Diversité des immunoglobulines (Ig): mécanismes génétiques Jean-Paul Fermand Département d’Immunologie Clinique Hôpital Saint Louis, Paris

lymphocyte B -plasmocyte Chaîne légère ( ou λ) Chaîne lourde (IgG, A, M, D ou E)                           Antigène lymphocyte B -plasmocyte

Sites de reconnaissance de l’antigène Structure des immunoglobulines humaines normales Sites de reconnaissance de l’antigène NH2 H L CDR FR Site d’interaction avec les récepteurs Fc COOH

reconnaissance de l’antigène

Lymphopoïèse B moelle osseuse précurseur B lymphocyte B «naïf» réarrangement des gènes des Igg

Synthèse d'une chaîne légère kappa

Synthèse d'une chaîne lourde mu

signaux de recombinaison de gènes V, D et J

VDJ joining occurs by DNA recombination Recombination signal sequences Recombination Activating Genes RAG-1 and RAG-2

répertoire B: diversité combinatoire Gene Segments Combinations Vκ 40 Jκ 5 200 κ chains Vλ 31 Jλ 4 124 λ chains VH 51 DH 25 JH 6 7,650 H chains Any H chain with any L chain (324) 2.5 x 106

Génération de la diversité des anticorps combinatoire Assemblage des segments V et J (chaînes légères) et V, D et J (chaînes lourdes) Diversité Insertion ou délétion de nucléotides Jonctionnelle à la jonction entre les segments de gènes Assemblage chaîne légère/ lourde Assemblage aléatoire d’une chaîne lourde avec une chaîne légère

Réarrangement V(D)J: diversité jonctionnelle imprécision, addition d’ « extra-nucléotides » (régions N) par la TdT (terminal deoxyribonucléotidyl transférase)

Le prix de la diversité Diversité combinatoire + diversité jonctionnelle = énorme potentiel de variabilité Haut risque (2 fois sur 3) d’introduire une rupture du cadre de lecture aboutissant à une région V « nonsense »  « gaspillage » relatif car 2 allèles i.e. 2 possibilités pour VH et pour VL

Edition des récepteurs B

Lymphopoïèse B Cellule souche Pro-B DH - JH VH DH JH VH DH JH Pré-B VH

Récepteur Pré-B: Ig/Ig (CD79a/CD79b) chaînes µ membranaires + pseudo-chaînes légères (homologues des  et  mais invariantes) mHC Vpré-B 5 Ig/Ig (CD79a/CD79b) ITAM Lymphocyte pré-B

Lymphopoïèse B B immature VL JL VL JL B mature Cellule souche Pro-B DH - JH VH DH JH VH DH JH Pré-B VH

Différenciation des lymphocytes B

Co-expression IgM-IgD ARNmµ V D Cµ J L AAA chaîne lourde µ épissage Sites de polyadénylation épissage L V D J Cµ C ARN primaire transcrit V D C J L AAA chaîne lourde  ARNm

Synthèse d'une chaîne lourde mu membranaire (lymphocyte B) et d'une chaîne lourde mu sécrétée (plasmocyte)

BCR Btk BLNK BCR CD45 Ig/Ig CD40 PI3kinase BCAP Syk PLCg1 BLNH Akt Leu 13 Fc RIIb Lyn Fyn PI3kinase BCAP Syk Btk PLCg1 BLNK Grb2 SOS Shc BLNH Akt Ras VAV Nck ERK JNK

Différenciation des lymphocytes B

Génération de la diversité des anticorps Maturation d'affinité Hypermutations somatiques Diversité combinatoire Assemblage des segments V et J (chaînes légères) et V, D et J (chaînes lourdes) Diversité Insertion ou délétion de nucléotides Jonctionnelle à la jonction entre les segments de gènes Assemblage chaîne légère/ lourde Assemblage aléatoire d’une chaîne lourde avec une chaîne légère

B mémoire plasmoblaste Antigène follicule lymphoïde plasmocyte mutations somatiques commutation isotypique (antigène, lymphocytes T) moelle osseuse réarrangement des gènes des Igg précurseur B lymphocyte B «naïf»

Réponse immunitaire dans les centres germinatifs: maturation d’affinité Zone du manteau Ag cellules folliculaires dendritiques (FDC) plasmocyte Mémoire sécrétion des Ig cellule B memoire T Proliferation cellulaire (6-8 h division: une cellule = 104 blastes en 72h) apoptose massive Zone sombre (centroblastes) T mutation somatique Commutation isotypique selection par l’antigène cellule B naïve B Ag

représentation schématique d’un centre germinatif lymphocytes B mémoires Plasmocytes Commutation isotypique IgG IgA B T AID AID: Activation Induced cytidine Deaminase Sélection B FDC FDC Mutation somatique T CD40L CD40 µ d CD38 B Lymphocyte B «fondateur» FDC: Cellules Folliculaires Dendritiques

V D J C Mutations somatiques: mutations ponctuelles (délétions ou insertions) V D J C sélection de l’affinité des anticorps

Commutation isotypique Vn D J C Cµ C1 C 1-3 C  C2 C 2-4 E Vn D J V1 C  C2 C 2-4

Vn E E D J Cµ C C Cµ Vn D J E E Cµ Vn D J E C Cµ Vn D J E C  C  Sµ S Vn E E D J Cµ C C  CD40L + cytokines facteurs de transcription AID activation d’une S-DNAse C Cµ C  Vn D J E transcription Sµ S épisome E Cµ Vn D J E C Cµ C  Vn D J E C  DNA ligase ….

plasmoblaste B mémoires: IgD-, CD 38 -, CD 27+ follicule lymphoïde Zone marginale plasmoblaste follicule lymphoïde moelle osseuse réarrangement des gènes des Igg plasmocyte précurseur B lymphocyte B «naïf»

Antigènes T- dépendant CD27+, IgM+, IgD+, BCR muté Antigènes T- dépendant

Antigènes T indépendants Polysaccharides bactériens (capsule du pneumocoque, LPS) glycolipides, acides nucléiques ni processing, ni présentation MHC épitopes répétitifs, multivalence = pontage des sIg et activation B sans second signal réponse essentiellement IgM, en principe sans commutation isotypique (IgG2 anti-capsule bactérienne) ni maturation d’affinité, ni mémoire

Antigènes T- indépendant CD27+, IgM+, IgD+, BCR muté (Kruetzmann, J.Exp.Med, 2003)

asplénie = pas de zone marginale splénique = B « mémoires » IgM réponses anti-bactériennes T-indépendantes (germes encapsulés) (Kruetzmann, J.Exp.Med, 2003)

Après splénectomie. Déficit immunitaire humoral Après splénectomie Déficit immunitaire humoral germes encapsulés (pneumo ++) formes graves (adultes 5%, enfants 20%) vaccination polysaccharidique: efficacité ±, svt dissociée antibio prophylaxie

Gammapathie monoclonale Myélome B mémoire plasmoblaste Gammapathie monoclonale Myélome Leucémie lymphoïde chronique follicule lymphoïde Maladie de Hodgkin Lymphome diffus (bcl-6) Leucémie aigue lymphoblastique Lymphome folliculaire (Bcl-2) plasmocyte précurseur B lymphocyte B «naïf»

événement (s) oncogène (s) Immunoglobuline (Ig) monoclonale Clone lympho et/ou plasmocytaire anormal « quiescent »: gammapathie monoclonale « de signification indéterminée »  événement (s) oncogène (s) « actif »: hémopathie lympho et/ou plasmocytaire avérée (Myélome, Macroglobulinémie de Waldenström, autre)   Lymphocyte B -plasmocyte