Soutenance mémoire
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La mise en place de la réponse lymphocytaire T effectrice primaire
Les lymphocytes T naïfs
Les LT dérivent des progéniteurs de la lignée myéloïde de la moelle osseuse. Ces progéniteurs lymphocytaires T migrent dans le thymus, où se déroule la sélection des cellules T avec l’acquisition d’un TCR (T-cell receptor) unique et spécifique et l’élimination des cellules dotées d’un TCR de spécificité inappropriée. Il en résulte une sélection lymphocytaire thymique stricte, avec la génération d’un pool de LT matures restreints au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), tolérant au soi et de spécificité antigénique restreinte (Klein et al. 2014). En l’absence de rencontre avec leur antigène spécifique, ces LT matures hautement spécifiques (aussi appelés LT naïfs) migrent dans les organes lymphoïdes secondaires (ganglions lymphatiques, rate et tissus lymphoïdes secondaires associées aux muqueuses). Cette migration s’effectue par l’expression membranaire de CD62L (L-selectin) et de CCR7 (CD197). L’expression de CD62L à la surface lymphocytaire permet l’adhésion et la progression du LT sur l’endothélium vasculaire, tandis que l’adressage aux organes lymphoïdes secondaires se fait par attraction chimiotactique. Les chimiokines CCL19 et CCL21 sont sécrétées au sein des ganglions lymphatiques et se lient spécifiquement au CCR7. L’expression de CCR7 permet ainsi le recrutement des LT naïfs dans les organes lymphoïdes secondaires (Masopust et Schenkel 2013).
Les LT naïfs sont ainsi caractérisés par l’expression des marqueurs de différenciation précoce suivants : CD45RA+ CD27+ CD62L+ CCR7+. En l’absence de rencontre antigénique spécifique, les LT naïfs circulent continuellement au sein des organes lymphoïdes secondaires (Hwang et al. 2017). Leur survie est assurée par l’interleukine (IL)-7 (Schluns et al. 2000; J. T. Tan et al. 2001) et les interactions avec le CMH du soi (Viret, Wong, et Janeway 1999). L’IL-7 est également impliqué dans le remodelage et l’organisation structurelle des organes lymphoïdes secondaires (Onder et
al. 2012).
Rencontre antigénique et mise en place de la réponse lymphocytaire T
Après l’entrée dans l’organisme et la constitution du foyer infectieux par l’agent pathogène, ce dernier entraine l’élaboration d’une réponse inflammatoire avec accumulation au sein du site infectieux de phagocytes et autres cellules de l’immunité innée capables d’ingérer et de détruire les agents pathogènes. La capture et l’ingestion du pathogène par les cellules dendritiques immatures entrainent leur maturation en cellules présentatrices d’antigènes (CPA). Cette maturation permet l’amplification de l’apprêtement antigénique ainsi que l’augmentation de l’expression des molécules du CMH de classes I et II et des molécules de costimulation permettant une optimisation de la présentation antigénique.
Par l’expression membranaire de CCR7, les cellules dendritiques matures provenant de divers sites infectieux migrent vers les organes lymphoïdes secondaires afin d’activer les LT naïfs spécifiques du complexe CMH-peptide antigénique. D’autres cellules sont également capables de présenter efficacement les antigènes et jouent ainsi le rôle de CPA tels que les lymphocytes B matures, les macrophages activés ou les cellules épithéliales activées par des pathogènes.
La réponse lymphocytaire T ainsi induite comporte différentes phases successives :
– l’activation et l’expansion clonale,
– la différenciation en LT effecteurs permettant le contrôle de l’agent pathogène par
l’intervention des LT CD4 (recrutement et activation des cellules immunes) et des LT CD8 (infiltration et destruction des agents infectieux),
– la phase de contraction clonale, signant la fin de la réponse primaire. Cette phase est cruciale par la mise en place de la mémoire lymphocytaire T de longue durée de vie (Harty et Badovinac 2008; Williams et Bevan 2007).
La Figure 1 montre l’élaboration de la réponse lymphocytaire T après la rencontre antigénique.
Figure 1 : Mise en place de l’immunité adaptative lors de la rencontre avec un antigène spécifique (d’après (Wherry et Ahmed 2004) – N: LT naïfs, E: LT effecteurs, Memory: LT mémoires)
Activation lymphocytaire T et expansion clonale
L’activation des LT naïfs par les CPA comprend 3 types de signaux, tous les 3 indispensables à la mise en place d’une réponse cellulaire effective. Le signal 1 correspond à l’interaction du complexe [peptide antigénique – molécule du CMH du soi] avec le TCR. Les signaux additionnels sont des signaux de costimulation impliqués dans la survie et l’expansion lymphocytaire T (signal 2) et des signaux de différenciation entrainant la polarisation des LT en différentes sous-populations de LT effecteurs (signal 3) (Bromley et al. 2001; Bour-Jordan et Blueston 2002; Kapsenberg 2003).
Les 3 signaux nécessaires à l’activation lymphocytaire sont représentés sur la Figure 2.
Figure 2 : Activation des LT naïfs: rôle des 3 signaux d’activation lymphocytaire (d’après (Kapsenberg 2003))
Signal 1 ou « synapse immunologique » :
Par l’intermédiaire de son TCR, un LT naïf reconnait son antigène spécifique sous la forme du complexe [peptide antigénique – molécule du CMH]. Le TCR est une protéine transmembranaire de la super famille des immunoglobulines. Il s’agit d’un hétérodimère formé soit d’une chaîne α et d’une chaîne β unies par un pont disulfure pour les LTαβ (95 % des LT) ou d’une chaîne γ et d’une chaîne δ pour les LTγδ (5 % des LT). Par ailleurs, chaque LT exprime à sa surface un complexe moléculaire membranaire CD3, et une des deux molécules CD4 ou CD8. Alors que la reconnaissance antigénique se fait par le TCR, la transmission intracellulaire du signal passe par le complexe CD3.
Ce complexe CD3 est un complexe protéique membranaire appartenant à la super famille des immunoglobulines et constitué de 4 chaînes différentes, une chaîne γ, une δ et deux chaînes ε. Ces protéines transmembranaires s’associent avec le TCR et une chaîne ζ pour former le « complexe TCR – CD3 » permettant la transmission complète du 1er signal d’activation lymphocytaire. La partie intracellulaire des molécules CD3 contient un motif fortement conservé connu sous le nom d’ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif). Ce motif est essentiel pour la signalisation du TCR. La phosphorylation du motif ITAM sur les chaînes CD3 leur permet de lier l’enzyme ZAP70 (zeta associated protein), kinase importante pour la cascade de signalisation des LT (Call et al. 2002).
En plus de la liaison [peptide antigénique – molécule du CMH] à son TCR, les LT établissent des liens supplémentaires avec le CMH afin de stabiliser cette interaction et mettre en place une réponse lymphocytaire optimale. Les protéines CD4 et CD8 exprimées à la surface des LT sont ainsi requises et se lient respectivement aux molécules du CMH de classe II et I. La double spécificité de cette présentation antigénique explique également la restriction au CMH des réponses lymphocytaires T. Ainsi, les LT CD4 reconnaissent des fragments antigéniques longs, de 13 à 25 acides aminés, présentés par des molécules du CMH de classe II. Les LT CD8 sont eux activés par des fragments antigéniques plus courts, de 8 à 10 acides aminés, présentés par des molécules du CMH de classe I. Ces interactions spécifiques [CMH-molécule CD4 ou CD8] agissent comme des corécepteurs stabilisants et amplifiants la réponse lymphocytaire. Ils permettent avec les molécules LFA1 (LT) – ICAM1 (CPA) et CD2 (LT) – LFA3 (CPA) de former la synapse immunologique nécessaire à la transmission du signal intracellulaire (Dustin et Depoil 2011; Irvine et al. 2002). Cette première étape est nécessaire à la pré-activation du LT mais n’est pas suffisante à son activation.
Signal 2 ou « signal de costimulation » :
Ce signal de costimulation fait intervenir la liaison de protéines de surface des CPA (B7-1 ou CD80 et B7-2 ou CD86) au récepteur CD28 exprimé à la surface des LT.
L’engagement du « complexe TCR – CD3 » en présence d’une costimulation CD28/CD80-CD86 induit l’activation de facteurs de transcription, de type NFAT, AP1 et NF-κB, qui régulent l’activation et la croissance lymphocytaire par la synthèse de cytokines telle que l’IL-2 (X. Y. Zhou et al. 2002). L’activation de NFAT se fait de façon calcium-dépendante impliquant la calcineurine. Cette dernière est une phosphatase qui déphosphoryle NFAT et permet son passage intranucléaire. NFAT migre alors dans le noyau et participe à la transcription de gènes impliqués dans la régulation du cycle lymphocytaire (Hogan et al. 2003).
La costimulation par CD28 induit également la formation du récepteur de haute affinité pour l’IL-2. Les LT naïfs n’expriment à leur surface que les chaînes βγ qui constituent un récepteur d’affinité modérée pour l’IL-2. La costimulation par CD28 déclenche la synthèse de la chaîne α (CD25). Son association aux chaînes βγ permet alors la formation d’un récepteur de haute affinité pour l’IL-2. La production et la liaison de l’IL-2 à son récepteur déclenche alors l’entrée du LT naïf en phase G1 du cycle cellulaire, permettant ainsi la survie et la prolifération lymphocytaire T (Gaffen 2001). Récemment, il a été démontré que l’IL-7 est également impliqué dans l’activation lymphocytaire T en stimulant la production d’IL-2 et de la chaîne α (CD25) du récepteur pour l’IL-2 (Shmarov et al. 2016).
Il s’ensuit une phase de prolifération intense de 5 à 8 jours après l’activation lymphocytaire (Arens et Schoenberger 2010). Cette expansion clonale aboutie à la formation de clones de cellules T effectrices de spécificité antigénique identique. Il a été mis en évidence qu’un LT CD4 spécifique de l’antigène activé générait en moyenne plus de 20 cellules filles. La coopération des signaux dépendants de l’engagement du TCR et de CD28 détermine également le degré de l’expansion clonale primaire en augmentant à la fois la proportion des cellules T en division et le nombre de division cellulaire (Gudmundsdottir, Wells, et Turka 1999). Pendant la phase de prolifération induite par l’IL-2, les LT acquièrent leur phénotype effecteur. Ainsi, chez toutes cellules effectrices, la rencontre ultérieure avec son antigène spécifique déclenchera une réponse immune indépendante de la costimulation. A l’inverse, l’engagement initial du TCR en l’absence de costimulation entraîne une inactivation fonctionnelle des LT à une stimulation ultérieure, appelé aussi anergie lymphocytaire (Fathman et Lineberry 2007).
Signal 3 ou « signal de différenciation » :
Les LT se différencient en plusieurs sous-populations effectrices fonctionnellement différentes selon l’environnement cytokiniques auxquelles elles ont été exposées. Ainsi, la polarisation de la différenciation lymphocytaire dépend largement des cytokines produites par les CPA et autres cellules de l’immunité innée (IL-12, IL-21, interférons (IFN) de type I (αβ) ou IFNγ, …) (Kapsenberg 2003). Si les LT CD8 se différencient assez uniformément en LT effecteurs cytotoxiques, les LT CD4 se différencient en sous-populations effectrices distinctes afin d’orienter spécifiquement la réponse immune au pathogène.
Différenciation lymphocytaire T CD4 : les lymphocytes T CD4 auxiliaires « helpers »
Les LT CD4 naïfs peuvent ainsi se différencier en 5 sous-populations de LT CD4 « helpers » : les LT CD4 de type Th1, Th2, Th17, Tfh et les LT CD4 régulateurs. Ces sous-populations se distinguent par une production cytokinique spécifique, responsable du recrutement et de l’activation de cellules immunes spécifiques. L’orientation de la différenciation lymphocytaire CD4 dépend en majeure partie du milieu cytokinique produit par les cellules de l’immunité innée en réponse aux pathogènes (J. Zhu, Yamane, et Paul 2010; Fang et Zhu 2017).
La Figure 3 montre l’orientation de la différenciation lymphocytaire T CD4 en fonction du milieu cytokinique environnant.
Figure 3 : Différenciation lymphocytaire et fonctions effectrices des LT CD4 helpers (d’après (Swain, McKinstry, et Strutt 2012))
Lymphocytes T CD4 TH1
Les LT CD4 Th1 coordonnent la réponse aux pathogènes intra-cellulaires (viral ou bactérien). Les cytokines IL-12 et IFN-γ orientent la différenciation des LT CD4 vers la voie Th1 par l’intermédiaire du facteur de transcription T-bet. Les Th1 sont indispensables à la formation des LT CD8 effecteurs via la sécrétion d’IL-2, activent les macrophages par la sécrétion d’IFNγ et de TNFα et stimulent l’immunité humorale en aboutissant à la production d’anticorps opsonisants. Les Th1 sécrètent également de l’IL-3 et du GM-CSF. Ces cytokines ont pour rôle de stimuler les progéniteurs hématopoïétiques et induisent ainsi la production de polynucléaires neutrophiles et de macrophages (Wan 2010; Iwasaki et Medzhitov 2015).
Lymphocytes T CD4 TH2
Les LT CD4 Th2 coordonnent la réponse aux pathogènes extra-cellulaires. La différenciation vers la voie Th2 est favorisée par l’IL-4 et dépend du facteur de transcription GATA3. Les Th2 sont impliqués dans la maturation des lymphocytes B en plasmocytes matures via la sécrétion d’IL-4, IL-5 et d’IL-13. Les Th2 sécrètent également de l’IL-3, de l’IL-5 et du GM-CSF. Cette voie de différenciation permet d’éliminer les pathogènes extracellulaires et les helminthes par la production d’anticorps spécifiques ou par l’action dédiée des polynucléaires éosinophiles. Cette voie est également impliquée dans les manifestations allergiques, via l’activation des mastocytes et des polynucléaires éosinophiles (Wan 2010; Iwasaki et Medzhitov 2015).
Lymphocytes T CD4 TH17
En présence d’IL6 et de TGFβ, les LT CD4 naïfs sont orientés vers la voie Th17.
Les Th17 sont largement impliqués dans la défense contre les bactéries extracellulaires et les infections fongiques, notamment au niveau cutanéo-muqueux. Ils amplifient la réaction inflammatoire aigüe en recrutant précocement des polynucléaires neutrophiles.
En effet, les Th17 sécrètent des cytokines/chimiokines chemo-attractives (IL-17A, IL- 17F et IL-22). Ces cytokines stimulent la production de cytokines pro-inflammatoires par les cellules épithéliales endommagées, entrainant ainsi le recrutement des cellules de l’immunité innée au sein du site infectieux (Littman et Rudensky 2010).
Lymphocytes T CD4 TFH
De découverte récente, les LT CD4 Tfh sont indispensables à la formation et au maintien des centres germinatifs au sein des organes lymphoïdes secondaires (Crotty 2011). Les cytokines IL-6 et IL-21 orientent la différenciation des LT CD4 vers la voie Tfh par l’intermédiaire du facteur de transcription Bcl-6 (Hatzi et al. 2015). Ces Tfh expriment le récepteur de chimiokine CXCR5 et migrent ainsi vers les follicules B des organes lymphoïdes secondaires, où elles soutiennent la différentiation et la maturation des lymphocytes B via la sécrétion d’IL-4 et d’IL-21 (Laurent, Fazilleau, et Brousset 2010). Ces cellules peuvent également secréter d’autres cytokines comme l’IL-4, l’IFNγ et l’IL-17 qui sont associées respectivement avec les lignées cellulaires Th2, Th1 et Th17 (Yu et al. 2009).
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Table des matières
Introduction
Partie 1 – Immunologie Fondamentale : La Réponse Immune
1 La réponse immune, coopération entre immunité acquise et immunité innée
2 La mise en place de la réponse lymphocytaire T effectrice primaire
2.1 Les lymphocytes T naïfs
2.2 Rencontre antigénique et mise en place de la réponse lymphocytaire T
2.3 Activation lymphocytaire T et expansion clonale
2.3.1 Signal 1 ou « synapse immunologique » :
2.3.2 Signal 2 ou « signal de costimulation » :
2.3.3 Signal 3 ou « signal de différenciation » :
2.4 Différenciation lymphocytaire T CD4 : les lymphocytes T CD4 auxiliaires « helpers »
2.4.1 Lymphocytes T CD4 TH1
2.4.2 Lymphocytes T CD4 TH2
2.4.3 Lymphocytes T CD4 TH17
2.4.4 Lymphocytes T CD4 TFH
2.4.5 Lymphocytes T CD4 régulateurs
2.4.6 Temporalité de la différenciation lymphocytaire T CD4
2.5 Différenciation lymphocytaire T CD8 : les lymphocytes T CD8 effecteurs cytotoxiques
2.6 Migration des lymphocytes T effecteurs vers les foyers infectieux
2.7 Fonctions effectrices des lymphocytes T effecteurs
2.7.1 Sécrétions de cytokines et de chimiokines
2.7.2 Cytotoxicité des lymphocytes T CD8
2.8 Régulation négative de la réponse immune cellulaire
2.8.1 Phase de contraction clonale des lymphocytes T effecteurs
2.8.2 Récepteurs inhibiteurs de la superfamille CD28
2.8.3 Rôle des LT régulateurs
3 La mise en place de la réponse lymphocytaire T mémoire
3.1 Génération et maintien de la réponse lymphocytaire T mémoire
3.1.1 Modèles de différenciation lymphocytaire
Le modèle de différenciation linéaire
Le modèle de différenciation asymétrique
3.1.2 Régulation transcriptionnelle
Le couple antagoniste T-bet et EOMES
FOXO1
Le couple antagoniste BLIMP1/BCL-6
La voie mTOR
Autres facteurs de transcription
3.1.3 Implication des Lymphocytes T CD4 auxiliaires « helpers » dans la génération et maintien de la réponse mémoire lymphocytaire T CD8
Rôle de l’interaction CD40-CD40L
3.1.4 Environnement cytokinique
3.2 Propriétés fonctionnelles de l’immunité mémoire
3.3 Hétérogénéité des différentes sous-populations de lymphocytes T mémoires
3.3.1 Les cellules souches mémoires T (TSCM)
3.3.2 Les lymphocytes T centraux mémoires (TCM)
3.3.3 Les lymphocytes T effecteurs mémoires (TEM)
3.3.4 Les lymphocytes T effecteurs terminaux (TEMRA ou TET)
3.3.5 Les lymphocytes T résidents mémoires (TRM)
3.4 Lien entre phénotype et fonctionnalité lymphocytaire
4 Anomalies fonctionnelles de la réponse mémoire et infections virales chroniques
4.1 Signature fonctionnelle de la réponse lymphocytaire T mémoire antivirale
4.2 Délétion clonale T
4.3 Epuisement lymphocytaire T
4.4 Anergie lymphocytaire
Partie 2 – Immunologie Appliquee : La Transplantation Rénale
1 La transplantation rénale, un enjeu de santé publique
1.1 Epidémiologie
1.2 Histoire de la transplantation rénale
2 Reconnaissance allogénique et rejets d’allogreffe
2.1 Le mode de reconnaissance direct
2.2 Le mode de reconnaissance indirect
2.3 Le mode de reconnaissance semi-directe
2.4 Rejets d’allogreffe
3 Traitements immunosuppresseurs et mécanismes d’inhibition lymphocytaire
3.1 Traitement immunosuppresseur d’induction
3.1.1 Anticorps polyclonaux anti-lymphocytaires
3.1.2 Inhibiteurs sélectifs du récepteur de haute affinité de l’IL-2 (anti-CD25)
3.2 Traitement immunosuppresseur d’entretien
3.2.1 Les corticostéroïdes
3.2.2 Les inhibiteurs de la Calcineurine
3.2.3 Les inhibiteurs de la synthèse des bases puriques
3.2.4 Les inhibiteurs de la voie mTor
3.3 Nouveaux traitements immunosuppresseurs
3.3.1 Inhibiteur du second signal d’activation lymphocytaire
3.3.2 Autres traitements en cours de développement
4 Complications infectieuses en transplantation rénale
4.1 Chronologie des infections, une épidémiologie particulière
4.2 Cas particulier des réactivations virales par défaut d’immuno-surveillance
4.2.1 Les herpes virus humains
Classification et structure virale
Le Cytomégalovirus (CMV)
Épidémiologie, mode de transmission et physiopathologie
Cycle de réplication virale
Réponse immune cellulaire spécifique du CMV chez le sujet
immunocompétent
Le CMV en transplantation rénale : gestion du risque infectieux
Le virus Epstein Barr (EBV)
Épidémiologie, mode de transmission et physiopathologie
Cycle de réplication virale
Réponse immune cellulaire spécifique de l’EBV chez le sujet immunocompétent
L’EBV en transplantation rénale : gestion du risque de
lymphoprolifération post-greffe
4.2.2 Les polyomavirus humains
Classification, physiopathologie et structure virale
Épidémiologie et mode de transmission
Cycle de réplication virale
Réponse immune cellulaire spécifique des polyomavirus chez le sujet immunocompétent
Complications des polyomavirus en situation d’immunosuppression
Le virus BK et risque de néphropathie à BK-v : gestion du risque infectieux
Le virus JC et risque de leuco-encéphalopathie multifocale progressive
5 Surveillance immuno-virologique du patient transplanté rénal
Hypothese et objectifs du travail de these
Résultats
Partie 1 – Evaluation du BK-v et des LT spécifiques du BK-v en transplantation rénale : résultats de l’étude MelTyK
Partie 2 – Méthode d’évaluation du risque individuel de Nx BK-v : brevet FR1855342
Partie 3 – Evaluation du JC-v et des LT spécifiques du JC-v en transplantation rénale
Discussion et perspectives
Partie 1 – Quelle est l’implication des lymphocytes T mémoires spécifiques du BK-v et les mécanismes physiopathologiques suspectés sur le risque de Nx BK-v ?
Partie 2 – Quel est l’impact des incompatibilités HLA sur le risque de Nx BK-v ?
Partie 3 – Y a-t-il des biomarqueurs individuels d’évaluation du risque de Nx BK-v chez un patient transplanté rénal ?
Partie 4 – Est-il possible de restaurer les capacités fonctionnelles des LT spécifiques du BK-v et de contrôler le risque de Nx BK-v ?
Conclusion
Annexes
Bibliographie
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