RI ADAPTATIVE 1. Construction du répertoire 2. Modalités de la RI Professeur Lionel Prin – Immunologie – Lille 2 Université de Lille – Nord de France.

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1 RI ADAPTATIVE 1. Construction du répertoire 2. Modalités de la RI Professeur Lionel Prin – Immunologie – Lille 2 Université de Lille – Nord de France

2 Immunité Immunité naturelle Innée Immunité adaptative Apprise Récepteurs invariants Large spectre d'éléments reconnus Cellule 1 Cellule 2 Récepteurs clonotypiques Lymphocyte 1 Lymphocyte 2 variables Récepteurs variables Reconnaissance = épitope V V

3 Récepteurs clonotypiques Clone Tous les lymphocytes ayant un récepteur identique Elimination du cloneRéponse spécifique abrogée 1 lymphocyte  10 5 récepteurs clonotypiques (tous identiques) 1 individu  10 12 lymphocytes différents = répertoire immunologique Répertoire partiellement différent entre les individus Ag Epitope 1/1000 - 1/100 000 Expansion clonale (mémoire)

4 Récepteurs clonotypiques Complémentarité stéréospécifique VV CC Domaine Variable Domaine Constant Paratope (idiotype) Epitope Lymphocyte Protéines associées Signal 3 régions "hypervariables" = CDR Super famille des immunoglobulines

5 LT TCR CDR2 CDR3 CDR1 HLA cellule présentatrice d'Ag Peptide

6 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  / C  Chaîne alpha (  ) : V  / C   95% Épitope B Paratope VH 3 x CDR LcB LcT BCR : H : VH - CH1 - CH2 - CH3  CH414 Lambda ( ) : V + C 22 Kappa (  ) : V  + C  2 TCR :  : (V  -C  )14  : (V  -C  )7  : (V  -C  )7  : (V  -C  )14 Chromosome < 5%

7 LcT VV 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 VL VH Constant

8 Réarrangements somatiques intra chromosomiques Action de recombinases RAG-1 / RAG-2 Régulation Coupure Assemblage ADN de la lignée germinale XY // Reconnaissance de signaux de recombinaison ("heptamère-nonamère") XY // 7 7 9 9 23 12 Signaux d'appariements X 9 9 7 7 // Circularisation Y XY Gène fonctionnel Transcription ARN pré messager Maturation (épissage) ARN messager Traduction Protéine ADN réarrangé Coupure et perte de matériel génétique  

9 > 50 VH VH1 // VH 2 VH3 VH4 DH JH CC VHnJH CC C3C3 C1C1 C1C1 C2C2 C4C4 CC C2C2 [1] ADN de la lignée germinale Recombinases RAG-1 et RAG2 [4] Transcription et maturation (epissage de l’ ARN) VH1 // VH2 VH3 DH JH C... VHn [2] Recombinaison D-J VH4 CC DJV [3] Recombinaison V-D-J C  CC DJV CC Recombinaison somatique IgM IgD [5] Traduction (protéine)

10 Addition ou pertes de nucléotides Rôle 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 somatiques des jonctions imprécises DJ Anomalie de recombinaison  Abortif Défauts de recombinaison  déficit immunitaire (SCID)

11 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 VL TCR : 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

12 Domaine variable de la chaîne lourde des Ig 300 VH/10 DH/4 JH Diversité combinatoire 300 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 10 9 spécificités anticorps (configuration germinale) + Les mutations somatiques Richesse du répertoire Illustration BCR : 10 9 à 10 11 Spécificités distinctes TCR : 10 9 à 10 11 Spécificités distinctes

13 Récepteurs clonotypiques des lymphocytes B (BCR) Lymphocyte B Ig de surface Protéine associée = CD79 (Ig  et Ig  ) CD79 BCR : Immunoglobuline de membrane Monomère : Structure H 2 L 2 bivalent Récepteur bivalent Ag intact BCR : reconnaît un épitope sur un Ag intact Mutations Partie variable du BCR : Mutations BCR : Immunoglobuline de membrane Monomère : Structure H 2 L 2 bivalent Récepteur bivalent Ag intact BCR : reconnaît un épitope sur un Ag intact Mutations Partie variable du BCR : Mutations Ig de surface Ag natif CD79

14 Lymphopoïèse B Moelle Absence de lymphocyte B  Bruton IgM et IgD : Domaines variables identiques IgM et IgD : Domaines variables identiques Cellule souche lymphoïde Pro B Pré B B immature B naïf Délétion +  Anergie  65% « BCR-editing » Sélection négative des cellules autoréactives  HLA DRTdT  IgM CD19 HLA DR CD19 HLA DR IgM IgD CD22 CD20 Pro B Pré B B immature B naïf IL7 Pre-BCR Puis BCR

15 Allotypie Certains individus au sein d'une espèce Exemples : Km sur C kappa Gm sur C  1 Isotypie Tous les individus au sein du même espèce IgG :C  1C  2C  3C  4 IgM :C  IgA :C  1C  2 IgE :C  IgD :C  IgG IgM IgA IgE IgD Idiotypie Singularité liée à l'assemblage d'un domaine VH et d'un domaine VL Idiotope  Idiotope 

16 Répertoire B Délétion Lymphocyte B CD19 + 15 - 20% (sang) Elimination des cellules B autoréactives amputé Répertoire amputé non restreint Epitopes conformationnels Epitopes conformationnels (ou linéaires) Elimination des cellules B autoréactives amputé Répertoire amputé non restreint Epitopes conformationnels Epitopes conformationnels (ou linéaires) OLP :B naïfs (  ) non muté vie brève B mature (  ) Mutations somatiques OLS : B éduqué Mutations somatiques Commutations isotypiques   ou  OLP :B naïfs (  ) non muté vie brève B mature (  ) Mutations somatiques OLS : B éduqué Mutations somatiques Commutations isotypiques   ou 

17 Récepteurs clonotypiques des lymphocytes T (TCR) Récepteur disponible + peptide présentable = Réponse Protéine associée = CD3 (  ) (  ou  ) dimère  Monovalent TCR : dimère  Monovalent fragment d'Ag enchâssé Reconnaît un fragment d'Ag enchâssé dans une molécule HLA Pas de mutation dimère  Monovalent TCR : dimère  Monovalent fragment d'Ag enchâssé Reconnaît un fragment d'Ag enchâssé dans une molécule HLA Pas de mutation CD3  TCR Lymphocyte T  CD3 TCR Epitope LT Ag HLA TCR CD3 Apprêt cellule présentatrice d'Ag

18 Lymphopoïèse T Moelle (hématopoïétique) Cellule souche lymphoïde Pro T Pré T Thymus 1 2 3 Thymus absent  Di George  Di George Sélection positive + Sélection négative Sélection positive + Sélection négative Lymphocyte naïf 2 1 CD3i CD1 CD2 CD7 Cortex superficiel Cellules = ++++ DP CD4 CD8 CD3 TCR et Cortex profond Cellules = ++ 3 SP CD4 CD8 CD3 TCR ou Médullaire Cellules = + IL7 Pre-TCR Puis TCR

19 Sélection positive HLAII HLA I DP TCR  CD3 Cellules épithéliales corticales du thymus CD4 CD8 SP TCR  CD3 CD8 SP TCR  CD3 CD4

20 Sélection négative SP HLA TCR  CD3 Délétion clonale des cellules autoréactives Affinité+++Affinité+++ SP TCR  CD3  TCR-pep-HLA (Soi) Apoptose >95% <5% lymphocytes naïfs - CD45RA - Vie longue (> 3ans) - Circulant - Production restreinte de cytokines (IL-2) }

21 Répertoire T Délétion Délétion clonale des cellules autoréactives dirigées contre le soi TCR-pep-HLA forte affinité Répertoire Amputé Restreint au HLA Epitopes (fragments) linéaires TCR = Absence de mutation somatique T CD3 + :60 à 65% des lymphocytes (sang) :CD4 +  40 - 45% :CD8 +  20 - 25% Rapport CD4/CD8 

22 RI ADAPTATIVE MODALITES DE REPONSE

23 Réponse adaptative : Modalités de réponse SIGNAUX 1 LYMPHOCYTE TCPA CD4 CD8 HLA II + peptide HLA I + peptide Exemples Contact Paratope / Epitope Cosignaux CD28 + Autres CD80/CD86 2 « SYNAPSE IMMUNOLOGIQUE » TRANSDUCTION DE SIGNAUX (de la membrane du noyau) PROGRAMMES Survie Prolifération (expansion clonale) Mobilisation Différenciation Anergie Apoptose (contraction clonale) CD95-CD95L + Cellules mémoires (CD45RO)