Immunosia Immunité innée :

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1 Immunosia Immunité innée :
AVICENNE GHU Nord AP-HP Immunosia Immunité innée : Illustration pratique, la physiopathologie de la SPA G. Falgarone INSERM ERI18, EA-4222 Service de Rhumatologie Hôpital Avicenne AP-HP, Université Paris 13 Bobigny

2 Définition Immunité innée Immunité adaptative Non spécifique
Barrières physiques pré-existantes Indépendante de l’antigène Réponse maximale d’emblée Pas de mémoire Immunité adaptative Spécifique Réponse dépendante de l’antigène Temps de latence entre l’exposition et la réponse maximale Mémoire immunitaire

3 1ère étape : Les barrières physiques
Fig DW 1

4 Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (1)
Site acteur fonction Peau Cellules Sueur Desquamation lavage, acides gras Tractus digestif Cellules épithéliales Péristaltisme, pH ac. biliaires, ac. gras Poumon Cils bronchiques Ascenseur mucus surfactants Nasopharynx Yeux Mucus, salive, larmes Lavage, lysozyme Phagocytose & lyse intra-cellulaire Cytolyse directe et dépendante des anticorps Sang Organes lymphoïdes Phagocytes, K, NK & LAK

5 Mécanismes effecteurs de l’immunité innée (2)
Site acteur fonction Sérum et autres sécrétions lactoferrine transferrine chélation ion interferons, TNF- protéines antivirales activation phagocytose hydrolyse peptidoglycane lysozyme opsonisation, phagocytose augmentation, inflammation fibronectine complément

6 Action cellulaire : La phagocytose
Fig DW 1

7 LB LTgd NKT LTab NK LT CD8 LT CD4 DC Mastocytes Macrof PN Baso
Figure 1G PN Eosino LT CD4 PN Neutro

8 Phagocytose Lyse pathogène intracellulaire Inflammation et dégât tissulaire Noyau caractéristique, cytoplasme Granules, CD67 Phagocytose Lyse pathogène intra et extra-cellulaire Réparation tissulaire présentation antigénique Noyau caractéristique et CD14 Endocytose, micro-pinocytose Phagocytose Cellules présentatrice de l’antigène (APC) professionnelle Dendrites selon le stade de maturation CD80, CD86, CD11b/ouc, CD1a

9 La phagocytose : Les PRR
PRR = pathogen recognition receptor Récepteurs : Éboueurs (polymères anioniques ou lipoprotéines acétylées de faible densité) IgG FcR Complément 3 types de PRR Internalisé : scavenger (éboueurs), R au mannose, FcR Sécrété : complément, mannose-binding lectin (MBL)

10 La phagocytose : AC-récepteur FC
Bactérie extra-cellulaire Opsonisation Digestion ds Lysozyme

11 PRR, TLR et autres PAMPS…
PRR = pathogen recognition receptor Sécrété : complément, mannose-binding lectin (MBL) Internalisé : scavenger, R au mannose Signal cellulaire : TLR TLR : Toll/like receptor PAMPS : pathogen associated molecular pattern, les ligands

12 Superfamille des IL-1 /Toll récepteurs
Système de défense archaïque Commun avec la drosophile (toll) Défense anti-bactérienne et fungique Superfamille commune au récepteur à l’IL-1 Toll like receptor Récepteurs Toll-IL-1 Immunité innée (réponse « non spécifique » aux bactéries, virus) Récepteur au LPS Récepteur IL-1 Domaine extra-cellulaire = LRR Domaine intra-cellulaire = TIR

13 Super-famille des IL-1 /Toll récepteurs
Bell, Trends Immunol, 2003 Super-famille des IL-1 /Toll récepteurs

14 Les TLR et leurs PAMPs PAMP: pathogen associated molecular pattern
Type de macromolécules reconnues par les TLR Peptidoglycane (Gram positifs) Lipoprotéine Lipoarabinomannane (Mycobactérie) LPS (leptospires) GPI (trypanosome) Zymosan (levure) LPS (gram négatifs) Acide lipoteïchoique (gram positifs) Protéine RSV F CpG non méthylés ARN simple brin Flagelline ARN double brin

15 T naïf T naïf DC PAMPs Pathogène TLR PRR endocy-tosique TCRab TCRab
CMH II PRR endocy-tosique B7 CD28 T naïf TCRab CD28 T naïf TCRab B7.1/2

16 DC : interface entre immunité innée et spécifique

17 Récepteurs de type Toll Expression différentielle
Monocytes CD myéloïdes CD plasmacytoïdes CD CD8a CD CD11b+ TLR Bactéries Gram+ Bactéries Gram- Champignons Virus à ADN Virus à ARN sb Virus à ARN db 1 2 6 1 1 1 2 2 2 8 3 8 7 9 3 9 3 7 9 6 6 6 5 5 5 4 IL-12, TNF, IL Interférons type I IL IL-10 (Iwasaki & Medzhitov, Nat. Immunol., 2004) Monocytes: tous les TLRs Cellules dendritiques: plasmacytoïdes: TLR7 et 9 Myéloïdes: TLR1, 2, 3,4, 5, 6 et 8

18 Fig 2 DW

19 Spondylarthropathies
Uvéites B27 Spondylarthrites ankylosante Rhumatisme psoriasique Rhumatismes articulaires des MICI Arthrites réactionnelles

20 Spondylarthropathies
Maladies fréquentes 0,52% de la population (Saraux, J. Rhumatol 1999) 0,53 F / 0,41 H Sexe ratio  1 à 3 études familiales : autres gènes ? DR4 ! (Said-Nahal, Ann Rheum Dis, 2002) Association au HLA-B27 (%) Spondylarthrite ankylosante 95 SpA indifférenciée 80 Arthrites réactionnelles 50-80 Rhumatisme psoriasique 50 Rhumatismes infl. digestifs 50-75 SpA juvénile 80 Population générale 6-8 Maladie génétique mais B27 explique 50% maladie

21 HLA-B27 Gènes hors CMH

22 A Associé maladie de Crohn Pas SPA Figure GF2
Même titre, légende suivante : (Expression macrophagique : A ; grossissement sur le récepteur NOD : B); Les récepteurs de la famille NOD sont exprimés dans le cytoplasme des macrophages (A), et reconnaissent les PAMPs par leur domaine LRR (B); Le domaine de souplesse NOD permet alors le recrutement par le domaine CARD de kinases qui aboutiront à l’activation de NFkB avec les actions détallées sur le schéma. Associé maladie de Crohn Pas SPA

23 HLA-B27 :appartient au CMH
Complexe Majeur d’Histocompatibilité Dénomination générique (toutes espèces) Human Leukocyte Antigen – (HLA) CMH humain (Jean Dausset, 1950) chromosome 6, (6p21.3) Complexe : > 200 gènes codant pour des produits très divers. Majeur : Les produits sont à l’origine de différences allogéniques importantes entre individus de la même espèce. Histocompatibilité : A l’origine de phénomènes de rejet de greffe entre sujets incompatibles.

24 Structures du CMH Classe I et Classe II
Sillon peptidique Classe II a1 a2 a1 b1 HLA-A HLA-B HLA-C H2-K H2-D H2-L HLA-DR HLA-DQ HLA-DP H2-I-A H2-I-E b2-micro globuline a2 b2 a3 Domaines extra-cellulaires Membrane plasmique Cytosol Une chaîne TM: HLA-A, B et C associée à la b2-microglobuline Deux chaînes TM: HLA-DPA, DPB; DQA, DQB et DRA, DRB

25

26 HLA-B27 : Sous-types

27

28 Peptide arthritogénique
B27 = molécule CMH de classe I Peptide présenté par B27 Parham, Immunol. Today, 1990 Lopes de Castro, Curr. Opin. immunol. 1998 LT CD8+ cytotoxiques dans l’articulation Hermann E., Lancet, 1993 Ugrinovic S., J. Immunol., 1997

29 Peptides liés par B27, réponse T et mimétisme moléculaire
Séquences peptidiques bactériennes se liant à B27 PPLRRYLEARRDVI P. aeruginosa methyl transférase EWLRRCVEAFGLQP K. pneumonaie nitrogénase nifN ARVTARRYLEFLE B. megaterium Scofield R.H., Lancet1995 Séquence peptidique de classe I se liant à B27 EWLRRYLENGKETLQRVDP région HV3 Scofield R.H., PNAS 1993 Boisgérault F., JCI 1996

30 Golgi Membrane cellulaire externe Réticulum endoplasmique ERp57 tpn
cln b 2-m crt CL Peptides

31 « Misfolding » Homodimères Défaut de « repliement »
Stabilisation du classe I par b2m Accumulation de chaînes lourdes libres Dépendant de la poche peptidique Colbert, PNAS, 1993 Homodimères à la surface Bowness, J. Immunol, 1999 Homodimères

32 Modèle du rat transgénique pour le HLA-B27
Plusieurs lignées de rats transgéniques pour HLA-B27/m (Hammer, Cell, 1990) Nombreuses copies (150) 33-3 (F344) 21-4H (Lew) « Spondylarthropathie » Quelques copies (6) 21-4L (Lew) développement normal

33 Modèle du rat transgénique pour le HLA-B27
«Spondylarthropathie» du rat : Inflammation digestive Arthrites Psoriasis conjonctivite Inflammation rachidienne Orchite

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37 Rats transgéniques B27 Dépendant du niveau d’expression de B27 à la surface cellules hématopoïétiques LT CD4+ pathogènes Liaison peptidique influencent maladie Arthrites et inflammation digestive dépendant de flore digestive Lignées germfree 33-3 an 21-4H Disparition des arthrites et inflammation digestive Peau, ongles, orchites inchangés Recolonisation des rats B27 Inflammation digestive en qq jours Arthrites Bacteroides Expériences de décontamination Metronidazole

38 Yersinia-Are-B27 Infections à Yersinia pseudotuberculosis (Ypst) et Yersinia enterocolitica (Yent) compliquées d’arthrites réactionnelles (Are) Association au HLA-B27 Dans l’articulation : Pas de Yersinia vivante Antigènes yersiniens présents Clones anti-Yersinia dans le liquide articulaire et la synoviale Hermann E., Lancet, 1993 Ugrinovic S., J. Immunol., 1997 Première mise en évidence in vivo de cellules cytotoxiques anti-Yersinia Spécificité anti-Yersinia Restriction par le CMH de classe I Cellules T CD8 + Cibles infectées par la bactérie vivante Falgarone G., J. Immunol., 1999

39 d'après Cornelis & Wolf-Watz (Mol. Microbiol
d'après Cornelis & Wolf-Watz (Mol. Microbiol., 1997) adapté par Silhavy (Science 1997)

40 Cytotoxicité anti-Yersinia et B27
Réponse CTL spécifique de Yersinia chez le rat B27 : Pas de restriction B27 : > Hypothèse du peptide arthritogénique infirmée Mais rôle de B27 : Réponse CTL plus faible chez les rats B27 Lyse des cibles B27+ diminuée Diminution des défenses anti-bactériennes ? > Persistance de la bactérie ? Mécanismes indépendant de l’antigène fonction CMH B27

41 Interaction beta2microglobuline-chaperonne (persistance bactérienne)
Macrophages (U937) B27 infectés par Salmonelle Persistance de la bactérie prolongée Production NO diminuée (- IL-10, +TNFa) Transduction NFkB altérée Granfors, A&R, 2000

42 Spondylarthrite, immunité innée
Et stress cellulaire

43 Spondylarthrite, immunité innée
Cellules dendritiques Macrophages

44 Défaut de stimulation des T allogéniques et syngéniques
DC Ntg 10 5 DC B27 10 4 Syngénique DC Ntg Cpm 10 3 DC B27 . 10 2 10 1 3 10 30 DC per well 10-3 (x ) .

45

46 Stress intracellulaire : Misfolding
Accumulation de HLA-B27 non replié Production de chaperonne Modification métabolisme cellulaire réponse stress modifié production interferon augmentée après stimulation TLR Turner, Colbert et al, A&R, 2007

47 Expression membranaire
Dimères ou B27 anormaux Reconnus KIR : Killer Inhibitory Receptor

48 Cellules NK Cytotoxicité NK naturelle :
cellules Natural Killer, killers et IFNgamma Lyse cellules tumorales, cellules infectées par les virus, cellules en vieillissement. Cytotoxicité repose expression des antigènes CMH class I 10-20% lymphocytes circulants LGL : large granular lymphocytes CD16+, CD56+ , CD57+, CD69+, CD94+, CD122+, CD158+, CD161+, CD8+ Lyse des cellules n’exprimant pas le classe I Apoptose, après contact cellulaire en 30 à 90 mn

49 Cellules NK KIR et KAR Killer Inhibitory/Activating Receptor CD158
Sous-famille KIR2DL KIR2DL1 KIR2DL2 KIR2DL3 KIR2DL4 Sous-famille KIR3DL KIR3DL1 KIR3DL2 Sous-famille KIR2DS KIR2DS1 KIR2DS2 KIR2DS3 KIR2DS4 KIR2DS5 Sous-famille KIR3DS KIR3DS1

50 KIR2D KIR3D

51 Regulation des fonctions NK
MHC I KIR KAR KAL Pas de lyse Lyse

52 KIR et SPA KIR3DL1 KIR3DS1 Chan, A&R, 2005

53 Récepteurs éboueurs et SPA
CD63 macrophagique augmenté dans les sites inflammatoires Action anti-inflammatoire Inhibition fonction T Baeten, A&R, 2004 Observés dans intestin Synthèse amines vasoctives? TLR2 et TLR4 augmentés Cytokines-monokines (TNFalpha)

54 T naïf T naïf DC PAMPs Pathogène TLR PRR endocy-tosique TCRab TCRab
Interaction dépendant ag : rôle lymphocytes T Pathogène TLR DC CMH II PRR endocy-tosique B7 CD28 T naïf TCRab CD28 T naïf TCRab B7.1/2 Stress cellulaire: Défaut repliement hétérodimère Défaut régulation défense contre pathogène : diminution? -Entretien inflammation)