Déficits Immunitaires: Origines génétique et acquise Bertrand Arnulf Immuno-hématologie Saint Louis L3 Physiopathologie du système immunitaire et immunothérapies

Réponse immunitaire Microbes Bactéries, virus parasites, champignons Immunité Innée Immunité adaptative Complément CD4 CD8 Cellulaire Lymphocytes T Macrophage Tissus Lymphocyte B Polynucléaire N Cellule Dendritique Humorale Monocyte Plasmocyte NK Phagocytose Migration Agression Plaie, effraction Inflammation Périphérie Organes lymphoïdes Ganglion

CSH CSL CSM Progéniteur myéloïde Polynucléaires (granulocytes) neutrophile éosinophile basophile Monocyte Macrophage Cellule dendritique Lymphocytes B T CD4 Cellules NK T CD8

Ontogenèse des lymphocytes T et différenciation B Lymphocyte T immature thymus Lymphocyte T mature Progéniteur Commun Deficit Immunitaire Héréditaire ou acquis Cellules souches Organes Ganglion lymphatique Lymphocyte B naïf Moelle osseuse B mémoire plasmocyte

Déficits Immunitaires Défaut héréditaire (primitif) ou acquis (secondaire), Maturation/activation lymphocytaire B et/ou T (humorale/cellulaire) Mécanismes effecteurs immunité innée/adaptative Susceptibilité aux infections: Insolites: germe, sévérité, récurrence, chronicité, résistance Nature des microbes  type de déficit Parfois, autres complications Certains cancers (infection par virus oncogène: EBV) Lympho-proliférations (hyperplasie, granulome) Auto-immunité (déficit T régulateurs...), auto-inflammation

Déficits immunitaires combinés sévères (DICS) Défaut immunité cellulaire et humorale = rares mais sévère Révélation dans premières années de la vie Diagnostic urgent à faire

CSH CSL CSM Progéniteur myéloïde Polynucléaires (granulocytes) neutrophile éosinophile basophile Monocyte Macrophage Cellule dendritique Lymphocytes B T CD4 Cellules NK T CD8

Mutation BTK Déficit RAG Déficit ADA Mutation gc T T Di George Pré BCR précurseur B Pro B Pré B B immature B mature Déficit RAG Déficit ADA Mutation gc Pré TCR T T précurseur T Pro T Pré T double positif simple positif naïf mature Di George Agénésie thymique

Système Immunitaire: Les acteurs Déficit Combiné Sévère (SCID) 45% Système Immunitaire: Les acteurs

Hématopoïèse

gc Hématopoïèse Mutation Déficit Combiné Sévère (SCID) 45% Récepteur Il2, 4, 7, 9, 15 Déficit Combiné Sévère (SCID) 45%

Déficits immunitaires complexes/syndromiques Association déficit immunitaire B et T et autres symptômes Syndrome de Wiskott-Aldrich (lié à l’X): WASP (cytosquelette) eczéma, thrombopénie (microplaquettes) infections bactériennes et/ou virales répétées Auto-immunité et lymphomes lymphopénie CD8, hypogammaglobulinémie Ataxie-Télangiectasie (AR): ATM (réparation ADN) ataxie cerebelleuse, télangiectasies (conjonctives) déficit cellulaire avec lymphopénie progressive, baisse IgA, G Cancers et lymphomes

Déficits immunitaires Humoraux

Développement et différenciation des lymphocytes B Lymphocyte B mémoire plasmoblaste mutations somatiques commutation isotypique (antigène, lymphocytes T) follicule lymphoïde Plasmocyte à IgM 108 ly. B/ jour moelle osseuse réarrangement des gènes des Ig plasmocyte précurseur B lymphocyte B «naïf»

commutation isotypique B mémoire plasmoblaste commutation isotypique mutations somatiques follicule lymphoïde Antigène, lymphocytes T Plasmocyte à IgM moelle osseuse Réarrangement gènes Ig plasmocyte précurseur B lymphocyte B «naïf»

Lymphopoïèse B IgM IgM IgD l5 m Cellule souche Pro-B Pré-B B immature B mature Plasmocyte Moelle osseuse Périphérie

Transduction du signal par le BCR Aggregats Iga (CD79a) Igb (CD79b) Fyn BLNK ITAM ITAM Syk Blk Lyn BTK PLC-g Ras, Raf, MEKK1 Ca++ Calmoduline Calcineurine JNK Activation B NFAT AP-1 NFkB

Déficits immunitaires Humoraux Agammaglobulinémie (lié à l’X): mutation tyrosine kinase de Bruton Mutations chaîne lourde mu, lamba 5, Iga/Igb, BLINK (AR) Syndrome hyper IgM: CD40L (lié à l’X) déficit humoral et cellulaire CD40, AID, UNG (AR) déficit humoral Syndrome lymphoprolifératif lié à l’X (XLP, syndrome de Purtilio) susceptibilité à la primo infection EBV, (défaut de SAP), XIAP Déficit immunitaire commun variable Déficit en sous classe (IgG2, IgG4, IgA): (fréquence déficit IgA 1/600)

Transduction du signal par le BCR Aggregats Iga (CD79a) Igb (CD79b) Fyn BLNK ITAM ITAM Syk Blk Lyn BTK PLC-g Ras, Raf, MEKK1 Ca++ Calmoduline Calcineurine JNK Activation B NFAT AP-1 NFkB

Lymphopoïèse B IgM IgM IgD l5 m Cellule souche Pro-B Pré-B B immature B mature Plasmocyte Moelle osseuse Périphérie

Réponse immunitaire dans le centre germinatif: maturation d’affinité Réseau de cellules Folliculaires dendritiques T plasmocyte T Ag Ag T Cell B naive B centrocyte Ag T Cellule B mémoire Ag Ag centroblaste Proliferation cellulaire (6-8 h division) mutation somatiques Commutation isotypique (AID) Formation de B mémoire Sécretion d’Ig Apoptose massive des B de faible affinité Sélection des B de forte affinité

Séléction des B de haute affinité Apoptose des B de faible affinité B mémoire plasmoblaste AID CD40 T Commutation isotypique (switch) Centrocyte Séléction des B de haute affinité Apoptose des B de faible affinité AID CFD Mutations somatiques Centroblaste Prolifération Plasmocyte à IgM lymphocyte B «naïf»

Hyper-IgM syndrome HIGM Déficit du « Switch » ? AD UNG HIGM4 <5% AR CD40 HIGM3 AID HIGM2 10-20% CD40L HIGM1 55-60% X-linked

Déficit immunitaire commun variable 1cas/30,000, H=F Anomalie génétique identifiée chez peu de malades mais familiales 25% Révélation souvent après l’adolescence IgG<5g/l; déficit IgA (50%) Nombre de lymphocytes B normal mais défaut B mémoires Défaut fonctionnel T rare Infection ORL et pulmonaires, digestives (Giardia, Salmonella, Campylobacter) Syndrome lymphoprolifératif (40%) et auto-immunité (cytopénies) (20%)

Déficits primitifs de l’immunité innée

Réponse immunitaire Microbes Bactéries, virus parasites, champignons Immunité Innée Immunité adaptative Complément CD4 CD8 Cellulaire Lymphocytes T Macrophage Tissus Lymphocyte B Polynucléaire N Cellule Dendritique Humorale Monocyte Plasmocyte NK Phagocytose Migration Agression Plaie, effraction Inflammation Périphérie Organes lymphoïdes Ganglion

Déficits de l’immunité innée Déficit en Complément voie classique (C2, C3 ou C4): infections bactériennes à germe encapsulés (Steptococcus Pneumoniae, Haemophilius Influenzae B, Neissseria Meningitidis) association maladies auto-immunes (lupus, GNMP) voie alterne (facteur H, I): infections bactériennes à germe encapsulés, GNMP, SHU déficit en properdine infection à Neissseria Meningitidis Complexe d’attaque membranaire (C5 à C9) infections bactériennes à Neissseria Meningitidis

Système du Complément Voie classique C1q, C1r, C1s MBL, MASPs Voie des lectines C4, C2 C4b2a C3 Properdine C3bBb Voie alterne Facteur D Facteur B C3b Voie finale commune C5, C6, C7, C8, C9 C8 C7 C6 C5b Poly C9 Lyse osmotique Anaphylatoxines Chimiotactisme Opsonisation

Déficits de l’immunité innée Déficits phagocytaires ou neutropénies infection à pyogenes (abcès cutanés, peri-orificielles, aspergillose) quantitatifs: Agranulocytose de Kostmann (HAX1), Schwachman-Diamond (SDBS), ELA2 qualitatifs: Granulomatose septique chronique (NADPH oxydase) Chédiak-Higashi (défaut lysosome: LYST) Susceptibilité aux mycobactéries: BCGite défaut IL12/IFN gamma (phagocytes, T, NK)

Déficit immunitaire primitif: Approches thérapeutiques Contrôle des infections et correction déficit: Substitution en immunoglobulines polyvalente (déficit humoral) Greffe de moëlle allogénique Substitution enzymatique (déficit ADA) Thérapie génique (ADA, SCID gammaC)

Déficit immunitaire - Orientations et explorations - Infections ORL et broncho-pulmonaires (Streptocoque, pneumocoque, hémophilus) Déficit humoral (immunoglobulines) Méningites à méningocoque Déficit en Complément (C5-C9) Infections virales chroniques ou récidivante (HSV, VZV, HPV ...) Infections à germes intra-cellulaires (Listeria, mycobactéries, salmonelles ...) Déficit T, IFN, IL12 Infections fongiques et intra-cellulaires chroniques Déficit des fonctions macrophagiques et polynucléaires

Les grandes orientations pratiques Mycobactérie Aspergillose Pneumocystose Polynucléaire Phagocytose Lymphocyte T Immunité cellulaire T Immunité immédiate Complément IgM naturelles Immunité humorale Lymphocyte B Immunoglobulines Staphylocoque CMV Haemophilus Pneumocoque

Qu’est-ce que l’Opportunisme ? Pneumocoque Haemophilus Tuberculose M. atypique Légionellose Aspergillose Pneumocystose Infections Banales Infections Opportunistes

Exploration d’un déficit immunitaire primitif (DIP) Comment s’orienter Interrogatoire Arbre généalogique Examen clinique Comment situer l’anomalie Hémogramme Dosage des Immunoglobulines et réponses anticorps Dosage du Complément Phénotypage lymphocytaire Fonction des polynucléaires et fonctions lymphocytaires Comment définir l’origine du DIP Dosages enzymatiques Séquençage génétique

Interrogatoire et Examen Clinique Enfance Maladies infantiles classiques Vaccins (BCGite ?) Verrues, zona « toujours malade » Infections Pathogène Opportunisme Sévérité, récurrence, chronicité, résistance … Complications non (directement) infectieuses Hyperplasie lymphoïde, adénopathies, splénomégalie Granulomatose Tumeur: lymphome, HPV invasif, Kaposi … Cytopénie auto-immune

Exploration d’un déficit immunitaire primitif Arbre généalogique

Orientation biologique: NFS Hémogramme Polynucléaires neutrophiles Lymphocytes Monocytes Corps de Jolly Plaquettes (nombre et taille)

Orientation biologique: Immunoglobuline/Anticorps Electrophorèse des protides hypogammaglobulinémie Dosage IgG, IgA, IgM (B60 … 16€) Sous-classes IgG (si IgG normales) Immunofixation

Explorations de l’Immunité adaptative In Vitro Cytométrie en Flux: - Phénotypage lymphocytaire T et B - Marqueurs d’activation lymphocytaire - Marqueurs cellule naïve/cellule mémoire Défaut quantitatif ? Tests fonctionnels: - Prolifération - Production de cytokines - production d’Acs (B) /Tests de cytotoxicité (T) Défaut qualitatif ? In Vivo Production d’Acs (B) Tests d’Hypersensibilité retardé (T)

Fonctions cellulaires Lymphocytes Prolifération / mitogènes PHA, ConA, PWM Prolifération / antigènes Candidine Tuberculine Toxo, CMV … Switch in vitro Système CD40/CD40L Production IFN Système IL12/IFN Polynucléaires Phagocytose sur lame Réduction du NBT Production anions O2- Production H2O2

Etude des réponses vaccinales Diphtérie-Tétanos-Polio (T-dep) HAV HBV Rage … Pneumocoque non conjugué (T-indep) Haemophilus (T-indep) Réponse immédiate S4-S6 Maintien de la réponse (mémoire) M12 Pas chez des patients substitués …

Exploration d’un déficit immunitaire primitif (1) (2) Interrogatoire / Examen Arbre familial Hémogramme Electrophorèse des protides Dosage IgG, IgA, IgM Réponses vaccinales HIV, HTLV-I Dosage Sous-Classes IgG Prolif. in vitro (Mg et Ag) Corps de Jolly Complément: CH50 Fonction PN, NBT Dosage ADA, PNP

Exploration génétique ? Exemple des hypogammaglobulinémies XLA (Bruton) BTK XLP (Purtilo) SAP, XiAP HIGM CD40L, AID … DICV Défaut de production d'anticorps hypo-IgG + [hypo-IgA et/ou hypo-IgM] Défaut de réponse vaccinale Ag protéique T-dep (DTP) Ag polysaccharidique (Pneumo23) ≈ 1 / 30 000 M = F , 15 - 30 ans, Formes familiales: 20-25% IgG < 5 g/l IgA < 0.70 g/l IgM < 0.40 g/l

Déficits Immunitaires acquis (secondaires) Infection VIH, HTLV-I Déplétion T auxiliaire CD4+ normaux Malnutrition/enteropathies Inhibition maturation/fonction lymphocytaires Syndrome néphrotique fuite protéique (gammaglobulines) Irradiation/Chimiothérapie Envahissement médullaire Diminution production précurseurs médullaires Immunosuppresseurs Inhibition maturation/fonction lymphocytaires Hémopathies lymphoïdes Transformation tumorale des lymphocytes Hypogammaglobulinémie, anergie Splénectomie Asplénie fonctionnelle Diminution phagocytose des microbes

Déficit immunitaire acquis: Approches thérapeutiques Contrôle des infections, traitement étiologique et correction déficit: Traitement anti-rétroviral (VIH) Substitution en immunoglobulines polyvalente (déficit humoral) Antibio-prophylaxie Vaccinations: malade + proches

Déficits Immunitaires Défaut héréditaire (primitif) ou acquis (secondaire), Maturation/activation lymphocytaire B et/ou T (humorale/cellulaire) Mécanismes effecteurs immunité innée/adaptative Susceptibilité aux infections: Insolites: germe, sévérité, récurrence, chronicité, résistance Nature des microbes  type de déficit Parfois, autres complications Certains cancers (infection par virus oncogène: EBV) Lympho-proliférations (hyperplasie, granulome) Auto-immunité (déficit T régulateurs...), auto-inflammation

Exploration immunité innée

Explorations de l’Immunité cellulaire In Vitro NFS= Nombre de lymphocytes circulants Cytométrie en Flux: Phénotypage lymphocytaire T: CD3- CD4- CD8- - Marqueurs d’activation lymphocytaire (HLA-DR) - Marqueur cellule naïve/cellule mémoire CD45RA+/CD62L+, CD45RA- ou RO+/CD62L+ central mémoire…. Tests fonctionnels: - Prolifération - Production de cytokines (Quantiféron) - Tests de cytotoxicité In Vivo Tests d’Hypersensibilité retardé (IDR)

Exploration de l’Immunité Humorale In Vitro : Gammaglobulines Dosage des classes d’Igs: IgG, IgA, IgM, IgE, IgD Sérum (+Sous classes IgG1 à IgG4) Numération des Lymphos B Cytométrie: CD19-, CD20, -Ig de Mb, mémoire CD27 Etude de la Production d’Anticorps in vitro après stimuation: Cel.mononuclées In Vivo : Production d’Acs spécifiques en réponse à un rappel d’Ag vaccinal.