Activation des lymphocytes T naïfs

Lors de l’injection d’un vaccin, le virus ou la bactérie ayant perdu son pouvoir pathogène ne va pas être directement reconnu par les lymphocytes T. Ils doivent être présentés à la surface d’une cellule présentatrice d’antigène ou d’un lymphocyte B ancrés dans la molécule du CMH de classe II.

Quelles sont les voies menant à la présentation du CMH de classe II à la surface du lymphocyte B ?

L’antigène est capturé puis intégré par endocytose dans les lymphocytes B après avoir été reconnu par l’anticorps membranaire de ce même lymphocyte. Il est ensuite dégradé en peptides de 12 à 25 acides aminés dans des vésicules très acides qui vont alors fusionner avec des endosomes contenant les molécules du CMH de classe II. Ce lymphocyte devient à ce moment-là une cellule présentatrice d’antigène.
Endosomes = compartiments intracellulaires où se trouvent tous les constituants captés par endocytose, phagocytose… car les vésicules s’y accrochent et fusionnent pour y déverser leur contenu. 

Après synthèse dans le réticulum endoplasmique, la protéine Li s’entoure autour de l’hétérodimère afin d’éviter la capture d’un peptide du réticulum endoplasmique puis elle déroule le complexe vers l’endosome où après fragmentation des protéines captées dans les vésicules et désintégration de la protéine Li (= chaîne invariante) le CMH de classe II pourra capter le peptide. Cela se déroule plus précisément dans des endosomes tardifs caractéristiques des cellules présentatrices d’antigènes contenant les molécules du CMH de classe II : ce sont les MIIC (=MHC class II-containing Compartment). L’association peptide-CMH (ou apprêtement) est peu spécifique ce qui signifie que la molécule du CMH de classe II peut s’associer à énormément de peptides différents. Il faut de 2 à 4 polypeptides reconnus pour qu’il y ait fixation. Le peptide est inséré dans la « poche à peptide » grâce à des interactions faibles : des liaisons hydrogène et des liaisons ioniques entre les acides aminés. Les acides aminés responsables de ces liaisons sont appelés résidus d’ancrage. Le complexe CMH II-peptide est alors présenté à la surface de la membrane plasmique. 

Créatrice : Lisa MORAT

Schéma construit à partir du livre : Fondements de l'immunologie (De Boeck, 2008)

Que sont les molécules du CMH (Complexe majeur d’histocompatibilité) de classe II appelées aussi HLA (Human Leukocyte Antigen) de classe II ?

Ce sont des glycoprotéines de membrane que l’on qualifie d’hétérodimères. Elles sont composées de 2 chaînes polypeptidiques α et β, chacune présentant 2 domaines associés de façon non covalente et qui ont été synthétisées dans le réticulum endoplasmique. Elles forment deux feuillets β antiparallèles et on trouve aussi des hélices α. Elles sont associées avec ce qu’on appelle la chaîne invariante possédant un segment transmembranaire et le fragment CLIP (= court fragment de la chaîne invariante = CLass II-associated Invariant chain Peptide) empêchant la fixation d'une protéine endogène et stabilisant les chaînes  α et β. Ainsi, seul le peptide antigénique pourra se fixer.
On peut repérer 4 parties principales :  

• La région de liaison au peptide antigénique, « cavité » de fixation du peptide, au niveau des domaines α1 et β1.  
• Les domaines immunoglobuline like formés par les domaines α2 et β2 où se fixera la molécule TCD4 ce qui permet la stabilisation de l’interaction entre les 2 cellules. La molécule membranaire CD4 se fixe précisément au domaine β2. 
• La partie transmembranaire constituée de 2 éléments, chacun provenant d’une chaîne polypetidique α ou β. 
• La partie intra-cytoplasmique semblable à la partie transmembranaire.

Créatrice : Lisa MORAT 
Schéma construit à partir du site http://www.cours-pharmacie.com/

 Quelle est leur origine ?

Les gènes de classe 2 sont localisés sur le chromosome 6 et plus précisément sur son bras court. Il s’agit de trois paires de gènes. En termes génétiques, ces gènes présentent de nombreux allèles différents, c’est ce qu’on appelle le polyallélisme et les Hommes sont en général hétérozygotes pour ce gène avec codominance des allèles. Cette combinaison d’allèles nous rend « unique » étant donné la grande diversité possible.

Quel est le but de tout cela ?

Le but de toutes les étapes précédentes est la présentation de ce complexe aux TCR (ou récepteurs des cellules T) des lymphocytes TCD4.

Qu’est-ce que les TCR ?

Il s’agit des récepteurs membranaires des lymphocytes T reconnaissant le peptide associé à la molécule du CMH de classe II. Ils sont constitués : 

• D’une région V variable qui est la zone de contact et de reconnaissance de l’antigène. 
• D’une région C constante. 
• D’une région transmembranaire. 
• D’une petite région intracytoplasmique.

Il est toujours associé au complexe CD3 appelé aussi cluster de différenciation formé de 3 types de chaînes : ε, γ et δ. 

Créatrice : Lisa MORAT

Schéma construit à partir du site http://www.cours-pharmacie.com/

Que se passe-t-il après la reconnaissance du complexe CMH II présentant un antigène par le TCR du lymphocyte T CD4 ?

Le complexe peptide-CMH de classe II est reconnu par le TCR. Or, les liaisons entre ces deux structures sont assez faibles mais elles sont renforcées par un cofacteur appelé protéine CD4 qui stabilise ces interactions. Cependant, cette reconnaissance est loin d’être suffisante pour déclencher l’activité des lymphocytes T : plusieurs signaux sont nécessaires. A l’heure actuelle, ils sont au nombre de trois mais qui sait combien il nous en reste à découvrir. Ces mécanismes constituent ce que l’on appelle la transduction. Il y a l’interaction entre la molécule B7 portée par la cellule présentatrice d’antigène et la molécule CD28, molécule transmembranaire du lymphocyte T. Ce signal déclenche beaucoup de réactions successives menant au facteur de transcription NFKBp50. De même, il y a également, le signal provoqué par la protéine Ras qui est à l’origine d’une cascade de kinases aboutissant à la phosphorylation du facteur de transcription Fos. Cela est semblable pour l’activation de Jun à partir de la protéine Map (Microtubule associated proteins).
Nous allons, pour notre part développer très précisément le premier signal élaboré. 

Il s’agit de celui dont le complexe CD3 est à l’origine. Dans un premier temps, la protéine tyrosine kinase LCK, liée au cofacteur CD4 se rapproche de l’ensemble TCR-CD3 ce qui permet la phosphorylation des chaînes ζ et notamment des motifs ITAM (Immunoreceptor tyrosine-based activation motif) : ce sont des motifs d’activation présentant des tyrosines et permettant l’activation des lymphocytes T quand ils sont phosphorylés par une kinase. Cette transformation permet la fixation de la tyrosine kinase ZAP70 par ses domaines SH2 aux motifs ITAM. Cependant, les tyrosines kinases ne sont pas dans tous les cas aptes à la phosphorylation, il faut parfois un changement de conformation pour qu’elle le puisse. C’est le cas pour ZAP70 qui doit être phosphorylée pour pouvoir fonctionner. Les protéines kinases ont besoin d’un substrat, dans ce cas, il s’agit de la protéine LAT (Linker for Activation of T cells) qui peut donc exercer son activité suite à la phosphorylation de ZAP70. De ce fait, la phospholipase (enzyme coupant les phospholipides par hydrolyse) PLCG1 (Phospholipase C Gamma 1) va se fixer à la membrane plasmique et à un phosphate de la protéine LAT par un de ses résidus SH2. Ceci va permettre la deuxième étape de l'élaboration du signal. Les phosphatidylinositols présents dans la membrane plasmique vont être hydrolysés en diacylglycérols et en inositol 1,4,5-triphosphate appelé aussi IP3. Le groupement IP3 va être la base de la troisième étape qualifiée également de second messager. Il va permettre, en se fixant sur ses récepteurs spécifiques (ITPR) présents au niveau de la membrane du réticulum endoplasmique, la libération d’ions Ca2+ qui y sont stockés. En effet, le réticulum endoplasmique constitue le principal réservoir de calcium à l’intérieur de la cellule car il y en a quasiment pas dans le cytoplasme et assez peu dans les autres organites. Il est bien évidemment nécessaire de réapprovisionner ce réservoir à partir du milieu extracellulaire afin que ce mécanisme puisse se dérouler sans encombre. La concentration en ions Ca2+ du cytoplasme va donc augmenter. Ces ions vont permettre d’assembler les protéines calcineurine et  la calmoduline (CaM) qui sont à l’origine de la déphosphorylation du facteur de transcription NFAT1, ce qui va lui permettre de changer sa conformation et de ce fait de rendre accessible son signal de localisation nucléaire (SLN). Ce dernier va être identifié au niveau des pores nucléaires ce qui lui permet d’entrer dans le noyau où couplé à JUN et FOS, d’autres facteurs de transcription, il va pouvoir « lire » l’ADN et donc permettre la transcription. 

 Schéma d'Ijsbrand Kramer (IECB)

Mais alors que va permettre cette transcription ? 

Ces différents signaux peuvent aboutir à la sécrétion de différents types de substance. Par exemple, la sécrétion d’interleukine 2 permet l’expansion clonale des lymphocytes T auxiliaires (ou helper) de type Th1, l’interleukine 4 pouvant être produite permet la stimulation des lymphocytes T auxiliaires de type Th2 ou enfin, la production de la protéine kinase CDK4 est à l’origine d’une progression du cycle cellulaire. Par ailleurs, il est important qu’il y ait trois signaux pour qu’il puisse y avoir transcription car cela limite les erreurs. Si le signal que nous avons décrit précisément était unique, le déclenchement de ces cascades de réaction pourrait avoir lieu dès qu’il y a reconnaissance ce qui n’est pas très sécurisant pour l’organisme. Le but de l’interaction entre les cellules présentatrices d’antigène et les lymphocytes T est donc principalement l’expansion clonale surtout des lymphocytes B qui ensuite se différencient en cellules mémoires et en plasmocytes sécrétant des anticorps pour lutter contre les bactéries. 

   Créatrice : Lisa MORAT