglobuline ou en bloquant les r gions d terminant la compl mentarit de la liaison de l'antig ne. Les mutations pr judiciables peuvent alt rer les r gions du cadre conserv es (voir Fig. 4.7) et perturber la structure de base des immunoglobulines. Les cellules qui h bergent de telles mutations n fastes sont limin es par apoptose dans un processus de s lection n gative, soit parce qu'elles ne peuvent plus fabriquer un r cepteur fonctionnel des lymphocytes B, soit parce qu'elles ne peuvent pas absorber l'antig ne aussi bien que les lymphocytes B fr res et s urs (Fig. 10.15). Les centres germinatifs sont remplis de lymphocytes B apoptotiques qui sont rapidement engloutis par les macrophages, donnant naissance aux macrophages corporels caract ristiques. Ceux-ci contiennent des d bris nucl aires sombres dans leur cytoplasme. La s lection n gative est impliqu e par la raret relative des substituts d'acides amin s dans les r gions du cadre, refl tant la perte de cellules qui avaient mut l'un des nombreux r sidus essentiels au repliement de la r gion V de l'immunoglobuline. Ce processus emp che les lymphocytes B qui se divisent rapidement de se d velopper des nombres qui submergeraient les tissus lympho des. Moins fr quemment, les mutations peuvent am liorer l'affinit d'un r cepteur de cellule B pour l'antig ne, et ces mutations seront s lectivement tendues (voir Fig. 10.15) parce que les cellules exprimant des r cepteurs av
Immunologie de Janeway	ec de telles mutations auront un taux de survie accru par rapport aux cellules de faible affinit . La s lection positive est vidente dans l'accumulation de nombreux substituts d'acides amin s dans les r gions d terminant la compl mentarit , qui d terminent la sp cificit des anticorps Fig. 10.14 L'hypermutation somatique introduit des mutations dans les r gions r arrang es de la variable des immunoglobulines (V) qui am liorent la liaison l'antig ne. Le processus d'hypermutation somatique peut tre suivi par s quen age des r gions d'immunoglobulines V d'hybridomes (clones de cellules productrices d'anticorps ; voir l'annexe I, section A-7) tablies diff rents moments apr s l'immunisation exp rimentale des souris. Le r sultat d'une exp rience est d crit ici. Chaque r gion en V s quenc e est repr sent e par une ligne horizontale. Les r gions d terminant la compl mentarit CDR1, CDR2 et CDR3 sont indiqu es par un ombrage rose. Les mutations qui modifient la s quence d'acides amin s sont repr sent es par des barres rouges. Quelques jours apr s l'immunisation, les r gions V d'un clone particulier de lymphocytes B r pondeurs commencent acqu rir des mutations, et au cours de la semaine suivante, d'autres mutations s'accumulent (panneaux sup rieurs). Les lymphocytes B dont les r gions V ont accumul des mutations d l t res et ne peuvent plus se lier l'antig ne meurent. Les lymphocytes B dont les r gions V ont acquis des mutations qui am liorent l'affinit du r cepteur des lymphocytes B pour l'antig ne sont capables de rivaliser plus efficacement pour l'antig ne et de recevoir des signaux qui stimulent leur prolif ration et leur expansion. Les anticorps qu'ils produisent ont galement cette affinit am lior e. Ce processus de mutation et de s lection peut se poursuivre dans le centre germinatif des ganglions lymphatiques travers plusieurs cycles en r ponse aux r ponses immunitaires secondaires et tertiaires provoqu es par une immunisation ult rieure avec le m me antig ne (panneaux central et inf rieur). De cette fa on, l'efficacit de la r ponse anticorps en mati re de liaison l'antig ne est am lior e au fil du temps. et l'affinit (voir Fig. 10.14), un processus que nous abordons dans la section suivante. Le r sultat de la s lection pour une liaison am lior e l'antig ne est que les changements nucl otidiques qui modifient les s quences d'acides amin s, et donc la structure des prot ines, ont tendance tre regroup s dans les CDR des g nes de l'immunoglobuline de la r gion V, tandis que les mutations silencieuses, ou neutres, qui pr servent la s quence d'acides amin s et n'alt rent pas la structure de la prot ine sont dispers es dans toute la r gion V. Fig. 10.15 La s lection des mutants de haute affinit dans le centre germinatif repose sur l'aide fournie par les cellules TFH. Apr s que les lymphocytes B activ s aient interagi avec les cellules TFH la fronti re du follicule, ils migrent vers les centres germinaux (GC), o les v nements suivants d crits ici se produisent. Dans la zone sombre du GC, l'hypermutation somatique alt re les r gions d'immunoglobuline V (premier panneau). Dans certains lymphocytes B (jaune), le r cepteur des lymphocytes B mut (BCR) aura une affinit faible ou nulle pour l'antig ne, tandis que dans d'autres lymphocytes B (orange), l'affinit mut e du BCR peut tre plus lev e. Apr s tre sortis de la zone sombre, les lymphocytes B avec des BCR de plus haute affinit captureront l'antig ne (rouge) pi g sur les cellules dendritiques folliculaires (FDC), puis le traiteront et le pr senteront sur les mol cules du CMH de classe II (deuxi me panneau). Les lymphocytes B avec des BCR de faible affinit ne parviendront pas capturer et pr senter l'antig ne. Les lymphocytes B qui pr sentent des pitopes antig niques li s aux cellules TFH recevront de l'aide par le biais de CD40L et d'IL-21, qui favorisent la survie et la prolif ration. Les lymphocytes B qui n'ont pas d'antig ne sur les mol cules du CMH de classe II ne re oivent aucune aide et finissent par mourir (troisi me panneau). Certains des lymphocytes B prolif rants subissent des cycles r p t s d'entr e dans la zone sombre, de mutation et de s lection (quatri me panneau), et d'autres lymphocytes B de descendance subissent une diff renciation en lymphocytes B m moire ou en plasmocytes (non illustr ). Fig. 10.16 Les antig nes sont pi g s dans des complexes immuns qui se lient la surface des cellules dendritiques folliculaires. L'antig ne radiomarqu se localise et persiste dans les follicules lympho des des ganglions lymphatiques drainants (voir la micrographie optique et la repr sentation sch matique (panneau du milieu), montrant un centre germinatif dans un ganglion lymphatique). La coloration fonc e intense montre la localisation dans le centre germinatif de l'antig ne radiomarqu qui avait t inject 3 jours auparavant. L'antig ne se pr sente sous la forme de complexes antig ne :anticorps :compl ment li s aux
Immunologie de Janeway	r cepteurs Fc et aux r cepteurs du compl ment CR1 ou CR2 la surface de la cellule dendritique folliculaire (FDC), comme illustr dans le panneau de droite et l'encadr . Ces complexes ne sont pas internalis s, car cet antig ne peut persister sous cette forme pendant de longues p riodes. Photographie reproduite avec l'aimable autorisation de J. Tew. 10-8 La s lection positive des lymphocytes B du centre germinatif implique un contact avec les cellules TFH et la signalisation CD40. La s lection des lymphocytes B ayant une meilleure affinit pour l'antig ne se fait par paliers. l'origine, on a d couvert in vitro que les lymphocytes B au repos pouvaient tre maintenus en vie en r ticulant simultan ment leurs r cepteurs de lymphocytes B et en ligaturant leur CD40 la surface cellulaire. In vivo, ces signaux sont d livr s par l'antig ne et par les cellules TFH, respectivement. Les d tails de la s lection dans le centre germinatif sont devenus plus clairs r cemment gr ce des tudes microscopiques in vivo deux photons (voir annexe I, A-10) qui montrent que la s lection positive d'un lymphocyte B d pend de la capacit du lymphocyte B absorber l'antig ne et recevoir les signaux d livr s par les lymphocytes TFH. On pense que l'hypermutation somatique se produit dans les centroblastes de la zone sombre ; lorsqu'un centroblaste r duit son taux de prolif ration et devient un centrocyte, il augmente le nombre de r cepteurs de cellules B sa surface et se d place vers la zone lumineuse, o les FDC sont abondants. L'antig ne peut tre pi g et stock pendant de longues p riodes sous forme de complexes immuns sur les FDC (Fig. 10.16 et Fig. 10.17). La capacit du centrocyte se lier l'antig ne d termine sa capacit relative acqu rir Fig. 10.17 Les complexes immuns li s aux FDC forment des iccosomes, qui sont lib r s et peuvent tre absorb s par les lymphocytes B du centre germinal. Les FDC ont un corps cellulaire pro minent et de nombreux processus dendritiques. Les complexes immuns, li s aux r cepteurs compl mentaires et aux r cepteurs Fc la surface du FDC, se regroupent, formant des billes pro minentes le long des dendrites (a). Une forme interm diaire de FDC est repr sent e, qui a la fois des dendrites filiformes droites et d'autres qui deviennent perl es. Ces billes sont excr t es de la cellule sous forme d'iccosomes (corps enrob s de complexes immunitaires), qui peuvent se lier une cellule B dans le centre germinatif (b) et tre absorb es par celle-ci (c). Dans les panneaux b et c, l'iccosome s'est form avec des complexes immuns contenant de la peroxydase de raifort, qui est dense en lectrons et appara t donc sombre dans les micrographies lectroniques transmission. Photographies avec l'aimable autorisation de A.K. Szakal. antig ne, en comp tition avec les autres centrocytes clonalement apparent s porteurs de mutations diff rentes. Les centrocytes dont les r cepteurs se lient mieux l'antig ne captureront et pr senteront plus de peptides leur surface, les mol cules du CMH de classe II. Les cellules TFH du centre germinatif reconnaissent ces peptides et, comme auparavant, sont activ es pour d livrer des signaux aux cellules B qui favorisent la survie. Les centrocytes dont les mutations r duisent l'affinit de liaison l'antig ne absorberont moins d'antig ne et recevront donc des signaux de survie plus faibles des cellules TFH. Les lymphocytes B qui r ussissent r exprimeront CXCR4 et retourneront dans la zone sombre, o ils subiront des cycles de division suppl mentaires, redevenant ainsi des centroblastes. Les lymphocytes B du centre germinatif qui ne parviennent pas acqu rir suffisamment d'antig ne des FDC pour engager les cellules TFH deviendront apoptotiques et seront perdus. Ce processus de migration des lymphocytes B dans le centre germinatif est connu sous le nom de mod le de r entr e cyclique (voir Fig. 10.11, panneau de droite). De cette fa on, l'affinit et la sp cificit des lymphocytes B sont continuellement affin es au cours de la r ponse du centre germinal, par maturation de l'affinit (voir Section 10-6). Le processus de s lection peut tre assez rigoureux : bien que 50 100 lymphocytes B puissent ensemencer le centre germinal, la plupart d'entre eux ne laissent pas de descendance, et au moment o le centre germinatif atteint sa taille maximale, il est g n ralement compos des descendants d'un ou de quelques lymphocytes B seulement. Dans le centre germinal, les cellules TFH et les lymphocytes B interagissent pour d livrer des signaux importants pour les deux cellules (voir Section 10-4). Les souris qui n'ont pas d'ICOS sont d ficientes dans la r action du centre germinatif et ont des r ponses anticorps s v rement r duites en raison d'une fonction d fectueuse des cellules TFH. La signalisation CD40 dans les lymphocytes B est activ e par CD40L sur les cellules TFH et augmente l'expression de la mol cule de survie Bcl-XL, un parent de Bcl-2. Ces interactions incluent
Immunologie de Janeway	galement la signalisation par les r cepteurs de la famille SLAM par le biais de la prot ine adaptatrice SAP, comme nous l'avons vu ci-dessus. La microscopie intravitale deux photons a r v l que les souris d pourvues du r cepteur SLAM CD84 ont un nombre r duit de conjugu s entre les lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne et les lymphocytes B dans les centres germinaux, et que ces souris ont galement une r ponse humorale r duite l'antig ne. La cytidine d saminase induite par l'activation (AID) introduit des mutations dans les g nes transcrits dans les lymphocytes B. Maintenant que nous avons discut des processus cellulaires impliqu s dans l'hypermutation somatique et la maturation de l'affinit , nous allons approfondir les d tails du processus de mutation lui-m me. L'enzyme AID est importante la fois pour l'hypermutation somatique et la recombinaison de changement de classe, car les souris d pourvues d'AID pr sentent des d fauts dans les deux processus. Les personnes pr sentant des mutations dans le g ne AID qui inactivent l'enzyme c'est- -dire un d ficit en cytidine d saminase induit par l'activation, ou d ficit en AID manquent galement la fois d'hypermutation somatique et de changement de classe. Cette condition conduit la production d'anticorps IgM pr dominants et l'absence de maturation d'affinit , un syndrome connu sous le nom d'immunod ficience hyper IgM de type 2 (discut au chapitre 13). L'AID est apparent des enzymes qui d saminent la cytosine en uracile dans la fabrication de pr curseurs nucl otidiques pour la synth se de l'ARN et de l'ADN. Son homologue le plus proche, APOBEC1 (apolipoprot ine B modifiant l'ARNm catalytique polypeptide 1), est une enzyme ditrice de l'ARN qui d saminate la cytosine dans le contexte de l'ARN. Cependant, l'AID remplit son activit dans la diversification des g nes des anticorps en agissant sur la cytosine dans l'ADN du locus de l'immunoglobuline. Lorsque l'AID d saminifie les r sidus de cytidine dans les r gions de l'immunoglobuline V, l'hypermutation somatique est initi e ; Lorsque les r sidus de cytidine dans les r gions de commutation sont d samin s, la recombinaison de commutation de classe est initi e. L'AID peut d saminer les r sidus de cytidine dans l'ADN simple brin, mais pas dans l'ADN double brin (Fig. 10.18). Pour que l'AID agisse, les g nes cibles de l'AID sont g n ralement transcrits, de sorte que la double h lice de l'ADN est temporairement d roul e. tant donn que l'AID n'est exprim e que dans les cellules B du centre germinal, le ciblage des g nes des immunoglobulines n'a lieu que dans ces cellules et dans les cellules r arrang es activement transcrites. L'activit de l'AID, qui n'est exprim e que dans les lymphocytes B, n cessite l'acc s la cha ne lat rale cytidine d'une mol cule d'ADN simple brin (premier panneau), qui est normalement emp ch e par la liaison hydrog ne dans l'ADN double brin. L'AID initie une attaque nucl ophile sur le cycle cytosine expos (deuxi me panel), qui est r solue par la d samination de la cytidine pour former de l'uridine (troisi me panel). Fig. 10.19 L'AID initie des l sions de l'ADN dont la r paration conduit une hypermutation somatique, une recombinaison de changement de classe ou une conversion de g nes. Lorsque l'AID convertit une cytidine (C) en uridine (U) dans l'ADN d'un g ne d'immunoglobuline, la mutation finale produite d pend des voies de r paration utilis es. L'hypermutation somatique peut r sulter soit de la voie de r paration des m sappariements (MSH2/6) combin e l'activit de la polym rase sujette aux erreurs de Pol , soit de la voie de r paration par excision de base (UNG). En agissant ensemble, ils peuvent g n rer des mutations ponctuelles sur et autour du site de la paire C :G d'origine. REV1 est une enzyme de r paration de l'ADN qui peut synth tiser l'ADN, ou recruter d'autres enzymes capables de synth tiser l'ADN, sur les sites abasiques de l'ADN endommag . REV1 lui-m me n'ins rera que C en face du site abasique, mais il peut aider recruter d'autres polym rases qui peuvent galement ins rer A, G et T. Le r sultat final est l'insertion d'un nucl otide al atoire au niveau des r sidus C :G o l'AID a initialement agi. La recombinaison de changement de classe et la conversion g nique n cessitent la formation d'une cassure simple brin dans l'ADN. Une cassure simple brin se forme lorsque l'endonucl ase apurinique/apyrimidinique 1 (APE1) limine un r sidu endommag de l'ADN dans le cadre du processus de r paration (voir Fig. 10.20, deux panneaux inf rieurs). Dans la recombinaison de commutation de classe, les cassures simple brin effectu es dans deux des r gions dites de commutation en amont des g nes de la r gion C sont converties en cassures double brin. La machinerie de la cellule pour r parer les cassures double brin, ce qui est tr s similaire aux tapes ult rieures de la recombinaison V(D)J, puis rejoint l'ADN se termine d'une mani re qui conduit un v nemen
Immunologie de Janeway	t de recombinaison dans lequel un g ne diff rent de la r gion C est amen c t de la r gion V r arrang e. La conversion g nique r sulte de la rupture du brin d'ADN l'aide de s quences homologues flanquant le g ne de l'immunoglobuline comme mod le pour la synth se de l'ADN de r paration, rempla ant ainsi une partie du g ne par de nouvelles s quences. R gions V o l'ARN polym rase g n re des r gions monocat naires transitoires. L'hypermutation somatique ne se produit pas dans les loci qui ne sont pas activement transcrits. Les g nes VH et VL r arrang s sont mut s m me s'ils sont des r arrangements non productifs et ne sont pas exprim s sous forme de prot ines, tant qu'ils sont transcrits. Certains g nes activement transcrits dans les lymphocytes B, en plus de ceux des immunoglobulines, peuvent galement tre affect s par le processus de mutation somatique, mais un taux beaucoup plus faible. 10-10 Les voies de r paration des m sappariements et de l'excision de bases contribuent l'hypermutation somatique apr s l'initiation par l'AID. L'uridine produite par l'AID repr sente une double l sion de l'ADN ; non seulement l'uridine est trang re l'ADN normal, mais elle est maintenant un d calage avec le nucl oside de guanosine sur le brin d'ADN oppos . La pr sence d'uridine dans l'ADN peut d clencher plusieurs types de r paration de l'ADN, y compris la r paration des m sappariements et les voies de r paration par excision de base, qui modifient davantage la s quence d'ADN. Les diff rents processus de r paration conduisent des r sultats mutationnels diff rents (Fig. 10.19). Dans la voie de r paration des m sappariements, la pr sence d'uridine est d tect e par les prot ines de r paration des m sappariements MSH2 et MSH6 (MSH2/6). Ils recrutent des nucl ases qui liminent le nucl otide d'uridine complet ainsi que plusieurs nucl otides adjacents du brin d'ADN endommag . Ceci est suivi d'une r paration de patch par une ADN polym rase ; contrairement au processus dans toutes les autres cellules, dans les cellules B, cette synth se d'ADN est sujette aux erreurs et a tendance introduire des mutations au niveau des paires de bases A :T voisines. Les premi res tapes de la voie de r paration de l'excision de base sont illustr es la Fig. 10.20. Dans cette voie, l'enzyme uracile-ADN glycosylase (UNG) limine la base uracile de l'uridine pour cr er un site abasique dans l'ADN. Si aucune autre modification n'est apport e, cela se traduira lors du prochain cycle de r plication de l'ADN par l'insertion al atoire d'un nucl otide oppos au site abasique par l'ADN polym rase, conduisant une mutation. L'action de l'UNG peut toutefois tre suivie de l'action d'une autre enzyme, l'endonucl ase apurinique/apyrimidinique 1 (APE1), qui excise le r sidu abasique pour cr er une discontinuit simple brin (connue sous le nom d'entaille simple brin) dans l'ADN au site de la cytidine d'origine. La r paration de l'entaille simple brin passant par des cassures double brin peut entra ner une conversion g nique. La conversion g nique n'est pas utilis e dans la diversification des g nes des immunoglobulines chez l'homme et la souris, mais elle est importante chez certains autres mammif res et chez les oiseaux. Fig. 10.20 La voie de r paration par excision de base produit des entailles simple brin dans l'ADN par les actions s quentielles de l'AID, de l'uracile-ADN glycosylase (UNG) et de l'endonucl ase apurinique/apyrimidinique 1 (APE1). L'ADN double brin (premier panneau) peut tre rendu accessible l'AID par une transcription qui d roule localement l'h lice de l'ADN (deuxi me panneau). L'AID, qui est sp cifiquement exprim dans les lymphocytes B activ s, convertit les r sidus de cytidine en uridines (troisi me panneau). L'enzyme omnipr sente de r paration de l'excision de bases UNG peut alors retirer le cycle uracile de l'uridine, cr ant ainsi un site abasique (quatri me panneau). L'endonucl ase de r paration APE1 coupe ensuite le squelette d'ADN sucre-phosphate c t du r sidu abasique (cinqui me panneau), formant ainsi une entaille simple brin dans l'ADN (sixi me panneau). APE1 n'excise pas le ribose pour former une entaille simple brin dans l'ADN, mais coupe plut t le squelette de l'ADN pour produire une terminaison 5'-d soxyribosephosphate qui est ensuite limin e par, par exemple, l'ADN polym rase b. L'hypermutation somatique implique la fois une mutation au niveau des cytidines d'origine cibl es par l'AID et une mutation au niveau des nucl otides non cytidines voisins. Si l'original La discordance U :G est reconnue par UNG, puis un site abasique sera g n r dans l'ADN (voir Fig. 10.19). Si aucune autre modification n'est apport e ce site, il peut tre r pliqu sans appariement instructif des bases partir du brin matrice par une classe d'ADN polym rases de transl sion sujettes aux erreurs qui r parent normalement les dommages importants l'ADN, tels que ceux caus s par le rayonnement ultraviolet (UV).
Immunologie de Janeway	Ces polym rases peuvent incorporer n'importe quel nucl otide dans le nouveau brin d'ADN oppos au site abasique, et apr s un nouveau cycle de r plication de l'ADN, cela peut entra ner une mutation stable sur le site de la paire de bases C :G d'origine. Dans la voie de r paration des m sappariements dans les cellules B, mais pas dans d'autres types de cellules, la l sion de l'ADN est r par e par des ADN polym rases sujettes aux erreurs plut t que par des polym rases plus pr cises qui copient fid lement le brin matrice non endommag . Les individus pr sentant un d faut de la transl sion polym rase Pol ont relativement moins de mutations que d'habitude A :T, mais pas C :G, dans leur r gions d'immunoglobuline V hypermut es. Ce fait sugg re que Pol est la polym rase de r paration impliqu e dans cette voie d'hypermutation somatique. Ces personnes souffrent galement d'une forme de xeroderma pigmentosum, une condition r sultant de l'incapacit de leurs cellules r parer les dommages l'ADN caus s par les rayons UV. 10-11 AID initie le changement de classe pour permettre le m me assembl VH d' tre associ diff rents g nes CH au cours d'une r ponse immunitaire. Toute la descendance d'un lymphocyte B particulier activ e dans une r ponse immunitaire exprimera le m me g ne VH qui a t g n r lors de son d veloppement dans la moelle osseuse, bien que le g ne puisse tre modifi par hypermutation somatique. En revanche, la prog niture de ce lymphocyte B peut exprimer plusieurs isotypes diff rents de la r gion C mesure que les cellules m rissent et prolif rent au cours de la r ponse immunitaire. Les premiers r cepteurs antig niques exprim s par les lymphocytes B sont les IgM et les IgD, et le premier anticorps produit dans une r ponse immunitaire est toujours l'IgM. Plus tard dans la r ponse immunitaire, la m me r gion V assembl e peut tre exprim e dans les anticorps IgG, IgA ou IgE. Ce changement est connu sous le nom de changement de classe (ou changement d'isotype) et, contrairement l'expression de l'IgD, il implique une recombinaison irr versible de l'ADN. Il est stimul au cours d'une r ponse immunitaire par des signaux externes tels que les cytokines lib r es par les cellules TFH. Le passage des IgM aux autres classes d'immunoglobulines ne se produit qu'apr s VID O 5.2 Les lymphocytes B ont t stimul s par l'antig ne. Elle est r alis e par recombinaison de commutation de classe, qui est un type de recombinaison d'ADN non homologue qui est guid e par des tron ons d'ADN r p titifs connus sous le nom de r gions de commutation. Les r gions de commutation se trouvent dans l'intron entre les segments du g ne JH et le g ne C , et des sites quivalents en amont des g nes pour chacun des autres isotypes cha ne lourde, l'exception du g ne , qui ne n cessite pas de r arrangement de l'ADN pour son expression (Fig. 10.21, premier panneau). Lorsqu'un lymphocyte B passe de la coexpression des IgM et des IgD l'expression d'un autre sous-type, la recombinaison de l'ADN se produit entre S et la r gion S imm diatement en amont de Fig. 10.21 La commutation de classe implique une recombinaison entre des signaux de commutation sp cifiques. Le panneau du haut montre l'organisation d'un locus cha ne lourde d'immunoglobulines r arrang avant le changement de classe. Deuxi me panneau : cette figure illustre la commutation entre les isotypes et dans le locus de la cha ne lourde de la souris. Les r gions de commutation (S) sont des s quences d'ADN r p titives qui guident le changement de classe et se trouvent en amont de chacun des g nes de la r gion C de l'immunoglobuline, l'exception du g ne . La commutation est guid e par l'initiation de la transcription par l'ARN polym rase (cercle ombrag ) travers ces r gions partir de promoteurs (repr sent s par des fl ches) situ s en amont de chaque S. En raison des s quences r p titives, l'ARN polym rase peut stagner dans les r gions S, permettant ces r gions de servir de substrats pour l'AID, et par cons quent pour l'UNG et l'APE1. Troisi me panel : ces enzymes introduisent une forte densit d'entailles simple brin dans le brin d'ADN non matrice et le brin matrice. Les entailles d cal es sont converties en cassures double brin par un m canisme qui n'est pas encore compris. Quatri me panneau : ces cassures sont ensuite reconnues par la machinerie de r paration des cassures double brin de la cellule, qui implique des DNA-PKcs, des prot ines Ku et d'autres prot ines de r paration. Deux panneaux du bas : les deux r gions de commutation, dans ce cas S et S , sont r unies par les prot ines de r paration, et le changement de classe est compl t par l'excision de la r gion interm diaire de l'ADN (y compris C et C ) et la ligature des r gions S et S . le nouveau g ne de la r gion constante. Dans un tel v nement de recombinaison, les r gions codantes C et l'ensemble de l'ADN interm diaire entre C et la r gion S en cours de r arrangement sont supprim s. La
Immunologie de Janeway	figure 10.21 illustre le passage de C C chez la souris. Tous les v nements de recombinaison de commutation produisent des g nes qui peuvent coder une prot ine fonctionnelle, car les s quences de commutation se trouvent dans des introns et ne peuvent donc pas provoquer de mutations par d calage de trame. L'enzyme AID initie la recombinaison de changement de classe et n'agit que sur les r gions de l'ADN transcrites. Certaines propri t s des s quences de r gions de commutation Fig. 10.22 L'ARN trait partir des introns de la r gion de commutation interagit avec l'AID et guide son activit . Panneau du haut : les promoteurs en amont de chaque r gion de commutation initient la transcription par l'ARN polym rase en amont d'un g ne VH r arrang , comme dans le cas de C , montr ici, ou d'un exon non codant pour toutes les autres r gions constantes. Dans tous les cas, la r gion de commutation elle-m me se trouve dans un intron en amont des exons codant les r gions constantes. Cet ARN de la r gion de commutation intronique est retir du transcrit d'ARN primaire par pissage sur des sites accepteurs et donneurs d' pissage sp cifiques. Panneau central : apr s l' pissage, l'ARN de la r gion de commutation est trait davantage et ses l ments r p titifs permettent la formation de structures G-quadruplex pr sum es. Les preuves indiquent que ces ARN sont capables de se lier l'AID, comme le laisse entendre la caricature. Panneau inf rieur : l'ARN agit comme un guide pour amener l'AID la r gion de commutation par la capacit du G-quadruplex s'hybrider avec le brin de matrice d'ADN d'origine partir duquel il a t transcrit. promouvoir l'accessibilit l'AID lors de leur transcription. Chaque r gion de commutation se compose de nombreuses r p titions d'un l ment de s quence riche en G sur le brin non mod le. Par exemple, S est constitu d'environ 150 r p titions de la s quence (GAGCT)n(GGGGGT), o n est g n ralement gal 3 mais peut tre jusqu' 7. Les s quences des autres r gions de commutation (S , S et S ) diff rent dans l'ordre exact, mais contiennent toutes des r p titions des s quences GAGCT et GGGGGT. Il semble que le mouvement de l'ARN polym rase travers cette r gion tr s r p titive soit parfois interrompu, ce qu'on appelle le d crochage de la polym rase. Cela peut tre caus par des structures en forme de bulles, appel es R-loops, qui se forment lorsque l'ARN transcrit d place le brin non matrice de la double h lice de l'ADN (voir Fig. 10.21, troisi me panneau) en raison de la pr sence de nombreux r sidus G en tandem sur un brin. Le blocage de la polym rase semble troitement li au recrutement de l'AID dans des r gions de commutation sp cifiques en cours de transcription. Un complexe multisous-unit de traitement/d gradation de l'ARN, l'exosome d'ARN, s'associe l'AID et s'accumule sur les r gions de commutation transcrites, et la prot ine Spt5 s'associe la polym rase bloqu e ; les deux sont n cessaires pour que l'AID g n re des cassures double brin. Des preuves r centes indiquent que l'AID est guid s lectivement vers l'interrupteur transcrit par un m canisme suppl mentaire. Une fois qu'une ARN polym rase a termin la transcription d'une matrice d'ARN, l'ARN intron h bergeant la r gion de commutation est piss . Cet ARN est trait pour g n rer une structure d'ARN, appel e G-quadruplex, qui est bas e sur l' l ment r p titif riche en G de la r gion de commutation (Fig. 10.22). Ce G-quadruplex a un double objectif, la fois li l'AID et associ la r gion de commutation partir de laquelle il a t transcrit, en fonction de sa compl mentarit de s quence. Ainsi, le G-quadruplex guide l'AID vers la r gion de commutation appropri e, o des s quences palindromiques particuli res, telles que l'AGCT, agissent comme de bons substrats pour permettre son activit cytidine d saminase d'agir simultan ment sur les deux brins. De cette fa on, le G-quadruplex fonctionne d'une mani re similaire aux ARN guides synth tiques qui d livrent l'endonucl ase Cas9 des r gions g nomiques sp cifiques, comme d crit l'annexe I, section A-35). Suite la g n ration de cassures double brin dans les r gions de commutation, les m canismes cellulaires g n raux de r paration de ces cassures conduisent la recombinaison non homologue entre les r gions de commutation qui entra ne une commutation de classe (voir Fig. 10.21, quatri me et cinqui me panneaux). Les extr mit s joindre sont r unies par l'alignement de s quences r p titives communes aux diff rentes r gions de commutation, et la r union des extr mit s de l'ADN conduit alors l'excision de tout l'ADN entre les deux r gions de commutation et la formation d'une r gion chim rique la jonction. La perte d'AID bloque compl tement le changement de classe, mais la carence en UNG chez les souris et les humains alt re gravement le changement de classe, sugg rant des actions s quentielles de l'AID et de l'UNG dans la g n ration de cassures de l'ADN. La jonc
Immunologie de Janeway	tion des extr mit s de l'ADN est probablement m di e par la jonction classique des extr mit s non homologues (comme dans la recombinaison V(D) J) ainsi que par une voie alternative de jonction des extr mit s mal comprise. Le changement de classe est parfois alt r dans la maladie de l'ataxie t langiectasie, qui est caus e par des mutations de la kinase ATM de la famille des ADN-PKcs, une prot ine de r paration de l'ADN connue. Cependant, le r le de l'ATM dans le changement de classe n'est pas encore tout fait clair. 10-12 Les cytokines produites par les cellules TFH orientent le choix de l'isotype pour le changement de classe dans les r ponses anticorps d pendantes de T. Maintenant que nous comprenons les m canismes g n raux qui contr lent les r arrangements de l'ADN du changement de classe, nous sommes pr ts expliquer comment une cha ne lourde particuli re est s lectionn e lors d'une r ponse immunitaire. C'est le choix de l'isotype de l'anticorps qui d termine en fin de compte la fonction effectrice des anticorps, et nous verrons que ce choix est largement contr l par les cytokines produites par les cellules TFH dans la r action du centre germinal. Comme nous l'avons vu ci-dessus, les interactions entre les lymphocytes B du centre germinatif et les lymphocytes TFH sont essentielles pour que le changement de classe se produise. Les interactions requises se produisent par l'interaction de CD40 sur les lymphocytes B avec le ligand CD40 sur les lymphocytes T auxiliaires activ s. La d ficience g n tique du ligand CD40 r duit consid rablement le changement de classe et provoque des taux anormalement lev s d'IgM plasmatiques, une condition connue sous le nom de syndrome d'hyper IgM. Les personnes atteintes de ce d faut manquent d'anticorps de classes autres que les IgM et pr sentent une immunod ficience humorale s v re, se manifestant par des infections r p t es par des agents pathog nes bact riens courants. Une grande partie des IgM dans les syndromes hyper IgM peut tre induite par des antig nes ind pendants du thymus sur les agents pathog nes qui infectent chroniquement ces patients. N anmoins, les personnes atteintes d'un d ficit en ligand CD40 peuvent produire des anticorps IgM en r ponse des antig nes d pendants du thymus, ce qui indique que dans la r ponse des lymphocytes B, les interactions CD40L-CD40 sont les plus importantes pour permettre une r ponse soutenue qui comprend le changement de classe et la maturation de l'affinit , plut t que dans l'activation initiale des lymphocytes B. La s lection de la r gion C particuli re pour la recombinaison de changement de classe n'est pas al atoire mais est r gul e par les cytokines produites par les cellules TFH et d'autres cellules au cours de la r ponse immunitaire. Diff rentes cytokines induisent pr f rentiellement le passage diff rents isotypes (Fig. 10.23). Les cytokines induisent le changement de classe en partie en induisant la production de transcrits d'ARN travers les r gions de commutation qui se trouvent 5 de chaque segment de g ne C cha ne lourde. Lorsque les lymphocytes B activ s sont expos s l'IL-4, par exemple, la transcription des promoteurs qui se trouvent en amont des r gions de commutation de C 1 et C peut tre d tect e un jour ou deux avant que la commutation ne se produise. Cela permettra au passage l'un ou l'autre de ces deux g nes C cha ne lourde, mais dans une cellule B du centre germinatif particulier, la recombinaison ne se produira que dans un seul. Dans l'exemple de changement de classe illustr la figure 10.21, la transcription travers les r gions S a provoqu le r arrangement entre les r gions S et S , cr ant l'anticorps isotype IgE. Cela est d au fait que la signalisation IL-4 active le facteur de transcription STAT6, qui initie la transcription du promoteur I en amont de la r gion S . D'autres cytokines activent d'autres promoteurs en amont d'autres r gions de commutation pour produire d'autres classes d'anticorps. Les cellules TFH produisent galement de l'IL-21, ce qui favorise le passage aux IgG1 et IgG3. Le facteur de croissance transformant (TGF)- induit le passage l'IgG2b (C 2b) et l'IgA (C ). L'IL-5 favorise le passage l'IgA, et l'interf ron (IFN)- induit le passage l'IgG2a et l'IgG3. Les cytokines individuelles induisent (violet) ou inhibent (rouge) la production de certaines classes d'anticorps. Une grande partie de l'effet inhibiteur est probablement le r sultat d'un passage dirig une classe diff rente. Les actions de l'IL-21 sur la commutation de classe sont r gul es par l'IL-4. Ces donn es sont tir es d'exp riences avec des cellules de souris. Fig. 10.23 Diff rentes cytokines induisent le passage diff rentes classes d'anticorps. InduitsInhibitsInhibe Induits Induits Induces Induits Induits Inhibe Inhibiteurs Inhibiteurs Inhibiteurs IgEIgG2aIgG3IgM IgG1 IgG2B IgACytokines IL-4 IL-5 IFN- TGF- R le des cytokines dans la r gulation de l'expression des classes d'antico
Immunologie de Janeway	rps Augmente la production IL-21 10-13 Les cellules B qui survivent la r action du centre germinatif finissent par se diff rencier en plasmocytes ou en cellules m moire. Lorsque les lymphocytes B ont subi une maturation d'affinit et un changement de classe, certains finissent par sortir de la zone lumineuse et commencent se diff rencier en plasmocytes qui produisent de grandes quantit s d'anticorps. Dans les lymphocytes B, les facteurs de transcription Pax5 et Bcl-6 inhibent l'expression des facteurs de transcription n cessaires la diff renciation des plasmocytes, et Pax5 et Bcl-6 sont r gul s la baisse lorsque les lymphocytes B commencent se diff rencier. Le facteur de transcription IRF4 induit ensuite l'expression de BLIMP-1, un r presseur transcriptionnel qui d sactive les g nes n cessaires la prolif ration des lymphocytes B, au changement de classe et la maturation de l'affinit . Les lymphocytes B dans lesquels BLIMP-1 est induit deviennent des plasmocytes ; Ils cessent de prolif rer, augmentent la synth se et la s cr tion d'immunoglobulines et modifient leurs propri t s la surface des cellules. Les plasmocytes r gulent la baisse CXCR5 et r gulent la hausse les int grines CXCR4 et 4 : 1 afin qu'elles puissent quitter les centres germinaux et abriter les tissus p riph riques. Certains plasmocytes d riv s des centres germinatifs des ganglions lymphatiques ou de la rate migrent vers la moelle osseuse, o un sous-ensemble vit pendant une longue p riode, tandis que d'autres migrent vers les cordons m dullaires dans les ganglions lymphatiques ou la pulpe rouge spl nique. Les lymphocytes B qui ont t activ s dans les centres germinaux des tissus muqueux, et qui sont principalement commut s vers la production d'IgA, restent dans le syst me muqueux. Une variante d' pissage de XBP1 (X-box binding protein 1) est exprim e dans les cellules plasmatiques et aide r guler leur capacit s cr toire. Les plasmocytes de la moelle osseuse re oivent des signaux des cellules stromales qui sont essentielles leur survie, et ils peuvent avoir une tr s longue dur e de vie, tandis que les plasmocytes des cordons m dullaires ou de la pulpe rouge n'ont pas une longue dur e de vie. XBP1 est galement n cessaire pour que les plasmocytes colonisent la moelle osseuse avec succ s. Les plasmocytes de la moelle osseuse sont la source d'anticorps de haute valeur et de haute affiinit commutation de classe. D'autres cellules B du centre germinatif se diff rencient en cellules B m moire. Les lymphocytes B m moire sont des descendants longue dur e de vie de cellules qui taient autrefois stimul es par l'antig ne et qui avaient prolif r dans le centre germinal. Ils se divisent tr s lentement, voire pas du tout ; Ils expriment l'immunoglobuline de surface, mais ne s cr tent aucun anticorps, ou ne le font qu' un faible taux. Parce que les pr curseurs de certains lymphocytes B m moires r sultent de la r action du centre germinal, les lymphocytes B m moires peuvent h riter des changements g n tiques qui s'y produisent, y compris l'hypermutation somatique et les r arrangements g n tiques qui entra nent un changement de classe. Les signaux qui contr lent le chemin de diff renciation emprunt par un lymphocyte B sont toujours l' tude. Nous reviendrons bri vement sur les lymphocytes B m moire au chapitre 11. 10-14 Certains antig nes n'ont pas besoin de l'aide des lymphocytes T pour induire des r ponses des lymphocytes B. Les humains et les souris pr sentant des d ficiences en lymphocytes T sont capables de produire des anticorps contre les antig nes ind pendants du thymus (TI), que nous avons pr sent s dans la section 10-1. Ces antig nes comprennent certains polysaccharides bact riens, des prot ines polym res et des lipopolysaccharides, qui sont capables de stimuler les lymphocytes B na fs en l'absence d'aide des lymphocytes T. Ces produits bact riens non prot iques ne peuvent pas provoquer de r ponses classiques des lymphocytes T, mais ils induisent des r ponses anticorps chez les individus normaux. De plus, il existe des antig nes TI qui ne sont pas d riv s de bact ries ; Il s'agit notamment de mitog nes et de lectines d'origine v g tale, d'antig nes viraux et de superantig nes, ainsi que de certains antig nes d riv s de parasites. Les antig nes ind pendants du thymus se divisent en deux classes, TI-1 et TI-2, qui activent les lymphocytes B par deux m canismes diff rents. Les antig nes TI-1 reposent sur une activit qui peut induire directement la division des lymphocytes B sans l'aide des lymphocytes T. Nous comprenons maintenant que les antig nes TI-1 contiennent des mol cules qui provoquent la prolif ration et la diff renciation de la plupart des lymphocytes B, quelle que soit leur sp cificit antig nique ; c'est ce qu'on appelle l'activation polyclonale (Fig. 10.24, panneaux sup rieurs). Les antig nes TI-1 sont donc Fig. 10.24 Les antig nes TI-1 induisent des r ponses polyclonales des lymphocytes B
Immunologie de Janeway	des concentrations lev es, et des r ponses d'anticorps sp cifiques de l'antig ne de faibles concentrations. une concentration lev e d'antig nes, le signal d livr par la fraction activatrice des lymphocytes B des antig nes TI-1 est suffisant pour induire la prolif ration des lymphocytes B et la s cr tion d'anticorps en l'absence de liaison de l'antig ne sp cifique l'immunoglobuline de surface. Ainsi, tous les lymphocytes B r pondent (panneaux sup rieurs). faible concentration, seuls les lymphocytes B sp cifiques de l'antig ne TI-1 se lient suffisamment celui-ci pour concentrer ses propri t s d'activation des lymphocytes B sur le lymphocyte B ; cela donne une r ponse anticorps sp cifique aux pitopes de l'antig ne TI-1 (panneaux inf rieurs). souvent appel s mitog nes cellules B, un mitog ne tant une substance qui induit les cellules subir une mitose. Par exemple, le LPS et l'ADN bact rien sont tous deux des antig nes TI-1 parce qu'ils activent les TLR exprim s par les lymphocytes B (voir Section 3-5) et peuvent agir comme un mitog ne. Les lymphocytes B murins na fs expriment la plupart des TLR de mani re constitutive, mais les lymphocytes B humains na fs n'expriment pas des niveaux lev s de la plupart des TLR jusqu' ce qu'ils re oivent une stimulation par le r cepteur des lymphocytes B. Ainsi, au moment o un lymphocyte B a t stimul par l'antig ne via son r cepteur B, il est probable qu'il exprime plusieurs TLR et r ponde la stimulation par les ligands TLR qui accompagnent les antig nes. Ainsi, lorsque les lymphocytes B sont expos s des concentrations d'antig nes TI-1 103 105 fois inf rieures celles utilis es pour l'activation polyclonale, seuls les lymphocytes B dont les r cepteurs B-1 se lient sp cifiquement l'antig ne TI-1 sont activ s. ces faibles concentrations, les quantit s d'antig ne TI-1 suffisantes pour l'activation des lymphocytes B ne peuvent tre concentr es sur la surface des lymphocytes B qu' l'aide de cette liaison sp cifique (voir Fig. 10.24, panneaux inf rieurs). Les r ponses des lymphocytes B aux antig nes TI-1 dans les premiers stades d'une infection peuvent tre importantes dans la d fense contre plusieurs agents pathog nes extracellulaires, mais elles ne conduisent pas la maturation de l'affinit ou aux lymphocytes B m moire, qui n cessitent tous deux l'aide des lymphocytes T sp cifiques de l'antig ne. La deuxi me classe d'antig nes ind pendants du thymus, les antig nes TI-2, est constitu e de mol cules qui ont des structures tr s r p titives, telles que les polysaccharides capsulaires bact riens. Ceux-ci ne contiennent aucune activit intrins que stimulant les lymphocytes B. Alors que les antig nes TI-1 peuvent activer la fois les lymphocytes B immatures et matures, les antig nes TI-2 ne peuvent activer que les lymphocytes B matures ; les lymphocytes B immatures, comme nous l'avons vu dans la section 8-6, sont inactiv s par la rencontre avec des pitopes r p titifs. Les nourrissons et les jeunes enfants jusqu' l' ge de 5 ans environ n'ont pas de r ponses anticorps pleinement efficaces contre les antig nes polysaccharidiques, et cela pourrait tre d au fait que la plupart de leurs lymphocytes B sont immatures. Les r ponses plusieurs antig nes de TI-2 sont produites de mani re pro minente par les lymphocytes B de la zone marginale, un sous-ensemble de lymphocytes B non recirculants qui tapissent le bord de la pulpe blanche spl nique, et par les lymphocytes B-1 (voir la section 8-9). Les lymphocytes B de la zone marginale sont rares la naissance et s'accumulent avec l' ge ; ils pourraient donc tre responsables de la plupart des r ponses physiologiques TI-2, dont l'efficacit augmente avec l' ge. Les antig nes TI-2 agissent probablement en r ticulant simultan ment un nombre critique de r cepteurs de lymphocytes B la surface des lymphocytes B matures sp cifiques de l'antig ne (Fig. 10.25, gauche Fig. 10.25 L'activation des lymphocytes B par les antig nes TI-2 n cessite ou est consid rablement renforc e par les cytokines. La r ticulation multiple du r cepteur des lymphocytes B par les antig nes TI-2 peut conduire la production d'anticorps IgM (panneaux de gauche), mais il existe des preuves qu'en outre, les cytokines augmentent consid rablement ces r ponses et conduisent galement au changement d'isotype (panneaux de droite). L'origine de ces cytokines n'est pas claire, mais une possibilit est que les cellules dendritiques, qui pourraient tre capables de se lier l'antig ne par le biais des r cepteurs inn s du syst me immunitaire leur surface et de le pr senter ainsi aux lymphocytes B, s cr tent une cytokine soluble de la famille des TNF appel e BAFF, qui peut activer le changement de classe par les lymphocytes B. Les cellules dendritiques stimul es lib rent une cytokine, BAFF, qui augmente la production d'anticorps contre les antig nes TI-2 et induit un changement de classe Les antig nes TI-2 seuls peuvent signaler aux lymphocy
Immunologie de Janeway	tes B de produire des panels d'anticorps IgM BBBAFFIgMIgM12). Les cellules dendritiques et les macrophages peuvent fournir des signaux de co-stimulation pour l'activation des lymphocytes B par les antig nes TI-2. L'un de ces signaux co-stimulateurs est BAFF, qui peut tre s cr t par les cellules dendritiques et interagit avec le r cepteur TACI sur la cellule B (voir Fig. 10.25, panneaux de droite). La densit des pitopes de l'antig ne TI-2 est essentielle ; une r ticulation excessive des r cepteurs des lymphocytes B rend les lymphocytes B matures insensibles ou anergiques, comme dans les lymphocytes B immatures, tandis qu'une densit trop faible peut tre insuffisante pour l'activation. Une classe importante d'antig nes TI-2 appara t lors de l'infection par des bact ries capsul es. De nombreux agents pathog nes bact riens extracellulaires courants sont entour s d'une capsule polysaccharidique qui leur permet de r sister l'ingestion par les phagocytes. Les bact ries chappent non seulement la destruction directe par les phagocytes, mais vitent galement de stimuler les r ponses des lymphocytes T contre les peptides bact riens pr sent s par les macrophages. Les anticorps IgM rapidement produits contre le polysaccharide capsulaire, ind pendamment des lymphocytes T sp cifiques du peptide, aideront enrober les bact ries, favorisant leur ingestion et leur destruction par les phagocytes au d but de l'infection. Tous les anticorps contre les polysaccharides bact riens ne sont pas produits strictement par ce m canisme TI-2. Nous avons mentionn pr c demment l'importance des anticorps contre le polysaccharide capsulaire d'Haemophilus influenzae de type b dans l'immunit protectrice contre cette bact rie. La maladie d'immunod ficience, le syndrome de Wiskott-Aldrich, est caus e par des anomalies des lymphocytes T qui alt rent leur interaction avec les lymphocytes B (voir chapitre 13). Les patients atteints du syndrome de Wiskott-Aldrich r pondent mal aux antig nes prot iques, mais, de mani re inattendue, ne produisent pas non plus d'anticorps IgM et IgG contre les antig nes polysaccharidiques et sont tr s sensibles l'infection par des bact ries encapsul es telles que H. influenzae. L' chec de la production d'IgM semble tre d en partie un d veloppement consid rablement r duit de la zone marginale de la rate, qui contient des lymphocytes B responsables de la fabrication d'une grande partie de l'anticorps IgM naturel contre les antig nes glucidiques omnipr sents. Ainsi, les anticorps IgM et IgG induits par les antig nes TI-2 sont susceptibles d' tre une partie importante de la r ponse immunitaire humorale dans de nombreuses infections bact riennes, et chez l'homme au moins, la production d'anticorps de classe invers e contre les antig nes TI-2 pourrait normalement d pendre d'un certain degr d'aide des lymphocytes T. En plus de produire des IgM, les r ponses TI peuvent inclure le passage certaines autres classes d'anticorps, telles que IgG3 chez la souris. C'est probablement le r sultat de l'aide des cellules dendritiques (voir Fig. 10.25, panneaux de droite), qui fournissent des cytokines s cr t es telles que le BAFF et des signaux membranaires aux plasmablastes en prolif ration lorsqu'ils r pondent aux antig nes TI. Les caract ristiques distinctives des r ponses d pendantes du thymus, des anticorps TI-1 et TI-2 sont r sum es la figure 10.26. R sum . L'activation des lymphocytes B par de nombreux antig nes n cessite la fois la liaison de l'antig ne par l'immunoglobuline de surface des lymphocytes B le r cepteur des lymphocytes B et l'interaction des lymphocytes B avec les lymphocytes T auxiliaires sp cifiques de l'antig ne. Les lymphocytes T auxiliaires reconnaissent les fragments peptidiques d riv s de l'antig ne internalis par les lymphocytes B et pr sent s par les lymphocytes B sous forme de complexes peptide :CMH de classe II. Les lymphocytes T auxiliaires folliculaires stimulent les lymphocytes B par conjugaison dans les centres germinaux, avec liaison du ligand CD40 sur le lymphocyte T CD40 sur le lymphocyte B, et par leur lib ration de cytokines, telles que l'IL-21. Les lymphocytes B activ s expriment galement des mol cules, telles que l'ICOSL, qui peuvent stimuler les lymphocytes T. L'interaction initiale entre les lymphocytes B et T se produit la fronti re des zones des lymphocytes T et des lymphocytes B du tissu lympho de secondaire, vers lesquels les lymphocytes T auxiliaires activ s par l'antig ne et les lymphocytes B migrent en r ponse aux chimiokines. D'autres interactions entre les lymphocytes T et les lymphocytes B se poursuivent apr s la migration dans le follicule et la formation d'un centre germinal. Fig. 10.26 Propri t s des diff rentes classes d'antig nes qui suscitent des r ponses anticorps. Certaines donn es indiquent un r le mineur des lymphocytes T dans les r ponses des anticorps aux antig nes TI-2 ; des r ponses robustes aux antig nes TI-2 peuvent tre o
Immunologie de Janeway	bserv es chez les souris d ficientes en lymphocytes T. Les lymphocytes T induisent une phase de prolif ration vigoureuse des lymphocytes B dans la r action du centre germinatif et dirigent la diff renciation des lymphocytes B expans s clonalement en plasmocytes s cr tant des anticorps ou en lymphocytes B m moire. Les g nes des immunoglobulines exprim s dans les lymphocytes B sont diversifi s dans la r action du centre germinatif par l'hypermutation somatique et le changement de classe, initi s par la cytidine d saminase induite par l'activation (AID). Contrairement la recombinaison V(D)J, ces processus ne se produisent que dans les cellules B. L'hypermutation somatique diversifie la r gion V par l'introduction de mutations ponctuelles qui sont s lectionn es pour fournir une plus grande affinit pour l'antig ne au fur et mesure que la r ponse immunitaire progresse. Le changement de classe n'affecte pas la r gion V mais augmente la diversit fonctionnelle des immunoglobulines en rempla ant la r gion C dans le g ne de l'immunoglobuline, qui est d'abord exprim e par une autre r gion C cha ne lourde pour produire des anticorps IgG, IgA ou IgE. Le changement de classe fournit des anticorps ayant la m me sp cificit d'antig ne mais des capacit s effectrices distinctes. Le passage diff rents isotypes d'anticorps est r gul par les cytokines lib r es par les lymphocytes T auxiliaires. Certains antig nes non prot iques stimulent les lymphocytes B en l'absence de reconnaissance li e par les lymphocytes T auxiliaires sp cifiques des peptides. Les r ponses ces antig nes ind pendants du thymus ne s'accompagnent que d'un changement de classe limit et n'induisent pas de lymphocytes B m moire. Cependant, ces r ponses jouent un r le crucial dans la d fense de l'h te contre les agents pathog nes dont les antig nes de surface ne peuvent pas provoquer de r ponses des lymphocytes T sp cifiques aux peptides. Les distributions et les fonctions des classes d'immunoglobulines. Les agents pathog nes extracellulaires peuvent envahir la plupart des sites du corps, et les anticorps doivent donc tre distribu s aussi largement pour les combattre. La plupart des classes d'anticorps sont distribu es par diffusion partir de leur site de synth se, mais des m canismes de transport sp cialis s sont n cessaires pour d livrer des anticorps travers les surfaces pith liales tapissant la muqueuse d'organes tels que les poumons et l'intestin. L'isotype particulier de la cha ne lourde de l'anticorps peut soit limiter la diffusion de l'anticorps, soit engager des transporteurs sp cifiques qui d livrent l'anticorps travers les pith liums. Cette partie du chapitre d crit ces m canismes et les classes d'anticorps qui les utilisent pour p n trer dans les compartiments du corps o leurs fonctions effectrices particuli res sont appropri es. Ici, nous limitons notre discussion aux fonctions protectrices des anticorps qui r sultent uniquement de leur liaison aux agents pathog nes, et dans la prochaine partie du chapitre, nous discutons des cellules effectrices et des mol cules qui sont sp cifiquement engag es par diff rentes classes d'anticorps. 10-15 Les anticorps de diff rentes classes op rent des endroits distincts et ont des fonctions effectrices distinctes. Les agents pathog nes p n trent le plus souvent dans le corps travers les barri res pith liales de la muqueuse qui tapisse les voies respiratoires, digestives et urog nitales, ou travers la peau endommag e. Moins souvent, les insectes, les plaies ou les aiguilles hypodermiques introduisent des micro-organismes directement dans le sang. Les anticorps prot gent toutes les surfaces muqueuses, les tissus et le sang du corps contre de telles infections ; Ces anticorps servent neutraliser l'agent pathog ne ou favoriser son limination avant qu'il ne puisse tablir une infection importante. Les diff rentes classes d'anticorps (voir Fig. 5.19) sont adapt es pour fonctionner dans diff rents compartiments du corps. Leurs activit s fonctionnelles et leurs distributions sont num r es la Fig. 10.27. tant donn qu'une r gion V donn e peut tre associ e n'importe quelle r gion C par commutation de classe, la descendance d'un seul lymphocyte B peut produire des anticorps qui partagent la m me sp cificit tout en fournissant toutes les fonctions de protection appropri es pour chaque compartiment du corps. Tous les lymphocytes B na fs expriment les IgM et les IgD la surface des cellules. Les IgM sont le premier anticorps s cr t par les lymphocytes B activ s, mais repr sentent moins de 10 % des immunoglobulines pr sentes dans le plasma. Peu d'anticorps IgD sont produits tout moment, tandis que les IgE contribuent une partie faible mais biologiquement importante de la r ponse immunitaire. Les IgG et les IgA sont les classes d'anticorps pr dominantes. Les IgE contribuent une petite mais importante partie de la r ponse sur le plan biologique. La pr dominance globale des I
Immunologie de Janeway	gG est galement due en partie leur dur e de vie plus longue dans le plasma (voir Fig. 5.20). Les fonctions effectrices majeures de chaque classe (+++) sont ombr es en rouge fonc , tandis que les fonctions inf rieures (++) sont affich es en rose fonc et les fonctions tr s mineures (+) en rose p le. Les distributions sont marqu es de la m me mani re, les niveaux moyens r els dans le s rum tant indiqu s dans la rang e inf rieure. L'IgA comporte deux sous-classes, l'IgA1 et l'IgA2. La colonne IgA fait r f rence aux deux. *L'IgG2 peut agir comme une opsonine en pr sence d'un r cepteur Fc de l'allotype appropri , que l'on retrouve chez environ 50 % des personnes d'origine caucasienne. Les anticorps IgM sont d'abord produits dans une r ponse immunitaire humorale et ont tendance tre de faible affinit . Cependant, les mol cules d'IgM forment des pentam res qui sont stabilis s par une seule mol cule de la cha ne J (voir Fig. 5.23) et ont 10 sites de liaison l'antig ne, conf rant une avidit globale plus lev e lors de la liaison des antig nes multivalents tels que les polysaccharides capsulaires bact riens. Cette avidit plus lev e du pentamer compense la faible affinit du site de liaison l'antig ne individuel au sein des monom res IgM. En raison de la grande taille des pentam res, les IgM se trouvent principalement dans la circulation sanguine et, dans une moindre mesure, dans la lymphe, plut t que dans les espaces intercellulaires des tissus. La structure pentam rique des IgM les rend particuli rement efficaces pour activer le syst me du compl ment, comme nous le verrons dans la derni re partie de ce chapitre. Des hexam res IgM peuvent galement se former, et ceux-ci se compl tent beaucoup plus efficacement que les pentam res, peut- tre parce que C1q est galement un hexam re. Cependant, le r le in vivo des hexam res IgM dans la protection contre les infections n'a pas t enti rement tabli. L'infection de la circulation sanguine a de graves cons quences moins qu'elle ne soit contr l e rapidement, et la production rapide d'IgM et son activation efficace du syst me du compl ment sont importantes dans le contr le de ces infections. Une partie des IgM est produite par des lymphocytes B conventionnels qui n'ont pas subi de changement de classe, mais la plupart sont produites par des cellules B-1 r sidant dans la cavit p riton ale et les espaces pleuraux et par les lymphocytes B de la zone marginale de la rate. Ces cellules s cr tent des anticorps contre les antig nes glucidiques couramment rencontr s, y compris ceux des bact ries, et n'ont pas besoin de l'aide des lymphocytes T ; ils fournissent donc un r pertoire pr form d'anticorps IgM dans le sang et les cavit s corporelles qui peuvent reconna tre les agents pathog nes envahissants (voir section 8-9). Les anticorps des autres classes (IgG, IgA et IgE) sont plus petits et se diffusent facilement du sang dans les tissus. Les IgA peuvent former des dim res (voir Fig. 5.23), mais les IgG et les IgE sont toujours monom res. L'affinit des sites de liaison l'antig ne individuels pour leur antig ne est donc essentielle pour l'efficacit de ces anticorps, et la plupart des lymphocytes B exprimant ces classes ont t s lectionn s dans les centres germinaux pour leur affinit accrue pour l'antig ne apr s hypermutation somatique. L'IgG4 est la moins abondante des sous-classes d'IgG, mais elle a la capacit inhabituelle de former des anticorps hybrides. Une cha ne lourde IgG4 et une cha ne l g re attach e peuvent se s parer du dim re cha ne lourde d'origine et se r associer une autre paire cha ne lourde-cha ne l g re IgG4, formant ainsi un anticorps IgG4 bivalent avec deux sp cificit s antig niques distinctes. Les IgG sont la principale classe d'anticorps dans le sang et le liquide extracellulaire, tandis que les IgA sont la principale classe dans les s cr tions, les plus importantes tant celles des pith liums qui tapissent les voies intestinales et respiratoires. Les IgG opsonisent efficacement les agents pathog nes pour l'engloutissement par les phagocytes et activent le syst me du compl ment, mais les IgA sont une opsonine moins puissante et un faible activateur du compl ment. Les IgG op rent principalement dans les tissus, o les cellules et les mol cules accessoires sont disponibles, tandis que les IgA dim riques op rent principalement sur les surfaces pith liales, o le compl ment et les phagocytes ne sont normalement pas pr sents ; par cons quent, l'IgA fonctionne principalement comme un anticorps neutralisant. Les IgA monom res peuvent tre produites par les plasmocytes qui se diff rencient des lymphocytes B de classe invers e dans les ganglions lymphatiques et la rate, et elles agissent comme un anticorps neutralisant dans les espaces extracellulaires et dans le sang. Cette IgA monom re appartient principalement la sous-classe IgA1 ; le rapport entre les IgA1 et les IgA2 dans le sang est de 10:1. Les anticorps IgA produits par les p
Immunologie de Janeway	lasmocytes dans l'intestin sont dim riques et appartiennent principalement la sous-classe IgA2 ; le rapport entre l'IgA2 et l'IgA1 dans l'intestin est de 3:2. Enfin, les anticorps IgE ne sont pr sents qu' de tr s faibles niveaux dans le sang ou le liquide extracellulaire, mais sont li s avidement par les r cepteurs des mastocytes qui se trouvent juste sous la peau et la muqueuse et le long des vaisseaux sanguins du tissu conjonctif. La liaison de l'antig ne ces IgE associ es aux cellules d clenche la lib ration par les mastocytes de puissants m diateurs chimiques qui induisent des r actions telles que la toux, les ternuements et les vomissements, qui leur tour peuvent expulser les agents infectieux, comme nous le verrons plus loin dans ce chapitre. Le r cepteur de l'immunoglobuline polym rique 10-16 se lie aux r gions Fc des IgA et des IgM et les transporte travers les barri res pith liales. Dans le syst me immunitaire des muqueuses, les plasmocytes s cr tant des IgA se trouvent principalement dans la lamina propria, qui se trouve imm diatement sous la membrane basale de nombreux pith liums de surface. De l , les anticorps IgA peuvent tre transport s travers l' pith lium jusqu' sa surface externe, par exemple vers la lumi re de l'intestin ou des bronches (Fig. 10.28). L'anticorps IgA synth tis dans la lamina propria est s cr t sous la forme d'une mol cule d'IgA dim rique associ e une seule cha ne J. Cette forme polym rique d'IgA se lie sp cifiquement un r cepteur appel r cepteur polym rique des immunoglobulines (pIgR), qui est pr sent sur les surfaces basolat rales des cellules pith liales sus-jacentes. Lorsque le pIgR s'est li une mol cule d'IgA dim rique, le complexe est internalis et transport dans une v sicule de transport travers le cytoplasme de la cellule pith liale jusqu' sa surface luminale. Ce processus s'appelle la transcytose. Les IgM se lient galement la pIgR et peuvent tre s cr t es dans l'intestin par le m me m canisme. Lorsqu'il atteint la surface luminale de l'ent rocyte, l'anticorps est lib r dans la couche muqueuse recouvrant la muqueuse intestinale par clivage prot olytique du domaine extracellulaire de la pIgR. Le domaine extracellulaire cliv de la pIgR est connu sous le nom de composant s cr toire (souvent abr g en SC) et reste associ l'anticorps. Le composant s cr toire est li la partie de la r gion Fc des IgA qui contient le site de liaison du r cepteur Fc I, c'est pourquoi les IgA s cr toires ne se lient pas ce r cepteur. Le composant s cr toire remplit plusieurs r les physiologiques. Il se lie aux mucines du mucus, agissant comme une colle pour lier les IgA s cr t es la couche muqueuse sur la surface luminale de l' pith lium intestinal, o l'anticorps se lie et neutralise les agents pathog nes intestinaux et leurs toxines (voir Fig. 10.28). Le composant s cr toire prot ge galement les anticorps contre le clivage par les enzymes intestinales. Les principaux sites de synth se et de s cr tion d'IgA sont l'intestin, l' pith lium respiratoire, le sein allaitant et diverses autres glandes exocrines telles que les glandes salivaires et lacrymales. On pense que le r le fonctionnel principal des anticorps IgA est de prot ger les surfaces pith liales contre les agents infectieux, tout comme les anticorps IgG prot gent les espaces extracellulaires l'int rieur des tissus. En liant les bact ries, les particules virales et les toxines, les anticorps IgA emp chent la fixation des bact ries et des virus aux cellules pith liales et l'absorption des toxines, et constituent la premi re ligne de d fense contre une grande vari t d'agents pathog nes. On pense galement que les IgA ont un r le suppl mentaire dans l'intestin, celui de r guler le microbiote intestinal (voir chapitre 12). Les espaces alv olaires des voies respiratoires inf rieures n'ont pas la couche muqueuse plus paisse caract ristique des voies respiratoires sup rieures, car une diffusion efficace des gaz serait entrav e par une couche muqueuse recouvrant l' pith lium alv olaire. Les IgG peuvent se transsuder rapidement dans ces espaces et constituent le principal isotype responsable de la protection dans ces espaces. Fig. 10.28 L'IgA dim rique est la principale classe d'anticorps pr sents dans la lumi re de l'intestin. Les IgA sont synth tis es par les plasmocytes dans la lamina propria et transport es dans la lumi re de l'intestin travers les cellules pith liales la base des cryptes. L'IgA dim rique se lie la couche de mucus recouvrant l' pith lium intestinal et agit comme une barri re sp cifique de l'antig ne contre les agents pathog nes et les toxines dans la lumi re intestinale La structure d'une mol cule de FcRn (en bleu) est li e une cha ne de la partie Fc des IgG (en rouge), l'interface des domaines C 2 et C 3, avec la r gion C 2 en haut. La composante 2-microglobuline du FcRn est verte. La structure bleu fonc attach e la partie Fc des IgG est une
Immunologie de Janeway	cha ne glucidique, refl tant la glycosylation. FcRn transporte les mol cules IgG travers le placenta chez l'homme et galement travers l'intestin chez le rat et la souris. Il joue galement un r le dans le maintien des niveaux d'IgG chez les adultes. Bien qu'une seule mol cule de FcRn se lie la portion Fc, on pense qu'il faut deux mol cules de FcRn pour capturer une mol cule d'IgG. Avec l'aimable autorisation de Fig. 10.29 Le r cepteur Fc n onatal (FcRn) se lie la partie Fc des IgG. P. Bj rkman. 10-17 Le r cepteur Fc n onatal transporte les IgG travers le placenta et emp che l'excr tion des IgG par l'organisme. Les nouveau-n s sont particuli rement vuln rables aux infections, n'ayant jamais t expos s aux microbes dans l'environnement dans lequel ils p n trent la naissance. Les anticorps IgA sont s cr t s dans le lait maternel et sont transf r s dans l'intestin du nouveau-n , o ils offrent une protection contre les bact ries nouvellement rencontr es jusqu' ce que le nourrisson puisse synth tiser son propre anticorps protecteur. L'IgA n'est pas le seul anticorps protecteur qu'une m re transmet son b b . Les IgG maternelles sont transport es travers le placenta directement dans la circulation sanguine du f tus pendant la vie intra-ut rine ; Les b b s humains la naissance ont des niveaux d'IgG plasmatiques aussi lev s que leurs m res, et avec la m me gamme de sp cificit s antig niques. Le transport s lectif des IgG de la m re au f tus est d une prot ine de transport des IgG dans le placenta, FcRn (r cepteur Fc n onatal), dont la structure est troitement li e aux mol cules du CMH de classe I. Malgr cette similitude, FcRn se lie aux IgG de mani re tr s diff rente de la liaison du peptide aux mol cules de classe I du CMH, car son sillon de liaison au peptide est occlus. Il se lie la partie Fc des mol cules d'IgG (Fig. 10.29). Deux mol cules de FcRn se lient une mol cule d'IgG et la transportent travers le placenta. Les IgG maternelles sont ing r es par l'animal nouveau-n partir du lait de sa m re et du colostrum, le liquide riche en prot ines s cr t par la glande mammaire postnatale pr coce. Dans ce cas, le FcRn transporte les IgG de la lumi re de l'intestin n onatal vers le sang et les tissus. Il est int ressant de noter que FcRn est galement pr sent chez les adultes dans l'intestin et le foie et sur les cellules endoth liales. Sa fonction chez l'adulte est de maintenir les niveaux d'IgG dans le plasma, ce qu'il fait en liant l'anticorps, en l'endocytosant et en le recyclant dans le sang, emp chant ainsi son excr tion par l'organisme. Gr ce ces syst mes de transport sp cialis s, les mammif res sont approvisionn s d s la naissance en anticorps contre les agents pathog nes courants dans leur environnement. Au fur et mesure qu'ils m rissent et fabriquent leurs propres anticorps de tous les isotypes, ceux-ci sont distribu s de mani re s lective diff rents sites du corps (Fig. 10.30). Ainsi, tout au long de la vie, le changement de classe et la distribution des classes d'anticorps dans tout le corps offrent une protection efficace contre l'infection dans les espaces extracellulaires. 10-18 Les anticorps IgG et IgA de haute affinit peuvent neutraliser les toxines et bloquer l'infectiosit des virus et des bact ries. Les agents pathog nes peuvent causer des dommages un h te en produisant des toxines ou en infectant directement les cellules, et les anticorps peuvent prot ger en bloquant ces deux actions. De nombreuses bact ries causent des maladies en s cr tant des toxines qui endommagent ou perturbent le fonctionnement des cellules de l'h te (Fig. 10.31). Pour affecter les cellules, de nombreuses toxines se composent de domaines distincts pour exercer une toxicit et pour se lier des r cepteurs sp cifiques de surface cellulaire par lesquels elles p n trent dans les cellules. Les anticorps qui se lient au site de liaison au r cepteur d'une toxine peuvent emp cher l'entr e dans les cellules et prot ger les cellules contre les attaques (Fig. 10.32). Les anticorps qui agissent de cette mani re pour neutraliser les toxines sont appel s anticorps neutralisants. La plupart des toxines sont actives des concentrations nanomolaires : une seule mol cule de toxine dipht rique peut tuer une cellule. Pour neutraliser les toxines, les anticorps doivent donc tre capables de se diffuser dans les tissus et de se lier la toxine rapidement et avec une grande affinit . La capacit des anticorps IgG se diffuser facilement dans l'ensemble de la Fig. 10.30 Les classes d'immunoglobulines sont distribu es de mani re s lective dans l'organisme. Les IgG et les IgM pr dominent dans le sang (illustr es ici par les IgM et les IgG dans le c ur), tandis que les IgG et les IgA monom res sont les principaux anticorps pr sents dans le liquide extracellulaire du corps. L'IgA dim rique pr domine dans les s cr tions des pith liums, y compris le lait maternel. Le f tus re oit les IgG de la m re

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