IMMUNORECEPTEURS

ORIGINE DIFFERENCIATION REPERTOIREDES LYMPHOCYTES B et T

MED-2 Professeur Lionel PRIN Immunologie Lille2Université de Lille – Nord de France

INTRODUCTIONORIGINE DE LA DIVERSITE DES

RECEPTEURS

IMMUNITE

AppriseImmunité adaptative

Lymphocyte 2

Lymphocyte 1

Immunité naturelleInnée

Cellule 2

Cellule 1

Récepteurs invariantsLarge spectre d’éléments reconnus

Récepteurs variables

Reconnaissance = épitope

Récepteurs clonotypiques

épitope ……… paratope

Antigènes Récepteurs de l’immunité adaptative

diversité diversité des domaines chimique variables

partie : variable constante

domainesConstants

domainesVariables

Protéinesassociées

1 lymphocyte (clone) = 1 type de récepteur

" récepteur clonotypique "

Reconnaissance

Activation

Expansion

Différenciation

Apoptose Mémoire

Signal

IMMUNITE ADAPTATIVE

Cellule immunocompétente

Récepteur à domaine variable

PARATOPE ComplémentaritéImage « clé-serrure »

EPITOPE

Antigène (Epitopes)• spécificité• immunogénicité

ConformationnelLinéaire

RECEPTEURS

Lymphocytes B = Immunoglobuline : Immunité humoraleLymphocytes T = 2 chaînes : Immunité cellulaire

LYMPHOCYTE

IMMUNITE ADAPTATIVE

RECONNAISSANCE D’ANTIGENE NATIF

RECONNAISSANCE D’ANTIGENE FRAGMENTE

B

T

CPA

APPRETEMENT

EPITOPE CONFORMATIONNELOU

EPITOPE LINEAIRE

FRAGMENT D’AG ENCHASSE DANS UNE MOLECULE HLA

RECEPTEURS DES LYMPHOCYTES T : TCR

RECEPTEURS DES LYMPHOCYTES B : BCR

Répertoire immunologique=

Ensemble des récepteurs pour l'Ag

Épitope B

Paratope

VH

3 x CDR

LcBLcB

LcTLcT

Répertoire immunologique=

Ensemble des récepteurs pour l'Ag BCR : Chaîne lourde = H (heavy) / Domaines constants (CH) - Domaines variables (VH)

Chaîne légère = L (light) / Domaines constants (CL) - Domaines variables (VL)

TCR : Chaîne bêta () : V / CChaîne alpha () : V / C

95%

BCR : H : VH - CH1 - CH2 - CH3 CH4 14Lambda () : V + C22

Kappa () : V + C2

TCR : : (V -C) 14: (V -C) 7: (V -C) 7: (V -C) 14

Chromosome

< 5%

LcT

V V

Récepteurs pour l'antigène

Gènes codant pour les domaines Variables (V)• V : Gènes de Variabilité : VH, VL, V, V • D : Gènes de Diversité : VH, V, V • J : Gènes de Jonction entre les domaines V et C

LcB

VLVL

VHVH

Con

stan

t

Fab

Fc

Réarrangements somatiquesintra chromosomiques

Action de recombinasesRAG-1 / RAG-2

CoupureAssemblage

ADN de la lignée germinaleX Y//

Reconnaissance de signauxde recombinaison

("heptamère-nonamère")X Y//

7 799

2312

Signaux d'appariements

X

997 7

//

Circularisation

Y

X Y

Gène fonctionnel

ADN réarrangé

Transcription

Maturation (épissage)

Traduction

Coupure et pertede matériel génétique

> 50 VHVH1

// // //

VH2

VH3

VH4

DH DH

DH

JH JH JH C

VHn JH

C

C3

C1

C1

C2

C4

C

C2

[1] ADN de la lignée germinale

Recombinases

RAG-1 et RAG2

[4] Transcription et maturation(epissage de l’ARN)

VH1

// // //

VH2

VH3 DH DH JH C...

VHn

[2] Recombinaison D-J

VH4

C

[3] Recombinaison V-D-JC

CV D J

C

Recombinaison somatique

IgMIgD

[5] Traduction (protéine)

Addition ou pertes de nucléotidesRôle de la Terminal-Deoxynucleotidyl Transférase (TDT) +++

Différentes jonctions possibles différentes séquences d'AA= Diversité (peptide N : non codé par l'ADN génomique)

Diversité N (CDR3)

Recombinaisons somatiquesdes jonctions imprécises

D J

Anomalie de recombinaison Abortif

Défauts de recombinaison déficit immunitaire (SCID)

Génération de la diversité

Diversité "jonctionnelle"Au points de jonction V-D-J ou V-J : addition (peptide N)

ou pertes de nucléotides

Diversité "combinatoire"Choix au hasard des recombinaisons V-D-J ou V-J

Diversité "d'association"Réarrangements indépendants

BCR : de VH et de VLTCR : de V et V

Appariements au hasard de VH et VL (paratope du BCR)Appariements au hasard de V et V (paratope du TCR)

Mutations somatiques : uniquement pour le BCR

+++Dans les centres germinatifs (coopération T-B)

Multiplicité des clones : richesse du répertoire

Domaine variable de la chaîne lourde des Ig

300 VH / 10 DH / 4 JH

Diversité combinatoire300 x 10 x 4 = 12 000 réarrangements possibles

+ Variations jonctionnelles (x facteur 100)

12 000 x 100 = 1 200 000 agencements

Diversité d'association 1 200 000 chaînes H peuvent se combiner avec l'une des quelconques > 10 000 chaînes L (légères)

12 x 109 spécificités anticorps (configuration germinale) +

Les mutations somatiques

Richesse du répertoire Illustration

BCR : 109 à 1011 Spécificités distinctesTCR : 109 à 1011 Spécificités distinctes

LES LYMPHOCYTES B

Récepteurs clonotypiques des lymphocytes B (BCR)

Lymphocyte B

Ig de surface

Protéine associée = CD79 (Ig et Ig)Protéine associée = CD79 (Ig et Ig)

CD79

BCR : Immunoglobuline de membrane Monomère : Structure H2L2

Récepteur bivalentbivalent

BCR : reconnaît un épitope sur un Ag intactAg intact

Partie variable du BCR : MutationsMutations

BCR : Immunoglobuline de membrane Monomère : Structure H2L2

Récepteur bivalentbivalent

BCR : reconnaît un épitope sur un Ag intactAg intact

Partie variable du BCR : MutationsMutations

Ig de surface

Ag Ag natifnatif

CD79

Lymphopoïèse B

Moelle Absence de lymphocyte BAbsence de lymphocyte B BrutonBruton

IgM et IgD :Domaines variables identiques

IgM et IgD :Domaines variables identiques

Cellule souchelymphoïde Pro B

Pré B B immature

B naïf

Délétion Délétion

++AnergieAnergie

TOLERANCETOLERANCE

HLA DR

TdTTdT

IgMIgMCD19

HLA DR

CD19

CD19

CD19HLA DR

HLA DR

IgMIgM

IgDIgDCD22

CD20

CD20

Pro B Pro B

Pré B Pré B

B immature B immature

B naïf B naïf

IL7 Pre-BCRPuis BCR

BCR-editing

IsotypieTous les individus au sein du même espèce

IgG : C1 C2 C3 C4IgM : CIgA : C1 C2IgE : CIgD : C

IgG

IgM

IgAIgE

IgD

IMMUNOGLOBULINES

AllotypieCertains individus au sein d'une espèce Exemples : Km sur C kappa

Gm sur C1

IMMUNOGLOBULINES

IdiotypieSingularité liée à l'assemblage d'un domaine VH et d'un domaine VL

Idiotope

Idiotope

IMMUNOGLOBULINES

Répertoire BDélétion

Délétion

Elimination des cellules B autoréactives

Répertoire amputéamputénon restreintnon restreint

Epitopes Epitopes conformationnelsconformationnels (ou linéaires)

Elimination des cellules B autoréactives

Répertoire amputéamputénon restreintnon restreint

Epitopes Epitopes conformationnelsconformationnels (ou linéaires)

Lymphocyte B CD19+ 15 - 20% (sang)

OLP : B naïfs () non mutévie brève

B mature ()

OLS : B éduqué Mutations somatiquesMutations somatiques Commutations isotypiquesCommutations isotypiques

ou

OLP : B naïfs () non mutévie brève

B mature ()

OLS : B éduqué Mutations somatiquesMutations somatiques Commutations isotypiquesCommutations isotypiques

ou

DEVELOPPEMENT DES LYMPHOCYTES B

TOLERANCE VIS-À-VIS DES B AUTO-REACTIFS APOPTOSE + ANERGIE + BCR Editing

LES LYMPHOCYTES T

LT

TCRCDR2

CDR3

CDR1

HLA

cellule présentatrice d'Ag

Peptide

Récepteurs clonotypiques des lymphocytes T (TCR)

Protéine associée = CD3 () ( ou )Protéine associée = CD3 () ( ou )

TCR : dimère dimère MonovalentMonovalent

Reconnaît un fragment d'Agfragment d'Ag enchâssé enchâssé dans une molécule HLA

Pas de mutation

TCR : dimère dimère MonovalentMonovalent

Reconnaît un fragment d'Agfragment d'Ag enchâssé enchâssé dans une molécule HLA

Pas de mutation

CD3TCR

Lymphocyte T

CD3

TCR

Epitope

LT

Ag

HLA

TCR

CD3

Apprêtcellule

présentatrice d'Ag

Récepteur disponible+

peptide présentable=

Réponse

Lymphopoïèse T

Moelle (hématopoïétique)

Cellule souchelymphoïde

Pro T Pré T Thymus

12

3

Thymus absent

Thymus absent

Di GeorgeDi George

IL7 Pre-TCRPuis TCR

Lymphopoïèse T Etape Thymique

Sélection positive

+

Sélection négativeSélection positive

+

Sélection négative

1CD3i

CD1

CD2

CD7Cortex superficiel

Cellules = ++++

Cellules = ++++DP CD4

CD8CD3 TCR

et

Cortex profond

Cellules = ++

Cellules = ++

3 SP CD4

CD8CD3 TCR

ou

Médullaire

Cellules = +

Cellules = +

Sélection positive

HLAIIHLAII HLAHLAII

DP DP

TCR TCR CD3CD3

Cellules épithéliales corticales du thymus

CD4CD4

CD8

CD8

SP

TCR CD3

CD8SP

TCR CD3

CD4

Sélection négative

SP

HLA

TCR

CD3

Délétion clonale des cellules autoréactives

Délétion clonale des cellules autoréactives

AffinitéAffinité++++++

AffinitéAffinité++++++

SP

TCR

CD3

TCR-pep-HLA (Soi)

Apoptose>95%

<5% lymphocytes naïfs <5% lymphocytes naïfs - CD45RA- Vie longue (> 3ans)- Circulant- Production restreinte de cytokines (IL-2)

}

Délétion clonale + Anergie

Répertoire T

Délétion

Délétion clonale des cellules autoréactives dirigées contre le soi

TCR-pep-HLA forte affinitéAnergieRépertoire Amputé

Restreint au HLAEpitopes (fragments) linéaires

TCR = Absence de mutation somatique

T CD3+ : 60 à 65% des lymphocytes (sang)

: CD4+ 40 - 45% : CD8+ 20 - 25%

Rapport CD4/CD8