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UE5 IMMUNOLOGIE

Pr Carcelain

Le 27 octobre de 10h30 à 12h30

Ronéotypeur: Margaux Dumas

Roneolecteur: Alexandra Hemet

COURS 6

Origine et différenciation des

lymphocytes T, TCR et tolérance

centrale

La prof met à disposition son mail pour d’éventuelles questions:

guislaine.carcelain@aphp.fr Le cours n’a pas du tout changé par rapport à celui de

l’année dernière.

La prof n’a pas relu la ronéo, cependant elle nous informe que l’ensemble des cours

d’immunologie peut être trouvé sur le site de l’assim sous forme de livre numérique.

Livre Immunologie Fondamentale et Immunopathologie, L2/L3 médecine, Elsevier

Masson.

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Sommaire

I- Les lymphocytes T dans le système immunitaire

II- Le récepteur à l’antigène des lymphocytes T = TCR

III- Les organes lymphoïdes primaires

IV- La maturation centrale des lymphocytes T

1. Le réarrangement des gènes du TCR 2. La sélection positive 3. La sélection négative

V- Sortie du thymus des lymphocytes T et circulation

périphérique VI- La numération lymphocytaire

VII- Les lymphocytes T non classiques

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Introduction (Partie dite à l’oral par la prof)

Ce cours est axé sur les lymphocytes T, leur origine et leurs différenciations.

Il y a 2 types de différenciations :

Différenciation centrale : Dans la moelle : la cellule T n’est pas une cellule finie, elle est

produite en pré-lymphocytes T dans la moelle, pareil pour le B

Différenciation périphérique : Dans la moelle osseuse pour le lymphocyte B et dans le

thymus pour le lymphocyte T. Avant cette différenciation, les lymphocytes ne sont pas

prêt à l’action (Par exemple on sait que les LB ne sont pas capables de produire des

anticorps, il faut d’abord qu’ils deviennent plasmocytes avant de pouvoir les produire). Il

faut une maturation une fois que l’antigène est rencontré

Il y a donc deux différenciations : une pour avoir une cellule compétente, et l’autre pour avoir

une cellule effectrice

Ce qui caractérise un lymphocyte T comme un lymphocyte B c’est un récepteur spécifique à

l’antigène : T Cell Receptor (TCR) pour les LT et BCR pour les LB. Chaque cellule B et chaque

cellule T va avoir la particularité d’avoir un récepteur à l’antigène différent de sa voisine. Pour

réussir à avoir des cellules qui ont des récepteurs différents, le hasard va intervenir, mais cela va

avoir pour conséquence de créer des cellules qui ne vont pas être utilisables car elles ne vont pas

reconnaitre les molécules qui vont présenter l’antigène et car certaines cellules créées vont être

contre soi puisque c’est du hasard -> Processus aléatoire. Il va donc falloir faire des sélections

de cellules et avoir une tolérance pour ne pas réagir contre le soi en particulier

I – Les lymphocytes T dans le système immunitaire

Rôle du système immunitaire

L’intérêt principal de ce système immunitaire est de distinguer le soi du non soi, dans

l’idée de répondre contre le non soi mais de ne surtout pas répondre contre le soi. Le

système immunitaire reconnaît un contexte de danger.

On distingue donc :

o Le non soi avec danger : Cela va engendrer la production de cytokines dû à des

parasites, micro organismes et virus, mais également des greffes (appelé l’autre). Si la

compatibilité n’est pas complète (au niveau des molécules du CMH qu’on hérite

chacun du père et de la mère) alors on risque une réaction contre le greffon.

o Soi modifié et danger : cellules tumorales, la tumeur est du soi au départ.

o Non soi sans danger : le fœtus par exemple, sans inflammation ou rien d’autre autour.

On a besoin d’une situation de danger pour faire réagir le système immunitaire. Nous

sommes ici dans une situation de tolérance.

o Soi sans danger : Tolérance également.

Il faut donc des cellules spécifiques, avec des récepteurs à l’antigène spécifique, qui composent

le système immunitaire et qui peuvent reconnaître uniquement ce qu’il faut.

Les réponses immunes sont coordonnées et coopérantes.

(La prof a fait un rappel sur les cellules de l’immunité)

Les cellules immunes sont divisées entre l’immunité innée et l’immunité spécifique. Ces

deux systèmes vont coopérer : l’immunité spécifique se met en marche si la réponse de

l’immunité innée n’est pas suffisante.

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Immunité Innée : les cellules qui la composent sont « prêtes » elles peuvent agir

immédiatement.

On y retrouve :

Les phagocytes : monocytes/macrophages/Polynucléaires Neutrophiles qui sont les

circulants.

Les Lymphocytes NK : des cellules cytotoxiques qui vont tuer des cellules

infectées ou transformées.

Cellules dendritiques : aussi des phagocytes, mais également présentatrices d’Ag

aux cellules de l’immunité spécifique. Elles digèrent en petits morceaux l’Ag

(comme les autres cellules présentatrices d’Ag) et le présentent sur les molécules

du CMH.

Immunité spécifique :

Deux types de lymphocytes T (LT) : les CD4+ et les CD8+. Ils vont réguler les

réponses immunes. Ils possèdent un récepteur spécifique à l’Ag (qui reconnaît aussi la

molécule du CMH). Le CD4 a pour rôle spécifique la régulation des réponses immunes

en libérant des cytokines pour transmettre des signaux aux autres cellules : CD4 est le

« chef d’orchestre » de la réponse immunitaire. Tandis que CD8 a pour rôle d’appliquer

sa cytotoxicité sur les cellules infectées ou anormales.

Les Lymphocytes B (LB) : E n d e v e n a n t p l a s m o c y t e s , i l s sécrètent des

anticorps.

Les lymphocytes B concernent donc des pathogènes qui sont extracellulaires alors que les

cellules cytotoxiques comme les LT concernent les pathogènes en intracellulaire.

Ce groupe de cellules de l’immunité spécifique est caractérisé par la présence d’un récepteur à

l’Ag : chaque LB et LT a un récepteur unique pour avoir le plus possible de reconnaissance.

Seules quelques cellules sont dirigées contre le même Antigène. L’expansion clonale est la

prolifération des cellules afin d’en avoir plus d’une qui soit spécifique contre un AG donné

pour pouvoir y répondre. Elles doivent ensuite donner lieu aux cellules mémoires, qui vont

permettre de réagir beaucoup plus vite au cours d’une seconde attaque.

Il y a des récepteurs pour reconnaître spécifiquement des épitopes, Ces récepteurs sont crées par

recombinaison, il y a une diversité importante.

Le récepteur des LT (TCR) reconnaît des petits fragments de protéines qui ont été

produits à l’intérieur des cellules qui sont présentées sur les molécules du CMH

(Complexe Majeur d’Histocompatibilité).

Le récepteur des LB reconnaît l’Ag directement (soit soluble soit sur une cellule).

Pour avoir des Anticorps spécifiques, il y a besoin d’une maturation de 21 jours des LB et de 7

jours pour les lymphocytes T.

Il n’y a pas beaucoup de lymphocytes B et de lymphocytes T spécifique d’un antigène, c’est pour

cela que des qu’il y a une cellule spécifique on va devoir la multiplier pour en avoir plusieurs :

c’est l’expansion clonale.

Notion de clone : 1 antigène ↔ 1 lymphocyte

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Les Lymphocytes T représentent 75 à 85% des lymphocytes sanguins.

Comme vu précédemment les

lymphocytes sont caractérisés par leur

TCR mais également par l’expression

d’une molécule associée : la molécule

CD3 (qui caractérise un LT).

Un récepteur à l’Ag des cellules T est

composé de deux chaînes. Ces chaînes

sont des glycoprotéines codées par des

gènes en situation germinale.

-Le TCR αβ est majoritaire (>90%)

-Le TCR γδ est minoritaire (<10%)

Les cellules auxquelles on va s’intéresser et qui sont majoritaires sont les LT

classiques, conventionnels, présents dans le sang en majorité. Ils expriment un récepteur avec les

chaînes α et β, soit CD4+ soit CD8+.

CD4 : Fonction auxiliaire avec sécrétion de cytokines pour faire maturer les autres

cellules du système immunitaire.

CD8 : cytotoxiques.

De façon minoritaire il existe également des lymphocytes dits non classiques sur

lesquels on reviendra.

II- Le recepteur T pour l’antigene (TCR)

La structure du complexe CD3-TCR : il n’y a jamais de TCR sans CD3 dans les

situations normales.

Le TCR : Les deux chaînes (reliées par

un pont disulfure) sont l’assemblage de

segments différents, dont une partie

constante au niveau C-ter et une partie

variable au niveau de l’extrémité N-ter.

Tout au bout des chaînes (N-ter), on

trouve la région dite hypervariable.

Aucun LT n’a de régions hypervariables

identiques, et c’est à cet endroit qu’aura

lieu la reconnaissance.

En intra-cytoplasmique il n’y a rien

d e spécifique ce qui montre que cette

molécule est entièrement dédiée vers

l’extérieur et donc vers la

reconnaissance.

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Le but de la reconnaissance de la cellule est d’activer la cellule afin d’activer la

prolifération, la sécrétion de cytokines etc…

L’association avec la molécule CD3 (composée de l’association de 5 chaînes différentes

possibles) permet une présence également en intracellulaire, puisque cette dernière est beaucoup

plus dirigée vers l’intracellulaire. Elle ne va pas reconnaître l’Ag mais va permettre la

transduction du signal. Lorsque le TCR a reconnu l’Ag, il va interagir en transmembranaire

au niveau des résidus phosphorylés, et activer des motifs d’activation (ITAM) de la molécule

CD3. Une fois qu’il y a cette activation, des kinases vont être recrutées qui vont phosphoryler

ITAM puis entrainer une cascade de réactions à l’intérieur de la cellule.

On a donc bien besoin d’un TCR et d’une molécule CD3.

Les TCR ont une structure du type « immunoglobulin like »

Cette structure a été initialement décrite en observant la structure d’une immunoglobuline. Il

s’agit en fait d’un domaine conservé de 110 acides aminés, chacun reliés par un pont

disulfure avec une structure interne de feuillets β. On parle de structure en tonneau.

Beaucoup de molécules ont ce type de structure en immunologie comme CD3, CD4, CD8…

Les molécules CD4 et CD8:

Associées au TCR et à CD3, il y a beaucoup d’autres molécules qui vont servir à

l’activation périphérique.

Quand le LT reconnaît son Ag présenté par le CMH, les deux cellules doivent restées collées

l’une à l’autre pendant un moment de façon stable, notamment pour avoir le temps de s’activer.

Pour stabiliser cette reconnaissance on a plein de molécules qui vont agir autour, et c’est ce

phénomène qu’on appelle la synapse immunologique. Dans cette synapse sont présentes des

molécules qui permettent l’adhésion dont le CD3, le TCR et le CD4 ou le CD8. Ces

molécules CD4 et CD8 servent à deux choses : à stabiliser l’interaction car elles interagissent

avec les molécules constantes du CMH et à participer à la signalisation intracellulaire en

recrutant des kinases.

Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)

Il existe sur certaines cellules humaines des molécules qui sont différentes d’un sujet à l’autre.

Pour les molécules du CMH : on en reçoit la moitié du père et l’autre de la mère, et de par les

combinaisons au niveau des frères et sœurs on aura donc une chance sur quatre d’avoir les

mêmes.

C’est un complexe puisque qu’il y a plus de 200 gènes codants pour des produits très divers.

On dit qu’il est majeur car les produits sont à l’origine de différences allogéniques importantes

entre individus de la même espèce.

D’autre part, on parle d’histocompatibilité puisqu’elles sont à l’origine de rejet de greffe entre

sujets incompatibles par exemple.

Fonctions principales : Présenter des peptides du soi ou du non soi. Une molécule HLA

(CMH) n’est jamais vide, pour qu’elle soit stable elle doit toujours avoir quelque chose à

présenter : c’est un système qui permet de montrer à l’extérieur ce qu’il se passe à l’intérieur

de la cellule (peptides qui proviennent soit de la cellule, soit de ce qu’elle a ingéré).

Intéressant également pour la sélection thymique (quel TCR on va garder ou non)

Elles sont importantes en périphérie pour l’action du système immunitaire et elles vont

aussi modifier l’activité cytotoxique des cellules NK. Au sein du CMH on retrouve les

molécules de la classe I et celles de la classe II.

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Elles ne vont pas présenter aux mêmes cellules, et n’ont pas exactement la même

structure. On a un sillon de présentation dans lequel va se nicher le peptide. Ces

molécules sont codées par le chromosome 6 et elles sont nombreuses.

Il existe plusieurs molécules de classe II : P, R Q et plusieurs molécules de classe I : A, B et C.

Selon la molécule, on va présenter une séquence du peptide différente en fonction de la

composition chimique en acides aminés de la « poche » de la molécule HLA (elle même

dépendante de sa séquence).

D’où la nécessité d’avoir beaucoup de molécules du HLA pour présenter beaucoup de

choses, et on ne va pas tous présenter la même chose en fonction de nos séquences.

On reçoit un chromosome du père et un chromosome de la mère, il s’agit d’une

transmission en haplotypes (un du père et un de la mère), ce qui explique les 4 situations

différentes pour les enfants. Les recombinaisons sont rares.

À la surface des cellules, on co-exprime, l’ensemble des molécules : classe I et

classe II. Cela va dépendre des cellules, mais les expressions ne s’excluent pas les unes des

autres.

Les cellules n’expriment pas toutes leur classe II mais elles expriment toutes leur classe I.

À l’intérieur du sillon, on a un

peptide de petite taille qui

rentre dans la poche pour la

classe I (présence de ponts

salins qui vont limiter la taille

du peptide).

Pour la classe II, on a un plus

long peptide, qui déborde de la

poche, >13aa (mais les

chiffres peuvent varier).

CMH et HLA sont des

termes différents mais

qualifiant les mêmes

molécules, elle varie donc

entre les deux.

Le TCR avec son extrémité hypervariable à l’extrémité, reconnaît le peptide présent dans la

poche du CMH, ainsi le TCR ne reconnaît pas que le peptide mais également le CMH. Il

reconnaît le peptide dans le contexte du CMH, plus précisément de notre CMH. C’est ce qu’on

appelle la reconnaissance restreinte par le CMH.

Le TCR du LT mature

o Les TCR des LT CD4 reconnaissent des peptides de 12 à 15 acides aminés (long) présentés

par le CMH de classe II présent sur les CPA, provenant de la dégradation intracellulaire

(par voie endosomale) de protéines extracellulaires. La cellule dendritique, le LB et le

macrophage sont les cellules présentatrices d’Ag (CPA).

o Les TCR des LT CD8 reconnaissent des peptides de 9 acides aminés présentés par le

CMH de classe I sur toutes les cellules nucléées (d’où la nécessité que toutes les cellules

expriment les molécules de classe I), provenant de la synthèse de protéines intracellulaires de

pathogènes (cellule anormale).

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III- Les organes lymphoïdes primaires : Moelle osseuse et Thymus

Organes et tissus lymphoïdes

o Organe souche : la moelle osseuse, qui va donner l’ensemble des précurseurs.

o Lymphoïdes primaires ou centraux : la moelle osseuse et le thymus, qui vont

permettre la maturation et la différenciation des précurseurs (LB dans la moelle, LT dans le

thymus).

o Organes et tissus lymphoïdes secondaires ou périphériques : les cellules naïves vont

circuler vers ces organes et tissus. Ils sont nombreux (ganglions lymphatiques, rate, tissu

lymphatique associé aux bronches, amygdales, ganglions mésentériques, plaques de

Peyer, tissu lymphoïde urogénital…) qui sont le siège des réactions immunitaires.

La moelle osseuse (MO)

Elle est présente dans les os longs et le squelette axial. Elle est très irriguée, les précurseurs

vont partir de la moelle pour aller vers le thymus.

Toutes les cellules sanguines sont dérivées des cellules souches de la moelle, seules capables

d’auto-renouvellement ou auto-régénération.

Elle assure 3 fonctions :

o Maintien d’un contingent de cellules souches et production de cellules hématopoïétiques

o Maturation et différenciation des pro-lymphocytes B en LB matures aptes à coloniser les

organes lymphoïdes secondaires

o Hébergement des LB activés par l’Ag en provenance des organes secondaires et qui se

transforment en plasmocytes sécréteurs d’Ac (anticorps) à longue durée de vie.

Le thymus

C’est un organe lymphoïde primaire qui sera colonisé par les progéniteurs T.

Il est bilobé, thoracique en position médiastinale (soit médian) et derrière le sternum.

Il est composé de lobes et chaque lobe est

divisé en lobules. Ces lobules sont recouverts

d’une capsule avec des invaginations de la

capsule formant des septums. On retrouve le

cortex en périphérie (avec thymocytes

matures) et la medulla au centre (avec les

cellules matures)

Composition cellulaire du Thymus :

On observe des thymocytes qui sont les précurseurs de LT, et les plus représentés. Il va

falloir sélectionner les bons LT, ainsi l’une des caractéristique du thymus est qu’à l’intérieur de

celui-ci il va y avoir beaucoup de pertes, et donc beaucoup de cellules macrophagiques qui vont

éliminer les cellules mortes.

On retrouve également des cellules épithéliales corticales, des cellules dendritiques et des

cellules épithéliales médullaires. Ces trois types de cellules vont participer à l’interaction avec

le récepteur à l’Ag, elles sont donc importantes et sont toutes les trois des cellules stromales.

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Fonctions :

Maturation des progéniteurs T pour produire des LT CD4+ ET CD8+ naïfs qui vont

migrer par la suite en périphérie

S’il n’y a pas de thymus il n’y a pas de LT naïfs (syndrome de Di Georges)

Production journalière moyenne environ de 108

de LT par jour, mais ces chiffres dépendent

de l’âge.

Evolution du Thymus avec l’âge

Le thymus évolue avec l’âge à partir de la puberté et durant toute la vie et est remplacé progressivement par du tissu adipeux. Il fonctionne beaucoup dans la vie embryonnaire (dès 6 semaines), il y a production de beaucoup de LT in utero puis en post naissance jusqu’à 18-20ans. Le dogme jusqu’au années 2000 était qu’après cet âge on ne pouvait plus produire de LT naïf (ce qui est complètement faux). Il fonctionne tout au long de la vie, et il y a une augmentation considérable de la graisse avec l’âge. On continue à en faire un peu tous les jours en remplacement des pertes, même si à 80 ans on les remplace moins bien (la production s’amoindrit avec l’âge).

Augmentation de production thymique lors du traitement par antirétroviraux (patients infectés VIH)

Sur la première radio est

représenté le thorax d’un

patient infecté par le VIH

à J0, avec très peu de

CD4 en périphérie. Puis

après 2 semaines de

traitement par

antirétroviraux (2eme

radio) on observe une

augmentation importante

de l’ombre thymique

et cette augmentation du

volume thymique est

corrélée avec

l’augmentation du nombre

de cellules CD4.

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IV- Maturation centrale des Lymphocytes T

Étapes importantes de la maturation centrale des lymphocytes T o Multiplication intense des thymocytes, qui précède une élimination très importante au cours

des sélections

o Acquisition des marqueurs de surface spécifiques de lignée : exemple CD3 spécifique des LT

o Acquisition des récepteurs spécifiques à l’Ag par recombinaison somatique au hasard : TCR

o Sélections (positive et négative) des LT compétents et ne reconnaissant pas le soi

o Sortie des organes lymphoïdes de LT naïfs

Facteurs nécessaires à la maturation centrale des cellules lymphoïdes

Ce sont des facteurs de survie importants. L’environnement du thymus doit les produire, il y

en a beaucoup, la prof ne les cite pas tous, mais affirme que les principaux et ceux qui sont à

retenir sont les IL7 et IL2. Ces deux cytokines (=interleukines) sont utilisées en clinique.

Chez des patients cancéreux on a utilisé l’IL2 pour faire proliférer les lymphocytes et pour le

VIH on a également utilisé IL2 et IL7 afin de faire remonter les LTCD4.

Pour la maturation des cellules ayant lieu dans le thymus, les cellules reçoivent les signaux de

survie (pour qu’elles ne meurent pas en route) via l’interaction du TCR et par ces facteurs

qui sont synthétisés par le thymus.

On a également besoin du réseau des cellules épithéliales qui permet la maturation des LT et qui sont:

o Les cellules épithéliales nourricières (cortex externe) qui sécrètent beaucoup d’IL7,

facteur permettant la prolifération et la survie

(la prof insiste encore une fois sur le fait que la prolifération est importante puisque par la suite

nous allons perdre beaucoup de LT)

o Les cellules épithéliales du cortex thymique (cTEC) pour la sélection positive

o Les cellules épithéliales médullaires (mTEc) pour la sélection négative (enlever les mauvais

TCR qui reconnaissent le soi)

Au début de la maturation, les cellules sont doublement négatives, elles n’expriment ni le CD4 ni le CD8 (avec DN=double négatif sur le schéma ci-contre) ce sont des thymocytes qui peuvent encore devenir des LT des LB ou des cellules dendritiques. Ce qui signe l’entrée dans la lignée T c’est

l’acquisition, en même temps que le TCR, du

CD3.

Au stade DN2, elles peuvent encore se

différencier en lymphocytes B ou T

(théoriquement), puis elles deviennent double

positives.

Ensuite a lieu la sélection positive

(représentée dans le deuxième cadre du

schéma en partant du haut) : on séléctionne le TCR qui reconnaît soit la classe I, soit la classe II

des molécules HLA.

Une cellule qui reconnaît la classe II devient CD4, une autre qui reconnaît la classe I devient

CD8.

Au cours de cette sélection positive on a reconnaissance des HLA, et on finit avec

CD4 simple positive ou CD8 simple positive. La sélection négative arrive en dernier avec la reconnaissance du soi, si la cellule le reconnaît elle meurt, sinon elle finit sa maturation et part en

périphérie. Il y a présence de macrophages qui vont phagocyter tout ce qu’on a éliminé.

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1. Le réarrangement des gènes du TCR

Le but est de constituer ces chaines

uniques, avec leur partie extrêmement

variable en N-ter. On veut une séquence

unique afin qu’un TCR n’ait pas la même

séquence que son « voisin ».

Au départ on a une association de gènes

variables : de diversité D de jonction J et de

constante C. Pour chaque chaîne, si on

prend β comme exemple, on va

sélectionner dans une batterie de gènes en

position germinale différents gènes :

On a par exemple 100 V différents, et

même chose pour les D. Chaque LT va

prendre un D un J et un C (constant)

uniques parmi tous ce qu’on lui propose.

On réarrange la chaine β et ensuite α. Particularité : Lorsqu’on réarrange α, la partie de chaine δ est à l’intérieur et donc il faut exciser tout le locus delta.

Réarrangement des chaînes alpha et beta :

Les gènes sont en situation germinale (initiale,

originelle, sans qu’on ait encore rien touché) dans

le noyau du thymocyte.

Dans la diapo on a l’exemple des chaines alpha et

beta, la prof a préféré nous expliquer le

réarrangement du beta. Parmi tous les V on va

donc en choisir un au hasard via une enzyme.

Ensuite cette enzyme va choisir un D, couper ce

qu’il y a entre les deux et les coller. Elle associe

donc le V au D, puis par le même mécanisme

elle va associer ce VD à un J unique. On se

retrouve donc avec un gène réarrangé particulier,

un gène recombiné.

Se produit ensuite une subtilité supplémentaire :

Il y a deux systèmes d’enzymes qui interviennent, les plus connus sont les RAG

(recombinase activating gene) qui coupent et recollent. Intervention également d’endonucléases

et de TdT (terminal desoxynucleotidyl transferase), qui, lorsque l’on va couper, vont enlever

quelques acides aminés et en rajouter quelques uns (qui sont non codés par le génome) de

façon complètement aléatoire ce qui réduit d’autant plus les possibilités de se retrouver avec les

mêmes séquences,

À l’extrémité du V on est dans une région hypervariable, le J et le D sont aussi variables et le

C est constant. Entre l’extrémité du V et celle du C c’est hypervariable, et c’est le domaine qui

va interagir avec le complexe CMH/peptide.

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Tout ce qui est enlevé lors des réarrangements est des segments d’ADN inutiles.

Ils vont se circulariser dans la cellule (plus précisément dans le noyau de la cellule thymique),

ils forment ainsi ce qu’on appelle des cercles d’excision (en particulier quand on excise le

locus delta). Dans toutes les cellules on excise le même locus delta. Ces cercles restent en

position épisomales dans le noyau. Lorsque la cellule se réplique, ils ne se répliquent pas.

Quand elle se divise, c’est uniquement la première cellule naïve qui conserve le cercle

d’excision, les autres cellules mémoires qui resteront ne l’auront pas.

Ces cercles sont donc des bons marqueurs de la production thymique. En effet

pour évaluer la production de LT naïfs on peut quantifier ces cercles par PCR quantitative.

Cette nouvelle production thymique est importante puisqu’elle permet d’augmenter la

spécificité et donc d’élargir le « répertoire » des LT.

Par exemple pour un malade du VIH, la prolifération des LT qui lui restent est un bon début

mais ne permet pas d’augmenter sa spécificité qui est très faible. La production de nouveaux

LT naïfs par le thymus lui permet d’élargir le répertoire des LT.

Ces marqueurs ont permis de réfuter le dogme qui persistait jusqu’aux années 2000, en

prouvant que le thymus était capable de produire des LT naïfs tout au long de la vie.

Dans ce tableau les chiffres ne sont pas à retenir

« ils changent tout le temps ». On peut juste voir

les différents éléments, soit les segments V de

variabilité, les segments D uniquement pour beta,

les nucléotides enlevés et ajoutés, les segments de

jonction J etc.

Au total on combine une diversité combinatoire (en associant une chaîne alpha à une chaîne beta)

et une diversité fonctionnelle, qui donne une diversité totale de 1018

, en pratique c’est pas vraiment le bon chiffre, on trouve toujours plus qu’en réalité, il faut donc retenir que c’est

environ 1013

à 1015

TCR différents qui sont produits.

L’extrémité terminale du TCR a une structure tridimensionnelle.

Au niveau de cette région hypervariable sont présentes les molécules CDR

(complémenter determining regions), au nombre de 3 (CD1, CD2, et CD3). Ces régions

interagissent de plus avec la poche à peptide et le peptide lui-même. Entre les CDR (replis) il

y a les FR (framework region) qui présentent peu de variabilité. Les interactions ont lieu entre

les acides aminés des CDR (paratope) et l’Ag (épitope)

Le site de fixation est donc défini par des séquences hypervariables qui sont les CDR.

Au total, les LT naïfs ont chacun un TCR unique, créés au hasard par recombinaison de gène

ce qui permet la reconnaissance d’un grand nombre de peptides différents. Mais :

reconnaissant les molécules du CMH de l’hôte ou pas (sélection positive)

reconnaissant du non soi ou du soi (sélection négative)

Il faut donc éliminer les thymocytes ayant un TCR ne reconnaissant pas les molécules du

CMH de l’hôte et/ou reconnaissant le soi, ce qui va induire des pertes très importantes.

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2. La sélection positive

Le TCR est fait, avec chaine α et β (si la cellule n’y arrive pas alors elle meurt).

Dans le thymus se produit la sélection positive, où l’on a besoin des cellules épithéliales

corticales. Ces cellules sont des mauvaises présentatrices d’Ag, elles présentent les Ag du soi

mais ce qui nous intéresse c’est qu’elles expriment très bien les molécules du CMH.

À ce stade, si on n’a pas de reconnaissance du CMH/peptide on meurt, il n’y aura pas de signal

de survie donné. En revanche si la cellule reconnaît, la reconnaissance sera faible mais un signal

de survie sera donné. Si on reconnaît le CMH de classe I on survit et on diminue l’expression

du CD4 pour avoir une CD8 simple positive, et inversement pour CD4.

Les CMH de classe I et II permettent ainsi la sélection positive des cellules CD8 et

CD4 respectivement, et on a toujours la notion de restriction par le CMH.

3. La sélection négative

À cette étape on va enlever les LT qui réagissent contre les Ag du soi dans le thymus.

On est donc dans une situation particulière puisqu’on est dans un tissu particulier et qu’il faut

faire réagir les LT contre l’ensemble des Ag du soi de l’organisme. Cela est possible grâce

aux cellules épithéliales médullaires, et plus précisément grâce à un système génétique appelé

Aire (auto-immune regulatory gene) qui va faire ré-exprimer la majorité des gènes du soi,

par exemple du cordon ombilical, des poumons, du foie, du pancréas, des glandes salivaires

etc… globalement plus de 80% (imparfait).

Bien évidemment certaines cellules vont y échapper, mais la tolérance centrale (le fait

d’éviter de répondre contre le soi) est majeure à hauteur de 80% mais n’est pas complète. Par

la suite, en périphérie, des cellules régulatrices très importantes vont contrôler les LT auto-

réactifs.

La cellule dendritique peut également avoir ce rôle après avoir phagocyté les cellules

épithéliales. Tout cela aboutit à la présentation sur classe I et classe II de protéines du soi de tissus

même éloignés du thymus. Il y a un engagement fort du récepteur, et pour le TCR qui reconnaît le

soi, il y a un signal hyper fort, voire trop fort, qui entraîne la mort de la cellule. Avec la sélection

négative, il y a donc perte des cellules auto-réactives.

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CD =Cluster de différenciation, qui permet

de caractériser les différents stades de

différenciation.

On retrouve au départ une cellule souche,

puis un précurseur thymocyte qui devient

DN1 et 2 qui sont multipotentes (peuvent

encore devenir LB, LT, NK…) encore, puis

les pro-T (donnent essentiellement T, ou NK

possible), et enfin la DP (double positif)

avec la molécule CD3 réelle, on est

définitivement engagé dans la lignée T.

Il y a encore une toute petite subtilité

concernant le réarrangement du TCR, il se

fait en deux phases : D’abord on réarrange

la chaine beta, puis on l’associe avec une

pré-chaine alpha, qui est une pseudo chaine alpha ayant une très faible variabilité. Cette pseudo

chaine sert juste à constituer un TCR pour qu’il y ait des signaux de survie afin qu’il puisse rester

et proliférer encore un peu, et ensuite on va faire la vraie chaîne alpha.

On peut utiliser toutes ces molécules CD pour les caractériser mais on y reviendra à la fin.

V- Sortie du thymus des lymphocytes T et circulation périphérique

Circulation des lymphocytes empruntant les vaisseaux sanguins et lymphatiques

Les organes lymphoïdes primaires (moelle osseuse et thymus), permettent la production

des cellules naïves. Celles-ci vont sortir et rejoindre la circulation à la recherche de leur Ag. (Un

bébé à la naissance a essentiellement des cellules naïves, car elles n’ont pas encore rencontré

d’Ag). Parallèlement, la cellule dendritique capte l’Ag et l’apporte au ganglion (gg) proximal,

c’est-à-dire le plus proche. Les ganglions sont présents dans tout le corps, il y en a énormément.

La cellule dendritique le met donc dans le ganglion, et les cellules naïves vont pouvoir le

rencontrer en entrant dans le ganglion (puis le ganglion gonfle).

La cellule naïve peut également rentrer au niveau des MALT à travers les veinules à

endothélium élevé. Elle peut aussi rentrer dans la rate à travers la zone marginale.

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Ensuite on a les organes lymphoïdes secondaires, qui permettent la différenciation et

l’activation, puis les cellules effectrices repartent en périphérie par le canal thoracique,

dans le sang. Elles reviennent ainsi à l’endroit où était la cellule dendritique du départ. Ainsi

les cellules doivent circuler dans le sang et passer en permanence dans les organes lymphoïdes.

Pour cela, la cellule va se retrouver sur les cellules endothéliales qui sont hautes, larges et

assez épaisses. Elle va rouler sur ces cellules hautes, s’accrocher doucement et s’il ne se

passe rien, la cellule continue son chemin en s’accrochant de façon réversible et pas très forte.

En revanche, s’il y a une inflammation,

un deuxième type de molécule d’adhésion

(pas forcément à apprendre) est augmenté,

donc la cellule va s’arrêter, il y a fixation

du LT naïf, puis activation dans le

ganglion. Ce ganglion produit des

chimiokines (sous la forme d’un gradient),

qui sont des protéines solubles, servant de

messagers, et qui jouent un rôle de

chimio attracteur. En effet, elles vont

interagir avec les récepteurs aux

chimiokines, attraper les cellules

associées, et les entrainer dans le sens du

gradient, en passant par diapédèse à

travers les cellules endothéliales.

Il existe un autre type de molécule soluble intervenant dans le système immunitaire,

qui sont les cytokines (interleukines), ayant un rôle de messagers. (« active toi » « prolifère »

etc…)

VI- Numération Lymphocytaire

CD28/B7 et CD40L/CD40 sont

nécessaires à la co activation

puisque le premier signal par CD3

et CD4 ou CD8 n’est pas suffisant,

il en faut un deuxième.

Le récepteur aux cytokines est

important pour la prolifération. Les

molécules d’adhésion sont

nécessaires à la diapédèse ainsi que

pour la synapse au début.

Ces molécules sont toutes en

surface, elles peuvent être des

marqueurs d’activation, de

cytotoxicité.

d’activation, de cytotoxicité.

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On utilise la cytométrie de flux pour les étudier:

Les cellules passent une à une, dans des gaines de liquide, afin de les numérer et de déterminer

leurs marqueurs. Elles passent devant un laser, celui-ci excite la cellule et grâce à cela on

récupère deux paramètres : la taille et la structure de la cellule (granulosité). À cela on peut

ajouter la présence d’un ou de plusieurs Ac monoclonaux fluorescents, de fluorescence

différente (pour détecter la présence d’une molécule particulière). La cellule va ré-émettre en

fonction de sa granulosité. On a un signal proportionnel à sa granulosité, un signal émis « en

face » qui sera proportionnel à sa taille, et enfin un troisième signal qui va correspondre au

fluorochrome, et qui traduit la présence d’un marqueur ( par exemple CD3 en rouge, CD4 en

vert etc…). Ces signaux sont récupérés par différents photomultiplicateurs. Tous ces

fluorochromes correspondent à des molécules de surface, ainsi on peut déterminer ce qu’une

cellule possède à sa surface en fonction de ce qu’elle ré-émet.

Cette technique peut être réalisée pour beaucoup de cellules, on l’utilise typiquement pour

les LT CD4 et les CD8 (on utilise CD45 qui marque tous les leucocytes). On peut aller jusqu’à

15 marqueurs différents. L’analyse se fait sur sang total ce qui signifie que c’est rapide.

Puis on analyse les résultats sur le cytomètre, on regarde ainsi sur un graphique la

répartition des cellules étudiées en fonction de la taille (petites, grosses) et de leur granulosité

(importante ou non).

Sur le graphique on distingue les

lymphocytes qui sont peu granuleux,

les monocytes granuleux et les

PNn (polynucléaires neutrophiles)

hyper granuleux. Etant donné qu’on

s’intéresse aux LT, on va

sélectionner le groupe de

lymphocytes afin de les étudier

plus spécifiquement. On va donc

analyser les différents marqueurs

en fonction des couleurs, et cette

analyse sera faite deux par deux.

À partir de ces résultats il est

donc possible de compter les

cellules et de fournir une réponse au

patient concernant la proportionnalité

de ces cellules (en 20-30 minutes).

La prof met en diapo un tableau

de proportions de répartition des

cellules qu’elle ne demande pas d’apprendre.

Au niveau des proportions on voit

donc qu’on a environ 1/3 de CD8

et 2/3 de CD4.

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On peut analyser dans le sang,

dans la moelle osseuse (où il y aura

beaucoup plus de LB), dans le

thymus (majoritairement des LT) dans

les ganglions et dans la rate il y a un

équilibre un peu particulier mais

avec plus de LB.

Chez l’enfant de moins d’un an, on a de façon caricaturale une hyperlymphocytose dès la

naissance. Et à l’opposé, chez le sujet âgé, se forme une pseudo lymphopénie qui n’est

cependant pas systématique et qui peut se voir quantitativement.

VII- Lymphocytes T non conventionnels

Les lymphocytes T avec un récepteur à l’Ag de type γẟ

Les lymphocytes T γẟ découverts il y a longtemps, ont un récepteur à l’antigène

composé de l’association d’une chaine γ et d’une chaine ẟ. Ils sont soit doubles négatives

CD 4-CD 8-, soit simples positives CD 8+ CD 4-.

Ce sont des cellules qui sont le plus souvent présentes dans les tissus et les muqueuses où

elles ont une action particulière, essentiellement anti pathogène. Elles ont une diversité

beaucoup plus restreinte (pas autant de V, de D de J) et elles sont restreintes par le CMH

non classique CD1. Elles reconnaissent les épitopes conservés au sein des pathogènes et ont

un mode d’action rapide, proche de l’immunité innée, elles ne nécessitent pas de

maturation longue, elles agissent tout de suite.

Elles sont capables de cytotoxicité et de sécrétion de cytokines, capables de réguler les

réponses immunes.

Les lymphocytes NKT

Les lymphocytes NKT expriment les marqueurs T CD3 et TCR ainsi que quelques

marqueurs des cellules NK comme CD56 et CD16. Ils ont un TCR quasi invariant avec

une chaine α V14-J18 et une diversité β mais qui est restreinte.

Les lymphocytes NKT reconnaissent des lipides présentés par la molécule de CMH non

classique CD1d. Ils ont une fréquence sanguine variable et faible et une distribution

tissulaire hétérogène. Ce sont des cellules effectrices cytotoxiques qui ont un rôle dans

la régulation des réponses immunitaires notamment dans des anomalies associées à

des pathologies auto-immunes, inflammatoires ou encore tumorales.

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Conclusion : Les points clefs

o La majorité des lymphocytes T circulants ont un récepteur à l’antigène composé

des chaines α et β .

o Le TCR est au sein d’un complexe : TCR/CD3/CD4 ou CD8.

o Le TCR reconnaît le complexe CMH/peptide, notion de restriction par CMH.

o Le TCR des LT CD4 reconnaît des peptides de 12-25 acides aminés, présentés

par le CMH II des cellules présentatrices provenant de la dégradation

intracellulaire de protéines extracellulaires.

o Les TCR des LT CD8 reconnaît des peptides de 9 acides aminés, présentés par le

CMH I des cellules nucléées, qui proviennent de la synthèse des protéines

intracellulaires de pathogènes.

o Le thymus est l’organe de différenciation centrale des lymphocytes T :

multiplication, formation TCR, sélection TCR adéquats.

o Les TCR sont formés par la recombinaison au hasard de segments de gènes.

o Il y a une sélection positive des thymocytes présentant un TCR reconnaissant le

CMH et une sélection négative des thymocytes présentant un TCR reconnaissant le

soi.

o Il existe des populations de lymphocytes T non classiques, minoritaires, ayant

une fonction se rapprochant de celle des cellules innées.