Immunologie DCEM1 - 2006

Immunité à médiation Cellulaire:Fonctions effectrices

Professeur Brigitte AUTRANLab. Immunologie Cellulaire et Tissulaire

CHU Pitié-Salpétrièrebrigitte.autran@psl.ap-hop-paris.fr

Immunité Cellulaire : Fonctions effectrices

• Immunité adaptative : jours

(spécifique)– Lymphocytes CD4

auxiliaires :

• Régulateurs >> Cytokinesrégulatrices (IL-2, IL-4…)

• Effecteurs >> Cytokineseffectrices (IFN-gamma)

– Lymphocytes CD8cytotoxiques

• Détruisent cellulesdevenues étrangères

– Lymphocytes B

• Immunité innée : mn, heures (non spécifique)

- Lymphocytescytotoxiques

Naturels : NK• Détruisentcellules infectées• ProduisentIFN-g

- Cellulesprésentatrices d’Ag : - CellulesDendritiques : DC

• Activent Ly T spécifiques• Produisent cytokines >LyT

- Cellules Phagocytaires= Macrophages

• Activité Bactéricide• Présentent les Ag

B.Autran, At, 01

Cellules NK : Cytotoxicité Naturelle, ImmédiateNon spécifique d’antigène :

• Régulée Négativement par le CMH-I• mais Non restreinte par le CMH-I

Signal « off »Récepteurinhibiteur KIR / HLA-I

Cellule NK Ciblenaturellement différenciée + stressen cellule tueuse

Signal « on »Récepteur activateur / Surface NCR chimique

Granules

B.Autran, BA, 01

IFN -gamma

Copyright © by the National Academy of Sciences

Le complexe : TCR

HLA-Class-I + AgCD8

KIR / KIR

B.Autran, BA, 01

Immunité innée: Migration et initiation des réponses immunitaires

Fig. 1. Chemokine RecruitmentCascade.

B.Autran, BA, 01

Présentation de l’antigène,Cellules Dendritiques et relations Inné-Acquis

TCR

Th1Th1

Pre-CTL

1. Inflammation locale:Cellule + pathogène: IFN-a, Chemokines

Apoptose / Nécrose = signal Danger >> DC => Récepteurs de danger : Toll-R …

2. CD immature: Capte l’Ag Apprête l’Ag (processing)

TCR

Th1Th1

3. Migration > Ganglions CD Mature: Présente l’Ag aux Ly T Active les Ly T

B.Autran, At, 01

IFN-α

Site d’entrée du pathogène Ganglions

Cellules Dendritiques : présentation d’Ag etco-stimulation des lymphocytes T auxiliaires

CD40 L

CD28

TCR

Th1Th1CMH II

CD4

CD3

CD 86CD 80

CD40

B.Autran, At, 01

CD11c

HLA-classe II

Peptide Ag

α-chainβ-chain

B.Autran, BA, 01

Voies de présentation des antigènes dans l’APC:Synthèse ou adsorption de l’Ag déterminent le CMH

Moléculesadsorbées Virus

infectieux

InfectionRéplicationSynthèse

Cytosol

Golgi

HLA-I

HLA-I+ Ag

HLA-II+ Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

Antigènes reconnus par les Cellules CD4 Th1et CTLs CD8

HLA-DRIFN-γ

TCR

Th1Th1IL-2

CTLCTL

Ag : grands peptides 15 AAexogènes, adsorbés par l’APCprésentés par HLA-classe II

Ag: petits peptides (9 AA) endogènes produits par la cible, présentés par HLA classe I

HLA-A,B,C

Cellules dendritiques, Ly CD4 Th1 et CTL:Régulation de l’activation, prolifération et

différenciation des cell. immunes

IFN-γ

CTLCTL

IL-2

IFN-g

IL-12

Th1Th1

CD 80/86

CD11c

CMHII

CD40 CD40 L

CD28

TCR

Pré-CTLPré-CTL

B.Autran, At, 01

IL-2

Th1Th1

Th1Th1Th1Th1

CMH II

CMHII

CMHII

R-IL2CD25

Lymphocytes CD4 auxiliaireset cytokines Th1:

• Interleukine-2:– facteur de croissance des lymphocytes T CD4 et CD8– Agit sur un récepteur trimérique: α, β, γ

• Interféron-gamma:– Facteur de différenciation des Ly T CD4, CD8, NK; Macrophages

• Tumor Necrosis Factor alpha TNFα:– Facteur de différenciation des Ly T CD4, CD8, NK, Macrophages– Facteur de mort cellulaire

• GM-CSF, M-CSF:– Facteur de différenciation / prolifération des cellules dendritiques et

macrophages

B.Autran, At, 01

CD4 Th1, Cellules dendritiques etInduction de la réponse CTL antivirale

CD4 Th1, Cellules dendritiques etInduction de la réponse CTL antivirale

CTL

CTL IFN-γB.Autran, BA, 01

CD8 anti-virus

Th1Th1IL-12

IFN-γ, IL-2

Th1Th1IL-2

CMH TCR

Th1Th1Th1Th1

Pré-CTLPré-CTL

Dendritiques

CD4 anti-virus

ciblecible

CTLCTL

Toll-R

Organes Lymphoïdes: Zone extra folliculaire

CD4 Th1 et amplification de l’activitébactéricide des Macrophages

CD4 Th1 et amplification de l’activitébactéricide des Macrophages

B.Autran, At, 01

ΜΦ

IL-12 IFN-γ

Th1Th1CMH TCRDendritique

TNF-a

ΜΦ

Toll-R

ΜΦ

ΜΦ

Ex: Mycobactérie

Lymphocytes CD4 Th1 et macrophages:défenses contre les bactéries intra-cellulaires

Lymphocytes CD4 Th1 et macrophages:défenses contre les bactéries intra-cellulaires

B.Autran, At, 01

IL-12 IFN-γ

Th1Th1CMHTCRDendritique

TNF-a

Toll-R Th1

Th1

IL-2

Th1Th1

Th1Th1 Th1Th1

Th1Th1

Th1Th1

Th1Th1Th1Th1

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ

ΜΦ ΜΦ

Th1Th1

Th1Th1

Lymphocytes CD4 auxiliaireset cytokines Th2:

• Interleukine-4:– facteur de différenciation des lymphocytes B => IgE

– Facteur de régulation négative des Th1

• Interleukine-5:– Facteur de différenciation des Ly B => Anticorps

• Interleukine-6:– Facteur d’activation / différenciation des Ly B

• Interleukine-10:– Facteur de différenciation / prolifération des Ly B

B.Autran, At, 01

Régulation des fonctions CD4 Th2 par les cellulesdendritiques et les pathogènes:

Activation des Ly B dans les organes lymphoides

Régulation des fonctions CD4 Th2 par les cellulesdendritiques et les pathogènes:

Activation des Ly B dans les organes lymphoides

B.Autran, At, 01

IL-10

Th2Th2CMH TCR

Toll-RLPS-R

GermesGram + / -

Virus

Zones extra-folliculairesDC : Présentation d’Ag aux CD4

Polarisation Th2Follicule, Centre Germinatif:CD4> B: Activation, Prolifération, Différenciation

Commutation isotypique => IgG, IgA, IgEMutation Ig + Sélection => Augm. Affinité

IL-4

IL-5

IL-6

IL-10

Germes + Complément

Rec.Compl.

PlasmocPlasmoc

BB

PlasmocPlasmoc

PlasmocPlasmoc

BBBB

BBBBBB

Y

Rec FcIg

Germes+ Ac

FDC

CD40L CD40

+ IL-2, + IFN-g, + TNF-a + GM-CSF

Th1

Th2

Lymphocytes CD4 auxiliaires et régulation des réponses immunes

- IFN-g

IFN-g -

AnticorpsIgEEosiniphiles

+ IL-4, + IL-5 + IL-10

- IL-4- IL-10

Th1, CTL, NKMacrophages

IL-4 -

B.Autran, At, 01

Régulation des fonctions CD4 Th1 et Th2 par lescellules dendritiques et les pathogènes

Régulation des fonctions CD4 Th1 et Th2 par lescellules dendritiques et les pathogènes

B.Autran, At, 01IL-10

Th2Th2CMHTCR

Toll-RLPS-R

IL-4

IL-5

IL-6 IL-10

GermesGram + / - BBBB

BB

ΜΦ

IL-12 IFN-γ

Th1Th1CMHTCR

TNF-a

ΜΦ

Toll-R

Mycobactéries

CYTOTOXICITE A MEDIATION CELLULAIRE

= Destruction d’une cellule cible par une cellule immunocompétente

2 étapes :

Reconnaissance de la cible :

- restreinte par le CMH et spécifique d’antigène= Lymphocyte T Cytotoxique : CTL

- Non restreinte par le CMH (mais contrôlée par le CMH)

+ spécifique d’antigène : ADCC : “K”+Ig+ non spécifique d’antigène : NK

Cytolyse : destruction de la cible :- Lyse membranaire

et- Fragmentation nucléaire ou apoptose

B.Autran, At, 01

Rôle du CMH de classe I dans la régulation dela cytotoxicité

CMH – I :– molécule ubiquitaire du système immunitaire– authentifiant le « Non Soi »

• Présentent les Ag synthètisés par une cellule malade (virus,cancer….) aux Ly T CD8 cytotoxiques

• Inhibent la cytotoxicité naturelle NK sur toute cellule normale

• Désinhibent la cytotoxicité naturelle NK par la diminution duCMH-I sur toute cellule anormale:

– Stress

– Infection

– Cancer

B.Autran, BA, 01

Peptide antigénique, HLA de classe I et TCR

Copyright © by the National Academy of Sciences

B.Autran, BA, 01

HLA-A2

Peptide9 AA

- - - - - - - - - - L- - - - - - L

Motifs d’ancrageà HLA-A2

Zone de reconnaissance

du TCR

TCRCTL

Cible

Présentation des antigènes dans l’APC:Synthèse et adsorption de l’Ag => HLA de classe I:

Présentation Directe et CroiséeMoléculesadsorbées

Virusinfectieux

InfectionRéplicationSynthèse

Cytosol

Golgi

HLA-I

HLA-I+ Ag

HLA-II+ Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

Antigènes reconnus par les Cellules CD8

Ag: petits peptides (9 AA) endogènes

- endocytés par les DC (non infectées) - produits par la cible infectée présentés par HLA classe I

HLA-DR

IFN-γ

TCR

Th1Th1

IL-2CTLCTL

Ag : grands peptides 15 AAexogènes, adsorbés par l’APCprésentés par HLA-classe II

HLA-A,B,C

Cytotoxicité T spécifique d’antigène:Différenciation et prolifération CTL:

Dans le ganglion, en présence des DC et Th1

B.Autran, At, 01

IL-12

CD40 L

CD28

TCR Th1Th1

CD 80/86

CD11c

CMHII

CD40

Pré-CTLPré-CTL

IFN-γ

IL-2

Th1Th1

IL-2

Th1Th1Th1Th1

IFN-g

CTLCTLPré-CTLPré-CTL CTLCTL

CTLCTLPré-CTL: dénué de capacité cytotoxique:=> Maturation / Différenciation dans le ganglion

Lymphocytes T cytotoxiques (CTL) matures :migration vers le foyer infecté

provirusCTL

Presentation des antigenes viraux

Destruction des cellules cibles produisant duvirus

Reconnaissance parCTL anti-virus

B.Autran, At, 01

Présentation des antigènes dans la cellule cible:Synthèse d’Ag et présentation par HLA de classe I

Moléculesadsorbées Virus

infectieux

InfectionRéplicationSynthèse

Cytosol

Golgi

HLA-I

HLA-I+ Ag

HLA-II+ Ag

EndoLysosomes

RER

HLA-II

B.Autran, At, 01

CYTOLYSE : MECANISMES

Fas-L

TranslocationGranules

PKCCa++

Fas

PerforineSerine-EstTiA1

Apoptose

Cible+

Virus

Lyse Membranaire

CTL

IFN-γTNF-α

B.Autran, BA, 01

DYNAMIQUE DE LA CYTOLYSE : Recyclage du CTL effecteur : CTL « serial killer »Transformation du CTL effecteur en CTL mémoire

Th1Th1

Baisermortel

CPA+

Virus

pCTL

CPA+

Virus

Tc

Recyclage des CTL mémoires

Cible

CTLmémoire

Conjugaison

pCTL

Tc

Cible

Dissociation

ReconnaissanceActivation

CTLMature/effecteur

CytoLyse de la cible

CTL

B.Autran, BA, 01

Homeostasie des Lymphocytes T et infections

pathogène

Primo-infection : - Expansion rapide d’effecteurs T (CD4 et CD8) et B => contrôle immun - Génération de cellules mémoires T CD4 et CD8 - Résolution de l’infection induisant : - Contraction clonale des effecteurs par privation d’antigènes - taux de cell. mémoires proportionnels à l’expansion initiale

(R Ahmed, Nat Immunol. 2002)

Amplification rapide= Protection

Naives + AgEffecteurs

effectoreffectoreffecteurEffecteurs

Contrôle immun

Mort cellulaire après élimination

memorymemoryMemoiresactivées MémoiresMémoires

Mémoires

THYMUS

Effecteurs

effectoreffectoreffecteurEffecteurs

Mémoires

Activation des Lymphocytes B et transformationplasmocytaire dans les ganglions

Activation des Lymphocytes B et transformationplasmocytaire dans les ganglions

B.Autran, At, 01

IL-10

Th2Th2CMHTCR

R. Danger

IL-4

IL-5IL-6

IL-10

BBBBBB

Plasmo.Plasmo.BB

BB

BBBBBB

CD40L CD40

Plasmo.Plasmo.

Plasmo.Plasmo.

Plasmo.Plasmo.

Zone T inter-folliculaire FolliculeDC >> Activation / Sécrétion Th2 >> Activation B >> >>> Plasmocyte >> Ig

= Commutation Isotypique > = Mutations som. Ig >> Afinité Ac / Ag

++

Homeostasie des Lymphocytes B et infections

Amplification rapide

Protection

BNaives + Ag

memorymemoryBMemoiresactivées

Protection Elimination pathogèneMort cellulaire

Primo-infection : - Expansion de cell B activées [(Comm. Isotypique)+(HMS)] + Plasmocytes - Génération de hauts niveaux de plasmocytes et de cellules mémoires B - Résolution rapide de l’infection induisant : - Contraction clonale des effecteurs par privation d’antigènes - Persistence de cell. mémoires à taux proportionnels à l’expansion initiale

Y

Plasmocytes

effectoreffectorPlasmocytes

Y

Mémoires quiescentes

Mémoiresquiescentes

Mémoiresquiescentes

Y

IgM / IgGPathogène

YYY Y

Y

B Activés

Y

YYY Y

Y

Plasmocytes

ectorPlasmocytes

Y

YYY Y

Y YYY Y

YY

YY YY Y

YY YY

Mémoiresquiescentes

years4 8

Viru

s, b

acté

ries

Imm

une

resp

onse

s

CTLCD4 auxiliairesBA/11.9

8

Aspects Cinétiques et quantitatifs des réponses primaires et mémoires

AnticorpsB.Autran, BA, 01

Cellules NK et cytotoxicité spécifique d’antigène:ADCC Antibody-dependent-cellular-cytotoxicity:

Signal « off »Récepteur / HLA-I KIR

Cellule NK CibleY

Signal « on »Récepteur / Fc IgG / AgFcR γ III : CD16

B.Autran, BA, 01

Les lymphocytes CD4: cibles du VIHau centre du système immunitaire:

le déficit CD4 inhibe l’ensemble des fonctionsimmunes

CD8

B

NKMΦCancers

virus

Y

bacteries

Y

YY parasites

mycosesCD4

VIHVIH

YY

Y Y

AbAbBA/11.98

B.Autran, BA, 01

GC/HIV/99

MAC

HIV induit un DEFICIT CD4 conduisant au SIDA

Années

HIV

CD4 candida

zonakaposi

lymphomespneumocystis

toxopl

CMV200

SIDA

Mois