LES CELLULES DENDRITIQUES LES LYMPHOCYTES NK

KERBOUA K.

Corresponding: K.K.Eddine@gmail.com

DEUXIEME ANNEE DE MEDECINE DENTAIRE DE L’UNIVERSITE D’ORAN

Immunité Innée: Première Barriere de l’Intégrité de l’Organisme

polynucléaires Neutrophiles (PNN)

NON SOI un pathogène invasif

SOI MANQUANT une cellule anormale

(“ stressé ”) Virus, Oncogene

lymphocytes NK

DÉFENSE ELIMINATION

Macrophages

DETECTION

Cellules dendritiques

débris autologues

SOI ALTERE SIGNAL DE DANGER

1ere bariere

chimiokines

Cytokines

TH17 TH1 TH2

Le chef d’orchestre de l’Immunité adaptative

Fonctions des cellules Immunes Innées 1. Eliminer le danger

2. Décoder le danger (TLR) 3. Orienter les défenses adaptatives

LT CD4+

un progéniteur mixte

des granulocytes

et des monocytes-macrophages

le progéniteur de la

lignée granuleuse

myéloblaste

myélocyte

promyélocyte

métamyélocyte polynucléaire

immature PN mature

phase mitotique

(une semaine) la phase post-mitotique (une semaine)

différentes cytokines Le progéniteur monocytaire

Le monocyte

sanguin

passer dans les tissus

progéniteur commun avec les lymphocytes T

précurseur

myéloïde

DC interstitielles

les cellules de Langerhans

précurseur

lymphoïde

lymphocytes T

lymphocytes B

cellules NK

les cellules pré-DC2

progéniteur des lymphocytes B

pré-DC1 DC1

Macrophage

DC2

CD34+

CD11c

cellules fortes productrices d'IFN de type I dans le contexte d'une infection virale

Tab

LES CELLULES DENDRITIQUES

LES CELLULES DENDRITIQUES

Ce n'est que dans les années 1970 que leur origine hématopoïétique a été démontrée et que

le terme cellule dendritique (DC pour "dentritic cells") fut introduit par Ralph STEINMAN pour remplacer celui usité jusqu'alors de cellules dites accessoires.

L’étude des DC a longtemps souffert des difficultés à purifier convenablement cette population cellulaire MINIME du sang et des tissus (<1% de l’ensemble des cellules).

La première DES cellules dendritiques a été décrite par Paul

LANGERHANS qui en 1868 observa pour la première fois,

l’existence d’une population de cellules de morphologie irrégulière au sein de l’épiderme cutané.

RÔLE DES CELLULES DENDRITIQUES

Les DC sont les cellules présentatrices d'antigène (CPA) "PROFESSIONNELLES", qui font LE PONT entre les composantes innée et adaptative de la réponse immunitaire.

Elles seules sont capables de stimuler un lymphocyte T naïf, car ce sont les seules CPA à exprimer, de manière CONSTITUTIVE, une forte densité de molécules de classe II du CMH et de molécules de costimulation.

Il existe plusieurs SOUS-POPULATIONS de DC, que l'on retrouve sous DEUX états différents

Les DC exercent aussi un rôle fondamental dans l'établissement de LA TOLÉRANCE T, tant centrale que périphérique.

IMMATURES capturent l'antigène

MATURES présentent cet antigene au lymphocyte T.

En fonction de la morphologie, on distingue DEUX TYPES de CD

DC myéloïde (TYPE I) 1. les cellules de Langerhans,

2. les DC interstitielles 3. et les DC dérivée des monocytes ou DC1.

DC plasmocytoïde ou lymphoïde (TYPE II) DC2.

DISTRIBUTION TISSULAIRE DES CELLULES DENDRITIQUES

Il est donc indispensable d'y AMENER L'INFORMATION ANTIGÉNIQUE : la migration des DC y concourre. Les DC immatures comprennent : 1. les DC de l’épiderme, ou cellules de Langerhans : 3 à 8 % des cellules de l’épiderme 2. les DC dites interstitielles: colonisent tous les tissus non lymphoïdes (sauf cerveau, cornée) 3. Les DC de la lymphe afférente: migrant des tissus aux ganglions, prennent la morphologie de

cellules voilées

1. Dans le sang, les DC représentent 1 à 2 % des cellules mononucléées : ce sont des précurseurs (monocytes et cellules pré-DC1 et pré-DC2).

2. Dans les organes lymphoïdes les DC comptent pour 0,5 à 2 % des cellules : elles y ont été décrites sous le nom de cellules inter-digitées, et sont localisées dans les zones T (manchon périartériolaire de la rate, zone paracorticale des ganglions).

Aussi bien des précurseurs (pré-DC2) que des DC matures peuvent y être observées. 1. Dans le thymus, les DC sont principalement localisées à la jonction cortico-médullaire,

mais aussi dans la médullaire : elles y jouent un rôle crucial dans la sélection négative au cours de la différenciation T (voir cours spécifique).

Leur fonction est de TESTER L'ANTIGÈNE dans les tissus, non lymphoïdes et lymphoïdes: si elles perçoivent des signaux de danger, elles le CAPTENT, l'APPRÊTENT et MIGRENT vers les ganglions lymphatiques où elles vont subir une MATURATION qui leur permet d'exercer pleinement leur fonction de CPA

Les DC se caractérisent par une grande PLASTICITÉ morphologique et fonctionnelle : elles sont capables d'ORIENTER la réponse immunitaire en fonction des informations qu'elles perçoivent dans le micro-environnement. 1. Selon la nature des cytokines, 2. le rapport DC/lymphocyte T et 3. l'état du pathogène,

une réponse TH1

les cellules DC1

LPS, des motifs CpG non méthylés d'ADN bactérien, RNA viral double brin, CD40L l'IFNγ

l'IL-10, du TGFβ ou de la prostaglandine PGE2

une réponse TH2

un rapport DC sur lymphocytes T ÉLEVÉ

un rapport DC:lymphocytes T BAS

Candida albicans

sous sa forme levure

sous sa forme filamenteuse

une même population de DC peut ORIENTER LA RÉPONSE T sur son versant TH1 ou TH2

Tab Tab

Tab Tab Tab

une réponse TH1

une réponse TH2

LES FONCTIONS DES CELLULES DENDRITIQUES

Les fonctions de capture antigénique et de présentation antigénique sont SÉPARÉES dans le temps et dans l’espace.

Les DC IMMATURES dans les tissus

sont des sentinelles spécialisées dans la CAPTURE antigénique et l'APPRÊTEMENT

les DC MATURES dans les zones T des organes lymphoïdes

sont spécialisées dans LA PRÉSENTATION de complexes CMH : peptide aux cellules T.

Moelle osseuse

Sang

Précurseur de DC

Lymphe

1 - La fonction de CAPTURE des cellules dendritiques

Elle repose sur différents mécanismes : - LA MACROPINOCYTOSE qui permet de filtrer les liquides extra-cellulaires et de capturer les protéines SOLUBLES. - L'ENDOCYTOSE qui suit la fixation des ANTIGÈNES sur des récepteurs de type LECTINE - LA PHAGOCYTOSE de PARTICULES infectieuses ou non qui repose elle aussi sur la liaison à des récepteurs spécifiques - enfin certains VIRUS peuvent INFECTER DIRECTEMENT les DC.

les antigènes suivent LA VOIE EXOGÈNE de dégradation et d'APPRÊTEMENT qui aboutit au CHARGEMENT des molécules de classe II du CMH (voir cours HLA).

L'ACTIVATION DES DC, qui déclenche leur MIGRATION et provoque leur MATURATION, se traduit par une REDISTRIBUTION membranaire des molécules de classe II CHARGÉES, dont la demi-vie allongée (>4 jours) permet une présentation ultérieure aux lymphocytes T.

EN L'ABSENCE de signaux d'activation ou de danger, la majorité des molécules de classe II chargées est intra-cellulaire avec UNE DEMI-VIE COURTE.

Après la CAPTURE,………….

2 - La maturation et la migration des cellules dendritiques

Les pathogènes ou des molécules associées aux pathogènes induisent la maturation des DC qui s’accompagne de CHANGEMENTS phénotypiques et fonctionnels majeurs transformant de façon coordonnée et séquentielle une cellule capturant l’antigène en une cellule présentant l’antigène.

Les signaux capables d’induire la maturation des DC sont : - Des molécules associées aux pathogènes (en anglais: Pathogen Association Molecular Pattern ou PAMP) comme le lipopolysaccharide (LPS), l’acide lipotéichoïque, l’ADN bactérien (motif CpG), ou l’ARN double brin;

- Des cytokines pro-inflammatoires comme le TNFα, l’IL1, l’IL6, GM-CSF et l’IFNα, libérées dans le microenvironnement ; - La molécule CD40L (CD154) exprimée par les cellules T CD4+ activées ; - La présence de cellules nécrotiques mais non apoptotiques ; - Certaines molécules de choc thermique ou HSP (Heat shock proteins) exprimées par des microorganismes ou lors d’un stress cellulaire

La maturation est intimement liée à la migration des DC des tissus vers les organes lymphoïdes

mycoplasmes

Flagelline

Bacteries G+ Bacteries G- Bacteries Virus a ADN Virus a ARN

LPS Acide techoique

Parasites

lipopeptide AND CpG ARN

Simple Brin Double Brin

TLR 6 TLR 1 TLR 2 TLR 4 TLR 5 TLR 9 TLR 7 TLR 8 TLR 3

C’est le rôle des récepteurs Toll-like (TLR), au nombre de 11, chacun se liant à des ligands différents, qui permettent aux DC de DÉCODER le micro-environnement dans lequel elle baigne, et d'y réagir en conséquence.

COMMENT LE SYSTÈME IMMUNITAIRE ARRIVE A DÉCODER LE MICRO-ENVIRONNEMENT?

REPONSES

3 - La fonction de présentation des cellules dendritiques

Rappelons que les DC sont les seules CPA capables d'activer les lymphocytes T naïfs in vivo et in vitro.

Ainsi, le rôle des DC pourraient être de DÉCODER les signaux miroenvironnementaux et de TRADUIRE ces informations pour le lymphocyte T afin d’INDUIRE une réponse immune effectrice ADAPTÉE au type de pathogène.

Bien qu'elles expriment 10 à 100 fois plus de complexes peptide/CMH que les autres CPA, le maintien d'UN CONTACT SUFFISAMMENT LONG entre elles et le lymphocyte T nécessite l'aide de nombreuses molécules d'adhérence qui participe à ce que l'on appelle la SYNAPSE IMMUNOLOGIQUE.

LES LYMPHOCYTES NK

III - LES CELLULES TUEUSES NATURELLES OU NK ("NATURAL KILLER")

Les cellules tueuses naturelles ou NK ("natural killer") sont un troisième type de lymphocyte, qui n'expriment pas de récepteur spécifique de l'antigène et qui sont impliquées dans la réponse immunitaire NATURELLE.

D'origine lymphocytaire ces cellules ne sont ni B (pas de réarrangement des gènes des immunoglobulines) ni T ( pas de réarrangement des gènes du TCR) Et se définissent principalement par leur fonction: elles exercent une CYTOTOXICITÉ NATURELLE grâce à un arsenal cytotoxique qu'elle possède de façon constitutive.

Elles représentent 5 à 20 % des lymphocytes du sang périphérique, soit 200 à 400/µL, sont de localisation principalement SPLÉNIQUE.

Comparativement aux lymphocytes T le mode de reconnaissance des lymphocytes NK apparaît très peu sophistiqué. Aucune cellule présentatrice n'est nécessaire : il n'y a pas de restriction, notamment par le CMH.

2 - ONTÉGÉNIE, CARACTÉRISATION ET FONCTIONS DES CELLULES NK

1 - Différenciation et maturation des cellules NK

Progéniteur commun avec les lymphocytes T sans passer par un développement intra-thymique.

2 - Caractérisation des cellules NK

Les cellules NK, en microscopie optique, sont retrouvées dans la population des GRANDS LYMPHOCYTES GRANULEUX (LGL pour "Large Granular Lymphocyte"), qui regroupe des populations lymphocytaires à fonction cytotoxique. Presque tous les NK sont des LGL, mais seulement 60 à 80 % des LGL sont des NK : les autres LGL sont des lymphocytes T cytotoxiques principalement CD8+ (CTL). L'arsenal cytotoxique de ces cellules est contenu dans les granules.

Les cellules NK se caractérisent par des marqueurs positifs qui sont CD16 et CD56 et un marqueur négatif, CD3.

3 - Propriétés fonctionnelles des cellules NK

1. Outre leur fonction de cytotoxicité naturelle, 2. elles assument, par la production de cytokines et de chemokines, qui semblent définir

des sous-populations, 3. une fonction de coopération cellulaire et interviennent dans l’orientation de la réponse

immunitaire acquise 4. Les cellules NK contrôlent la “ qualité ” de l'expression du CMH de classe I

Avec les macrophages et les polynucléaires, les cellules NK sont une des composantes de l’immunité innée cellulaire.

2. Dans le deuxième cas l'opsonisation des cellules par des anticorps permet la liaison à des récepteurs membranaires spécifiques des parties constantes des IgG. On parle alors de CYTOTOXICITÉ CELLULAIRE ANTICORPS DÉPENDANTE (ADCC pour "Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity").

1. Elles sont capables de LYSER spontanément, directement ou indirectement, des cellules tumorales ou infectées par un virus.

3 - LES RÉCEPTEURS DES CELLULES NK

1 - Récepteurs inhibiteurs.

appartiennent soit à la superfamille des immunoglobulines (Ig), soit à la superfamille des lectines dimériques de type C. L'INHIBITION, partagée par ces différents récepteurs sur la cellule NK, DE L’ACTIVATION des programmes de cytotoxicité cellulaire et de sécrétion de cytokines,

2 - Récepteurs activateurs

1. Le CD16 (récepteur de faible affinité pour le Fc des IgG) est le récepteur activateur de la cytotoxicité dépendante des anticorps des cellules NK (ADCC).

2. Il existe des KIR activateurs 3. De nouveaux récepteurs activateurs, appelés NCR (Natural Cytotoxicity Receptors)

Récepteurs inhibiteurs

Récepteurs activateurs

CD16

Klas KÄRRE a été le premier a remarqué que l'expression des molécules du CMH de classe I protégeait une cellule cible, tumorale ou infectée, de la cytotoxicité NK. Il a traduit ce phénomène par le concept du “ SOI MANQUANT ”.

On a rapidement identifié ces récepteurs pour les molécules du CMH de classe I, CAPABLES D'INHIBER à la fois les programmes de cytotoxicité et de production de cytokines des cellules NK. On les a appelés KIR inhibiteurs

NK, agent de l'immunité innée, MOBILISÉE EN PREMIER, un outil adapté de réponse aux ruses employées par LES VIRUS pour déjouer la réponse immunitaire adaptative

Récepteurs inhibiteurs

Molécule du soi

CMH cl.I

cellule normale

Récepteurs activateurs

cellule infectée

Ligands NK

libération de

granules

cytotoxiques

4 - IMPLICATIONS DES CELLULES NK DANS LA RÉPONSE IMMUNITAIRE

La cytotoxicité des cellules NK peut s’exercer aussi sur des cibles tumorales CMH CLASSE I POSITIVES: Le signal inhibiteur peut donc être dépassé par le signal activateur devant certaines cibles cellulaires. Cette balance entre signal inhibiteur et activateur permet aux cellules NK la reconnaissance du caractère normal (“ non stressé ”) ou anormal (“stressé ”) d’une cellule.

cellules NK ne correspondait pas simplement à la levée d'une inhibition, contrôlée par l'absence d’expression de molécules du CMH classe I sur la cible. Il existe aussi des signaux activateurs