X-PHENOMENES BIOCHIMIQUES DE SIGNALISATION DES CELLULES DE L'IMMUNITE. MECANISMES ACTIVATEURS ET INHIBITEURS

L'activité d'une cellule dépend de récepteurs, en général, de surface. Ces récepteurs de surface sont des structures de membrane complémentaires de ligands se comportant comme des signaux chimiques. Ils sont associés à des systèmes de couplage qui mettent ensuite en jeu de seconds signaux. Ces derniers déclenchent alors une série de phénomènes biochimiques qui aboutissent à 2 grandes catégories d'effets : la prolifération cellulaire et/ou l'expression des fonctions (ou de certaines des fonctions) de la cellule concernée.
Les récepteurs cellulaires de surface sont très variés, en revanche les mécanismes servant à la transmission des ordres à partir de ces récepteurs sont en petit nombre et analogues d'un type cellulaire à l'autre. Ainsi, interviennent comme seconds messagers (le premier messager étant représenté par le ligand) l'AMPc ou le GMPc, des phospholipases et le couple diacylglycérol/inositol 1,4,5-triphosphate (DAG/IP3 qui résulte de l'hydrolyse du phosphatidylinositol 4,5-biphosphate (PIP2)), le Ca++ à taux élevés dans le cytosol, la petite protéine G ras.... Plusieurs seconds messagers peuvent intervenir simultanément ou successivement.
De façon générale, les seconds messagers participent directement ou indirectement à l'activation de protéine kinases qui, en phosphorylant certaines protéines, suspendent ou révèlent leurs fonctions métaboliques (une protéine kinase est une enzyme qui transfère sur une protéine, le groupement phosphate situé en position g dans l'ATP, alors qu'une phosphatase a l'effet inverse en produisant une déphosphorylation). Ces cibles protéiques ont fréquemment des activités enzymatiques. Habituellement, lorsque la phosphorylation inactive l'enzyme, celle-ci est impliquée dans des réactions de dégradation. Lorsque la phosphorylation active l'enzyme, c'est qu'elle participe à des synthèses.
Suivant les cas, l'ordre est envoyé au noyau (induction de mitoses, transcription en ARNm) ou à d'autres constituants cellulaires comme le cytosquelette (par exemple lors de la dégranulation des mastocytes), les mitochondries, les ribosomes....Lorsque l'ordre arrive au noyau, la dernière étape fait intervenir des facteurs de transcription se liant à des sites de l'ADN (Response Elements : RE) qui régulent l'expression des gènes. Par exemple, quand les gènes codent pour les cytokines, les RE sont nommés CRE (Cytokine Response Elements).
Plus rarement, les signaux chimiques peuvent agir grâce à des récepteurs intracellulaires comme par exemple les hormones stéroïdes.
Lorsque les signaux extracellulaires atteignent la cellule, ils entraînent son activation (ou stimulation). Les résultats de cette activation sont complets ou incomplets s'ils s'arrêtent aux premières étapes de la chaîne biochimique. Les caractéristiques de l'activation dépendent du type cellulaire et des ligands. Un signal provenant d'un même récepteur peut aboutir à des effets différents ou parfois opposés en fonction du stade de maturation de la cellule.

X-1/ Signaux de transduction communs issus des récepteurs BcR, TcR et FcR

Les TcR, BcR et FcR se lient, soit à l'Ag associé aux Ag du CMH (T) ou à l'Ag (B : fixation directe au BcR ; cellules à FcR : fixation au FcR par l'intermédiaire d'un Ac), soit à un superAg (T) ou son équivalent pour les B. Il en résulte une agrégation des récepteurs, notamment de leurs domaines activateurs intracytoplasmiques qui se phosphorylent rapidement. Cette activation des cellules du système immunitaire fait intervenir des motifs exprimés sur la portion intracytoplasmique de plusieurs récepteurs (BcR, TcR, différents FcR...). La figure VI-51e résume les phénomènes d'activation et d'inhibition des B. Parmi ces motifs se trouvent 2 motifs antagonistes :
* l'un est activateur (BcR, TcR, différents FcR...) : ITAM, Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif, (anciennement ARH1 : Ag receptor homology motif 1, ou ARAM : Ag recognition activation motif ou TAM : tyrosine-based activation motif)
* l'autre inhibiteur (FcgRIIB, KIR des NK...) : ITIM (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif) de l'effet activateur.
Les ITAM sont faits d'un double motif YxxL encadrant des résidus variables (D/E-X7-D/E-X2-Y-X2-L/I-X7-Y-X2-L/I). Les ITIM comprennent un seul motif YxxL encadrant des résidus variables (I/V/LSxYxxL/V) et participent au contrôle négatif de l'activation cellulaire en recrutant des SH2-phosphatases inhibitrices. Les ITAM et les ITIM deviennent fonctionnels après phosphorylation de leurs tyrosines par des tyrosines-kinases de la famille scr. Les KIR (Killer-cell Inhibitory Receptors) qui sont des récepteurs à ITIM exprimés par les lymphocytes T et NK, servent de récepteurs pour les molécules du CMH de Classe I. Leur liaison avec ces ligands inhibe les programmes d'activation lymphocytaire. A chaque molécule KIR correspond une molécule activatrice KAR (Killer-cell Activatory Receptor), dont l'engagement se traduit par l'activation des lymphocytes T et NK.
Les récepteurs à ITIM mettent en jeu des phosphatases intracytoplasmiques avec domaines SH2, comme les tyrosine phosphatases SHP-1 et SHP-2 (SH2-domain-containing protein tyrosine Phosphatase) ou la polyinositolphosphate phosphatase SHIP (SH2-domain-containing phosphatidyl-Inositol 5-Phosphatase). SHP-1 interagit par exemple avec la portion intracytoplasmique de KIR, NKG2A, CD22, CD72, ILT...), SHP-2 avec des récepteurs de cytokines. SHIP interagit avec la portion intracytoplasmique des FcgRIIb ce qui conduit à une augmentation de PI3,4-P2 et donc une diminution du taux de PIP3 avec pour conséquence une inhibition de la translocation membranaire de la btk. Ainsi, les KIR des NK qui reconnaissent l'Ag de classe I, recrutent la tyrosine phosphatase SHP-1 qui va déphosphoryler les ITAM. SHP-1, présent dans les cellules hématopoïétiques, intervient en régulant négativement par exemple la signalisation par le BcR ou les récepteurs de certaines cytokines. SHP-2, répartie dans de nombreux types cellulaires, agit positivement dans l'hématopoïése et la signalisation par les récepteurs de certaines cytokines.
La phosphorylation des protéines, qui est extrêmement rapide, quelques secondes, modifie leur conformation, leurs propriétés biologiques, leur capacité d'interagir avec d'autres protéines et parfois leur localisation dans la cellule. Comme nous l'avons vu, la phosphorylation des protéines est réversible car les ITAM sont déphosphorylés par des phosphatases comme le CD45 ou la calcineurine. La phosphorylation des protéines ne porte pas obligatoirement que sur la tyrosine, mais peut également concerner sérine et thréonine. Aussi, les réactions de phosphorylation sont catalysées par deux groupes d'enzymes: les protéine sérine/thréonine kinases et les protéine tyrosine kinases. De même, on distingue des protéine sérine/thréonine phosphatases et des protéine tyrosine phosphatases.
La prolifération, la différenciation et l'activation fonctionnelle des cellules dépendent de l'état de phosphorylation des protéines cellulaires. Comme les BcR, TcR et certains FcR ont une très courte extrémité intracytoplasmique, ils doivent utiliser pour transférer leurs signaux des complexes moléculaires qui leur sont adjoints : Iga-Igb de B, CD3 de T, b et g du FeRI et z du FgRIII. En effet ceux-ci possèdent une longue extrémité qui peut interagir avec des molécules intracytoplasmiques par l'intermédiaire des motifs ITAM. Les ITAM sont présents dans les zones intracytoplasmiques des chaînes Iga et Igb des B et g, d, e et z du CD3 des T (figure VI-52a), mais aussi b et g du FeRI et z du FgRIII. Ces ITAM fonctionnent comme des transducteurs intracytoplasmiques en se liant avec la famille des src protéines tyrosine kinases (PTK : fyn, lyn, blk, lck...), avec la famille des spleen tyrosine kinases (syk) (figure VI-52b1) et avec des phosphoprotéines transducteurs. Lorsque les résidus tyrosines Y des ITAM sont phosphorylés, les ITAM phosphorylés sont reconnus par les domaines SH2 des PTK src ou de protéines adaptateurs, comme Shc. La PTK syk ou la ZAP70 de la famille Syk interviennent également dans l'activation respectivement des FeRI/BcR et des TcR.
Lorsque les signaux des BcR, TcR et FcR sont transduits, 2 principales voies métaboliques peuvent être empruntées : la voie de l'inositol triphosphate (IP3) qui conduit surtout à la synthèse de produits pouvant éventuellement être excrétés et la voie ras qui aboutit plutôt à l'expression d'Ag de différenciation, de récepteurs de surface ou à la prolifération cellulaire. Ces PTK src vont phosphoryler et activer, d'une part la phospholipase C (la PLc est phosphorylée par la kinase syk chez les B et chez les T par la syk ZAP70) qui conduit à la voie du DAG/IP3, et d'autre part la voie ras par l'intermédiaire des facteurs d'échange GTP/GDP (sos et vav) du ras qui aboutit à la cascade MAPK (mitogen activated PK), puis, par exemple, aux mitoses.

X-1.1/ Les protéine tyrosine kinases (PTK)
Des anomalies de la régulation de l'activité des PTK sont à l'origine de transformation maligne des cellules. Ainsi, v-src, premier oncogène viral découvert code pour une kinase, comme de nombreux autres oncogènes. Ces PTK sont mutées et leur activité kinase n'est plus régulée conduisant à des cellules cancéreuse. En revanche les proto-oncogènes correspondants sont apparus comme des molécules ayant un rôle physiologique majeur, notamment dans l'activation des cellules de l'immunité. D'autres PTK apparentées à ces proto-oncogènes ont été découvertes et souvent on leur a données des noms d'oncogènes (figure VI-52b1).
Les PTK de la famille src et les PTK de la famille syk interviennent dans l'activation cellulaire par les BcR, TcR et les récepteurs d'Ig.
X-1.1.1/ La famille src
La dizaine de PTK de la famille src (figure VI-52b1) ont habituellement un domaine N-terminal propre à chaque PTK, suivi de deux domaines conservés d'où leur nom de SH2 (Src Homology région 2) et SH3 (ces domaines SH2 et SH3 débordent les limites de la famille src), suivis d'un domaine portant l'activité kinase, et d'un domaine régulateur C-terminal. Les domaines SH2 se fixent à des séquences contenant un résidu tyrosine phosphorylé. Les domaines SH3 se fixent à des séquences riches en prolines.
Les src cytoplasmiques sont localisées sous la face interne de la membrane plasmique, et souvent associées aux domaines intracytoplasmiques des récepteurs avec lesquels elles interagissent. Le deuxième acide aminé de la molécule est une glycine à laquelle est fixée de façon covalente, un acide myristique. Cet acide gras, en s'intercalant dans les lipides de la couche interne de la membrane plasmique, est responsable de l'ancrage sous-membranaire de la PTK.
Certaines src comme src elle-même, yes, fyn et lyn s'expriment dans de nombreux types cellulaires, d'autres ont une distribution plus ou moins restreinte comme hck ou fgr qui sont présentes dans les cellules hématopoïétiques, comme Ick exprimée par les lymphocytes, et blk par seulement les lymphocytes B. Certaines src existent sous deux formes, résultant d'un épissage alternatif des transcrits d'un même gène dont la distribution cellulaire est différente. Par exemple, fyn a deux isoformes : l'une exprimée dans les cellules du cerveau, l'autre dans les cellules hématopoïétiques. La forme inactive des src est phosphorylée au niveau du domaine de régulation C-terminal. Le domaine régulateur contient une tyrosine qui phosphorylée se lie au SH2 de src. La kinase se referme sur elle-même, rendant ainsi inaccessible le domaine catalytique. Lorsque cette tyrosine n'est pas phosphorylée, la PTK est sous forme active, car la tyrosine n'est pas liée au SH2. Dans ce cas, la molécule dépliée laisse les substrats de la kinase accéder au site enzymatique. L'activité de la kinase s'exerce aussi sur elle-même : l'activation des PTK se traduit alors par leur auto-phosphorylation. Celle-ci porte sur un autre résidu tyrosine, situé dans la séquence catalytique.
X-1.1.2/ La famille syk
La famille syk comprend deux membres, syk et ZAP-70 (Zêta-Associated Protein) (figure VI-52b1). ZAP-70 est une protéine associée à la chaîne z du TcR après stimulation des cellules T par un antigène. Elles sont dépourvues des domaines propre, régulateur et SH3. Elles ont, par contre, deux domaines SH2 en tandem, qui précèdent le domaine kinase. ZAP-70 est exprimée dans les lymphocytes T et les cellules NK, syk par les celIules myéloïdes et lymphoïdes (lymphocytes B, thymocytes et cellules T immatures). A des stades de différenciation précoces, les cellules T expriment à la fois ZAP-70 et syk. Syk intervient au cours de la différenciation des cellules T et ZAP-70 dans les réponses des cellules matures. Dépourvues de résidu glycine myristylé d'ancrage, syk et ZAP-70 sont cytoplasmiques. Elles se mobilisent après activation cellulaire pour se fixer aux ITAM phosphorylés des BcR, TcR et FcR agrégés. Un SH2 peut se lier à un motif YxxL phosphorylé de l'ITAM, mais l'affinité de cette liaison est faible. Elle nécessite que les deux domaines SH2 de ZAP-70 soient fixés, chacun sur un des deux motifs YxxL, pour que l'association entre la kinase et le récepteur soit suffisamment forte. Les mêmes conclusions s'appliquent aux domaines SH2 de syk. La liaison des molécules de la famille syk aux ITAM phosphorylés stimule leur activité kinase. Celle-ci se traduit par une autophosphorylation et par la phosphorylation de substrats cytoplasmiques.
L'agrégation artificielle des kinases intracellulaires qui se fixent aux ITAM des sous-unités transductrices des BcR, TcR et FcR, a les mêmes effets que l'agrégation naturelle des récepteurs.
X-1.1.3/ La famille Tec
La famille des PTK non-récepteurs Tec comprend les membres suivants : Tec, Btk, Itk/Emt, Bmx, TXK/Rlk et Dsrc29 (figure VI-52b1). Les B expriment Btk (Brutton's tyrosine kinase) et les T, Itk et Rlk. Les kinases Tec contribuent à l'activation maximum de la PLCg et donc à la mobilisation du Ca++ pour les T par l'intermédiaire de LAT et SLP76 (figure VI-52b2) et pour les B par l'intermédiaire de BLNK/SLP65 (figure VI-52b3).

X-1.2/ Les protéine tyrosine phosphatases (PTP)
Des PTP membranaires et d'autres cytoplasmiques interviennent lors de l'activation cellulaire induite par BcR, TcR et FcR.
X-1.2.1/ Les PTP membranaires
Le CD45 transmembranaire est exprimé dans les cellules hématopoïétiques et existe sous plusieurs isoformes (produites par épissage alternatif) dont chacune est rencontrée dans des cellules différentes. Le CD45 possède un long domaine intracytoplasmique portant l'activité phosphatasique dont les substrats sont les résidus tyrosine de protéines phosphorylées par les PTK. Une cystéine présente dans les sites catalytiques joue un rôle déterminant dans la déphosphorylation en se liant au groupement phosphate libéré à partir du substrat pour former un intermédiaire thiol-phosphate. Cet intermédiaire libère son phosphate en milieu aqueux, sous forme inorganique, ce qui régénère l'enzyme sous forme active.
Les PTP membranaires sont nécessaires pour l'activation cellulaire, et notamment dans l'activation des lymphocytes induite par l'antigène. Ainsi, des cellules T sans CD45 ne répondent pas à une stimulation antigénique. Cet effet s'explique car le CD45 régule l'activité des src en déphosphorylant la tyrosine du domaine régulateur C-terminal phosphorylé constitutivement dans la kinase inactive. Ainsi, l'effet positif des kinases de type src dans l'activation cellulaire est induit par une PTP, qui les active en déphosphorylant la tyrosine de leur domaine régulateur. De plus, c'est la kinase csk qui maintient les src sous forme inactive. Ainsi, cette kinase, d'une autre famille que src, phosphoryle la tyrosine du domaine régulateur des src, dont elle détermine la forme active ou inactive, et qui sera déphosphorylée par CD45.
X-1.2.2/ Les PTP cytoplasmiques
Les PTP cytoplasmiques interviennent après que l'activation cellulaire ait débuté pour contrôler cette activation. Parmi les PTP cytoplasmiques se trouvent la SHP-1 et la SHP-2 (SH2-domain-containing protein tyrosine Phosphatase). Ces PTP ont des domaines SH2.
La SHP-1 (ou PTP1C) exprimée dans les cellules hématopoïétiques possède deux SH2 adjacents, suivis du site à activité phosphatasique, puis du domaine C-terminal qui comporte 2 sites conservés de phosphorylation de tyrosines. Les domaines SH2, en se liant à des ITIM phosphorylés, démasquent l'activité phosphatasique de la PTP qui agit alors sur d'autres substrats. La SHP-1 régule ainsi négativement l'activation des lymphocytes B induite par l'agrégation du BCR en augmentant le seuil d'activation de la cellule resultant de l'engagement de ce BcR. Elle participe aussi à la régulation de la prolifération cellulaire succédant à l'action des facteurs de croissance. Les souris auto-immunes motheaten qui présentent une intense prolifération des cellules hématopoïétiques, ont des anomalies du gène de la SHP-1 conduisant à un défaut en SHP-1.
La SHP-2 a une structure analogue à SHP-1, mais avec en plus du coté C-terminal une séquence riche en proline capable d'interagir avec un domaine SH3. Cette très ubiquitaire SHP-2 (ou PTP1D) favorise l'action de certaines cytokines ou facteurs de croissance (IL3, GM-CSF, PDGF...) sur la multiplication cellulaire. L'activation des récepteurs de ces molécules génère des sites de liaison avec SHP-2, ce qui conduit à la phosphorylation des 2 tyrosines de l'extrémité C-terminale SHP-2 et permet à l'activité phosphatasique de s'exprimer. Les substrats de la SHP-2 seraient des src et la SHP-2 se comporteraient comme le CD45. En fait, on ne sait pas si SHP-2 intervient plutôt comme un adaptateur ou une phosphatase. Ainsi, la SHP-1 et la SHP-2, bien que structurellement voisines, exercent des effets biologiques opposés : la SHP-2 stimule les cellules alors que la SHP-1 les inhibe.

X-1.3/ Les domaines SH2 et SH3 et leur association à différents sites enzymatiques
En général, chaque SH2 particulier se lie à des phosphotyrosines en fonction des trois acides aminés qui suivent la phosphotyrosine. Les différents SH2 sont chacun spécifique d'une séquence particulière d'acides aminés, à l'exception des SH2 des src qui se lient aux mêmes phosphopeptides. Les domaines SH2 sont constitués de deux hélices a encadrant cinq feuillets b antiparallèles, et encadrées à leur tour par deux feuillets b. Ils contiennent deux sites de liaison, un pour la phosphotyrosine, l'autre pour les trois autres acides aminés. Le premier site détermine la spécificité du domaine SH2 pour une séquence contenant une phosphotyrosine, le second détermine l'affinité de la liaison. Le rôle des SH2 est de rapprocher des molécules qui interagiront par d'autres séquences fonctionnelles.
Les SH3 favorisent l'interaction des kinases avec leurs substrats. Les SH3 sont constitués par cinq feuillets b antiparallèles dans lesquels des acides aminés hydrophobes constituent une poche où se niche le ligand qui porte le motif PxxP dans lequel P est une proline et x un acide aminé quelconque. Cette séquence adopte une conformation secondaire en hélice de type polyproline qui permet l'interaction avec les acides aminés de SH3. La spécificité de chaque domaine SH3 dépend des acides aminés x qui entourent les prolines. Les SH3 permettent la rencontre entre des protéines cytoplasmiques et des protéines membranaires et, par exemple, entre des kinases à SH3 et leurs substrats.
Les SH2 et les SH3 ne sont pas spécifiques des src, ni même des kinases puique des protéines phosphatases possèdent des domaines SH2, mais également des lipides kinases, des phospholipases et des facteurs de transcription. Donc, des domaines de liaison semblables peuvent être associés à des domaines catalytiques différents.

X-1.4/ Les molécules adaptateurs
Les adaptateurs sont des molécules sans activité enzymatique ou de transcription qui permettent le rappochement entre protéines qui ensuite interagiront. Ces adaptateurs sont importants dans la transduction des signaux lors de l'activation des cellules de l'immunité.
Les adaptateurs portent des structures capables en générale de se lier à au moins 2 autres types de molécules parmi celles-ci :
* SH2 et domaines PTB (PhosphoTyrosine-Binding) responsables de liaisons avec les phosphotyrosines;
* SH3 s'associant avec les séquences riches en prolines;
* domaines homologues avec la pleckstrine liant les phospholipides;
* domaines WW dont les cibles sont les motifs consensus proline/tyrosine ou proline/leucine;
* domaines PDZ qui s'associent aux extrémités terminales riches en résidus hydrophobes;
* séquences riches en prolines s'associant avec les SH3 et tyrosines qui après phosphorylation sont responsables de liaisons avec les SH2 et domaines PTB.
La figure VI-52c donne la structure de certains adaptateurs : les uns peuvent intervenir dans l'activation des cellules de l'immunité, les autres dans leur inhibition.
X-1.4.1/ Grb2 (Growth Factor Receptor Binding Protein 2) (et son homologue Gads) , shc et LAT (Linker for Activation of T)
La grb2 s'associe à sos dans l'activation des T et B pour faciliter la mise en oeuvre de la voie ras. Chez les T, l'adaptateur qui intervient entre le signal provenant des TcR et grb2 est le LAT (p36) après phosphorylation. Le LAT peut aussi s'associer à la PLcg1. Ce sont les phosphotyrosines des LAT qui se lient aux SH2 de grb2 et PLcg1. La Gads constitutionnellement associée chez les T peut aussi se fixer sur les phosphotyrosines des LAT. Le LAT est surtout présent dans les T, NK et mastocytes, mais absent dans les B. La Gads forme un complexe avec itk (PTK de type Tec), SLP76, vav, nck, pack1 et SLAP qui favorise le réarrangement du cytosquelette et le passage par la MAPKinase (ou ERK : Extracellular-Signal -Regulated kinase).
Chez les B, l'adaptateur entre activation des BcR et grb2 est le shc et la PTK de type Tec est la Btk (Brutton's tyrosine kinase) dont la mutation du gène conduit à l'agammaglobulinémie liée à l'X..
X-1.4.2/ SLP-76 (SH2 domain-containing Leukocyte Phosphoprotein), SLP-65 ou BLNK (B cell LiNKer protein) analogue au précédent, SLAP-130 (SLP-76-Associated Phosphoprotein) ou Fyb (Fyn-binding protein) et SKAP-55 (Src-Kinase-Associated Phosphoprotein)
La séquence centrale riche en prolines de SLP-76 peut se lier aux SH3 de grb2. Les phosphotyrosines de SLP-76 fixent les SH2 de vav ou de fyn et le SH2 de SLP-76 s'associe aux phosphotyrosines de SLAP-130. La région riche en prolines de SLAP-130 interagit avec SH3 de SKAP-55.
L'ensemble grb2, vav, SLP-76, SLAP-130 favorise l'activation du promoteur de l'IL2.
X-1.4.3/ Cbl et crkL
Ce sont des adaptateurs participant aux phénomènes d'inhibition de l'activation. Ainsi, cbl, produit d'un proto-oncogène, se lie à syk (B) ou à ZAP 70 (T) dont il bloque l'activité kinase. En plus, les phosphotyrosines de cbl peuvent se fixer au SH2 de crkL. Le complexe cbl/crkL s'associe alors au facteur d'échange guanine-nucléotide C3G qu'il rapproche de la membrane plasmique où il favorise la fixation de GTP sur la petite protéine G rap1. Cette dernière se comporte alors comme un antagoniste de ras.
Chez les B, une inhibition peut aussi survenir lorsque la liaison entre les 2 adaptateurs grb2/shc est génée par SHIP (SH2-domain-containing Inositol 5 Phosphatase). Quand l'Ag est capturé simultanément par le BcR et une IgG implantée dans un FcgRII, SHIP se fixe par SH2 sur les ITIM de FcgRII, puis est phosphorylée. Les phosphotyrosines de SHIP se lient alors au SH2 de Shc et empêchent le SH2 de grb2 de s'associer aux phosphotyrosines de shc, d'où le blocage de la voie ras.

X-1.5/ Détails sur la transduction des signaux issus des TcR, BcR et FceRI
La transduction des signaux par les TcR, BcR et FcR fait intervenir une ou plusieurs kinases src, puis une kinase de la famille syk.
* Les TcR
La reconnaissance simultanée du peptide antigénique par le TCR et de l'Ag du CMH par la portion extracellulaire de CD4 ou de CD8, conduit à la coagrégation des domaines intracytoplasmiques du complexe du TCR et des domaines intracytoplasmiques de CD4/CD8. Or, la lck est associée constitutivement par des résidus cystéine au domaine intracytoplasmique de CD4 et de CD8 et le rapprochement de lck des ITAM permet la phosphorylation des tyrosines de ceux-ci par le domaine kinase de lck. SH2 et SH3 de lck sont nécessaires pour induire une réponse cellulaire. En fait, lck se comporte plus comme un adaptateur amenant à proximité les unes des autres différentes molécules capables d'interagir, que comme une kinase. Quoiqu'il en soit, l'agrégation du TcR, phosphoryle les tyrosines des nombreux ITAM des sous-unités du CD3 du TCR, surtout de z. ZAP-70 se fixe alors sur les phospho-ITAM de z, s'active et phosphoryle plusieurs substrats qui relient le TCR à différentes voies de signalisation intracellulaire PLc ou ras/raf1. Le LAT implanté dans la membrane plasmique est ainsi phosphorylé et capte soit grb2 par ses phosphotyrosines et par les SH2 de grb2 (voie ras), soit PLc (voie IP3/DAG). Le CD4 pour les T coopérants, ou le CD8 pour les T cytotoxiques, se comporte comme un corécepteur (figure VI-52d et 52e).
L'absence de l'interaction du CD28 avec ses ligands B7-1 et 2 conduit à une inhibition de la phosphorylation des ITAM et de ZAP-70. Donc les interactions CD28/B7 augmentent la capacité de signalisation du TcR. L'intervention simultanée de signaux venant de TcR et CD8 ouvre la voie rac. Ce sont les 3 voies PLc, ras/raf1 et rac qui permettent d'obtenir une réponse en cytokines optimale en activant les différents facteurs de transcription NF-AT (Nuclear Factor of Activated Tcells) qui avec des protéines de la famille AP-1 (Activator Protein), comme jun et fos, se fixent dans leurs sites de fixation au niveau des promoteurs des gènes des cytokines d'où synthèse des cytokines. L'activation des T peut aussi faire intervenir une voie utilisant le complexe SLP-76 (phosphorylé par ZAP-70)/gads/vav-SLAP-130/SKAP-55.
* Les BcR
Des PTK de la famille src (lyn, fyn, lck et blk) sont associées, par les acides aminés N-terminaux, à Iga et surtout à Igb. L'agrégation du BcR induit la phosphorylation des ITAM d'lga et d'lgb par les kinases de la famille src (essentiellement lyn). La kinase syk se fixe alors aux phospho-ITAM par ses deux domaines SH2, s'active à son tour et phosphoryle d'autres substrats comme peut-être le CD22, le CD19, la protéine cytoplasmique HS1 et le vav. En même temps, des molécules adaptatrices à SH2, comme shc et/ou BLNK, sont recrutées. Ensuite le signal se propagera selon les besoins par la voie PLcg ou ras (figure VI-52f). La mise en action de PLcg fait intervenir non seulement syk, mais en plus une kinase de la famille tec, Btk (Brutton's tyrosine kinase), dont le domaine pleckstrine est engagé dans une association avec IP4.
* Les FceRI
La sous-unité b des FceRI est associée à lyn de la famille scr, ancrée dans la membrane cytoplasmique par le résidu glycine myristylé situé du côté N-terminal. L'agrégation des FceRI rapproche lyn des ITAM des sous-unités b et g du récepteur voisin. L'agrégation de lyn, dont le domaine régulateur est déphosphorylé par CD45, stimule son activité kinase qui transphosphoryle les tyrosines des ITAM. Les phosphotyrosines des deux ITAM de g se lient alors aux SH2 de syk qui, du cytoplasme, vient ensuite s'associer aux FceRI. Syk est alors phosphorylée, en partie par autophosphorylation et en partie par lyn. Ainsi activée, syk phosphoryle d'autres substrats intracellulaires qui ensuite, suivant les cas, propageront le signal dans des direction appropriées (figure VI-52g et 52h).

Les activations cellulaires précédentes font donc principalement intervenir une activation de syk ou de ZAP-70.

X-1.6/ Transmission des signaux jusqu'à l'obtention du résultat final
Lorsque les signaux des BcR, TcR et FcR sont transduits, ils provoqueront des effets différents selon les chemins métaboliques qu'ils emprunteront. Ces voies sont en nombre restreint et pourront être utilisées par des signaux issus de récepteurs variés. On peut ainsi distinguer la voie de l'inositol triphosphate qui conduit à la production de molécules pouvant éventuellement être sécrétées et la voie ras qui aboutit à des effecteurs nucléaires responsables de l'induction de la synthèse de protéines qui seront sécrétées ou qui conduiront à la différenciation ou à la prolifération cellulaire.
X-1.6.1/ La voie de l'inositol 1,4,5-triphosphate (IP3), Diacylglycérol (DAG), et du calcium
Après activation, les kinases de la famille syk se séparent des ITAM et vont phosphoryler d'autres substrats notamment une phospholipase C g (PLcg1 des T ou des mastocytes et PLcg2 des B). Les PLc peuvent aussi être activées par des protéines G qui ont la faculté de lier le guanosine triphosphate (GTP). La protéine G abaisse le seuil de Ca++ nécessaire à l'activation des PLcg (l'affinité de la PLc pour le Ca++ est très augmentée par cette protéine G).
Les PLc et 2 qui portent deux SH2 et un SH3, ont comme cibles le phosphatidylinositol (PI), le phosphatidyl 4 phosphate (PIP) et surtout le phosphatidyl 4,5-biphosphate (PIP2). La PLcg1 chez les T est mise en oeuvre par le complexe LAT-Gads-SLP76-Itk et la PLcg2 des B, par le complexe Btk-BLN/SLP65.
Le résultat de l'hydrolyse des PI, PIP et PIP2 par la PLc conduit à la production de 2 autres seconds messagers : le diacylglycérol (DAG) et l'inositol 1,4,5 triphosphate (IP3). Une IP3 kinase conduit à IP4, à partir de IP3. Une phosphatidyl IP3 kinase (p85/p110) phosphorylée par les src est responsable du passage PIP2 à PIP3 (figure VI-53a).
Le DAG provoque l'augmentation intracytoplasmique du pH (fuite de H+) et du taux de Na+, ainsi que la phosphorylation des protéines par l'intermédiaire de l'activation de la protéine kinase C (PKC). Après activation, la PKC est transloquée du cytoplasme vers la membrane où elle phosphoryle des protéines (g du TcR, CD4, IL2R, CD45, lck, Ras/GAP) sur les résidus sérine et thréonine (séquence préférentiellement reconnue : Ser-Thr-X-Lys-Arg). Dans la forme inactive de la PKC, le site enzymatique est bloqué par une structure de la PKC elle-même, nommée pseudo-substrat. La PKC est activée par la formation d'un complexe quaternaire PKC, DAG, phospholipide et Ca++. Le phospholipide le plus efficace pour cette activation est la phosphatidylsérine. La calpaïne peut activer de façon irréversible la PKC en coupant la molécule au niveau de la charnière V3 (figure VI-53b). Les phosphorylations dépendant de la PKC aboutissent à l'activation des gènes de l'IL2 et de l'IL2R, mais à la diminution de l'expression des Ag de surface CD3 et CD4.
L'IP3 fonctionne comme un second messager majeur. Sa fonction principale est la mobilisation du calcium intracellulaire. La majorité du Ca++ intracellulaire est stockée dans le réticulum endoplasmique, où il entre sous l'influence de pompes à Ca++ dépendant de l'ATP et y reste parce qu'il se lie à des molécules comme la calséquestrine ou la calréticuline. L'IP3 possède des récepteurs sur la face cytoplasmique de la membrane du réticulum endoplasmique. Ces récepteurs sont des homotétramères (monomère de 250 à 313kDa) formant un canal qui s'ouvre et laisse sortir le Ca++ lorsque chaque sous-unité fixe une molécule d'IP3. La liaison de l'IP3 aux récepteurs stimule la sortie transitoire du Ca++ hors du réticulum endoplasmique. Le taux de Ca++ se comporte comme un signal. L'augmentation de la concentration de Ca++ en provenance du réticulum induit une entrée de Ca ++ extracellulaire. Dans le cytosol, l'accroissement de la concentration de Ca++ stimule les activités de nombreuses enzymes et protéines (figure VI-53c). L'IP3 et l'IP4 entraînent ainsi le pénétration du Ca++ du RE et extracellulaire dans le cytosol après ouverture des canaux calciques. Quand le Ca++ est dans le cytosol, il agit en se fixant sur différentes molécules fonctionnellement importantes :
* La famille des EF-hand Ca++-binding proteins (calmoduline, calcineurine, calpaïne) porte des structures "EF hand" fixant chacune un Ca++. La calmoduline lorsqu'elle fixe 4 ions Ca++, change de conformation, ce qui lui permet de se lier à des protéines. De nombreuses enzymes (kinases, phosphatases, cyclases, ATPases...) sont soumises à cette régulation. La calcineurine est une isoforme d'une sérine-thréonine phosphatase activée par la calmoduline-calcium. En le déphosphorylant, elle active le composant cytoplasmique d'un facteur de transcription du gène de l'IL2 dans les cellules T. La calpaïne est une protéase qui a pour cible des protéines du cytosquelette et, en plus, qui peut activer en permanence la PKC en l'absence de Ca++ et de DAG.
* La famille des annexines (calpactine-lipocortine) est représentée dans les lymphocytes par les annexines : IV (p32), II (p36), VI (p68). Le Ca++ accroît l'hydrophobicité de ces molécules qui vont alors gagner la membrane plasmique où elles se lient aux phospholipides. Ces annexines seraient des substrats des tyrosine kinases de type src.
* La famille des molécules contrôlant la polymérisation de l'actine (gelsoline...) joue un rôle important dans le phénomène de "capping" et de dégranulation des basophiles et mastocytes.
L'augmentation du pH et des taux de Na+ et Ca++ peut conduire notamment par l'intermédiaire de la PKC, puis de raf à la stimulation des oncogènes C-myc/C-fos avec prolifération cellulaire. Les produits de certains oncogènes vont à leur tour pouvoir agir à différents niveaux du cycle du phosphatidylinositol.
X-1.6.2/ La voie ras
Cette voie a des conditions d'entrée en activité et de régulation différentes selon les récepteurs et selon les cellules, mais elle fonctionne selon des modalités communes. Elle permet l'expression de gènes non exprimés dans les cellules au repos. Ils codent en général pour les protéines impliquées dans la multiplication cellulaire. Elle est mise en jeu par BcR, TcR et FcR, mais aussi par de nombreux autres récepteurs comme les récepteurs pour les facteurs de croissance. Comme les protéines ras font partie de la famille des petites protéines G (21 kDa) intracellulaires, nous envisagerons d'abord les généralités sur les protéines G puis, en particulier les caractéristiques du ras.
X-1.6.2.1/ Les protéines G (généralités)
Il existe 2 variétés de protéines G : les protéines G hétérotrimériques et les petites protéines G.
* Protéines G hétérotrimériques
Des récepteurs sont liés à des protéines G qui stimulent (Gs) l'adénylyl-cyclase, d'autres aboutissent à des protéines G inhibitrices (Gi). Le taux d'AMPc résultant de ces activités opposées contrôle la phosphorylation des protéines et la transcription au niveau du noyau des ARNm. L'intermédiaire entre l'AMPc et les effets précédents est constitué par les protéines kinases A de type I et II.
D'autres récepteurs, lorsqu'ils fixent leur ligand, stimulent des protéines Gp qui régulent les mouvements de Ca++ dans la cellule par l'intermédiaire de phosphatidylinositol 4,5 biphosphate (PIP2) (cycle du phosphatidylinositol).
Ces protéines G sont constituées de 3 sous-unités a, b, g parmi lesquelles a est combinée au GDP.
L'activation de la protéine G par le récepteur se fait par le remplacement du GDP par le GTP et la libération du complexe a-GTP qui va agir sur la molécule (adénylyl-cyclase, guanylate cyclase, phosphodiestérase...), premier chaînon conduisant au 2ème messager. Le complexe bg libéré peut également avoir une fonction régulatrice.
La toxine de Vibrio cholerae inhibe Gs, alors que celle de Bordetella pertusis bloque Gi et une forme sensible de Gp (macrophages et polynucléaires neutrophiles). Le TcR /CD3 n'est pas lié à des protéines G hétérotrimériques, mais ces protéines existent dans les lymphocytes et sont associées à des récepteurs (comme IL8R, sérotonine R, leukotriènes R... autres que le TcR/CD3) qui peuvent intervenir lors de l'activation antigénique. Ainsi, l'IL8 après liaison avec son IL8R associé à Gi2 agit, par l'intermédiaire des src, en accroissant la prolifération des T, la synthèse d'IL2, l'expression membranaire de CD25 et CD69, induites par l'intermédiaire des TcR/CD3.
Un même récepteur peut être couplé à une ou plusieurs protéines G, une protéine G peut être liée à différents récepteurs, et enfin une seule protéine G peut moduler plusieurs effecteurs moléculaires. Le récepteur en cause est en général du type IL8R à 7 domaines transmembranaires hydrophobes.
Les protéines G liées à des récepteurs activateurs vont servir d'intermédiaires pour l'activation de la phosphodiestérase. Or, les taux d'AMPc et de GMPc dépendent de l'effet en sens inverse de l'adénylyl-cyclase (ou de la guanylyl-cyclase) et de la phosphodiestérase sur les nucléosides cycliques. L'activation des lymphocytes conduit à une chute du taux d'AMPc, précédée d'une brève augmentation. De plus, la phosphodiestérase est Ca++ dépendante, et par conséquent s'il y a augmentation du taux de Ca++, la chute d'AMPc s'accentue (figure VI-53d).
L'accroissement du taux d'AMPc inhibe le métabolisme du phosphatidyl inositol et en même temps la cascade des phénomènes biochimiques d'activation cellulaire.
L'activation de la protéine G conduit selon le récepteurs à la phosphorylation (donc l'activation) soit d'une phospholipase C, soit la phopholipase A2 Ca++ dépendante.
* Petites protéines G. Les GTPases
Ces petites protéines G lient le GTP ou le GDP et ont une activité GTPasique. La forme liée à GTP est active et celle liée à GDP inactive. Les protéines GEF (Guanine Nucleotide Exange Factors) favorisent le passage à la forme active et les protéines GAF (GTPase Activating Factors) induisent la forme inactive. Dans la transcription du signal antigénique, interviennent principalement certains membres de la super-famille ras des petites protéines G qui comprend plusieurs groupes :
*la trentaine d'oncogènes ras (rôle dans l'activation antigénique),
*les rho (rôle dans la polymérisation de l'actine),
*les rac,
*les rab et ARF (ces 2 derniers impliqués dans les mécanismes de sécrétion).
X-1.6.2.2/ Exemples de petites protéines G
* Les ras sont des protéines G seulement constituées par la chaîne a des protéines G hétérotrimériques. Elles ont pour propriété commune de fixer, soit le GTP, soit le GDP. EIles possèdent une extrémité C-terminale très hydrophobe qui leur permet une solide fixation à la membrane. Elles possèdent un site de fixation du GTP ou du GDP et deux régions qui changent de structure selon que le GDP ,ou le GTP, est fixé dans le site. Les protéines ras fonctionnent comme des interrupeurs moléculaires selon le principe suivant :
1- Au repos, ras est complexée au GDP. Un facteur d'échange remplace la molécule de GDP par une molécule de GTP. Ras-GTP peut alors interagir avec une cible moléculaire spécifique qui sera l'effecteur des réactions qui suivront.
2- La molécule effectrice ayant été activée, une protéine GAP (GTPase activating protein) hydrolyse alors le GTP en GDP et la protéine ras-GDP est prête pour un autre cycle.
Le facteur d'échange de type GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor) est une protéine sos. Celle-ci possède une extrémité C-terminale riche en prolines qui se lie à SH3, donc qui peut s'associer à la protéine Grb-2 qui porte deux domaines SH3, de part et d'autre d'un domaine SH2. Grb-2 transloque sos du cytoplasme vers la membrane où il peut assurer l'échange GDP-GTP sur ras.
Dans les cellules T, interviennent alors les molécules activées par l'agrégation du TcR. Les ITAM phosphorylés de la sous-unité z se fixent sur les SH2 de l'adaptateur shc, dont les résidus tyrosine se phosphorylent. Shc phosphorylé recrute Grb-2 et sos à proximité du TcR activé. Le résultat est une activation de sos et, en conséquence, une augmentation de la concentration locale de ras-GTP. Ras-GTP peut alors interagir avec la protéine effectrice raf. C'est une sérine thréonine kinase qui peut s'associer avec deux molécules différentes par ses deux extrémités. Par son extrémité N-terminale, elle se lie à ras-GTP. Par son extrémité C-terminale, elle se lie à la kinase MEK ou MAPKK (Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase). MEK phosphoryle une autre kinase ERK (Extracellular-signal-Regulated Kinase) de type MAP kinase. Une fois phosphorylée, la MAP kinase peut pénétrer dans le noyau où elle phosphoryle des protéines qui contrôlent la transcription des gènes impliqués dans la division cellulaire (figure VI-53e).
* Les rac sont des GTPases dont le GEF est le vav1 après phosphorylation des tyrosines de celui-ci.
Chez les T, la liaison de CD28 avec ses ligands B7-1 ou 2 favorise la phosphorylation de vav. Si en plus les T sont activés par l'Ag, vav s'associe à l'adaptateur SLP-76.
Chez les B, vav se lie au CD19.
IP3 en se combinant au domaine plekstrine de vav1 facilite la phosphorylation des tyrosines de ce GEF. Comme IP3 est produit sous l'effet de l'Ag, des costimulateurs et des cytokines, il permet le couplage des récepteurs pour l'Ag des lymphocytes avec les rac, ce qui facilite l'activation des gènes des cytokines. En effet, ces gènes sont convenablement activés si les voies ras, IP3 et rac interviennent simultanément. Ces différentes voies aboutissent à l'activation des NFAT (Nuclear Factor of Activated T cell) qui gagnent le noyau où ils forment avec les facteurs de transcription des familles fos et jun des complexes transcriptionnels actifs des gènes des cytokines.
- Les GTPase rho (rac1, rhoA, cdc42) qui interviennent dans la différenciation des thymocytes et le contrôle du cytosquelette des lymphocytes, ont également vav1 pour GEF.
- Le Rap1, GTPase de la famille ras intervient dans l'inhibition de l'activation des lymphocytes. Ainsi, la reconnaissance de l'Ag par les TcR active fyn qui phosphoryle les tyrosines de cbl, ce dernier constituant le complexe cbl-phosphoY/SH2-crkl-SH3 (adaptateur)/prolines-C3G (GEF de rap1) qui va, surtout en présence de Ca++, activer rap1, dans sa forme active, gêne la voie ras/raf. Ainsi, les T anergiques sont riches en rap1-GTP et la liaison entre CD28 et ses ligands empêche l'activation de rap1 lors de la combinaison entre TcR et Ag.

X-1.7/ Régions de la membrane enrichies en sphingolipid/cholestérol ''membrane rafts"
Les MIRR (Multichain Immune Recognition Receptors) faits de sous-unités de reconnaissance de la famille des Ig et de sous-unités de transduction dont les TcR, BcR et FcRe, s'associent fortement à ces rafts lors de leur activation par un accroissement de l'affinité des MIRR pour les rafts. Les rafts sont enrichis en PTK de type src et en CD4 et CD8. Les rafts apparaisent comme des zones essentielles pour l'activation et la transduction, au niveau desquelles s'agrégent les molécules nécessaires à ces phénomènes.

X-2/ Signaux de transduction communs issus des récepteurs cellulaires des cytokines

La première étape qui suit la liaison des cytokines avec leurs récepteurs est la dimérisation. Les cytokines dont le récepteur est composé d'une seule chaîne polypeptidique, conduisent à une homodimérisation du récepteur car 2 molécules de ce récepteur s'associent après que chaque récepteur ait fixé une molécule de la cytokine correspondante.
Les récepteurs constitués de plusieurs chaînes différentes, comme ceux de l'IL6, sont le siège d'une hétérodimérisation car les complexes IL6/IL6R induisent d'abord la dimérisation de la chaîne b (gp 130) en formant une liaison dans la portion intracytoplasmique de cette chaîne, puis l'activation de la tyrosine kinase. On a ensuite formation d'un complexe hétérodimérique entre une chaîne a de l'IL6R et deux chaînes b. Le signal biologique est transmis après constitution des homo- ou hétérodimères. Enfin intervient la phosphorylation des récepteurs.
Après formation des dimères, apparaît une phosphorylation des résidus tyrosine de différentes protéines cellulaires, et notamment de ceux du récepteur. La partie intracytoplasmique des récepteurs des cytokines porte des séquences en acides aminés impliquées dans la transduction du signal biologique.
Un motif riche en sérines et une séquence riche en acides aminés acides ont été identifiés sur la chaîne b du récepteur de l'IL2, le motif riche en sérines est aussi présent sur les chaînes a de l'IL3R, de l'IL4R, de l'IL7R, le récepteur du G-CSF, et la chaîne b du récepteur de l'IL6.
Une séquence consensus riche en prolines, de huit acides aminés est également signalée. Elle peut se lier à des protéines qui ont des domaines SH3 ou des domaines semblables.
En plus du domaine riche en sérines et du domaine riche en prolines, la chaine b de l'IL6R possède une séquence consensus pour la liaison des nucléotides. Cette séquence est souvent retrouvée dans les protéine kinases.
Sur la chaîne g du récepteur de l'IL2 existe une séquence en acides aminés semblable à celle du domaine SH2 des tyrosine kinases de la famille src. Ces récepteurs peuvent donc être la cible de différentes tyrosine kinases. L'IL2R implique des tyrosine kinases de la famille src, telles que fyn, lyn et Ick. Le motif riche en sérines de la chaîne b de l'IL2 intervient pour donner l'ordre de prolifération par l'intermédiaire de l'activation du proto-oncogène c-myc. La séquence riche en acides aminés acides interagirait avec la protéine kinase Ick et induirait l'expression des proto-oncogènes c-fos et c-jun. Les tyrosine kinases fyn et lyn interviennent après stimulation de lignées B par l'IL7. La portion intracytoplasmique de l'IL4R ou de l'IL9R est phosphorylée par une tyrosine kinase de la famille jak. Ces résidus phosphorylés sont capables d'activer plusieurs molécules grâce à leurs domaines SH2. Ces molécules peuvent être la phosphatidylinositol-3'-OH kinase (IP3K), le complexe Grb-sos, une phosphotyrosine phosphatase (syp), et la protéine de liaison nck. Dans les cellules souches embryonnaires, l'IL6 induit la phosphorylation de lck, alors que dans les lignées dérivées de leucémies et dépendant des facteurs de croissance, l'IL6 active la tyrosine kinase sak (figure VI-54a).
Les tyrosine kinases de la famille jak jouent un rôle majeur dans la transduction du signal des cytokines. Deux voies principales STAT et ras sont alors utilisées pour conduire le signal de la membrane au noyau de la cellule.
* La voie STAT (figure VI-54b et 54c et tableau VI-XX)
Lors de la stimulation d'une cellule par l'interféron a ou l'interféron b, on observe la phosphorylation de STAT (Signal Transducer and Activator of Transcription) 1a (p9l), 1 b (p84) et 2 g (p113). Ces protéines migrent dans le noyau sous forme de complexes où elles se fixent sur l'ADN au niveau des séquences ISRE (Interferon-Stimulated Response Element).
Dans le cas de l'interfron g, la phosphorylation du facteur STAT-1a par les tyrosine kinases jak-1 et jak-2 conduit STAT-la phosphorylé dans le noyau où il se fixe sur des séquences appelées GAS (Interferon g Activation Sites).
L'IL3, l'IL4, l'IL5, le GMCSF et l'IL6 induisent aussi l'activation de facteurs STAT.
* La voie ras
Les tyrosine kinases de la famille jak ou de la famille src sont associées aux domaines cytoplasmiques des récepteurs sur les motifs riches en prolines, soit directement. soit par la voie d'un adaptateur (les jak ne possèdent pas de domaine SH3).
La fixation du ligand induit l'homo- ou l'hétérodimérisation des récepteurs et le rapprochement des kinases qui induisent une transphosphorylation des kinases propres au récepteur et des résidus tyrosine des récepteurs. Les résidus tyrosine phosphorylés capturent les protéines adaptateurs possèdant des domaines SH2 tels que la protéine grb-2 (2 domaines SH3 entourant un domaine SH2) et la protéine shc (un domaine SH2 capable de s'associer au motif contenant des phosphotyrosines). Shc est à son tour phosphorylée sur plusieurs tyrosines et l'une d'entre elles est reconnue par le domaine SH2 de grb-2. Ensuite, le facteur d'échange (protéine favorisant de façon catalytique l'échange GDP-GTP sur une petite protéine G) sos se lie au domaine SH3 de grb-2 par l'intermédiaire de la séquence riche en prolines. Le complexe grb-2/sos s'est rapproché du ras sous la membrane plasmique pour permettre à sos de favoriser l'échange GDP/GTP sur ras. Ras-GTP permet de transloquer raf sous la membrane plasmique où raf est activé par une autre protéine associée à la membrane. Ainsi, après activation, raf peut phosphoryler d'autres kinases. Ces MAP-kinases (Mitogen Activated Protein Kinase) peuvent alors phosphoryler, par exemple dans le cas de l'IL6, le facteur NF-IL6, c-myc et c-jun.
L'IL1 utilise la voie rac/cdc42 qui est une voie de petites protéines G voisine de celle du ras qui passe ensuite par MAPKK et MAPK.

X-3/Transduction nucléaire

X-3.1/Facteur de transcription NF-kB (Nuclear Factor kB)
Les protéines de la famille NF-kB sont des facteurs de transcription intervenant dans les réponses immunes et inflammatoires, la régulation de la croissance et de la mort cellulaires. De nombreux stimuli : antigènes, cytokines, contacts cellulaires, stress, virus, activent NF-kB qui agit alors sur des gènes codant pour des immunorécepteurs, des cytokines et leurs récepteurs, des protéines de la phase aiguë de l'inflammation, des génomes viraux.... Les protéines NF-kB sont présentes dans le cytoplasme sous forme d'hétérodimères inactivés par une sous-unité inhibitrice de la famille IkB dont les principaux membres sont IkB-(a, b , e). La fixation d'IkB sur un dimère NF-kB masque le signal de localisation nucléaire présent sur chaque sous-unité du facteur de transcription, empêchant ainsi sa translocation dans le noyau. L'activation de NF-kB nécessite l'élimination de l'inhibiteur Ikb. L'engagement de récepteurs de surface, comme ceux du TNFa ou de l'IL1, induit la phosphorylation des sérines 32 et 36 d'IkBa qui permet le recrutement d'une ubiquitine ligase, responsable de l'ajout d'une série de molécules d'ubiquitine au niveau des lysines 21 et 23. Le protéasome (complexe multiprotéique enzymatique) va alors dégrader IkBa libérant NF-KB pour sa translocation nucléaire.
Un autre mécanisme d'activation utilise la phosphorylation de la tyrosine 42 d'IkBa qui entraîne une dissociation des complexes sans dégradation de l'inhibiteur. Deux sérine kinases IKKa et IKKb (IkB kinases) phosphorylent les sérines régulatrices 32 et 36 d'IkBa. Ces IKK possèdent un domaine kinase dans leur partie N-terminale, suivi d'un domaine leucines (leucine zipper, LZ) et d'un domaine hélice-boucle-hélice (HLH) impliqués dans les interactions protéine/protéine. Ces deux kinases sont capables de former des homo- ou hétérodimères par l'intermédiaire de leur séquence LZ (figure VI-54d). Les IKK qui possèdent une boucle d'activation de type MAPkinase kinase (motif SxxxS), sont activées à la suite de la phosphorylation de cette boucle par une sérine kinase, NIK (NF-kB-Inducing Kinase) qui est une kinase de type MAP3K (mitogen activated protein kinase kinase kinase). Elles sont également activées par MEKK1, une MAP3K de la voie de transmission intracellulaire des signaux du stress, aboutissant à la phosphorylation du facteur de transcription c-Jun. (MEKK1 est une cible de la protéine transactivatrice Tax du virus HTLV-1. Tax stimule MEKKI, entraînant une activation du complexe IKK et par conséquent de NF-kB).
Ces différentes kinases font partie du signalsome, complexe de haut poids moléculaire (700 à 900 kDa), comprenant également NEMO (NF-KB Essentiel MOdulator) ou IKKg (NEMO est un composant permettant la formation du complexe IKK) et IKAP (IKK-complex Associated Protein : protéine qui lie NIK, IKKa et b pour former un complexe actif) (figure VI-54d).
NIK et MEKKI phosphorylent préférentiellement et respectivement IKKa et IKKb. En aval, IKK phosphoryle les deux sérines d'IkBa, mais une seule sérine sur IkBb. Enfin, les inhibiteurs IkB s'associent à des dimères NF-kB différents qui, eux-mêmes, ont une sélectivité de fixation et d'affinité pour les nombreux sites kB existant au niveau des promoteurs. Toutes ces possibilités différentes déterminent la spécificité de la transcription dépendant de NF-KB.

X-3.2/ Facteur de transcription NF-AT (Nuclear Factor of Activated T cell) (figure VI-54e)
Les NF-AT sont activés par déphosphorylation par des phosphatases, comme la calcineurine.

X-4/ Les signaux activateurs

X-4.1/ Des lymphocytes TCD4+
L'activation des lymphocytes T quiescents les fait passer, dans un premier temps, du stade GO au stade G1 avec production d'IL2 et expression membranaire du CD69 et de la chaîne a du IL2R. Dans un second temps, l'IL2 permet le passage du stade G1 au stade S (à cette phase s'expriment en surface le récepteur de la transferrine (CD71) et les Ag de classe II), puis au stade G2, pour aboutir enfin à la division cellulaire et à la synthèse de différentes lymphokines. On constate en même temps une modulation de CD4 et l'activation de la PKC (figures VI-55a, 55b et 55c).
X-4.1.1/ Activations physiologiques et artificielles
Nous en donnerons quelques exemples.
L'activation des T fait intervenir d'abord un signal principal provenant de la reconnaissance de l'Ag dans le contexte des Ag du CMH par le complexe TcR-CD3. La phosphorylation de CD3 principalement par la PTK lck est critique pour le couplage de CD3 au métabolisme de l'IP3. Ainsi, des tyrosines des chaînes g, d, e et z de CD3 sont phosphorylées, en plus, la phosphorylation touche les sérines des chaînes g et e.
Des seconds signaux agissent comme des costimulateurs. Les seconds signaux résultent de la rencontre soit entre des cytokines et leurs récepteurs, soit entre les molécules de surface des T et leurs ligands. Ces ligands sont soit des molécules de membrane des cellules présentant l'Ag, ou des cellules partenaires, soit des constituants de la matrice extracellulaire (figure VI-56a). Les Ac monoclonaux (ou certains de ces Ac) dirigés contre ces molécules membranaires peuvent se comporter comme les ligands naturels et induire le même type d'activation. Certaines molécules de surface des lymphocytes T peuvent aussi, après combinaison avec leurs Ac monoclonaux, être le point de départ de signaux activateurs.
L'Ag est responsable du début de l'activation. Interviennent ensuite les ligands de différentes molécules d'adhésion (CD2, CD4, CD28...), et des cytokines comme l'IL1 et l'IL6, puis l'IL2. L'IL2 agit notamment en préactivant la PKC du cytoplasme qui gagne alors la membrane cytoplasmique et en activant la tyrosine kinase JAK3 qui agit sur STAT5A/B.
X-4.1.1.1/ Molécules d'activation TcR/CD3
Le signal normal provient de la reconnaissance de l'Ag dans le contexte des Ag du CMH par le complexe TcR-CD3. Pour les T quiescents récemment isolés, il faut des Ac anti-CD3 ou anti-TcR et des macrophages ou des produits d'origine macrophagique. Pour les clones T, les anti-CD3 ou les anti-TcR couplés à des billes sont suffisants. Le signal provenant de CD3 permet l'apparition du CD40L à la surface des T.
X-4.1.1.2/ Molécules d'activation accessoires ou molécules costimulatrices
Ces molécules peuvent transduire un signal d'activation soit après liaison avec un ligand spécifique, soit après combinaison avec des Ac monoclonaux
- CD2 et CDw150 (SLAM : Signalling Lymphocyte Activation Molecule)
Le ligand de CD2 est LFA3, présent sur les cellules endothéliales, épithéliales et sanguines. Les Ac anti-CD2 peuvent à eux-seuls activer les T de différentes sources. Ainsi, les Ac monoclonaux dirigés contre l'épitope T111 inhibent la formation des rosettes mouton, et les Ac monoclonaux anti T112 et T113 en association entraînent la prolifération des T.
L'activation par le CD2 ne nécessite pas obligatoirement l'existence d'un complexe TcR/CD3 fonctionnel. Elle induit la phosphorylation de CD3z, lck et PLc g1.
CDw150 de la sous famille du CD2 est son propre ligand. Il augmente la production d'IFNg et la prolifération des cellules mémoires.
- CD4/CD8
Ces molécules stabilisent la liaison entre le complexe TcR/CD3 et le complexe peptide Ag du CMH en se liant à des structures conservées des molécules de classe II ou I. Les domaines intracellulaires de CD4 et CD8 sont physiquement associés avec la protéine tyrosine kinase T spécifique lck. On a montré que la liaison de certains Ac sur le CD4 stimule l'activité enzymatique de la lck et la phosphorylation de la sous-unité z du complexe TcR/CD3.
- CD6 et CD7
Le CD6, protéine de 120kDa, est exprimé sur les cellules T matures et sur une sous-population de lymphocytes B. Certains Ac anti-CD6 augmentent la concentration intracytosolique de Ca++. Le CD7 est une glycoprotéine de 41kDa présente sur toutes les cellules T. Certains anticorps anti-CD7 ont les mêmes effets que les Ac anti-CD6.
- CD9
Protéine de 24kDa appartenant à la superfamille TM4 (transmembrane 4). Elle accroit l'activation des T.
CD26 et VLA (very late antigen)
Les VLA 3, 4, 5, et 6 ainsi que le CD26 (dipeptidylpeptidase) transduisent des signaux costimulants lorsqu'ils se lient à leurs ligands présents au niveau de la matrice extracellulaire. Il s'agit du collagène pour CD26 et VLA3, de la fibronectine pour VLA 4 et 5 et de la laminine pour VLA 6.
Le CD26 ou thymocyte-activating molécule (THAM) est une protéine hétérodimérique de 110 à 128kDa exprimée sur la majorité des thymocytes foetaux et adultes DN. Des anticorps anti-CD26 induisent la prolifération des thymocytes immatures et matures en présence de PMA (acétate de phorbol myristate) ou d'IL1 et d'IL2.
- CD27
Il appartient à la famille TNFR et son ligand CD27R (CD70) est de la famille TNF. Il intervient dans les interactions T/B et T/T et participe à l'expansion des T lors de la costimulation par CD28.
- CD28 et ICOS (Inducible COStimulator)
Le CD28 (superfamille des Ig) est un homodimère lié par des ponts disulfures, formé de sous-unités de 44kDa et exprimé sur toutes les cellules T CD4+ et 50% des T CD8+ humains. Les ligands du CD28 sont le CD80 et le CD86 qui apparaissent sur les B activés. Ces cellules peuvent alors se comporter comme des CpAg professionnelles. Des Ac anti-CD28 entraînent un signal complémentaire d'activation qui augmente la réponse des cellules T stimulées par d'autres ligands comme la PHA la ConA, les Ac anti-TcR/CD3 ou anti-CD2. Les ligands du CD28 provoquent seulement une phosphorylation rapide de vav1. Le CD28 agit par l'intermédiaire de l'IP3 kinase. L'effet résultant de l'activation du CD28, n'est pas inhibé par la cyclosporine. Le CD28 module la production de cytokines, surtout d'IL2, en favorisant la transcription des ARNm de ces molécules, puis en les stabilisant. Le CD28 protège les T contre l'apoptose. En l'absence de signaux provenant du CD28, ceux issus des TcR peuvent induire une anergie ou une apoptose. L'effet de CD28 est plus important sur les CD4+ que sur les CD8+.
L'ICOS est une molécule qui appartient à la sous-famille du CD28 et s'exprime sur les T activés. In vivo, ICOS n'est présent que dans les centres germinatifs. Les Ac monoclonaux anti-ICOS induisent in vitro la synthèse surtout d'IL10, IFNg, TNFa et GMCSF mais pas d'IL2. La liaison d'ICOS avec son ligand favorise la différenciation des B en plasmocytes et cellules mémoires.
- CD30
Présent sur de nombreux types cellulaires dont les T activés, c'est un constituant qui induit la mobilisation calcique.
- CD31
Exprimé sur de nombreux types cellulaires, il est phosphorylé par la PKC. Son taux diminue après activation.
- CD38
Le CD38 est un ectoenzyme qui catalyse la formation de nicotinamide et d'adénosine diphosphate ribose (ADPR), mais aussi la formation et l'hydrolyse de l'ADPR cyclique. Il est hyperexprimé sur les cellules lymphoïdes et myéloïdes après activation. C'est un costimulant.
- CD43 (sialophorine)
Le CD43 est une glycoprotéine de 115kDa à effet comitogène, dont l'expression est diminuée au cours du syndrome de Wiskott-Aldrich qui se caractérise par une diminution de la fonction des cellules T. Un Ac monoclonal anti-CD43 stimule la prolifération des cellules T périphériques. Le ligand du CD43 est le CD54.
- CD44
Présent sur de nombreux types cellulaires, il favorise la phosphorylation des tyrosines. Certains des Ac monoclonaux peuvent agir comme comitogènes.
- CD45
C'est une tyrosine-phosphatase dont la présence est nécessaire à l'activation des T CD4+ par l'intermédiaire du TcR/CD3 et/ou du CD4, en modulant l'activité des différentes tyrosine-kinases mises en oeuvre au cours de ces activations. Les T portent les isoformes CD45 RO et CD45 RA. Le ligand du CD45 RO est le CD22 b des B. Les isoformes du CD45 ont des régions extracellulaires différentes, mais une portion intracytoplasmique identique portant 2 domaines où siège l'activité catalytique responsable de leur fonction. Le CD45 déphosphoryle le lck qui devient ainsi actif.
- CD47
Glycoprotéine simple chaîne avec un Pm de 47à52 kDa. Elle peut augmenter l'activation des T.
- CD50
Présent à la surface des cellules hématopoïétiques, il est associé à lck et syn. Il provoque la mobilisation calcique.
- CD69 (early activation antigen-1 = EA1)
Exprimé sur les cellules hématopoïétiques activées, il se comporte comme un comitogène. Les tyrosines sont phosphorylées. 60% des thymocytes et 6% des lymphocytes sanguins ont le CD69 à leur surface. Après activation par le PMA (acétate de phorbol myristate), le CD28 est exprimé sur les cellules T ce qui précède la production d'IL2R.
- CD100
Il est hyperexprimé sur les cellules hématopoïétiques activées. Il se comporte comme un costimulant.
- CD134 (OX40)
De la famille des TNFR, son ligand est OX40L de la famille du TNF et il est seulement exprimée sur les T activés. Il favorise la différenciation en TH2 et la sécrétion d'IL2 et des cytokinesTH2.
- LFA1 (de la famille des intégrines)
L'activation de CD11a et CD18 (les 2 sous-unités de LFA1) par des Ac monoclonaux a une action synergique avec des doses submitogènes d'Ac anti-CD3 ou de PMA sur l'induction du IL2R complet, la sécrétion de l'IL2 et la prolifération des cellules T. Des Ac anti-LFA1 peuvent augmenter le taux de Ca++ intracytoplasmique. Les ligands de LFA1 sont les molécules ICAM1, 2 et 3.
- 4-1BB (CD137)
Cette molécule présente seulement sur les T activés, de la famille des TNFR, intervient quand la costimulation par CD28 est absente. Elle peut remplacer CD28 et active la production d'IFNg par les CD4+ et CD8+.
- CD24L ou Récepteur du HSA (Heat-Stable Ag : CD24)
Favorise la génération de T mémoires, si manque la costimulation B7/CD28 et accroit la prolifération des T résultant d'un signal provenant de CD3..
X-4.1.1.3/ Molécules d'activation de membrane liées au glycosylphosphatidylinositol (GPI)
- CD24 (HSA : heat-stable Ag )
Cette molécule exprimée sur les cellules hématopoïétiques et neuronales se lie au CD24R des T et joue un rôle surtout si la costimulation par CD28 manque. Elle favorise la génération de cellules mémoires.
- Thy-1 (gp de 25 a 30kDa)
Certains Ac monoclonaux anti Thy-1 peuvent entraîner une activation des lymphocytes T qui serait indépendante de l'expression du complexe TcR/CD3.
- CD55 : (DAF)
Le CD55 est une glycoprotéine de 70kDa présente sur érythrocytes et cellules T. L'expression du DAF sur les cellules T augmente l'activation des cellules T par les mitogènes.
- CD59 : Protéine activant la cellule T(TAP)
Le CD59 (protéine de 108AA) est exprimée sur tous les lymphocytes CD4+, 50% des CD8+, 20 à 30% des thymocytes CD4-CD8- foetaux ou adultes et sur certaines tumeurs lymphocytaires T. L'activation par l'intermédiaire de CD59 nécessite l'expression d'un complexe fonctionnel TcR/CD3.
- CD73 : (Ecto-5' nucléotidase)
Le CD73, exprimé sur les cellules T et B humaines, est inactif chez les patients souffrant de déficits immunitaires sévères. Cette ecto-5'-nucléotidase stimule la prolifération des cellules T en association avec la PMA et c'est un comitogène qui participe à la mobilisation du Ca++.
X-4.1.1.4/ Activations artificielles autres que celles produites par les Ac monoclonaux
Elles varient selon les cellules et les ligands utilisés :
- Lectines
L'activation par la PHA ou la Con A se fait respectivement par l'intermédiaire de CD2 et CD3. Les T CD2+ CD3- répondent à la PHA, mais pas à la Con A. Les T CD2- CD3+ ont le comportement inverse. Les mitogènes sont responsables du 1er temps de l'activation des T. En revanche les fortes doses de PHA ou de Con A sont inhibitrices. L'IL1 sécrétée par les macrophages sous l'influence des lectines précédentes complète l'activation.
- Esters de phorbol (12-O-tétradécanoyl-phorbol 13 acétate (TPA) ou acétate de phorbol myristate (PMA) et phorboldibutyrate (PDBu)) et ionophores de Ca++
Le TPA a pour récepteur cellulaire la PKC qu'il active, mais il n'en résulte pas d'augmentation du flux de Ca++ dans le cytoplasme. Les ionophores de Ca++ accroissent le taux de Ca++ intracytosolique. Le TPA seul fait apparaître les IL2R complets sur les T, mais n'est pas capable d'induire la synthèse d'IL2. Par contre le TPA en association avec l'ionophore de Ca++ entraîne en plus la production d'IL2. Il y a donc synergie entre l'activation de la PKC et l'augmentation du Ca++ cytoplasmique. L'effet du TPA sur la PKC est analogue à celui produit par l'acide arachidonique et ses dérivés provenant des macrophages. La synthèse d'IL2 ne se produit donc que si 2 signaux différents atteignent la cellule.
X-4.1.1.5/ Activation des TCD4+CD45RA++ et CD4+CD45RO++
Les TCD45RA++ sont plus difficilement activables que les TCD45RO puiqu'ils ne répondent qu'à la PHA, au PWM ou aux alloAg, alors que les seconds répondent aussi à la stimulation par les Ac anti-CD3 ou anti-CD2. Les TCD45RA++ ne peuvent être activés par les Ac anti-CD3 ou anti-CD2 que si intervient un cosignal supplémentaire.
X-4.1.2./ Effets de l'activation de la PKC et de l'augmentation du taux de Ca++ intracytoplasmique
L'activation de la PKC favorise le passage de GO à G1 et la transcription en ARNm des proto-oncogènes fos, myb et myc. Elle retarde le passage de G1 à S, augmente la synthèse et l'expression des IL2R complets, augmente également la production d'IL2 par les T CD4+, mais diminue l'expression des TcR, CD3 et CD4 de membrane. L'augmentation isolément du taux de Ca++, n'aboutit pas à une activation des T, mais l'empêchement de cette augmentation de Ca++ ne permet pas une activation complète. L'augmentation du taux de Ca++ cytosolique s'accompagne d'une hyperpolarisation de la membrane cytoplasmique avec accroissement du taux de K+ intracellulaire dû à l'ouverture de canaux potassiques Ca++ dépendants.
On constate aussi une alcalinisation cytosolique par pénétration de Na+. L'augmentation du pH du cytoplasme n'est pas indispensable pour l'apparition de mitoses ou à la synthèse d'IL2 ou pour l'expression des IL2R complets. Par contre, la pénétration de K+ est nécessaire pour les 2 premiers effets, mais non pour le troisième.
X-4.1.3/ Effet de l'augmentation de l'AMPc
Cette augmentation favorise la production d'IL4, mais gêne celles d'IL2 et d'IL5.
X-4.1.4/ Synthèse sur l'activation des TCD4+
Le signal antigénique arrive au niveau du TcR fonctionnellement lié au complexe CD3. C'est ensuite, grâce surtout au triple motif ITAM de la partie intracytoplasmique des chaînes z du CD3, que différentes TK sont activées et vont phosphoryler de nombreuses protéines dont la PLc. Cette dernière met alors en jeu le cycle du phophatidylinositol, le DAG et la PKC. L'IP3 et l'IP4 du cycle du phophatidylinositol provoquent une augmentation du taux de Ca++ intracytosolique qui potentialise l'effet de la PKC. La PKC est à l'origine des principaux effets de l'activation des T. La voie ras conduit principalement à la prolifération des T.
D'autres signaux vont accroître ou permettre l'expression du signal antigénique. Le ligand du CD45 induit une plus grande efficacité des PTK. L'IL1 et l'IL6 agissent sur le cycle de la phosphatidylcholine dont l'une des cibles est le DAG. L'IL2 préactive la PKC et le CD28 lié à CD80 ou CD86 favorise la synthèse d'IL2. Enfin, différents signaux chimiques, comme ceux de certains peptides sont transduits par des récepteurs associés à des protéines G hétérotrimériques qui agissent par l'intermédiaire de l'AMPc en activant les PLc et PKA.

X-4.2/ Des lymphocytes T cytotoxiques
Les Ag ou des Ac monoclonaux anti-CD3/TcR conduisent à la production de T cytotoxiques effecteurs, à partir de précurseurs des T cytotoxiques avec les étapes intermédiaires suivantes : apparition des IL2R complets, prolifération et enfin différenciation en T à activité cytotoxique sous l'influence surtout de l'IL2 et de l'IFN g. En 5 à 10 mn, il y a phosphorylation des molécules CD8. Le TPA permet de stimuler les précurseurs jusqu'à l'avant dernière étape par l'intermédiaire de la PKC qui est son récepteur (les T cytotoxiques sont sensibles à de plus faibles doses de TPA que les T coopérants). Par contre, la TPA inhibe la dernière étape si les précurseurs sont normalement activés par l'Ag. L'action simultanée du TPA et de l'ionophore de Ca++ conduit à la production des T cytotoxiques effecteurs s'il existe dans la culture soit de l'IL2 préformée, soit des lymphocytes T synthétisant l'IL2.

X-4.3/ Des cellules NK et LAK
Contrairement aux lymphocytes T qui doivent d'abord recevoir un signal induisant l'expression d'IL2R complets, les cellules NK et LAK ont des IL2R complets et peuvent se multiplier in vitro sous l'influence de la seule activation par l'IL2.

X-4.4/ Des lymphocytes B
Les figure VI-51e et figure VI-56b rappellent les différentes voies d'activation des B avec pour point de départ le BcR. Il faut un premier signal spécifique représenté par l'Ag, puis d'autres signaux constitués par des contacts cellulaires et par des cytokines.
L'activation conduit précocément a une phosphorylation des résidus tyrosines de différentes protéines. Des tyrosine-kinases de la famille src, (essentiellement lyn) liées aux hétérodimères ab associés aux IgM et IgD de membrane, phosphorylent l'extrémité intracytoplasmique de ces dimères. Interviennent ensuite syk et/ou shc. Des Ac monoclonaux anti CD45 empêchent l'activation par l'Ag par sa fonction phosphatasique. Le substrat de cette phosphatase est l'extrémité intracytoplasmique de l'Iga et du CD22, ainsi que les PTK src.
Comme pour les lymphocytes T, l'activation des B passe par l'augmentation du taux de Ca++ (dépendant de l'IP3) et par l'activation de la PKC. La première étape accroît l'expression membranaire des Ag de classe II du CMH et la dépolarisation membranaire.
Les Ac monoclonaux anti-IgM ou anti IgD (il y a 10 fois plus d'IgD que d'IgM) induisent une prolifération (quand les B sont immatures, les Ac anti-IgM, mais non les anti-IgD, induisent un phénomène d'apoptose avec mort de la cellule).
Lorsqu'un pont est créé entre les IgM et les récepteurs pour le Fc des IgG, le résultat est une inhibition de la prolifération des B et de la synthèse d'Ac avec augmentation du taux d'AMPc intracytoplasmique.
La liaison entre l'Ag et le BcR produit le "capping" de ces Ig de membrane, indépendamment de l'intervention des PTK. Ce capping des BcR met en oeuvre le cycle du phosphatidylinositol et augmente nettement le taux de l'ARNm c-myc, mais modérément l'expression des Ag du CMH de classe II. En revanche, la cellule ne passe pas du stade GO à G1. C'est le contact entre des molécules de membrane des TH2 coopérants activés (effet obtenu par des T activés morts ou des membranes préparées à partir des T activés), qui provoque le passage des B du stade GO au stade G1, et qui fait s'exprimer des récepteurs de membrane pour différentes lymphokines. Ces interactions se font notamment entre CD4 et Ag de classe II, CD2 et LFA3 et enfin, CD40L et CD40. Auparavant ces contacts avaient accru la quantité de CD23 de surface et le taux d'AMPc, puis induisent une activité ornithine décarboxylase en agissant sur la PKA qui active la PKC.
L'IL4 permet la transition G1---> S. L'IL2, L'IL5, L'IL6 et l'IFNg isolément ou en association, ne jouent pas de rôle majeur pour faire entrer les B en mitose. Pour les B, la signalisation passant par les classe II entraîne l'expression du CD80 sur ces lymphocytes.
Diffférentes molécules accessoires de membrane se comportent comme des molécules costimulatrices : Complexe CD21/CD19/CD81/LEU13, CD38, CD23, CD40 et CD45.
Le complexe CD21/CD19/CD81/LEU13/g-glutamyl transpeptidase, associé physiquement à BcR par l'ntermédiaire de CD19, est un co-récepteur d'activation qui abaisse de 100 fois le seuil d'activationpar le BcR. Ainsi, ce complexe active la réponse des B, lorsque le C3d fixé aux complexes immuns est fixé par son recepteur, le CD21.
Le CD40 (dont le ligand est le CD40L: gp39), accroît la prolifération induite par les Ac anti-IgM ou l'IL4 et inhibe l'apoptose des B des centres germinatifs. Les signaux qui en partent, passent par des PTK et la PLc. En l'absence de signaux provenant de CD40, il y a peu ou pas de multiplication des B, de synthèse d'Ac, de constitution de centres germinatifs et de commutation. L'expression du CD40 sur les B dépend de signaux en provenance des Ag de classe II.
Le CD45 des B est une tyrosine phosphatase transmembranaire qui agit positivement sur la signalisation par le BcR en déphosphorylant l'extrémité C-terminale des kinases de la famille Src. Ainsi, les souris knock out pour le CD45 répondent plus faiblement à la stimulation par le BcR que des souris normales.
Le CD38 est un ectoenzyme qui catalyse la formation de nicotinamide et d'adénosine diphosphate ribose (ADPR), mais aussi la formation et l'hydrolyse de l'ADPR cyclique. Les anti-CD38 induisent la mobilisation du Ca++ et le CD38 agit sans doute en favorisant la phosphorylation de CD19.
Les récepteurs de TALL1 (TNF and ApoL-related Leukocyte-expressed Ligand 1) et d'APRIL (A Proliferation-Inducing Ligand) ou TALL2 sont de 2 types TACI et BCMA. Ces récepteurs sont exprimés sur les B et pour TACI, également sur les TCD4+ et TCD8+ activés. Ces récepteurs ressemblent à ceux du TNF mais sans peptide signal du coté N-terminal et avec moins de domaines riches en cystéines (2 ou 1). Ils transduisent des cosignaux activateurs pour les B en interagissant avec les TRAF (TNF-Receptor-Associated Factor) 2,5 et 6. Ces derniers conduisent à une activation terminale de NF-kB et JNK. TACI est présent en plus grande quantité que BCMA sur les B. TALL1 et APRIL sont 2 membres de la famille du TNF exprimés sur les leucocytes (TALL1 sur les monocytes/macrophages, T et cellules dendritiques, TALL2 sur les monocytes/macrophages principalement) ou libres. BCMA lie préferentiellement APRIL.
Le TPA associé à l'ionophore de Ca++ fait passer les B du stade G0 au stade G1.
En résumé, dans un premier temps le CD4, le TcR et le LFA1 d'un TCD4+ se lient respectivement à l'Ag de classe II, à l'Ag inséré dans le sillon des Ag de classe II et à l'ICAM. Il en résulte l'expression du CD4OL sur le TCD4+ qui est reconnu par le CD40 des B. A ce moment, l'IL4 produit par les T activés, se fixe sur l'IL4R des B et provoque l'expression de CD80 et CD86 qui interagissent avec le CD28 et le CTLA4 des T (le CD28 est présent sur les T au repos et hyperexprimé sur les T activés, le CTLA4 n'est trouvé que sur les T activés).

X-4.5/ Des macrophages et des cellules dendritiques

X-4.5.1/ Macrophages :
En l'absence d'activation, les macrophages peuvent proliférer, répondre aux facteurs chimiotactiques, et être aptes à la phagocytose. Ils n'expriment en surface ni Ag du CMH de classe II, ni LFA1, mais ils ont des récepteurs de la transferrine (trfR). Sous l'influence d'un premier signal tel que l'IFNg, ils deviennent trfR(-), LFA1(+), Ag du CMH de classe II+ et expriment les récepteurs pour le TNFa. Ils acquièrent en outre la faculté de se lier aux cellules tumorales et de transférer l'information antigénique. En même temps, il y a une forte production d'anions superoxydes et leur capacité de se multiplier se réduit. Lorqu'en plus de l'IFNg, intervient un second signal (soit du type LPS, ou autres produits de la paroi bactérienne, Listeria monocytogenes..., soit du type polyanion, soit surtout le TNFa), ce second signal conduit le macrophage à une forte activité antitumorale et antibactérienne avec production de métabolites de l'acide arachidonique, de protéases neutres, d'hydrolases lysosomales, de TNF et de monoxyde d'azote (NO). Ce dernier dépend du taux d'une NO synthase. Cependant sa capacité de présentation de l'Ag est diminuée, et celle de proliférer supprimée.
L'IFNg active les macrophages par l'intermédiaire d'un récepteur de surface qui reconnaît les 35AA de l'extrémité C-terminale de la molécule. Par contre, l'activité antivirale de l'IFNg dépend de son extrémité N-terminale.
Chez la drosophile a été découverte la molécule de surface Toll intervenant dans la réponse de défense contre les bactéries et les champignons. Des récepteurs analogues TLR (Toll-like receptor) ont été décrits chez les mamifères. L'un d'eux le TLR4 exprimé sur les macrophages et contrôlé par le gène Lps (souris) transmet un signal d'activation lorsqu'intervient le LPS de bactéries à Gram -. Le TLR4 est le composant transducteur du complexe récepteur (LBP/CD14) du LPS. La portion glucidique du LPS se fixe sur le macrophage, mais c'est le lipide A qui est la structure active. TLR2 intervient d'une part sous forme d'un hétérodimère avec TLR6 dans la reconnaissance des peptidoglycanes des bactéries à Gram + et du zymosan des levures et d'autre part sous forme d'un hétérodimère avec un autre TLR dans la reconnaissance des lipopeptides des bactéries à Gram +. TLR1 et TLR2 sassocient également pour reconnaître d'autres molécules provenant d'agents pathogènes. Les motifs non-méthylés CpG de l'ADN sont les ligands de TLR9. Ces motifs, rares dans l'ADN des eucaryotes, sont surtout représentés dans l'ADN des procaryotes.TLR 9 participe donc à l'immunité contre les agents infectieux. Il existe en tout 9 TLR chez l'homme. Les TLR3 sont absents de la surface des macrophages et présents uniquement sur les cellules dendritiques sauf les cellules de Langerhans. L'activation des macrophages par l'intermédiaire de TLR2, TLR4 ou TLR9 fait intervenir la portion intacytoplasmique des TRL ou TIR (Toll/IL1-Receptor homologous Region) via une interaction homophile avec MyD88 (Myeloid Differenciation factor 88). Ce dernier, également par une interaction homophile, active IRAK (Interleukin-1 Receptor-Associated Kinase), puis TRAF6 (TNF Receptor-Associated Factor 6), IkB et NF-kB. Les cytokines produites polarisent les T dans le sens TH1 (figure VI-56c).
Enfin, le LPS et les signaux analogues initient d'une part l'hydrolyse de PIP2 par l'intermédiaire des protéines G, et d'autre part une entrée rapide mais courte de Ca++ dans le cytoplasme.
Enfin, les macrophages ont des récepteurs de membrane pour les polyanions.
L'IFNg provoque en quelques minutes un flux lent, mais prolongé de Ca++ intracytosolique et une activation de la PKC entraînant la phosphorylation des protéines endogènes. En partie, ces phénomènes passent par l'hydrolyse du PIP2 et la production d'IP3 et de DAG. Ces modifications initiales sont suivies de la disparition des récepteurs de la transferrine et de l'apparition des Ag de classe II du CMH, du LFA1 et de la faculté de se lier aux cellules tumorales.
Le TPA et/ou les ionophores de Ca++ ont les mêmes effets que l'IFNg sauf l'expression de LFA1 de surface. Cette dernière doit donc dépendre d'une chaîne d'activation indépendante du Ca++ et de la PKC.
L'IL1 stimule la synthèse de PGE2 par les macrophages/monocytes. Cette PGE2 agit ensuite par rétroaction en inhibant la production d'IL1 par un processus indépendant de l'AMPc. PGE2 est également un inducteur de TH2.
Les TH1 sécrétant l'IFNg et le TNFa sont capables d'activer les macrophages. Les couples de molécules d'adhésion CD28/B7.1 et 2 et CD2/LFA3 participent aussi à cette activation, ainsi que le TNFa de membrane des TH1 (figure VI-57a). La production d'IL12 par les macrophages dépend d'un signal induit par l'IFNg et d'un signal provenant des TH1 activés par l'intermédiaire du couple CD40 (macrophage)/CD40L (TH1). L'IL12 des macrophages à son tour favorise la production de TH1. En revanche, les TH2, par l'intermédiaire de l'IL10, inhibent les fonctions effectrices des macrophages. Le TGFb d'origines variées est également une cytokine inhibitrice. L'IL4 des TH2 entraîne la diminution d'expression des IL12R (b2) des T, et l'IL10 des TH2 diminue la sécrétion d'IL12 par les macrophages. Donc, IL4 et l'IL10 freinent le passage vers les TH1.
X-4.5.2/ Cellules dendritiques :
Elles sont, en ce qui concerne les CD myéloïdes, l'une des premières lignes de défense de l'organisme. Elles expriment notamment l'ensemble des TLR dont les ligands sont des produits en provenance de bactéries, virus ou parasites. Ces molécules, comme l'ADN CpG ou le LPS vont activer les CD des tissus non-lymphoïdes, considérés comme immatures, en provoquant leur maturation avec apparition de CD40, CD80 et CD86, migration dans les zones thymodépendantes des organes lymphoïdes secondaires et synthèse d'IL12 conduisant à une réponse TH1. Les TLR3 sont spécifiques des CD. La stimulation de la synthèse des cytokines à partir des TLR2, 4 et 9 utilise la voie MyD88/NF-kB il en est de même pour la maturation. Le TLR4 peut aussi induire la maturation par une voie indépendante de MyD88.

X-5/ Les signaux inhibiteurs

Chez les T les récepteurs CD5, CTLA4, KIR, IFNaR, IFNbR et IFNgR et TCGFR ainsi que l'oxydation peuvent transmettre des signaux inhibiteurs.
Les anticorps anti-CD5 seuls n'activent pas la celllule T, mais mobilisent le Ca++. En fait, CD5 a une portion cytosolique portant un ITIM constitutionnellement phosphorylé sur ses tyrosines. Il exerce un effet inhibiteur sur l'activation des T après liaison à son ligand.
CD80 et 86 sont les ligands à la fois de CD28 et CTLA4, mais l'affinité de CTLA4 est 10 fois plus forte que celle de CD28, ceci expliquerait en partie l'effet inhiteur de CTLA4 par compétition avec CD28. Cependant, le nombre de CTLA4 de membrane est plus bas que celui des CD28 de membrane. Donc, un autre mécanisme inhibiteur doit intervenir. La portion intracytoplasmique de CTLA4 porte le motif Tyr-Val-Lys-Mét qui se lie à la sous-unité m2 du complexe adaptateur AP2. Ce dernier associé à la clathrine entraîne l'endocytose de CTLA4. La phosphorylation de la tyrosine (Y-165), par exemple par fyn, empêche ce phénomène et laisse en surface CTLA4 qui pourra transduire un signal inhibiteur. Si CD80/86 se fixent sur CTLA4, un signal négatif, médié par la phosphatase SHP-2 liée par son SH2 à la phostyrosine de CTLA4, peut venir gêner le signal positif provenant de TcR, par exemple en inhibant la transmission du signal par ZAP-70 (figure VI-57b).
Les KIR qui ont été découverts sur les NK, peuvent aussi être exposés à la surface des TCD4 ou CD8 où ils ont la faculté d'inhiber, par l'intermédiaire de leur ITIM, les fonctions des T s'ils rencontrent leurs ligands : certains allèles du CMH I.
Les IFNa R s'opposent à la croissance des T par l'intermédiaire de leur association à CD45, Lck et ZAP-70.
Par oxydation des T, notamment provenant des macrophages, le CD3z peut être altéré, d'où inhibition de la réponse des T.
La figure VI-51e résume les inhibition possibles chez les B. Chez ces cellules l'Ag inhibe la réponse des B s'il se lie au BcR et à un Ac implanté dans un FcgRII. La voie d'inactivation est initiée par l'ITIM du FcgRII (figure VI-57c) et passe par SHIP au moins principalement. SHIP réduit le taux de PIP3 avec pour conséquence une inhibition de la translocation membranaire de la Btk.
Le CD22 (sialoadhésine) se lie aux acides sialiques (ligand : CD45RO) et porte au moins 2 ITIM. Ces ITIM sont phosphorylés par Lyn à la suite de l'activation du BcR, ce qui leur permet de se lier au SH2 de SHP1 (SH2-domain-containing protein tyrosine Phosphatase1) qui joue alors le rôle d'inhibiteur. Les substrats pour la fonction phosphatasique de SHP1 sont CD22, CD19, Syk (pour les B et ZAP70 son équivalent pour les T), SLP65 (pour les B et SLP75 son équivalent pour les T). Des souris knock out pour le CD22 ressemblent aux souris Motheaten naturellement déficitaires en SHP1.
Le CD72 (homodimère dont les ligands sont CD5) qui a un domaine lectine et un motif ITIM, transduit grace à ce dernier un signal inhibiteur par l'intermédiaire de SHP1. Des souris knock out pour le CD72 ont une hyper-réactivité B voisine de celle des souris knock out pour le CD22 , mais moins sévère. L'inhibition passe par la géne de la génération de PIP3 sous l'influence de CD19 qui recrute PI3K catalyseur du passage PIP2 à PIP3. La réduction du taux de PIP3 s'oppose à la translocation membranaire de Btk ou Atk.
D'autres protéines de membrane portent des ITIM intacytoplasmiques et transduisent des signaux inhibiteurs : membres de la famille ILT/LIR/PIR/MIR (Ig-Like Transcript/Lymphocyte Inhibitory Receptor/Pair Immunoglobulin-Like Recepyor//Monocyte Inhibitory Receptor), CD66a, PD1, LAIR (Leukocyte-Associated Immunoglobulin-like Receptor).
L'ILT2 présent sur les B véhicule un signal négatif au moins par SHP1.
Le CD66a ou Biliary glycoprotein (Bgp) qui est une molécule d'adhésion de type Ig-like présente sur les cellules épithéliales, les B, les macrophages et les T activés par l'IL2, est une protéine suppresseur de tumeur et inhibitrice de l'activation des B et des T.
Le PD1 (55kDa) des B et T agit comme inhibiteur intervenant dans les phénomènes de tolérance aux auto-Ag.
Le LAIR, exprimé sur les B précoces, est absent de la surface des B des centres germinatifs et des plasmocytes. Il transduit un signal qui inhibe la mobilisation de Ca++ résultant de l'activation par BcR.

X-6/ Les déficits immunitaires primaires par défaut de signaux ou de transduction des signaux

La maladie de Bruton, agammaglobulinémie liée à X (XAL) est en rapport avec une mutation du gène d'une tyrosine kinase cytoplasmique, la Bruton's tyrosine kinase (Btk). Cette dernière est normalement activée précocément après signalisation par le BcR. La Btk se lie d'une part à la sous-unité bg des protéines G et d'autre part au SH3 d'une scr.
Le déficit combiné sévère lié à l'X (X-SCID) est dû à une mutation du gène de l'IL2Rg (cette chaîne fait également partie des IL4R, IL7R, IL9R, IL15R). Cette chaîne utilise JAK3 pour transmettre ses signaux.
Le syndrome d'hyper-IgM résulte d'une mutation du gène du CD40L. Le CD40L est normalement exprimé sur les T activés.
Le syndrome de Wiskott-Aldrich est la conséquence du défaut d'une GTPase, le Wiskott-Aldrich syndrome factor (WASP) ou cdc42.
Une forme du syndrome des lymphocytes nus (absence d'Ag de classe II) est en relation avec un manque du facteur de transcription CIITA qui normalement transactive les gènes de classe II.
Le SCID avec absence de CD8+ correspond à une mutation du gène de la tyrosine kinase cytoplasmique ZAP-70.