Diversité des immunoglobulines (Ig): mécanismes génétiques

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

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

3 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

4 reconnaissance de l’antigène

5

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

7

8 Synthèse d'une chaîne légère kappa

9 Synthèse d'une chaîne lourde mu

10 signaux de recombinaison de gènes V, D et J

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

12 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

13 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

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

15 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

16 Edition des récepteurs B

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

18 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

19 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

20 Différenciation des lymphocytes B

21 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

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

23 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

24 Différenciation des lymphocytes B

25 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

26 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»

27 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

28 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 d CD38 B Lymphocyte B «fondateur» FDC: Cellules Folliculaires Dendritiques

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

30 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

31 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 ….

32 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»

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

34 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

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

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

37 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

38 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»

39 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