Réponse et mémoire T CD8!

M1 Biologie - Santé!2009!

G. Schlecht-Louf!UMR 8122, Rétrovirus endogènes et éléments rétroïdes des eucaryotes

supérieurs!Institut Gustave Roussy!

Réponse lymphocytaire T CD8!

!   Réponse contre les microorganismes intracellulaires !!   Virus!!   Certaines bactéries (ex : listeria)!

!   Réponse anti-tumorale!

Virus et infections virales!

Pourquoi est-il important de comprendre lʼimmunité anti-virale ? !

Principales familles de virus infectant les humains!

Réponses antivirales!

!   Innées hors système immunitaire!!   défenses antivirales cellulaires!

Ex : facteurs de restriction…!!   émission de signaux de dangers!! !Ex : ligands de NKG2D, IFN-!/ß …!

!   Système immunitaire inné!!   cytokines (IFN-!/ß, IFN", IL-12, IL-18, IL-15)!!   cellules dendritiques !!   cellules NK!

!   Système immunitaire adaptif!!   LB!!   LT CD4!!   LT CD8 !

Cinétique dʼune réponse immunitaire antivirale (cas de primo-infection)!

Focalisation sur les réponses T CD8, essentielles pour éliminer les cellules infectées.!

Schéma général de lʼinduction dʼune réponse T CD8 antivirale effectrice !

De lʼinfection à la mémoire immunologique !

Apprêtement des antigènes viraux par les cellules dendritiques!

Les LT CD8 naïfs doivent être activés!

Les LT CD8 reconnaissent des peptides de 8 à 10 acides aminés présentés par les molécules de CMH I !

LT naïfs sont activés par les cellules dendritiques (CD)!

!   Toutes les cellules nucléées expriment les molécules de CMH I…!

!   Mais seules les CD sont capables dʼactiver les LT naïfs car :!!   elles jouent le rôle de sentinelles dans les tissus périphériques!

!   capture des antigènes !!   détection des signaux de « danger »!

!   elles migrent dans les zones T des organes lymphoïdes secondaires!!   elles sʼactivent selon la nature des signaux de danger détectés : cʼest

le processus de maturation des CD!

Trombetta & Mellman!Annu. Rev. Immunol. 2005. !

Présentation des complexes CMH I-peptides viraux par des CD infectées!

!   Protéines virales synthétisées par les CD!!   Dégradation de ces protéines par le protéasome !!   Présentation « TAP-dépendante » de ces peptides antigéniques en

association avec les molécules de CMH I!

Présentation des complexes CMH I-peptides viraux par les CD non infectées : présentation croisée !

!   Initialement décrite par Bevan en 1976!

!   Démonstration par Rock en 1990 que les CD et les macrophages peuvent « cross-présenter » des antigènes exogènes particulaires!

!   complexes immuns!!   protéines – Hsp (Hsp70, 90) !!   particules virales !!   antigènes associés aux débris cellulaires!

Nature des antigènes « cross-présentés » !

Mécanismes proposés pour la présentation croisée !

Mécanismes proposés pour la présentation croisée !

!   Les LT CD8 antiviraux répondent à une fraction infime des peptides viraux codés par le génome viral.!

!   Les déterminants immunogènes peuvent être classés de façon très reproductible selon lʼintensité des réponses T CD8 induites à leur encontre.!

Dʼaprès Yewdell, 2006!

Détection de la nature de lʼinfection par les cellules dendritiques!

Détection de lʼinfection virale!

!   Les CD détectent les infections virales!!   Par détection directe de signatures moléculaires virales (PAMP =

pathogen-associated molecular pattern) !!   Par détection indirecte de lʼinfection (molécules de lʼinflammation,

médiateurs libérés par les cellules et tissus endommagés, réponse immunitaire en cours)!

!   Les CD intègrent ces signaux dʼactivation et les traduisent à travers leur état dʼactivation!!   Phénotype!!   Sécrétion de cytokines!

Quels sont les PAMPs viraux et les signaux de stress cellulaire reconnus?

Comment sont-ils reconnus?

!   Reconnaissance de signatures moléculaires virales!!   structure organisée de la capside??? !!   motifs osidiques des glycoprotéines d'enveloppe: mannose

récepteur, NCR!!   ARNdb (localisation lysosomale) : TLR3!!   ARNsb (localisation lysosomale) : TLR7/8!!   ADN CpG (localisation lysosomale): TLR9!

!   Reconnaissance de signaux de stress cellulaire!!   protéines de choc thermique : TLR4, CD36, ???!!   interférons-!/ß et autres cytokines : récepteurs de cytokines!

Voies antivirales dépendantes des TLR et des hélicases RIG-I et MDA-5!

Iwasaki, A. et al. Toll-like receptor control of the adaptive immune response. Nature Immunol. 2004, 5:987-995.!

Conséquences de la détection des virus selon la sous-population de CD!

Activation des LT CD8 naïfs dans les zones T des organes lymphoïdes

secondaires!

Les LT CD8 naïfs sont activés dans les organes lymphoïdes secondaires!

!   Il y a environ 100 à 200 LT CD8 naïfs spécifiques dʼun même complexe CMH I-peptide chez la souris non infectée (Blattman et al. J. Exp. Med. 2002).!

!   Ces LT naïfs résident dans les zones T des organes lymphoïdes secondaires (CD62Lhi et CCR7+).!

!   Ils y rencontrent les CD ayant migré de façon constitutive ou dans un contexte inflammatoire (CCR7+).!

La théorie des trois signaux appliquée aux infections virales!

!   Signal 1 : signal spécifique dʼantigène transmis par le TCR lors de la reconnaissance du complexe CMH I-peptide.!

!   Signal 2 : signaux de co-stimulation transmis via les interactions CD28(LT)/ B7 (DC).!

!   Signal 3 :!!   IL-2 secrétée par les LT CD4 !!   IFN de type I ou IL-12 secrétés par des cellules du système

immunitaire inné (DC, macrophages, granulocytes…)!

Activation dépendante des LT CD4 : le « ménage à trois »!

Activation indépendante des LT CD4 !

La synapse immunologique !

!   Augmentation de lʼavidité des TCR par organisation des molécules de surface en Complexe SupraMoléculaire dʼActivation (SMAC) !!   Regroupement des TCR induit par la reconnaissance des complexes CMH-peptide!!   La synapse immunologique (SI) nʼest pas nécessaire à la transduction de signaux car la phosphorylation de lck et de ZAP 70 précède la formation dʼune SI mature, mais lʼactivation des LT nécessite une SI.!

Les étapes de la formation de la synapse immunologique !

!   Etape 1: formation de la synapse immature par jonction par interaction entre LFA-1et ICAM-1, avec un anneau externe comportant les TCRs et complexes CMH-peptide.!

!   Etape 2 : formation de la synapse mature par inversion : les complexes TCR - CMH-peptide se trouvent au centre de la synapse (cSMAC).!

!   Etape 3 : stabilisation!

Conséquences de lʼactivation des LT naïfs par des CD activées !

!   Expansion clonale : la phase initiale dʼexpansion des LT CD8 est enclenchée par lʼinteraction avec la CPA dès le début de lʼinfection et indépendante de la cinétique dʼélimination du virus.!

!   Expression de molécules effectrices.!

!   Modification du profil dʼexpression des molécules de « homing ».!

Figure 10-35 part 1 of 2!

Voies de migration des LT!

Phase effectrice de la réponse T CD8 antivirale!

Fonctions effectrices des LT CD8 antiviraux!

!   Effets antiviraux directs!

!   Cytotoxicité!

!   Inhibition de la réplication virale!

!   Effet immunorégulateurs!

Reconnaissance des cellules cibles par les CTL!

Principales voies permettant la lyse des cellules-cible!

!   Perforine et granzymes!

!   FasL/Fas!

!   Autres systèmes ligand/récepteur de la famille du TNF : TRAIL!

Phases de la lyse des cellules-cible par lʼexocytose de granules cytolytiques!

La polarisation des LT au moment de la reconnaissance de lʼantigène permet aux molécules effectrices d'être focalisées sur la cellule-cible.!

En vert : cytosquelette!En rouge : granules lytiques!

Polarisation des LT lors de la reconnaissance de l'antigène!

Pores formés par la perforine à la surface des cellules!

Modèles dʼentrée de granzyme B dans les cellules-cible!

Dʼaprès Barry and Bleackley, 2002!

Voies induites par GrB aboutissant à la mort des cellules-cible!

Dʼaprès Barry and Bleackley, 2002!

Lyse dʼune cellule-cible par engagement de Fas!

Dʼaprès Barry and Bleackley, 2002!

Autres activités effectrices des LT antiviraux!

!   Inhibition de la réplication virale via la production de facteurs solubles (notamment lʼIFN-")

!   Effets immuno-régulateurs!!   Recrutement de cellules immunitaires sur le site inflammatoire par

production dʼIFN-" et de chimiokines!!   Activation des macrophages (IFN-", LT et TNF!)#!   Immunomodulation pour éviter l'emballement de la réponse

immunitaire et lʼimmunopathologie!

!   Cinétique dʼactivation!

!   Fréquence des LT antiviraux!

!   Nombre et nature des épitopes reconnus : notion de répertoire et dʼimmunodominance!

!   Statut dʼactivation des LT antiviraux!

!   Localisation/ recirculation des effecteurs sur les sites de réplication virale!

Type dʼinfections virales selon la capacité du système immunitaire à éliminer le virus!

Différenciation de LT mémoire anti-viraux!

Devenir des LT effecteurs dans le contexte dʼune infection virale aigüe !

!   Etape de contraction avec mort de la plupart des cellules effectrices après le pic de la réponse.!

!   En absence dʼantigène résiduel, différenciation de LT CD8 mémoire, dont la survie est dépendante de lʼIL-7 et de lʼIL-15.!

Devenir des LT effecteurs dans le contexte dʼune infection virale persistente !

!   Etape de contraction avec mort de la plupart des cellules effectrices après le pic de la réponse.!

!   La nature des réponses T « mémoire » développées dans le contexte des infections persistantes dépend de la quantité dʼantigène résiduel.!

!   Les LT « mémoire » produits seraient dépendant de la stimulation par lʼantigène pour leur survie.!

Existence de deux populations de LT mémoire ayant des propriétés migratoires distinctes!

Dʼaprès Sallusto et al., Nature, 1999, 401!

Figure 10-36!Schéma simplifié de la différenciation des LT mémoire !

Figure 10-35 part 1 of 2!

Conditions requises pour la mise en placedʼune réponse T CD8 mémoire!

!   Différences dʼefficacité de mise en place dʼune réponse mémoire malgré lʼexistence dʼune réponse primaire efficace.!

!   Type de cellules mémoires requises pour la protection contre une infection secondaire ?!

!   Recirculation des LT CD8 mémoire sur les sites de réplication virale.!

Rôle de la réponse lymphocytaire T CD4 pour la mise en place dʼune réponse T CD8 mémoire!

Dʼaprès Wiliams et al., 2006!

Rôle de la réponse lymphocytaire T CD4 pour la survie des LT CD8 mémoire!

Dʼaprès Wiliams et al., 2006!

Réponse lymphocytaire T CD8 lors dʼune infection secondaire!

!   Réponse plus rapide et plus intense que la réponse primaire.!

!   Chez la souris, il est proposé que seuls les LTCM persistent en absence de restimulation antigénique. Lors dʼune réinfection, des LTEM se différencient à partir des LTCM.!

!   Chez lʼhomme, il semblerait que les LTEM et LTCM persistent.#

Stratégies virales dʼéchappement à la réponse lymphocytaire T CD8!

Exemples de stratégies virales dʼéchappement à la réponse lymphocytaire T!

Interférence du HCMV avec la présentation de lʼantigène classe-I restreinte!

Lin et al.!Cell. Mol. Immunol. 2007. !

Exemples dʼinhibiteurs viraux de lʼapoptose et de la lyse par les CTL!

Conclusion!

Rôle des LT CD8 antiviraux dans les pathologies associées aux infections virales !

Complémentarité des systèmes immunitaires inné et adaptatif pour la lutte antivirale !

Mais stratégies virales dʼéchappement au système immunitaire inné et adaptatif : persistance de certaines

infections!

Encore beaucoup de questions à élucider !

!   Préciser le rôle des cellules du système immunitaire inné dans lʼinduction de réponses T CD8 protectrices ?!

!   Connections entre les différentes phases de la réponse immunitaire antivirale ?!

!   Impact de lʼhistoire immunitaire dʼun individu sur sa réponse à une infection par un nouveau virus ?!

Objectif : utiliser les connaissances fondamentales pour concevoir des

stratégies vaccinales et thérapeutiques!

Ne pas oublier… !

!   Rôle de la réponse T CD8 dans le contrôle dʼinfections par les bactéries intracellulaires !

!   Réponse CTL contre des antigènes tumoraux : problème de la tolérance!!

Réponses T CD8 à lʼinfection primaire et secondaire par listeria monocytogenes!