| accueil | immun1-09: Lymphocytes T, B et NK: caractérisation et fonctions; récepteurs BCR et TCR |
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objectifs pédagogiques (*) |
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- lister et décrire les principales caractéristiques et fonctions des différents types de lymphocytes | |
définitions générales - messages |
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| lymphocyte | = leucocyte mononucléaire assurant l'immunité spécifique: les lymphocytes prolifèrent et se différencient au cours des stimulations antigéniques. Il existe 3 types de lymphocytes: T, B et NK. Ces types comprennent des sous-populations fonctionnelles. |
| L'activation des lymphocytes requiert à la fois la reconnaissance spécifique de l'antigène et un ou plusieurs signaux accessoires (cytokines, interactions entre cellules ou interactions entre le lymphocyte et le tissu environnant). Ceci permet une modulation fine de la réponse du lymphocyte, selon les facteurs extérieurs et selon son état de différenciation (expression de récepteurs pour les cytokines, de ligands de reconnaissance intercellulaire tels que CD28). | |
| Les lymphocytes subissent un renouvellement régulier à partir des organes lymphoïdes primaires. Leur état de différenciation (fonctions, durée de vie) est profondément modifié au cours des stimulations par l'Ag, ce qui est responsable de la mémoire immune spécifique, et de l'évolution "adaptative " de la réponse immune en intensité et en qualité (fig1: sous populations phénotypiques et fonctionnelles des lymphocytes, fig2: alternance prolifération-différenciation). (tab1: lymphocytes T, B et NK) | |
| Follicule lymphoïde | Les processus de prolifération et de différenciationdes lymphocytes s'effectuent généralement au sein de follicules lymphoïdes qui regroupent des lymphocytes de différents types: les follicules lymphoïdes au repos (primaires) se transforment en follicules lymphoïdes actifs (secondaires) au cours de la réponse spécifique à l'antigène (cf cours histologie; fig 3: follicules primaires et secondaires ) |
| lymphocyte T | = lymphocyte capable de reconnaitre l'antigène via le TCR, et de sécréter des cytokines. Certains lymphocytes T ont des capacités cytotoxiques (CTL= "cytotoxic T lymphocyte"). Les mécanismes de reconnaissance de l'antigène sont complexes, car ils font intervenir une cellule "présentatrice de l'antigène" et la formation de complexes entre l'épitope T et des molécules du CMH (fig4: reconnaissance Ag par les lymphocytes T et B) Cf immun1-10) |
| lymphocyte B | = lymphocyte capable de reconnaitre l'antigène via le BCR et de sécréter des anticorps (fig4: reconnaissance Ag par les lymphocytes T et B ) |
| lymphocyte NK | = lymphocyte "natural killer", capable de détruire des cellules anormales, par apoptose ou cytolyse, via un mécanisme de reconnaissance non spécifique particulier. (fig5: activité NK ) |
| test de transformation lymphoblastique (TTL= lymphoproliferation assay) | = technique employée pour déterminer la capacité de reconnaissance d'un antigène par des lymphocytes. Le TTL met en évidence le premier temps de la reconnaissance spécifique, à savoir la dédifférenciation (lymphoblastes) et la prolifération des clones lymphocytaires spécifiques. En cas de réponse spécifique, on observe une prolifération qui peut se mesurer par le rapport entre le nombre de cellules initial et le nombre de cellules final (par exemple en comptant l'incorporation de thymidine tritiée, ou d'un colorant métabolisé par les cellules durant la mitose); la prolifération est d'autant plus marquée que les leucocytes non stimulés meurent in vitro en 3 jours. Différents témoins permettent de vérifier qu'il s'agit d'une prolifération spécifique (par comparaison avec un mitogène et avec un antigène jamais rencontré), et de déterminer le % de cellules spécifiques/leucocytes totaux. (fig6: exemple TTL ) |
| Activité CTL (Cytotoxic T Lymphocyte) | La cytolyse est réalisée principalement par des lymphocytes T "cytotoxiques" (=CTL: Cytotoxic T Lymphocytes..) et par les lymphocytes NK: la reconnaissance des cibles dépend de mécanismes de reconnaissance du CMH et/ou d'antigènes. (fig7: vidéo cytolyse) (fig8: activité CTL) |
| mitogène | = substance utilisée dans la culture in vitro des leucocytes pour provoquer la multiplication cellulaire: on connait plusieurs mitogènes issus de plantes ou de micro-organismes, qui agissent sur différents types cellulaires. Les mitogènes sont surtout utilisés pour étudier la capacité de prolifération des lymphocytes. Les mitogènes sont utilisés comme témoins positifs des TTL (maximum de prolifération possible). |
| récepteurs BCR et TCR | = respectivement récepteurs à l'antigène des lymphocytes B et T (fig9a: B Cell Receptor et fig9b: T Cell Receptor). Ces récepteurs sont des complexes associant plusieurs types de protéines : - protéines assurant la reconnaissance spécifique de l’Ag via domaines variables BCR : chaînes H et L d'une Ig + séquence transmembranaire 2 types de TCR : chaînes protéiques alpha+beta ou delta+gamma - protéines transductrices du signal : elles font le lien avec les systèmes cytoplasmiques de transport d'information vers le noyau pour activer la cellule - protéines régulatrices de type « paires ligand-récepteur » : elles assurent surtout les interactions entre les lymphocytes T et les cellules présentatrices ? régulation de l’activation du lymphocyte Il existe plusieurs types de chaînes régulatrices qui caractérisent des sous-populations de lymphocytes (ex: lymphocytes T CD4, CD8..) |
| Récepteur BCR : chaque clone lymphocytaire B exprime un BCR qui possède les mêmes domaines variables que les anticorps qu'il secrète. Il s'active au contact de l'épitope sur l'antigène. L'antigène peut être libre (soluble), ou à la surface d'un élément figuré (µorganisme, cellule..). | |
| Récepteur TCR : de nombreuses chaines protéiques composant le TCR ou associées au TCR engagent des interactions avec la cellule présentatrice. - chaines alpha-beta (domaines variables assurant la spécificité des clones lymphocytaires) : reconnaissance conjointe de l'épitope et du CMH qui le présente - chaines CD4/CD8 : fixation du CMH de classe I/II (reconnaissance du type de CMH) - chaine CD3 : modulation du signal spécifique - chaine CD28 : fixation de protéines membranaires exprimées par la cellule présentatrice d'antigène (famille B7), assurant la modulation du signal en fonction du type de cellule présentatrice. |
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| adénomégalie, splénomégalie, adénite | La réponse à L'Ag a lieu le plus souvent dans les noeuds lymphatiques. Les foliilicules lymphoïdes qui contiennent des lymphocytes spécifiques se transforment en gros follicules de type secondaire, entrainant une augmentation de taille = adénomégalie. De même pour la rate = splénomégalie. L'adénomégalie, palpable ou observable, fait partie des signes cliniques en faveur d'une infection. Cependant, toute grosseur d'un ganglion n'est pas forcément une adénomégalie simple : il peut s'agir d'une inflammation/infection du ganglion (=adénite) ou d'une tumeur. |
| profil de cytokines (cf immun1-16) | = ensemble des cytokines produites par un clone lymphocytaire T. Chaque clone ne produit en général qu'un nombre limité de cytokines en même temps. Le profil est stable une fois que le lymphocyte T est arrivé en fin de différenciation.
Plusieurs profils fréquents ont été identifiés chez l'homme et la souris (les profils des autres espèces sont en cours d'étude). Ces profils interviennent sur l'orientation de la réponse immune (immunité humorale/cellulaire, classe d'anticorps produite..) (fig10: profils de cytokines Th1 et Th2) |
schémas et figures |
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9a
9b
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| Lymphocytes | T | TCR alpha-beta |
TCD4 |
TCD8 |
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TCR gamma-delta (pas de passage thymique) |
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B synthèse de différentes classes/sous-classes d’Ig |
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NK plusieurs sous-populations (≠ récepteurs KIR..) |
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tableaux |
| tableau1: principaux types de lymphocytes | lymphocytes B |
lymphocytes T |
lymphocytes NK | ||
"bone" |
"thymus" |
"natural killer" (in vitro: cytolyse spontanée de nombreuses cellules) | |||
| origine des précurseurs | moelle osseuse (production dans un organe spécialisé chez les oiseaux: "Bourse de Fabricius") | moelle osseuse; passage dans le thymus des précurseurs (thymocytes; cf education) | moelle osseuse | ||
| capacités de reconnaissance | reconnaissance de l'antigène: BCR (diversité clonale) |
reconnaissance de l'antigène: TCR (diversité clonale); 2 types de TCR définissent des populations T distinctes |
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| reconnaissance de cellules "anormales" par des mécanismes propres (KIR..) | |||||
| fonction principale | sécrétion d'Ac en réponse à l'antigène (la quantité et la quantité des Ac dépend des interactions entre LB et LT); support de l'"immunité humorale" | - contrôle, en réponse à un Ag, des activités des autres cellules immunocompétentes par l'intermédiaire d'interactions inter-cellulaires et par synthèse de cytokines (support de "l'activité cellulaire") |
- capacités cytotoxiques cytolyse ou induction d'apoptose; |
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| phénotypes et distribution | lymphoblastes= cellules immatures ou en cours de prolifération (organes lymphoïdes +++ et muqueuses +, faible quantité dans les tissus) |
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lymphocytes matures; formes "naive" et "mémoire" très difficiles à distinguer (différentes isoformes CD45..) (circulants ++, dans les organes lymphoïdes +++, les muqueuses et les tissus) |
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plasmocytes: production d'anticorps très accrue |
LGL= large granular lymphocytes (nombreuses granulations contenant des molécules cytotoxiques) (au site d'une stimulation, quelques uns circulants) |
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| principales sous populations (d'autres sous-populations existent : cf ici !) | TCR alpha-beta (population majoritaire dans le système lymphoïde et dans le sang) ; cellules très mobiles, capables d'une circulation sanguine et lymphatique | TCR gamma-delta (reconnaissance de l'épitope T associé au CMH ou à la molécule CD1d); cellules peu mobiles reconnaissant surtout des antigènes microbiens (population présente surtout dans la peau et les muqueuses) | sous-populations NK en cours d'étude (nombreuses variations spécifiques); récemment, on a découvert que certaines cellules NK (="iNKT") expriment aussi certains TCR alpha-beta (alphaV14J18) et reconnaissent des antigènes lipidiques présentés via CD1 |
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| expression CD4: "Thelper (Th)", Treg (regulateurs) et "Tsuppressor (Ts)" (reconnaissance syngénique épitope-CMH2): production de cytokines activatrices ou inhibitrices de l'immunité | expression CD8: "Tcytotoxic (Tc)" (reconnaissance syngénique épitope-CMH1): capacités cytolytiques ou production de cytokines | ||||
| sous populations définies par des "profils de cytokines": Th1, Th2, Th17.. (cf régulation) | |||||
élements d'application et de raisonnement |
| Les lymphocytes forment un ensemble de cellules complexe: - les lymphocytes T et B -mais pas les NK- ont la particularité d'évoluer sous forme de clones présentant chacun une spécificité différente; il existe néanmoins plusieurs types de NK (plusieurs types de KIR). - un même phénotype comprend des cellules différentes sur le plan fonctionnel (T, B ou NK); la distinction des cellules nécessite des techniques d'analyse sophistiquées (expression du BCR ou du TCR, analyse des CD membranaires..). - une même sous-population fonctionnelle se présente sous plusieurs phénotypes: lymphoblaste, cellule mature, cellule différenciée (plasmocyte, LGL..) (fig2: alternance prolifération-différenciation) - les lymphocytes T regroupent un ensemble de sous-populations très différentes (plusieurs types de récepteurs TCR..) - les cellules subissent au cours des stimulations des différenciations qui fixent leurs capacités biologiques (excrétion de telle ou telle classe d'Ig, profil de cytokines, durée de vie..). (fig11: étapes de différenciation du lymphocyte B) |
| In vivo, le phénomène de prolifération des lymphocytes en présence de l'antigène est particulièrement visible dans les organes lymphoïdes secondaires: - augmentation de taille des ganglions lymphatiques (adenomégalie) ou de la rate (splénomégalie) - formation de follicules lymphoïdes secondaires (centre germinatif composé de lymphoblastes) (fig 3: follicules primaires et secondaires ) |
| Les lymphocytes NK sont connus depuis des décennies, mais le mécanisme de cytotoxicité et la diversité des sous types n'ont été découverts que récemment (1992). La recherche sur les NK est essentiellement liée à leur activité anti-tumorale, bien qu'ils agissent aussi dans l'immunité anti-infectieuse. |
| L'immunité cellulaire regroupe un ensemble de mécanismes transférables par les cellules: - capacités cytotoxiques propres des lymphocytes T (CTL) et NK vis-à-vis de cibles cellulaires: rôle principal dans l'immunité anti-virale et anti-tumorale. - capacités régulatrices de la réponse immune via la production de cytokines qui agissent sur toutes les cellules immuno-compétentes (lymphocytes, monocytes-macrophages..). L'administration des cytokines seules ne permet généralement qu'une reproduction partielle des effets. |
| Il existe de nombreuses variations spécifiques concernant les sous-populations lymphocytaires chez les mammifères. On connait ainsi des particularités des rongeurs (récepteurs NK différents chez le rat et la souris), des ruminants (% de TCR gamma delta très élevé), des porcins (existence de lymphocytes T qui sont à la fois CD4+ et CD8+).. Ces variations, passionnantes, sont autant de pistes évolutives, qui compliquent la transposition des études d'une espèce à l'autre. |
| L'immunologie fondamentale utilise des outils très perfectionnés, en particulier chez l'homme et la souris, pour identifier les sous-populations lymphocytaires (spécificité, état d'activation..). Des sondes génétiques permettent même d'identifier quels sont les variants des gènes VDJ qui sont utilisés dans la synthèse d'un TCR spécifique. |
- faire la synthèse avec le cours d'histologie
- quelles sont les techniques utilisées pour l'identification des sous-populations lymphocytaires ? peut-on utiliser le phénotype? à quoi sert l'étude du rapport CD4/CD8?
-où trouve t'on des plasmocytes, des LGL, des lymphoblastes? que penser de la présence de plasmocytes ou de lymphoblastes dans le sang ?
- pourquoi l'administration de cytokines ne reproduit-elle pas entièrement les effets produits par transfert de lymphocytes ? qu'est ce qui limite considérablement le transfert de cellules entre individus?
| cf TDimm2 | - commenter différents résultats expérimentaux illustrant les capacités immunes de modèles murins (nude, scid..) - commenter différents résultats expérimentaux illustrant le transfert de l'immunité cellulaire dans des modèles murins |
références et cours disponibles |
pour en savoir plus :
Description des types de lymphocytes: http://en.wikipedia.org/wiki/Lymphocyte
page réalisée par le Dr Delphine Grézel, VetAgro Sup, Campus Vétérinaire de Lyon, le 1/02/12 . Merci pour les corrections, commentaires et suggestions ( delphine.grezel@vetagro-sup.fr)