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Chapitre 11
IMMUNITE A MEDIATION HUMORALE
I – Introduction
La plupart des bactéries pathogènes peuvent être détectées à l’extérieur des cellules. Les bactéries à développement extra cellulaire s’y développent et s’y multiplient. Les bactéries à développement intra cellulaire ont besoin d’un passage extra cellulaire pour pouvoir infecter les cellules voisines. Le rôle principal de la réponse immunitaire humorale est de conduire à la destruction des micro-organismes présents dans le compartiment extra cellulaire et de prévenir ainsi la dissémination des infections. Cette tâche est réalisée par les anticorps produits par les lymphocytes B. Il existe trois voies principales permettant aux anticorps de protéger l’individu. Les virus et les bactéries intracellulaires diffusent de cellule en cellule en se fixant sur des récepteurs spécifiques présents sur la surface cellulaire. Les anticorps peuvent prévenir ce phénomène en se fixant sur le micro-organisme. Cette réaction de neutralisation peut toucher la bactérie ou les toxines qu’elle produit. Certaines bactéries se multiplient dans le compartiment extracellulaire. A ce niveau, les anticorps peuvent aussi se fixer sur le pathogène et faciliter sa prise en charge par les cellules phagocytaires spécialisée dans la destruction des bactéries. Ce mécanisme par lequel les anticorps fixés à la surface du micro-organisme augmente sa phagocytose est appelé opsonisation. Les anticorps fixés à la surface du pathogène peuvent activer les fractions du complément. Ces protéines, fixées à la surface bactérienne, peuvent interagir avec des récepteurs spécifiques présents sur le phagocyte et favoriser la phagocytose. D’autres composants du complément doués des propriétés anaphylatoxines recrutent les cellules phagocytaires au site de l’infection. Enfin, le complexe d’attaque membranaire, stade ultime de l’activation du complément, peut lyser directement certains pathogènes par un phénomène de cytotoxicité qui comporte la formation de pores dans la membrane de la bactérie. Le mécanisme effecteur par lequel la bactérie sera éliminée dépend de l’isotype des anticorps spécifiques produit à son encontre.
L’activation de la cellule B et sa différenciation en cellule productrice d’anticorps est induit par l’antigène et nécessite généralement la coopération des cellules T auxiliaires. Le terme de cellule auxiliaire est dans ce cas souvent utilisé pour désigner des cellules Th2. Toutefois, certains lymphocytes Th1 peuvent aussi coopérer avec les lymphocytes B et induire une réponse anticorps spécifique. Les cellules T auxiliaires contrôlent la commutation isotypique et ont un rôle dans le déclenchement des hypermutations somatiques de la région variable des gènes codant les immunoglobulines qui permettent la maturation de l’affinité de l’anticorps pour l’antigène.
Figure 1 : Coopération B-T et production d’anticorps.
Photo : Immunobiology, 1998, CA. Janeway, Ed Garland Publishing
II – Production des anticorps par le lymphocyte B
A – Introduction
Outre leur rôle de reconnaissance de l’antigène sous forme native, les Ig de surface du lymphocyte B ont un rôle d’activation cellulaire. Premièrement, comme pour les lymphocytes T, lorsque l’antigène se fixe au BcR, celui-ci transmet un signal d’activation intracellulaire. Deuxièmement, après endocytose du complexe récepteur-ligand, il libère l’antigène dans les compartiments intracellulaires. L’antigène est alors dégradé en fragments peptidiques, associé aux molécules de classe II du CMH et présenté à la surface du lymphocyte B. Le complexe peptide-CMH peut alors être reconnu par les lymphocytes T auxiliaires spécifiques. Le lymphocyte T activé va produire des molécules solubles et exprimer des molécules d’interaction membranaire qui vont permettre la prolifération et la différenciation des lymphocytes B en cellules productrices d’anticorps. Si les cytokines responsables de la stimulation et de la différenciation des cellules B sont connues depuis longtemps, les molécules de surface capables d’activer les cellules B ont été caractérisées seulement récemment. Ainsi, l’identification de CD40 Ligand exprimé sur les cellules T activées a t-il permis de mieux appréhender le rôle des différentes molécules membranaires présentes sur le lymphocyte T et capables d’activer le lymphocyte B.
Bien que la production d’anticorps vis à vis de protéines antigéniques par le lymphocyte B requière la coopération des lymphocytes T auxiliaires, des réponses anticorps se développent sans l’aide de ces cellules. Ces réponses T indépendantes sont classées en deux catégories. Les réponses de type I sont induites par des antigènes comme les lipopolysacharides bactériens qui se comportent comme des activateurs polyclonaux des lymphocytes B. Les réponses de type II sont observées en réponse à des antigènes polysacharidiques capables d’activer vigoureusement et durablement les Ig de surface des lymphocytes B. Quel que soit le type de réponse B thymo-indépendante, les cytokines semblent jouer un rôle primordial dans l’activation de la fonction sécrétoire d’anticorps des lymphocytes B. Cependant, alors que les cytokines impliquées dans la commutation isotypique en réponse à un antigène T dépendant sont bien caractérisées, les signaux requis pour la commutation au cours de la réponse T indépendante ont été décrits récemment.
B - Réponse B thymodépendante
B – 1 Déclenchement de la réponse B thymodépendante
Selon une des règles fondamentales de l’immunité adaptative, est que des lymphocytes naïfs spécifiques de l’antigène ne peuvent pas être activés en présence de l’antigène seul. Les cellules T naïves ont besoin de signaux de costimulation de la part des cellules présentatrices de l’antigène spécialisées, et les cellules B naïves ont besoin dans le cas d’une réponse B thymodépendante, des signaux de costimulation provenant des lymphocytes T.
Figure 2 : Réponse B thymodépendante.
La réponse anticorps vis à vis de protéines antigéniques nécessite donc la coopération des cellules T auxiliaires. Les cellules B deviennent des cibles pour les lymphocytes T lorsque l’antigène fixé sur les Ig de surface est internalisé, apprêté et présenté par des molécules de classe II du CMH. Les cellules T qui reconnaissent le complexe CMH-peptide sur le lymphocyte B s’activent et fournissent aux lymphocyte B les co-signaux nécessaires à sa prolifération et à sa différenciation. Ainsi, un antigène qui se fixe sur un lymphocyte B, induit non seulement un signal à la cellule B mais cible aussi les lymphocytes T spécifiques de l’antigène. Ces antigènes sont incapables d’induire une réponse anticorps spécifique chez les hommes ou les animaux dépourvus de thymus et donc de lymphocytes T. Ces antigènes sont appelés antigènes thymo-dépendants.
Le complexe formé par le CD19, le CD21 et le CD81 agit comme un co-récepteur de l’antigène sur le lymphocyte B. Le pontage du BcR et de ce complexe par l’intermédiaire d’un antigène recouvert du composé C3 du complément augmente considérablement la réponse anticorps.
B – 2 Les cellules T activent les cellules B qui reconnaissent le même antigène
La réponse anticorps à un antigène thymo-dépendant nécessite l’activation de la cellule B par des lymphocytes T qui répondent au même antigène. Ce phénomène est appelé reconnaissance croisée. Cela implique qu’avant que la cellule B ne produisent des anticorps vis à vis d’un pathogène, des cellules CD4+ spécifiques du même micro-organisme doivent d’abord être activées. Bien que les épitopes reconnus par les cellules T doivent être liés à celui reconnu par la cellule B, les deux cellules peuvent ne pas reconnaître exactement le même épitope. En effet, les cellules T reconnaissent des petits peptides d’une molécule antigénique qui peuvent être différents de ceux reconnus sur la même protéine par le lymphocyte B. Pour les antigènes naturels plus complexes comme les virus, les cellules T et B peuvent même ne pas reconnaître la même protéine. En revanche, il est crucial que le peptide reconnu par la cellule T soit associé physiquement à l’antigène reconnu par les cellules B afin que les lymphocytes B puissent produire le peptide approprié après internalisation de l’antigène. Par exemple, la reconnaissance d’une protéine de surface d’un virus par les immunoglobuline de surface d’un virus conduit à la phagocytose de l’ensemble de la particule virale. Dans le lymphocyte B, la particule virale est dégradée et des peptides provenant des protéines membranaire et des protéines intracytoplasmiques du virus sont générées et exprimées à la surface du lymphocyte B lié au molécules de classe II du CMH. Ainsi, un lymphocyte T auxiliaire spécifique d’une protéine intracytoplaslmique du virus peut fournir les cosignaux indispensables à la production par le lymphocyte B, d’immunoglobuline dirigées contre des protéines de la membrane du virus.
L’activation spécifique du lymphocyte B par le lymphocyte T sensibilisé par le même antigène ou le même pathogène dépend de la capacité de la cellule B de concentrer le complexe peptide spécifique-CMH à sa surface. Il existe un seuil en dessous duquel la représentation du complexe est insuffisante pour activer le lymphocyte T. La quantité de complexes peptide CMH présents à la surface du lymphocyte B dépend de l’activation du BcR. En effet, une cellule B fixant par ces Ig de surface un antigène exprimera 10000 fois plus de complexes peptide-CMH que si le peptide est endocyté par une voie n’impliquant pas l’intervention du BcR. Ce mécanisme permet donc de réguler la réponse anticorps puisque seules les cellules B spécifiques de l’antigène ayant fixé l’antigène par leurs immunoglobulines de surface pourront être aidé par les lymphocytes T spécifiques de l’antigène.
La nécessité d’avoir une reconnaissance croisée entre l’antigène reconnu par les cellules B et les cellules T a des conséquences pour la régulation de la réponse humorale. La première implication de ce mécanisme concerne la maintien de la tolérance au soi. En effet, les lymphocytes T autoréactifs ne peuvent pas stimuler les lymphocytes B spécifiques d’autoantigène. Cette absence de costimulation participe au contrôle des lymphocytes B autoréactifs. La seconde application concerne l’élaboration de vaccins. Si les adultes sont capables de développer une réponse immunitaire thymo-dépendante vigoureuse aux antigènes capsulaires polysacharidiques d’haemophilus influenza B, le système immunitaire plus immature des enfants n’induit qu’une très faible réponse vis à vis de cet antigène. Afin d’élaborer un vaccin efficace chez l’enfant contre ce virus, l’antigène polysaccharidique est chimiquement lié à la toxine tétanique, une protéine contre laquelle les enfants sont couramment et aisément vaccinés. Les cellules B qui fixent la partie polysacharidique du vaccin peuvent être aidées par les lymphocyes T auxiliaires spécifiques des peptides dérivés de la toxine. La reconnaissance croisée a été découverte au cours des travaux étudiant la production d’anticorps contre des haptènes. Les haptènes sont des petites molécules chimiques qui n’induisent pas de réponse anticorps parce qu’elle ne peuvent pas activer la réponse T. Toutefois, si on couple ces molécules à des protéines porteuses, elle peuvent devenir immunogéniques puisque dans ces conditions la réponse T est apportée par les peptides spécifiques de la protéine porteuse. En immunopathologie, ce mécanisme est responsable de l’allergie à des médicaments comme la pénicilline ou les sulfamides. Ces médicaments peuvent en effet se coupler avec des protéines de l’hôte et ainsi stimuler une réponse anticorps.
Figure 3 : Reconnaissance antigénique croisée.
B – 3 Localisation histologique de la réponse B thymodépendante
Une des question primordiales de la réponse humorale est de savoir où se produit la rencontre entre la cellule B spécifique de l’antigène et le lymphocyte T porteur d’un TcR spécifique du même antigène. En effet, la proportion de lymphocytes naïfs spécifiques d’un antigène donné est d’environ de 1 sur 104 à 1sur 106. De ce fait, la probabilité pour qu’un lymphocyte B rencontre un lymphocyte T de même spécificité est de 1 chance sur 108 à 1/1012. Non seulement la probabilité de rencontre est faible mais, la localisation des cellules B et des cellules T est différente dans le ganglion périphérique.
Lorsqu’un antigène est introduit dans un animal, celui-ci est pris en charge et apprêté par des cellules présentatrices présentes localement (par exemple les cellules de Langerhans dans la peau). Les cellules dendritiques ayant capté l’antigène migrent des tissus vers le ganglion loco-régional. D’autre part, les cellules T naïves circulent à travers la zone corticale du ganglion lymphatique. Elles se fixent de façon transitoire et aléatoire sur chaque cellule présentatrice d’antigène qu’elles rencontrent. Cette fixation transitoire permet à la cellule T de tester un grand nombre de complexes CMH-peptides. Lorsque la cellule T réagit spécifiquement par l’intermédiaire de son récepteur à un complexe CMH-peptide, la liaison entre la cellule présentatrice et le lymphocyte T est rapidement stabilisée par des molécules d’adhésion. De leur côté, les cellules B spécifiques de l’antigène migrent dans les zones T du ganglion. Celles qui ont été activées par l’antigène demeurent dans cette zone tandis que les cellules B naïves gagnent rapidement la zone B du ganglion. Ainsi les cellules B activées par l’antigène se trouvent sélectivement immobilisées dans la zone ou la chance de rencontrer un lymphocyte T auxiliaire spécifique de l’antigène est maximale. L’interaction entre la cellule B et le lymphocyte T spécifique activé permet la formation d’un premier foyer d’expansion clonale.
Figure 4 : Localisation anatomique de la réponse B thymodépendante.
B – 4 Signaux de co-stimulation
La cellule T auxiliaire active les cellules B lorsqu’elle reconnaît le complexe CMH-peptide approprié à la surface de la cellule B. Tout comme les lymphocytes auxiliaires de type Th1 qui interagissent avec les macrophages, la reconnaissance spécifique d’un complexe CMH-peptide sur la cellule B conduit la cellule T à synthétiser des protéine solubles et membranaires qui vont activer de façon synergique la cellule B. Parmi les interactions membranaires B-T, l’interaction entre CD40 ligand présent sur le lymphocyte T et CD40 présent sur le lymphocyte B est fondamentale dans le contrôle de l’activation du lymphocyte B.
Figure 5 : Signaux de co-stimulation.
B – 4 – 1 – Signaux membranaires
CD40 est une glycoprotéine appartenant à la super famille du TNF. Elle est exprimée de façon constitutive sur les lymphocytes B, les macrophages et les cellules dendritiques. CD40 ligand est une glycoprotéine membranaire de 33kD appartenant aussi à la superfamille du TNF. CD40L est exprimé sur les lymphocytes T auxiliaires activés 2 à 3 heures après l’activation. Son expression diminue 24 à 48 heures plus tard. Sa forme fonctionnelle est un homotrimère. Il peut être clivé et relargué sous forme soluble. L’activation de CD40 par CD40 ligand contrôle de nombreuses étapes de l’activation lymphocytaire B. Elle permet notamment la transduction de signaux activateurs : l’activation de CD40 sur le lymphocyte B conduit à l’activation d’une cascade de signaux caractérisés par la phosphorylation de tyrosines par action de p59 fyn et de la PLC g2. L’activation via CD40 induit l’expression des molécules de costimulation B7-1 et B7-2 sur le lymphocyte B. La formation des centres germinatifs depend elle aussi de l’interaction CD40/CD40 ligand.
Dans les centres germinatifs, cette interaction prévient l’apoptose des cellules B et la sélection des mutants de haute affinité pour l’antigène . CD40 contrôle la commutation isotypique en favorisant l’ouverture de l’ADN double brin dans les régions promotrices des chaînes lourdes préparant ainsi les recombinaisons nécessaires au switch. L’interaction CD40/CD40 ligand intervient en conjonction avec les cytokines pour orienter la commutation. Enfin, l’interaction CD40/CD40 ligand permet l’induction et le maintien de la mémoire immunitaire.
Le rôle primordial de CD40 et de CD40 ligand dans la coopération entre le lymphocyte B et le lymphocyte T a pu être mise en évidence chez des souris invalidées pour l’un ou l’autre des deux gènes. De plus CD40 ligand peut aussi être muté chez l’homme. Dans ce cas on observe une maladie appelée syndrome des hyper-IgM caractérisé par la présence presque exclusive d’IgM et, à un moindre degré, d’IgD dans le sérum des patients alors que les taux des autres isotype d’immunoglobulines sont effondrés. Ces patients sont incapables de produire des isotypes autres que l’IgM après une stimulation antigènique. On observe pas de centres germinatifs dans les organes lymphoïdes de ces patients. Il n’y a pas de déficit quantitatif en lymphocytes B mais il y a une impossibilité de commutation. Cliniquement, ces patients sont particulièrement sensibles aux infections opportunistes.
Cette affection est due a un défaut de coopération et non de différenciation des lymphocytes B. Ces patients présentent en effet des mutations de CD40 Ligand (Xq24). Les cellules T activées ne peuvent plus interagir avec les lymphocytes B via CD40.
Les cellules B prolifèrent in vitro lorsqu’elles sont stimulées par CD40L et l’IL-4. L’IL-4 est synthétisée par les lymphocytes Th2 directement au contact de la cellule B. Elle agit donc sélectivement sur la cellule B spécifique de l’antigène. L’étape initiale de l’activation du lymphocyte B par les lymphocytes T est analogue à celle de l’activation du macrophage par les lymphocytes T. Toutefois, si l’activation du macrophage infecté conduit à la destruction du pathogène, les lymphocytes B naïfs doivent subir une expansion clonale avant de se différencier en cellules effectrices. L’effet le plus immédiat de l’activation des lymphocytes T est ainsi d’induire la formation des centres germinatifs et la prolifération des cellules B. Certaines de ces cellules pourront ensuite se différencier en cellules productrices d’anticorps. Deux cytokines : l’IL-5 et l’IL-6, toutes deux sécrétées par les lymphocytes T, contribuent à ce dernier stade de l’activation lymphocytaire.
La présentation de l’antigène par les lymphocytes B favorise la différenciation des lymphocytes T spécifiques en lymphocytes Th2. L’interaction entre CD40 présent sur le lymphocyte B et CD40L présent sur la cellule T ne peut a elle seule expliquer cette différenciation préférentielle. En effet, les macrophages expriment eux aussi CD40 alors qu’ils favorisent la différenciation des lymphocytes T vers un phénotype Th1. D’autres molécules membranaires peuvent favoriser la différenciation Th2 lorsque l’antigène est présenté par les lymphocytes B. Les molécules candidates incluent d’autres membres de la famille de CD40 comme CD70 et OX40L. Une expression différentielle des molécules de costimulation B7-1 et B7-2 pourrait aussi être à l’origine de cette dichotomie.
Figure 6 : Signaux membranaires de co-stimulation : couple CD40/CD40L.
B – 4 – 2 – Molécules solubles de costimulation.
Les cytokines produites par les lymphocytes Th2 exercent souvent un rôle sur la différenciation des lymphocytes B
L’Interleukine-4
L’IL-4 a été identifiée initialement comme facteur de différenciation des lymphocytes B (B cell growth factor I). En fait, cette cytokine agit aussi comme facteur de différenciation autocrine sur les lymphocytes T. L’IL-4 a trois effets majeurs sur les lymphocytes B. Premièrement, elle favorise la prolifération des cellules B, deuxièmement, elle favorise la commutation isotypique vers la production préférentielle d’IgG4 et d’IgE alors que la production d’IgG1 est réprimée chez l’homme. (Chez la souris, elle promeut la production d’IgG1 et diminue celle d’IgG2a). Enfin, l’IL-4 prévient l’apoptose des lymphocytes B activés.
L’Interleukine-5
Les effets de l’IL-5 sont multiples puisque cette cytokine favorise la prolifération des cellules B activées et l’induction des réponse IgM et IgG. L’IL-5 favorise aussi la sécrétion d’IgA en agissant directement sur les cellules exprimant des IgA de surface. L’IL-5 est responsable de l’hyperéosinophilie observée au cours des infections parasitaires mais pas de la commutation isotypique vers les IgG4 et les IgE observée au cours de ces maladies.
L’Interleukine-6
L’IL-6 a des propriétés tellement nombreuses qu’on lui connaît plus de dix noms différents. Cette cytokine favorise la différenciation des cellules B en plasmocytes et la production d’anticorps. Toutefois, elle n’a aucune action sur leur prolifération. L’IL-6 favorise la sécrétion d’IgA par les lymphocytes B des plaques de Peyer.
L’Interleukine-10
L’IL-10 sécrétée par les lymphocytes Th2 est un facteur de prolifération et de différenciation des lymphocytes B. Elle augmente considérablement la production d’IgM et d’IgG par les cellules B stimulées préalablement par CD40/CD40L. De plus, ces lymphocytes peuvent produire des IgA si la stimulation par l’IL10 se fait en conjonction avec le TGF-b. L’IL-10 est un inhibiteur puissant de la réponse à médiation cellulaire. Elle inhibe la synthèse par les macrophages de molécules de classe II du CMH et la différenciation des lymphocytes en cellule Th1. On peut noter qu’une sous-population lymphocytaire est capable de synthétiser de grandes quantités de cette cytokine. Ces lymphocytes expriment les marqueurs MAC-1 et CD5 et sont appelés B1a. L’IL-10 serait un facteur indispensable à leur bon développement.
B – 5 La commutation de classes nécessite l’action concertée de CD40L et des cytokines
Les anticorps sont non seulement remarquables par la diversité des épitopes qu’ils reconnaissent mais aussi par la diversité des mécanismes inducteurs qu’ils induisent. La spécificité de la réponse anticorps est déterminée par le site de liaison de l’anticorps à l’antigène alors que la réponse effectrice est déterminé par l’isotype de la chaîne lourde. Chez l’homme ou l’animal incapable de produire une protéine CD40L fonctionnelle, l’absence de commutation isotypique montre l’implication majeure de l’interaction entre CD40 sur le lymphocyte B et CD40 ligand sur le lymphocyte T auxiliaire. Toutefois si CD40L est indispensable à la différenciation des lymphocytes B producteurs d’IgM en producteurs d’autres isotypes, la capacité pour une cellule B de synthétiser un isotype particulier est sous la dépendance directe de l’environnement cytokinique produit par le lymphocyte T auxiliaire spécifique. La plupart de ce qui est connu sur la régulation de la commutation isotypique par les cellules T auxiliaires vient des expériences dans lesquelles des cellules B murines ont été stimulées in vitro par du LPS et des cytokines. Ces expériences montrent que différentes cytokines peuvent induire préférentiellement une commutation vers tel ou tel isotype. Certaines de ces cytokines sont identiques à celles qui permettent la prolifération des cellules B lors de l’induction de la réponse humorale. Chez la souris, l’IL-4 favorise la production d’IgG1 et d’IgE alors que le TGF-b favorise une réponse à base d’IgG2b et d’IgA. Les cellules Th2 synthétisent ces deux cytokines tout comme l’IL-5 qui induit la sécrétion d’IgA des cellules ayant déjà différenciées en lymphocytes à IgA. Bien que les lymphocytes Th1 soient de piètres activateurs de la réponse humorale, ils participent à la commutation de classe par le biais de la synthèse d’interféron gamma qui favorise la production d’IgG2a et d’IgG3 chez la souris. Chez l’homme, l’IL-4 favorise la production d’IgG4 et l’IL-5 a le même rôle que chez la souris.
Figure 7 : Rôle des cytokines et de CD40L dans la commutation de classe.
B – 6 Formation des centres germinatifs
En culture, l’interaction entre un lymphocyte B et un lymphocyte T spécifique est suffisant pour induire la production d’anticorps spécifiques de tous isotypes par la cellule B. Toutefois, bien que la prolifération et la différenciation des cellules B puissent être induites de cette manière in vitro, l’interaction des cellules B et T en suspension in vitro ne peut reproduire en intensité et en complexité les réponse obtenues avec les mêmes cellules cultivées en présence de fragment de tissu lymphoïde, ni la réponse anticorps observée in vivo. En particulier, l’augmentation progressive d’affinité des anticorps pour l’antigène qui est observée au cours de la réponse humorale nécessite l’architecture particulière du tissu lymphoïde. La maturation de l’affinité dépend de l’interaction entre les cellules B et les cellules du microenvironnement des centres germinatifs. Les centres germinatifs se forment dans les ganglions lymphatiques et la rate après stimulation par l’antigène et sont des sites d’intense prolifération des lymphocytes B. La réponse primaire à lieu dans les régions extrafolliculaires T dépendante des organes lymphoïdes secondaires (rate, ganglions lymphatiques). Les lymphocytes B ainsi activés par l’antigène en présence de lymphocytes T auxiliaires peuvent suivre deux voies. Certaines cellules migrent dans la région médullaire du ganglion et se différencient en plasmocytes synthétisant des IgM et des IgG ce qui permet d’avoir rapidement des anticorps circulants spécifique de l’antigène. Après contact avec l’antigène, certains lymphocytes B vont, d’autre part, migrer dans un follicule lymphoïde primaire ou ils seront à l’origine de la formation des centres germinatifs.
Les follicules primaires contiennent à l’origine de nombreux lymphocytes B au repos agglutinés autour de cellules folliculaires dendritiques. Ces cellules jouent un rôle essentiel dans la survie et la recirculation continue des cellules B naïves. Elles attirent aussi les cellules B activées et contribuent au processus sélectif permettant la maturation de l’affinité de la réponse anticorps. L’origine des cellules folliculaires dendritiques reste obscure. Elles n’expriment jamais de molécules de classe II et ne proviennent pas de la moëlle. Leur rôle dans la maturation de l’affinité tient à leur capacité de fixer les antigènes sous forme native combinées à des anticorps spécifiques. Les complexes Ag-Ac se fixent sur les récepteurs de fragments Fc des cellules dendritiques. Elle peuvent ainsi garder l’antigène durant de longue périodes : des mois, voire des années. Lorsqu’une cellule B activée entre dans un follicule lymphoïde primaire, elle commence par se diviser intensément et forme ainsi un centre germinatif. Les centres germinatifs apparaissent au 7ème jour au cours d’une réponse primaire et dès la 36ème heure après réinjection de l’antigène (réponse secondaire). Les centres germinatifs sont essentiellement constitués de cellules blastiques qui se divisent toutes les 6 heures, repoussant en périphérie les petits lymphocytes B des follicules primaires qui ne sont pas spécifiques de l’antigène et vont constituer la couronne péri-folliculaire. Au bout d’une soixantaine d’heures, le centre germinatif contient environ 60.000 blastes. La prolifération intense des cellules dans les centres germinatifs augmente considérablement le nombre de cellules B spécifiques de l’antigène. Ces blastes se polarisent alors en une zone sombre contenant les centroblastes et une zone claire contenant les centrocytes qui entrent en contact avec les cellules folliculaires dendritiques. La plupart des centrocytes meurent par apoptose et sont digérés par les macrophages résidents. Les rares centrocytes sélectionnés gagnent la partie apicale de la zone claire ou ils commencent leur différenciation en plasmocytes ou en cellules B mémoires. En l’absence de restimulation, la taille des follicules diminuent dès le 15ème jour pour disparaître totalement à la troisième semaine.
Figure 8 : Organisation schématique des centres germinatifs.
Photo : Immunologie clinique, 1991, J. Brostoff, Ed DeBoeck Université
B – 7 Les mutations somatiques ont lieu dans les centroblastes
La maturation de l’affinité au cours de la réponse immune peut être vue comme un processus darwinien qui nécessite en premier lieu la génération d’un répertoire B diversifié puis la sélection des clones B ayant, par ce processus, acquis une forte affinité pour l’antigène.
La variabilité est générée par les hypermutations somatiques. Celles-ci ont lieu au niveau des centroblastes en division. Leur taux est d’environ une mutation pour 1000 paires de bases par division. Eu égard à la taille des gènes V, on estime qu’à chaque division, la cellule-fille acquiert une mutation ponctuelle de son récepteur. Ces récepteurs mutants sont exprimés sur les centroblastes puis sur les centrocytes, cellules qui dérivent toutes des quelques cellules B spécifiques de l’antigène qui ont formé initialement le centre germinatif.
Figure 9 : Mutations somatiques.
B – 8 Sélection des centrocytes porteurs des récepteurs de forte affinité
Les centrocytes interagissent dans la zone claire avec les cellules folliculaires dendritiques qui expriment l’antigène à leur surface. Les mutations somatiques peuvent augmenter ou diminuer l’affinité de l’Ig de surface pour l’antigène. Les centrocytes dont les récepteurs ne se fixent plus sur l’antigène meurent par apoptose alors que ceux qui se fixent avec une forte affinité expriment Bcl-XL et survivent. La sélection des centrocytes se fait en deux étapes. La première correspond à l’entrée des centrocytes dans le réseau formé dans la zone claire par les cellules folliculaires dendritiques. A ce niveau, les centrocytes ont l’occasion de se fixer et de phagocyter l’antigène porté par les cellules folliculaires dendritiques. Les centrocytes dont le récepteur pour l’antigène a la plus forte affinité, a le plus de chances de se fixer sur la cellule folliculaire dendritique. Si un centrocyte fixe et internalise l’antigène, il migre dans la région externe de la zone claire ou les cellules T exprimant CD40L sont concentrées. Au cours de la seconde étape de sélection, les centrocytes coopèrent avec les cellules T auxiliaires spécifiques de l’antigène. Les signaux de costimulation fournis par les cellules T induisent la prolifération des cellules B et T spécifiques et leur différenciation en cellules mémoires ou en plasmocytes. L’implication des cellules T dans ce processus de sélection permet de prévenir l’émergence de centrocytes ayant acquis, par les mutations somatiques, des récepteurs autoréactifs. En effet, les lymphocytes T autoréactifs sont tolérants et ne stimulent pas les lymphocytes B autoréactifs.
La sélection des centrocytes ressemble par bien des aspects, à la sélection positive des thymocytes. Toutefois, la sélection ne s’opère plus cette fois pour éliminer les cellules T autoréactives reconnaissant les antigènes du soi mais au contraire pour favoriser l’émergence des lymphocytes B qui reconnaissent un antigène étranger. De plus, c’est l’antigène lui même qui sélectionne la réponse et qui exerce donc un contrôle direct sur la capacité de chaque cellule B de produire un anticorps qui se fixe spécifiquement sur le pathogène à un moment ou l’organisme en a effectivement besoin.
Les cellules B qui ont passé avec succès ce processus sélectif quittent le centre germinatif et se différencient soit en cellules mémoires soit en plasmocytes. La différenciation en plasmocytes s’accompagne de nombreux changements morphologiques. Le cytoplasme de la cellule devient plus abondant, sa richesse en réticulum endoplasmique granuleux augmente et sa chromatine se condense. Les plasmocytes n’expriment pas d’Ig de surface ni de molécules de classe II du CMH. La durée de vie des plasmocytes est variable, la plupart survivent 4 semaines après leur différenciation finale. Toutefois, dans certaines conditions, les plasmocytes peuvent avoir une durée de vie plus longue expliquant la persistance d’un taux d’anticorps spécifiques élevé longtemps après l’infection ou la vaccination. Dans la moelle, les plasmocytes reçoivent ainsi des cellules stromales les signaux nécessaires à leur survie prolongée.
La deuxième possibilité pour la cellule B est de ce transformer en cellule mémoire. Ces cellules ne sécrètent pas d’anticorps au cours de la réponse primaire mais peuvent être rapidement activées après un second contact avec le même antigène. Les signaux qui permettent la différenciation du lymphocyte B en plasmocyte ou en cellule mémoire ne sont pas connus.
Figure 10 : Sélection des mutants de forte affinité.
Figure 11 : Réponse primaire Thymodépendante.
Figure 12 : Réponse secondaire Thymodépendante.
C - La réponse B thymo-indépendante
Bien que la réponse anticorps à la grande majorité des protéines antigéniques nécessite la présence de lymphocytes T auxiliaires, les animaux déficients en lymphocytes T sont capables de développer une réponse anticorps à une grande variété de bactéries. Ce phénomène est lié à la propriété de certains antigènes bactériens d'activer les lymphocytes B sans aide des lymphocytes T. Ces antigènes sont appelés thymo-indépendants.
Les antigènes thymo-indépendants sont classés en deux catégories. Les antigènes thymo-indépendants de type 1 sont capables d'activer directement la prolifération des lymphocytes B. A forte concentration, ces molécules induisent la prolifération et la différenciation de la grande majorité des lymphocytes B, quelle que soit leur spécificité. Ce phénomène est appelé activation polyclonale. De par cette propriété, les antigènes thymo-indépendants de type 1 sont souvent appelés des mitogènes B, un mitogène étant une substance capable d'induire les divisions cellulaires. Lorsque les cellules B sont exposées à de faibles doses d'antigènes thymo-indépendants (1000 fois plus faibles que celles utilisées pour obtenir l'activation polyclonale) seules les cellules B, dont les immunoglobulines de surface fixent l'antigène thymo-indépendant, sont activées.
Durant une infection in vivo, les concentrations en antigènes thymo-indépendants sont faibles. Ainsi, seules les cellules B spécifiques de l'antigène sont activées. Ce type de réponse joue un rôle important dans la défense spécifique contre une grande variété de pathogènes extracellulaires. En effet, cette réponse est plus rapide que la réponse thymo-dépendante car elle ne requiert pas d'activation préalable et d'expansion des lymphocytes T auxiliaires. Cependant, les antigènes thymo-indépendants de type 1 n'induisent pas de commutation isotypique, de maturation de l'affinité ou de cellules B mémoires.
Les antigènes thymo-indépendants de type 2 sont des molécules polysaccharidiques de la paroi bactérienne à motifs répétés. Contrairement aux précédents, ils ne possèdent pas d'activité stimulante intrinsèque des lymphocytes B. Alors que les antigènes thymo-indépendants de type 1 peuvent activer indifféremment les lymphocytes B matures et immatures, les antigènes thymo-indépendants de type 2 activent seulement les cellules matures. Les lymphocytes B qui répondent à ce type d'antigène sont essentiellement des lymphocytes B1a. Des anticorps de classe immunoglobuline G et immunoglobuline M sont produits en réponse aux antigènes thymo-indépendants de type 2. Ils représentent une part importante des anticorps produits au cours de la réponse humorale antibactérienne.
Les antigènes thymo-indépendants de type 2 agissent en agrégeant de façon extrêmement efficace les immunoglobulines de surface des lymphocytes B matures spécifiques. La densité avec laquelle les antigènes agrègent le récepteur est déterminante. Lorsque celle-ci est trop faible, elle est insuffisante pour activer la cellule. Lorsqu'elle est trop forte, la cellule devient anergique. Bien que les réponses aux antigènes thymo-indépendants de type 2 se développent chez les souris athymiques, l'élimination complète de toutes les cellules T ab et gd bloque la réponse aux antigènes thymo-indépendants de type 2. La manière dont les cellules T contribuent à cette réponse est encore peu claire. La coopération pourrait provenir de cellules T gd ou ab double négative CD4- CD8- dont le récepteur reconnaît certaines polysaccharides fixées sur les molécules du CMH de classe 1 non conventionnel comme la molécule CD1. De telles cellules T se développent hors du thymus, principalement dans l'intestin.
Les réponses B aux antigènes thymo-indépendants de type 2 permettent d'obtenir une réponse rapide et spécifique vis-à-vis de nombreux pathogènes. Ainsi, la plupart des bactéries extracellulaires possèdent une paroi riche en polysaccharides qui les protège de la phagocytose. Cette propriété ne leur permet pas seulement d'éviter une destruction rapide, elle permet aussi d'inhiber l'activation lymphocytaire T par la présentation de peptides bactériens par le macrophage. Cependant, les anticorps produits au cours de la réponse aux antigènes thymo-indépendants de type 2 vont se fixer sur la bactérie et favoriser son opsonisation et sa destruction.
Figure 13 : Réponses Thymoindépendante.
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