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Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Michelle Rosenzwajg Service de Biothérapies/UPMC CNRS UMR7211
INSERM U959 Pitié-Salpétrière - Paris - France
Michelle.rosenzwajg@upmc.fr
CELLULES PRESENTATRICE DE L’ANTIGENE CELLULES DENDRITIQUES
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CPA
CD8+ CMH-I
Immunité antivirale et antitumorale
Destruction des cellules cibles
CTL
Cytokines
CTL Macrophage NK L.B
CPA
CD4+ CMH-II
LT auxiliaire Th1/2/17/reg….
Conséquences de la présentation de l ’Ag aux LT
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
1) Captation de l ’antigène
3) Présentation aux lymphocytes T
4) stimulation des lymphocytes T Prolifération et différenciation
2) Apprêtement
Ag
CD3 TCR
CD4/8 CMH
CMH
Tissus Sang Muqueuses (Migration)
Ganglions Rate Plaques de Peyer Amygdales….
1
2
Les CPAg aux lymphocytes T
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
1) Captation de l ’antigène et apprêtement • Antigène exogène
Phagosome
fusion avec
lysosome
Endosome
clathrine
Récepteurs: PRRs
Endosome Dégradation protéolytique
pH acide, protéases
Compartiment riche en CMH II Association des peptides antigéniques aux molécules CMH II
Expression membranaire des CMH II- peptides
HLA-DM Ii, CLIP
Endocytose, Phagocytose
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Cytosol
Antigènes cellulaires Protéines virales
Protéasome LMP2/7
TAP 1, 2
Réticulum Endoplasmique Association des peptides antigéniques aux molécules CMH I
Expression membranaire des complexes MHC I- peptides
1) Captation de l ’antigène et apprêtement • Antigène endogène
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Cytosol Protéasome LMP2/7
TAP 1, 2
Réticulum Endoplasmique Association des peptides antigéniques aux molécules CMH I
Expression membranaire des complexes MHC I- peptides
Antigènes exogènes
Cross priming
1) Captation de l ’antigène et apprêtement • Cas Particulier: le CROSS PRIMING
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Adhésion LFA-1 (CD11a/18 ICAM-1 (CD54) ICAM-1 (CD54) VCAM (CD106) LFA-3 (CD58)
ICAM-1 (CD54) LFA-1 (CD11a/18)
CD43 VLA-4 (CD49d/29)
CD2
CMH-I
CMH- II
CD3 TCR CD8
CD3 TCR CD4
Reconnaissance spécifique
Costimulation
LFA-3 (CD58) ICAM-1 (CD54)
CD40 (CD80) B7-1 (CD86) B7-2
CD2 LFA-1 (CD11a/18)
CD40L CD28
CTLA-4
Adhésion
Costimulation
Reconnaissance
CPA LT
3) Présentation aux lymphocytes T
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CPA
Ag
L. T
CPA
IL-2 IL-2R
L. T
1
IL-2R mRNA
IL-2mRNA
IL-2
IL-2R
a- Adhesion et présentation de l ’Ag
b- Reconnaissance de l ’Ag et premier signal par le TCR
3) Présentation aux lymphocytes T
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CPA
IL-2 IL-2R
L. T
1
IL-2R mRNA
IL-2mRNA
IL-2
IL-2R 2
1
c- Costimulation
d- Prolifération et différenciation des L.T
CPA
IL-2 IL-2R
L. T
IL-2R mRNA
IL-2mRNA
IL-2
IL-2R
3) Présentation aux lymphocytes T
4) stimulation des lymphocytes T
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Anergie: absence de signal 2= absence de réponse
CPA L. T
1
5) Tolérance périphérique
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
1
T naïf
CD40
CD28
CD40L CD40
CD28
CD40/CD40L
CD28
Cytokines:
CD80 CD86
CD28
Activation Différenciation
2
3
Rôle des molécules de costimulation: Cinétique de l’interaction APC-LT: les 3 signaux
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CD80/CD86 Cytokines:
- polarisation CD40/CD40L
CD80/CD86 Cytokine Activité cytotoxique CD40/CD40L CD40/CD40L
Cellule dendritique
Macrophage Lymphocyte B
Rôle des molécules de costimulation CD40 / CD40L sur les CPAg
CD80/CD86 Prolifération Différenciation commutation isotypique
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
N’est pas restreinte aux seules CPAg mais à toutes les cellules qui expriment le CMH I. La stimulation des lymphocytes T CD8+ naïfs n'est cependant assurée que par les cellules denditiques
• Ag en causes Ag du cytosol
• Ag du soi • Ag viraux lors d ’une infection replicative
Ag exogènes • Microorganismes qui lysent la paroi du phagosome • Macropynocytose (cross priming)
En résumé
a) Présentation des antigènes associés aux CMH I aux LT CD8+
b) Présentation des antigènes associés aux CMH II aux LT CD4+
Expression des molécules du CMH II est généralement restreinte aux CPAg (dite « professionnelles »)
• Ag en causes Ag exogènes • Captés par endocytose, macropinocytose ou phagocytose
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Points communs
Origine hématopoïétique Captent lʼantigène, lʼapprêtent et lʼexpriment à leur surface associé au molécules du CMH Expriment de façon constitutive ou inductible • Des molécules de CMH • Des molécules d ʼadhésion • Des molécules de costimulation
Les CPAg aux lymphocytes T
Différences
Mode de capture de lʼantigène Types d ʼantigènes captés et présentés Niveau d ʼexpression
• des molécules du CMH • molécules d ʼadhésion et de costimulation
Lymphocytes T stimulés • CD4 ou CD8 • Naïf ou mémoire (réponse primaire/secondaire)
Cellule dendritique Macrophage
Lymphocytes B
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Les cellules dendritiques 1868: les DC de l ’épiderme par Paul Langerhans
1973: les DC des organes lymphoïdes par Ralph Steinman et Zanvil Cohn
Zanvil Cohn (left) and Ralph Steinman (right)
Phase contrast of a splenic dendriticcell. The dense granules are mitochondria.
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Formations lymphoïdes: • DC interdigitées (Zone T) • Centres germinatifs: GCDC • Cellules Plasmacytoides
Peau-muqueuses: cellules de Langerhans, DC dermiques et sous-muqueuses
Organes non lymphoïdes: DC interstitielles
Sang:Précurseurs circulants: • Myeloid DC:
• Lin-CD11c+ • Plasmocytoid DC:
CD11c- CD123+ BDCA2+
Lymphe:“cellules voilées”
Les différentes sous populations de DC
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Situation de repos
Organes lymphoïdes 2ndaires
DC immatures
Moelle osseuse
HPC CD34+
migration
DC immatures Présentation-Ag soi Tolérance
Tissus
précurseur
Anergie et/ou LT régulateurs
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Tissus
Organes lymphoïdes
B
T
DC matures Présentation Ag
T
B
Immunité adaptative
DC activées Migration, maturation
Recrutement précurseur
Immunité innée
Cytokines
NK, MF, Eo
DC immatures Captation de l’Antigène
Situation de « Danger »
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Les DC sont les CPAg aux LT les plus puissantes
Réponse T allogénique +++>> LB et macro. (MLR: 1DC/100-3000T (Steinman 1978 - Van Voohris 1983)
Réponse primaire +++ (T autologues +Ag nominaux) (Croft 1992 Lui & Mc Pherson 1993)
LT CD8+ : Réponse CTL primaire +++ (Barwaj 1994)
Ag viraux, tumoraux + CMH I ⇒ (cross priming)
(Albert 1998 ; Regnault 1999)
Photo de L.Tailleux
LT CD4+ : polarisation TH1 vs. TH2 (Maldonado-Lopez 1999; Pulendran 1999)
2-Interaction avec
LB, NK, PN…
3-Tolérance Centrale (Thymus) et Périphérique
Hétérogénéité fonctionnelle: Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ?
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
DC et tolérance
Dans le thymus Localisation à la jonction cortico-medullaire Rôle dans sélection négative: délétion des clones autoréactifs Injection de DC sensibilisées par un Ag dans un thymus fœtal induit la délétion des T réactifs
DC+TSLP → CD4+CD25+Foxp3+ Treg
En périphérie DC immature induiraient l’anergie ou la délétion de LT matures Interaction DC immatures -T régulateurs (Treg inhibe la maturation des DC)
DC peuvent capter et présenter des antigènes du soi spécifiques de certains tissus après phagocytose de cellules apoptotiques et induiraient ainsi une tolérance vis-à-vis ces antigènes
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
DC et tolérance
The interactions of dendritic cells with antigen-specific, regulatory T cells that suppress autoimmunity. Trabell & al. Seminars in immunology 18 (2006) 93-102
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CD8
Th1
Th2
LC mDC pDC
B NK
IDC GCDC DC plasmocytoïdes
IFN-I
Myeloides cDC
Lymphoides??
Tolérance
Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ?
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Toll Bridges
• 1989: Charles Janeway – La réponse immune innée initie la réponse adaptative via
l’interaction entre PRRs et PAMPS
• 1994: Jules Hoffmann – TLR sont des PRRs
• Immunité innée et régulation de la réponse adaptative – rôle du complément, des DC, des NK,
– les nouveaux PRRs (NOD, C-type Lectin: DC-SIGN)….
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
pTh
pTh
mDC
pDC
Stimulus Microbien 1
DC1
DC2
TLR 2 (lipopeptides) TLR 4 (LPS) TLR6
TLR 7(ARNss) et TLR9(CpG)
Stimulus Microbien 2
Interactions avec les Pathogènes et Polarisation de la réponse Immune:
Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ?
Th2
Th1
Myeloides
Lymphoides Tolérance IFN-α/β
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
pTh
pTh
pTh DC1
DC2
DC
Stimulus Microbien 1
Stimulus Microbien 2
IL-10 TNF-α IL-1
IFNγ IL-4
Interactions avec les Pathogènes et Polarisation de la réponse
Immune: Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ?
Th2
Th1
DC
Matures
Immature
Tolérance
IL-12
IL-10
Myeloides
Rôle de l’enviromment+++ Cytokines Interactions intercellulaires pDC-mDC pDC-NK mDC-NK
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
mDC
pDC
mDC
pDC
Virus
IFN-α + cytokines inflammatoires
IL-12 + cytokines inflammatoires
TLR et DC TLR 2 TLR 3 TLR 8
TLR 7, 9
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Profil d’expression des TLR différent
Cytokines inflammatoires IFNa
Cytokines inflammatoires IFNa
Cytokines inflammatoires Cytokines inflammatoires
Cytokines inflammatoires IFNb
IFNb
Cytokines inflammatoires
Cytokines inflammatoires
??
CpG non methyl é s (ADN) ssRNA
ssRNA Lipopeptides diacetyl é s
Flagelline
LPS Prot é ines (enveloppe)
dsRNA
Peptidoglycane Lipoprot é ines
Porines Prot é ines (enveloppe)
Lipopeptides
Lipopeptides triacetyl é s
Ligand
+
++ -
++ + -
-
-
-
+
pDC
??
Virus et Bact é ries Virus
Virus Bact é ries Bact é ries
Bact é ries Virus
Virus
Bact é ries
Virus Parasites, levures,
champignons
Bact é ries
Pathog è nes
+ TLR10
-TLR9 ++ TLR8
-TLR7 + TLR6 + TLR5
+ TLR4
++ TLR3
+ TLR2 + TLR1
mDC
Cytokines inflammatoires IFNa
Cytokines inflammatoires IFNa
Cytokines inflammatoires Cytokines inflammatoires
Cytokines inflammatoires IFNb
IFNb
Cytokines inflammatoires
Cytokines inflammatoires
??
CpG non methyl é s (ADN) ssRNA
ssRNA Lipopeptides diacetyl é s
Flagelline
LPS Prot é ines (enveloppe)
dsRNA
Peptidoglycane Lipoprot é ines
Porines Prot é ines (enveloppe)
Lipopeptides
Lipopeptides triacetyl é s
Ligand
+
++ -
++ + -
-
-
-
+
pDC
??
Virus et Bact é ries Virus
Virus Bact é ries Bact é ries
Bact é ries Virus
Virus
Bact é ries
Virus Parasites, levures,
champignons
Bact é ries
Pathog è nes
+ TLR10
-TLR9 ++ TLR8
+ TLR7 + TLR6 + TLR5
+ TLR4
++ TLR3
+ TLR2 + TLR1
mDC
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ?
L’immunité Innée contrôle l’immunité adaptative en modulant le type et la fonction des mDC
Il existe une spécialisation des DC avec conservation d ’une certaine plasticité pour ajuster la réponse aux pathogènes
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Spécialisation de Lignée ou Plasticité fonctionnelle ? L’immunité Innée contrôle l’immunité adaptative en modulant le type et la fonction des mDC
Rôle du 3è signal
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Historique: IFN et pDC
• IFN – 1957: découverte de l’IFN par Isaacs et Lindenmann – Notion de NIPC (Natural Interferon Producing Cell): Hypothèse sur la
cellule produisant l’IFN: monocytes puis Cellules MHC-II+ mais différente des monocytes, LT, LB, NK puis cellules appartenant à la famille des DC
• Les pDC – 1958: Lennert et Remmele: identification dans la zone T des ganglions
d’une cellule « plasma cell- like » puis « plasmocytoid T cell » ou «plasmocytoid monocyte »
– 1997: J Liu: « pDC= DC2 »: DC qui induit une réponse Th2 en présence d’IL-3 et CD40L
• 1999: les pDC sont les NIPC
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Les pDCs
Une des 2 sous populations de DC chez l’homme Lin-CD11c- BDCA2+CD123+ Maturation des pré-pDC: production d’IFN I en réponse à stimulation virale Mais aussi:
TNF-a, IL-1, IL-6, IL-12 (?) Chimiokines CCL3, CCL4, CCL5, CXCL8, CXCL10, CXCR3 (Th1), CCL4 (NK)
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
• Très haut niveau d’expression d’IRF-7 (interféron regulatory factor) expliquerait la capacité à produire IFN-I en réponse à une stimulation virale • Exprime également des récepteurs régulateurs (BDCA-2)
pDC (10pg/cellule) =« natural type I-IFN producting cells » =« professional type I-IFN producting cells »
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
pDC
• pDC (10pg/cellule) – =« natural type I-IFN producting cells » – =« professional type I-IFN producting cells »
• En réponse – aux virus enveloppés: HSV, HIV, Virus Sendaï, VSV – CpG non méthylés (DNA microbiens)
• Très haut niveau d’expression d’IRF-7 (interferon regulatory factor) expliquerait la capacité à produire IFN-α en réponse à une stimulation virale
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Interactions des DC avec les pathogènes ?
B
T
Organes lymphoïdes
DC immatures Captation de l’Antigène
DC activées Migration,maturation
DC matures Présentation de l ’Ag
Tissus
Cytokines
NK, MF, Eo
T
B
Recrutement précurseur
Différenciation
Pathogènes
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Interactions des DC avec les pathogènes ?
B
T
Organes lymphoïdes
DC immatures Captation de l’Antigène
DC activées Migration, maturation
DC matures Présentation de l ’Ag, IL-12
Cytokines
NK, MF, Eo
Recrutement précurseur
Différenciation
Bactéries: E.Coli, M. Tuberculosis, M. Leprae, S. aureus, S. gordonii, M. Catharrhalis, B. Pertussis, C. Trachomatis Virus: Influenza, Dengue
Protozoaires: L. major, L. donovani, T. Gondii Autres: LPS, ADN bactérien, motifs CpG, ARN viral, poly I:C Hsp bactériennes…
Bactéries: M. Catharrhalis, B. Pertussis, Virus: Sendaï
Stimulation de la réponse immune
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Canarypox, Vaccine, HSV-1, EBV,CMV, HCV
Plasmodium
B
T Organes lymphoïdes
DC immatures Captation de l’Antigène
DC activées Migration, maturation
Cytokines
NK, MF, Eo
Recrutement précurseur
Différenciation
HTLV
HSV, poxvirus EBV
DC matures Présentation de l ’Ag
CMV, MV, HBV, HCV, HIV….
Apoptose: Canarypox, Vaccine, Shighelles, Salmonelles Syncithia: MV, HIV
Survie
Échappement des pathogènes à la réponse immune Interactions des DC avec les pathogènes ?
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Where do dendritic cells actually come from ?
stem cells
CLP CMP
lymphocytes monocytes erythrocytes granulocytes T NK B
platelets
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Les cellules dendritiques: différenciation
Origine hématopoïétique suggérée par greffes de moelle allogéniques (Steinman 1974 - Katz 1979)
L ’hétérogénéité des DC n’est pas seulement le reflet de stades de maturation différents mais également de voies de différenciation différentes.
Différentes voies de différenciation ont été décrites
DC myeloïdes DC interstitielles DC Lymphoïdes
DC thymiques Cellules plasmocytoïdes?
? ?
Cellules de Langerhans
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CD34+
GM-CSF +TNF-α
20-50% CD1a+ CMH II+++ CD40, CD80, CD86 Stimulation en MLR+++ BG
CD14+
CD15+ Caux 1992 Reid 1992 Santiago Schwarz 1992
Différenciation des DC à partir de cellules CD34+
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
CD34+ CD13lo
CD34+ CD13hi
CD34- CD13hi
CD15+
CD1a+ CD14-
CD1a- CD14+
DC Interstitielles CD1a+ CD14- CD68+ FXIIIa+
Langerhans CD1a+ CD14- BG+
E Cadh+
TGF-β
Rosenzwajg 1996,1998 Caux 1996, Canque 1997
GM-CSF+TNF-α SCF+Flt-3L GM-CSF+TNF-α
Macrophages CD14+
Strobl 1996
M-CSF
Différenciation des DC
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Monocytes CD14+
CD1a+ CD14-
M-CSF
DC immatures
Macrophages
DC matures
LPS, CD40L, TNF-α
GM-CSF+IL-4
GM-CSF+IL-4 + TGF-β
LC
CD83+
Geissmann 1998
Palucka 1998
Sallusto 1994 Romani 1994 Chapuis 1997
Différenciation des DC à partir de monocytes
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
A la recherche des DC lymphoïdes
(DC CD8a+ chez la souris, pDC chez l’homme??)
CD34+ CD10+
CD45RA+ Galy 1995
CD34+ CD33lo
Marques 1998 NK
DC lymphoïdes
Lymphocytes T
Lymphocytes B
CD34+ CD44hi
CD34+ CD44lo
Marques 1998
CD34+ CD38dim Res 1995.98
THYMUS MOELLE
CD34+ CD1a-
Dalloul 1999
Il-7, IL1α, IL6, GM-CSF, SCF,
IL-2
CD34+ CD7+
CD45RA+ Canque 2000
Michelle Rosenzwajg- 12 nov 09
Differential Requirement for Transcription Factors in DC Development
Gabriele et al, Cytokine & Growth factor review 2007
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