Hématopoïèse et développement des cellules du système immunitaire

Par Patrick Pla, Université Paris-Saclay

*Composition du sang. Source : https://microbiologynotes.org/

L’hématopoïèse est la formation de cellules sanguines. Les premières étapes sont communes aux globules rouges et aux cellules du système immunitaire mais pour les étapes tardives nous nous intéresserons essentiellement à ces dernières.

Le système immunitaire permet la protection de l’individu contre les éléments étrangers et notamment les pathogènes que ce soit des petits virus, des bactéries ou des grands vers parasites.

Nous nous restreindrons au système immunitaire des Mammifères.

Bien que présenté habituellement dans des livres spécialisés en immunologie, le développement des diverses cellules du système immunitaire n’en reste pas moins un problème de développement : les cellules acquièrent une identité, prolifèrent, migrent et se différencient.

L’hématopoïèse embryonnaire

L’hématopoïèse embryonnaire chez les Mammifères se déroule à différents endroits et se produit en trois étapes successives (« vagues »). Les deux premières vagues ont lieu dans le sac vitellin extra-embryonnaire (à partir de 16 jours après la fécondation chez l’Homme et E7,5 chez la souris), avec la formation de populations hématopoïétiques transitionnelles (hématopoïèse mégaloblastique). Certaines cellules apparentées aux macrophages formées lors de cette vague sont maintenues chez l’adulte dans des tissus qu’elles colonisent lors du développement embryonnaire (cellules microgliales dans le système nerveux central, cellules de Langerhans dans la peau et cellules de Kupffer dans le foie) (Mirshekar et al., 2014).

La troisième vague apparaît à l’intérieur de l’embryon dans la région de l’aorte-gonade-mésonéphros (AGM) (à partir du 21ème jour post-fécondation chez l’Homme et E10,5 chez la souris). Elle est à l’origine de l’hématopoïèse adulte (hématopoïèse normoblastique), entraînant la formation de cellules souches hématopoiétiques (HSC) qui fournissent à l’organisme une production continue de cellules sanguines.

*Succession de modalités différentes de production de cellules hématopoïétiques au cours du développement embryonnaire. Source : https://www.mdpi.com/1422-0067/22/17/9231/htm

Lors de la première vague d’hématopoïèse, trois types de cellules sanguines sont produites : les érythrocytes primitifs exprimant des globines embryonnaires, les mégacaryocytes et les macrophages.
Dans les deuxième et troisième vagues embryonnaires, des cellules multipotentes définitives sont formées : des progéniteurs érythromyéloïdes (EMP) dans les îlots sanguins du sac vitellin et des cellules souches hématopoïétiques (HSC) dans l’aorte dorsale. Dans ces vagues, un type d’endothélium hautement spécialisé appelé endothélium hémogénique se forme, à partir duquel ces précurseurs hématopoïétiques sont générés par une transition endothéliale à hématopoïétique. Dans l’aorte dorsale, la niche où sont produites les HSC est générée sous le contrôle des signaux BMP produits par le mésenchyme sous-aortique. Une population de cellules endothéliales de l’aorte dorsale dérivant des somites (endotome) et exprimant le gène Meox1 produit également des signaux nécessaires à la genèse de cette niche (Nguyen et al., 2014). La région hématopoïétique est néanmoins restreinte à la moitié ventrale de l’aorte dorsale par la présence de Noggin (un inhibiteur de BMP) qui est produit par les somites en position dorsale par rapport à l’aorte.

La voie NOTCH intervient ensuite : la signalisation DLL4/NOTCH1 active le programme endothélial, tandis que la signalisation JAG1/NOTCH1 le bloque pour déclencher la spécification hémogénique.

Les cellules endothéliales du sac vitellin et de l’aorte dorsale expriment les gènes Tek ou Ly6a. La formation à la fois d’EMP dans le sac vitellin et de CSH dans l’aorte dorsale nécessite la participation du facteur de transcription Runx1 et de son partenaire, CBFb. De plus, l’expression du facteur de leucémie hépatique (HLF) marque spécifiquement le développement des CSH dans l’embryon et n’est pas exprimé dans les EMP. HLF reste un marqueur important des CSH par la suite, y compris chez l’adulte (Lehnertz et al., 2021).

Parmi les nombreux facteurs de transcription impliqués dans le système hématopoïétique, TAL1/SCL est le principal régulateur. Cette protéine hélice-boucle-hélice basique est non seulement au sommet de la hiérarchie des facteurs de transcription impliqués dans la spécification hématopoïétique, mais est également essentielle pour la fonction des cellules souches hématopoiétiques adultes et pour la maturation terminale des lignées individuelles de différenciation hématopoïétique. Les embryons avec knock-out SCL meurent au 9,5ème jour de développement en raison de l’absence d’érythropoïèse primitive et de myélopoïèse dans le sac vitellin (Robb et al., 1995). L’expression d’un autre facteur de transcription, Runx1, joue un rôle important dans l’embryogenèse, en particulier au moment de la formation des premières cellules sanguines, son expression précédant légèrement leur apparition (Nottingham et al., 2007).

L’entrée dans la circulation des HSC leur permet de migrer vers les futurs sites hématopoïétiques (Horton et al., 2021). Après une brève période d’expansion des HSC dans le placenta (Gekas et al., 2005), le foie fœtal devient le site principal de l’hématopoïèse définitive jusqu’à ce que les HSC migrent vers la rate (Christensen et al., 2004) et la moelle osseuse juste avant la naissance. L’hématopoïèse splénique reste active jusqu’à environ 2 semaines après la naissance. Puis ensuite, la moelle osseuse est le siège primaire des HSC et de l’hématopoïèse (Rowe et al., 2016).

*Succession de la localisation de l’hématopoïèse au cours du développement de la souris. Il faudrait ajouter aussi le placenta entre E12,5 et E13,5. Yolk sac = vésicule vitelline; AGM = aorte près de la gonade et du méso néphros; liver = foie; spleen = rate; marrow = moelle osseuse. Source : https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.0020075

L’hématopoïèse post-natale

Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fendo.2019.00204/full

Les cellules souches hématopoïétiques (HSC) soutiennent la production de sang tout au long de la vie et sont les unités fonctionnelles lors de la greffe de moelle osseuse. L’énorme quantité de cellules sanguines produites chaque jour chez l’homme (environ un milliard) repose sur un nombre suprenamment petit de HSC (quelques dizaines à quelques centaines de milliers chez l’Homme selon diverses estimations). Les HSC sont capables de s’auto-renouveler pour maintenir leur pool tout en produisant toutes les cellules sanguines matures par différenciation en progéniteurs multipotents (MPP) et en cellules progénitrices hématopoïétiques (HPC) avec des potentiels de différenciation plus limités. La population HSC est fonctionnellement hétérogène en termes de cinétique du cycle cellulaire (avec certaines HSC se divisant seulement 5 fois durant les 2 ans de vie d’une souris (Cabezas et al., 2017)), de capacité d’auto-renouvellement et de potentiel de différenciation, et ces sous-types peuvent être distingués par des marqueurs tels que CD229 et le facteur von Willebrand. Chez les adultes, les HSC sont quiescentes et se localisent principalement dans la moelle osseuse, et leur nombre est étroitement régulé dans des conditions d’équilibre, comprenant <0,01 % des cellules de la moelle osseuse chez la souris. En réponse aux demandes hématopoïétiques aiguës telles qu’une grande perte de sang, une myéloablation, une infection ou une grossesse, les CSH modifient deux aspects de leurs comportements à l’état d’équilibre afin d’augmenter la production des cellules hématopoïétiques nécessaires (Wilson et al., 2008). Premièrement, les HSC quiescentes réintègrent le cycle cellulaire pour proliférer ou se différencier par des divisions cellulaires symétriques ou asymétriques, et deuxièmement, elles se mobilisent de la moelle osseuse vers les tissus extramédullaires, tels que la rate. L’acide rétinoïque s’oppose à cette activation des HSC (Cabezas et al., 2017).

Le maintien de la capacité d’auto-renouvellement des HSC nécessite que de multiples paramètres soient maintenus dans leur niche. Elles doivent exprimer le facteur de transcription Bmi-1. En absence de ce facteur, les souris meurent en 2 mois faute d’avoir renouvelé leurs globules rouges et blancs. Les fonctions de PTBP1, une protéine se liant aux ARN et importante pour l’épissage et la biogenèse des ribosomes sont également indispensables au maintien des HSC (Rehn et al., 2022).

L’auto-renouvellement et leur homéostasie des HSC repose sur la liaison de la cytokine thrombopoïétine à son récepteur Mpl (Tong et al., 2007).

**Diminution du maintien des cellules souches hématopoïétiques en absence de récepteur Mpl fonctionnel. Les souris Δ60 expriment une forme tronquée du récepteur Mpl où il manque 60 acides aminés dans le domaine intracellulaire et les souris KP Mpl-/- n’expriment plus aucun récepteur. Des cellules de moelle osseuse de souris de type sauvage (WT), Δ60 et Mpl-/- ont été mélangées à un rapport de 9:1 avec des cellules compétitrices sauvages et transplantées dans des souris receveuses irradiées. Le chimérisme des souris transplantées a été mesuré 1, 4 et 8 mois après la transplantation. Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301472X07003190

Mpl est dépourvu de toute activité kinase et recrute alors la kinase Jak2 pour activer plusieurs cascades intracellulaires (voies Mapk, Akt et Stat) (Bersenev et al., 2008). L’inactivation génétique de Mpl (Kimura et al., 1998), Jak2 (Akada et al., 2014) et Stat5 (Wang et al., 2009) entraîne une altération de l’homéostasie des HSC et une défaillance progressive de l’hématopoïèse. En plus de ces signaux activateurs, Jak2 est également inhibé par les protéines Socs (Kershaw et al., 2013) et Lnk. L’inactivation de Lnk augmente l’activité de Jak2 et la taille du pool de HSC dans le moelle osseuse (Bersenev et al., 2008). En conclusion, Jak2 joue un rôle central dans la régulation de la taille du pool de HSC et un équilibre des régulateurs positifs et négatifs de l’activité de Jak2 contrôle l’homéostasie des HSC dans le moelle osseuse.

Les cellules souches hématopoïétiques interagissent aussi avec les cellules stromales voisines et les intégrines participent à ces jonctions.

**Adhérences avec les cellules stromales voisines et la matrice extracellulaire des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. Remarquez que les intégrines sont impliquées non seulement dans les interactions avec la matrice extracellulaire mais aussi avec les autres cellules (interactions intégrine α4β1/VCAM-1, intégrine αLβ2/ICAM-1 et intégrine α4β7/MadCAM-1). Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2021.756231/full

Si on utilise des anticorps bloquant l’interaction intégrine α4β1/VCAM-1, les cellules souches hématopoïétiques finissent par s’échapper dans la circulation sanguine (Papayonnoupoulou et al., 1995). L’interaction entre l’intégrine α4β7 et MadCam-1 est essentielle pour le recrutement des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse soit au cours du développement, soit au cours de transfusions (Katayama et al., 2004). Chez les patients atteints de leucémie myéloïde aigue, l’interaction intégrine α4β1/VCAM-1 est un élément important de la résistance à la chimiothérapie parce que cette interaction active la signalisation NF-kB dans les cellules stromales qui en retour envoient des signaux favorisant la survie des cellules tumorales (Jacamo et al., 2014).

La population de HSC, malgré leur apparente homogénéité phénotypique, est néanmoins hétérogène et constituées de cellules biaisées en différenciation lymphoïde ou myéloïde.

Fait intéressant, les lignées hématopoïétiques diffèrent par leur sensibilité au stress génotoxique. Dans plusieurs lignées de souris présentant des déficiences dans les enzymes de réparation de l’ADN, les lignées hématopoïétiques sont globalement épuisées, mais les progéniteurs myéloïdes restent dans des proportions plus élevées que leurs homologues lymphoïdes. Après irradiation γ ou raccourcissement des télomères, l’épuisement global des HSC et la plus grande réduction des progéniteurs lymphoïdes sont causés par le facteur de transcription BATF. Lors de l’activation des médiateurs du point de contrôle de la phase G1 / S, BATF provoque la spécification et la différenciation lymphoïde, réduisant ainsi les pools de CSH auto-renouvelées biaisées vers les lymphoïdes (Wang et al., 2012). Cela préserve des CSH à biais myéloïdes, maintenant ainsi un pool de cellules souches qui peuvent produire des érythrocytes et des plaquettes essentiels. tout en éliminant les cellules souches qui pourraient être entrées dans les premiers stades de la tumorigénèse lymphoïde (mais au prix de l’épuisement de la réponse immunitaire adaptative).

Signalons que, remarquablement, les HSC injectées dans la circulation sanguine peuvent coloniser les compartiments du stroma de la moelle osseuse que l’on a déplété en HSC précédemment, permettant des thérapies contre les tumeurs lymphoïdes et des études expérimentales sur les HSC.

Au fil du temps, les HSC perdent progressivement leur capacité de régénération et présentent un potentiel lymphoïde atténué, contrebalancé par un potentiel myéloïde accru. Cela contribue à la réduction des cellules immunitaires adaptatives et à l’immunosénescence chez les personnes âgées (de Haan et al., 2018).

Les ostéocytes peuvent également intervenir dans l’hématopoïèse. Ils régulent le développement des neutrophiles par sécrétion de facteurs solubles comme IL19 (Xiao et al., 2021) et ils peuvent également réguler la myélopoïèse (Fulzele et al., 2013). La diminution forcée de la population d’ostéocytes chez la souris par l’expression d’une toxine diphtérique dans leur lignage aboutit à une quantité de progéniteurs myéloïdes plus importante au détriment des progéniteurs lymphoïdes (Ding et al., 2022).

Les cellules NK

Les cellules tueuses naturelles (NK) font partie du système immunitaire dit inné composé de cellules qui ne subissent pas de sélection clonale et de réarrangements génomiques contrairement aux lymphicytes B et T. Les cellules NK sont dependant équipées d’une large gamme de récepteurs de surface activateurs ou inhibiteurs, leur permettant de reconnaître et de tuer les cellules tumorales ou infectées grâce à la cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC). Elles détectent notamment les cellules qui présentent une expression altérée du CMH de classe I (MHC-I). De plus, les cellules NK contribuent également à l’initiation et au développement de la réponse immunitaire adaptative, sécrétant plusieurs classes de cytokines, notamment l’IFN-γ pro-inflammatoire. Les cellules NK peuvent même maintenir une forme de mémoire immunologique (Bautista De Sanctis, 2022). La réponse fonctionnelle des cellules NK est précisément régulée par un équilibre entre les signaux d’activation et d’inhibition et par leur « éducation » au cours du développement.

Les cellules NK se développent à partir de cellules progénitrices lymphoïdes communes (CLP) dérivées de cellules souches hématopoïétiques CD34+. Les CLP sont les précurseurs communs des NK, des lymphocytes T et B et d’autres cellules lymphoïdes. Elles expriment différents marqueurs, notamment CD38, CD7, CD10, CD127 et CD122. L’expression de CD122 (IL-2Rβ/IL-15R) marque la détermination des CLP en cellules NK. Cette détermination dépend de l’expression de Eomesodermine et de T-bet (Daussy et al., 2014) ainsi que de Id2 qui réprime l’action des protéines E, notamment Socs3, E2A, E2-2 et HEB (en se dimérisant avec eux et en les empêchant de se fixer sur des séquences de type boîte E (CANNTG) sur l’ADN). Ces protéines auraient determiné les cellules en lymphocytes B ou T, et stimule l’expression des récepteurs à l’IL-15 activant une voie de signalisation essentielle pour la survie des NK (Delconte et al., 2016). Cette voie maintient l’expression de la protéine anti-apoptotique MCL1 et inhibe l’expression de la protéine apoptotique BIM (Huntington et al., 2007).

**Développement et différenciation terminale des cellules NK humaines. Le développement de cellules NK humaines à partir d’un progéniteur lymphoïde commun en des précurseurs de cellules NK puis en des cellules NK différenciées en phase terminale est représenté de gauche à droite. L’acquisition et la perte des marqueurs de surface sont indiquées. Les niveaux d’expression des protéines sont représentés en noir pour une expression élevée et en blanc pour aucune expression, le gris indique des niveaux intermédiaires. Les propriétés fonctionnelles sont indiquées en conséquence. Abréviations : progéniteur lymphoïde commun (CLP), moelle osseuse (BM), sang périphérique (PB), organes lymphoïdes secondaires (SLO). Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2013.00499/full

Lors des infections virales, l’activation des cellules NK cytotoxiques et sécrétoires est stimulée par des cytokines spécifiques dont l’expression est activée lors de la réplication virale. Par exemple, les interférons de type I (IFN-α/β), sécrétés par les cellules infectées, induisent la cytotoxicité des cellules NK dites à CD56 faible; l’expression d’IL-12 (interleukine-12) stimule la sécrétion d’IFN-γ (interféron-γ) par les cellules NK dites à CD56 fort. L’IFN-γ peut activer plusieurs voies importantes associées à des fonctions antivirales directes et/ou des effets immunorégulateurs sur la réponse immunitaire en aval. Pendant ce temps, les cellules NK peuvent également produire du TNF-α qui médie les effets antiviraux et immunorégulateurs.

*Activation des cellules NK au cours d’une infection virale. Le virus peut induire la production d’IFN-α/-β (interféron-α/-β) et d’IL (interleukine)-2, IL-12, IL-15 et IL-18 par les cellules infectées, qui stimulent respectivement la cytotoxicité des cellules NK et l’activation de l’immunité adaptative. Les cellules NK CD56dim (CD56 faible) ont une fonction cytotoxique qui peut être médiée par la production de Granzyme-B, l’interaction Fas/FasL (ligand Fas) et la liaison de CD16 avec le Fc (fraction constante) des anticorps. La modulation adaptative de l’immunité est médiée par les cellules NK CD56bright (CD56 fort) via la sécrétion d’IFN-γ (interféron-γ)/TNF-α (facteur de nécrose tumorale-α), qui influencent les cellules T et B. Source : https://www.mdpi.com/2673-5601/1/3/21/htm

Les cellules NK peuvent agir comme un pont entre l’immunité innée et adaptative, car elles peuvent interagir avec les cellules T et B via leurs ligands costimulateurs, tels que CD40L et OX40L, qui favorisent la différenciation des cellules NK.

IL-15 joue un rôle crucial dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation de ces cellules (Huntington et al., 2008).

*Un agoniste des récepteurs à IL-15 stimule la différenciation des cellules NK. RLI est un agoniste des récepteurs à IL-15. Il est injecté dans des souris (ou c’est le solvant PBS qui est injecté en tant que témoin). Au bout de quelques jours, les cellules provenant de différents organes (BM = moelle osseuse) sont analysés par FACS. CD16 est un marqueur de NK matures (c’est un récepteur se lie à la partie Fc des anticorps IgG, ce qui active alors la cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) de NK). Source : https://rupress.org/jem/article/206/1/25/54173/IL-15-trans-presentation-promotes-human-NK-cell

ADAM17 est une métalloprotéinase qui est capable de cliver CD16 de la surface des NK et ainsi de modérer leur activation (Romee et al., 2013). Des souris sans ADAM17 résistent mieux aux infections bactériennes.

Macrophages et monocytes

Il s’agit de cellules phagocytaires qui résident dans la majorité des tissus dont ils maintiennent l’homéostasie en éliminant les cellules mortes (par efferocytose) et les débris et dont ils assurent l’intégrité en éliminant les pathogènes. Ils se déplacent dans les tissus et émettent de longs prolongements qui explorent leur environnement. L’identité et la fonction spécifiques d’un macrophage dépendent à la fois de son origine et des signaux qu’il reçoit du tissu où il est en résidence. Ces facteurs entraînent une large hétérogénéité de macrophages, souvent avec des réponses et des activités spécifiques aux tissus (Bleriot et al. 2020). De plus, les monocytes, une population hétérogène de cellules immunitaires innées circulant dans le sang, peuvent être recrutés à partir du système sanguin et se différencier en macrophages. Les monocytes pro-inflammatoires classiques CD14+ roulent le long des endothéliums activés avant leur émigration dans les sites des tissus en inflammation. Les monocytes non classiques CD16+ rampent constamment le long de l’endothélium vasculaire dans des conditions d’état d’équilibre. De ce fait, ils présentent un comportement de patrouille qui est essentiel pour leur rôle de piégeage des microparticules de la surface luminale des vaisseaux sanguins (Auffray et al. 2007, Carlin et al. 2013).

Les étapes de détermination successives dans la moelle osseuse pour obtenir des monocytes et des macrophages comprennent les progéniteurs myéloïdes communs (CMP), les précurseurs des granulocytes-macrophages (GMP) et les progéniteurs des macrophages/cellules dendritiques (MDP). Les MDP ne peuvent en grande partie pas se différencier en granulocytes, un autre type de cellule de la lignée myéloïde.

Les lymphocytes T

Les lymphocytes T sont des cellules du système immunitaire adaptatif qui combattent les menaces externes (infections) et internes (tumeurs). Contrairement aux lymphocytes B, les lymphocytes T ne terminent pas leur maturation dans la moelle osseuse mais se déplacent via la circulation sanguine dans le thymus où ils trouvent un microenvironnement adéquat. Le thymus est ainsi considéré comme un organe lymphoïde primaire, tout comme la moelle osseuse.

Les lymphocytes T CD4+ et CD8+ expriment le récepteur des lymphocytes T (TCR) qui reconnaît les antigènes présentés par les cellules présentatrices d’antigène (APC) exprimant respectivement CMH‐II ou CMH‐I. Généralement, les molécules de CMH-II présentent des antigènes d’origine externe à la cellule présentatrice d’antigènes (dérivant de bactéries extracellulaires par exemple) et les molécules de CMH-I des antigènes d’origine interne (dérivant de bactéries internes ou de virus ou d’anomalies tumorales). Certaines exceptions ont été caractérisées : des lymphocytes T CD4+ avec des TCR qui reconnaissent des antigènes présentés sur du CMH-I et inversement des lymphocytes T CD8+ avec des TCR qui reconnaissent des antigènes présentés sur du CMH-II (Singh et al., 2022).

Les TCR sont composés de sous-unités αβ présentant des domaines variables de type immunoglobuline et sont associés au complexe CD3 formé par les sous-unités γ, δ, ε et ζ. Cette interaction TCR/antigène présenté par le CMH favorise leur activation, leur expansion clonale et leur fonction effectrice. À la périphérie, les lymphocytes T CD4 et CD8 s’activent et se différencient en divers sous-ensembles de lymphocytes T effecteurs, chaque sous-ensemble ayant une fonction unique dans le contrôle de l’élimination des agents pathogènes viraux, fongiques, bactériens ou tumoraux. L’activation des cellules T auxiliaires naïves CD4+ nécessite la présentation de l’antigène par des cellules présentatrices d’antigène (APC) exprimant le CMH-II, ce qui permet leur différenciation en plusieurs sous-ensembles effecteurs. La différenciation dans chaque sous-ensemble T auxiliaire est principalement contrôlée par les cytokines présentes dans leur microenvironnement. Ces sous-ensembles d’auxiliaires CD4+ sont les suivants : Th1 sous l’influence de IL-12 ; Th2 sous l’influence de IL-4 ; Th9 sous l’influence de IL-4 et de TGF-β ; Th17 sous l’influence de IL-6 et de TGF-β ; Th22 sous l’influence de IL-6 et de IL-23 ; et Treg sous l’influence de TGF‐β et de IL‐2.

*Détermination et différenciation des différents types de lymphocytes T. Elles ont lieu grâce à la présentation de l’antigène et de la stimulation par les cytokines présentées. Cela active les facteurs de transcription indiqués dans le noyau des cellules et active la production de cytokines ou de molécules effectrices spécifiques (en bas). Source : https://www.mdpi.com/2073-4409/11/19/3116

Les cytokines qui interviennent dans la différenciation des lymphocytes Tauxiliaires activent les voies de signalisation en aval et conduisent à la régulation positive d’un facteur de transcription maître. Chacun de ces facteurs maîtres de transcription est responsable de la définition des programmes de transcription pour chaque sous-ensemble T auxiliaire et affine l’expression des cytokines appropriées pour contrôler la réponse immunitaire. Par exemple, T-bet contrôle la différenciation des cellules Th1 en activant l’expression d’IFNγ tout en supprimant l’expression des cytokines typiques de Th2, tels que IL4 (Szabo et al., 2000).

**T-bet active l’expression du gène IFNγ et réprime celle du gène IL-2 dans les cellules EL4 (cellules de thymome de souris) (A) Sites de boîte T (sites de fixation putatifs de T-bet) dans les gènes IL-2 et IFNγ par rapport à une séquence de boîte T consensus. (B) Schéma de la construction du rapporteur IFNγ de 9,2 kb. (C) Analyse de la transactivation des promoteurs IL-2, IL-4 et IFNγ dans les cellules EL4. Les plasmides suivants ont été utilisés : une construction promoteur/rapporteur IL-2 (IL-2.luc, contenant 22060 à 140 du promoteur IL-2), une construction promoteur/rapporteur IL-4 (IL-4.luc, contenant 2760 à 168 du promoteur de IL-4), et la construction de rapporteur IFNγ décrite ci-dessus (IFNγ.luc). Les barres rayées correspondent au vecteur pCDNA vide et les barres pleines au vecteur d’expression T-bet. Le panneau de gauche correspondent aux cellules non stimulées, et le panneau de droite à une stimulation avec du PMA et de l’ionomycine pendant 5 heures. Les unités de luciférase dans les barres marquées d’un astérisque représentent 1/20 de l’activité réelle. (D) Production endogène d’IFNγ dans des cellules EL4 transfectées de manière transitoire avec T-bet. Les barres rayées correspondent au vecteur pCDNA seul et les barres pleines correspondent au plasmide d’expression T-bet. PMA et ionomycine ont été ajoutés 12 h après la transfection et le niveau d’IFNγ produit à 24, 48 et 72 h mesuré par ELISA. Source : https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(00)80702-3

Les lymphocytes T CD8 répondent aux antigènes présentés sur les complexes protéiques du CMH de classe I et se différencient en lymphocytes T cytotoxiques (CTL) qui expriment des protéines cytolytiques et interviennent directement dans l’élimination des cellules infectées par le virus et des cellules tumorales.

Le thymus est nécessaire au bon développement des lymphocytes T comme le montre l’exemple des souris nude. Il s’agit d’une lignée comportant une délétion du gène Foxn1 qui aboutit à un thymus très malformé ou absent. Les souris ne présentent également presque pas de poils, ce qui explique leur nom. Elles n’ont pas de lymphocytes T et donc ne peuvent rejeter des greffes. Elles sont donc utilisées comme modèle pour des greffes de cellules humaines, notamment tumorales et le test de leur capacité à proliférer et à former des métastases.

*Une souris nude, sans thymus, qui ne produit pas de lymphocytes T. La mutation spontanée menant à ce phénotype a été découverte en 1962 dans un laboratoire de Glasgow, Ecosse. Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Nude_mouse#/media/File:Nacktmaus_01.jpg

Lors de l’activation des lymphocytes T via le TCR des modifications importantes de l’expression des gènes ont lieu. Par exemple, l’expression du microARN miR-125b est diminuée alors qu’il a un rôle dans le maintien des lymphocytes T dans un état naïf (Rossi et al., 2011). Le microARN miR-150 voit son expression également diminuée en relation avec une baisse d’expression des facteurs de transcription RFX qui sont nécessaires pour son expression (Chiricella et al., 2022). Les cibles de ce microARN, MYB (un facteur de transcription) et PDAP1 (une protéine se liant à des ARN) voient logiquement leur expression augmenter lorsque les lymphocytes T sont activés. L’expression de MYB est nécessaire à la prolifération des lymphocytes B. L’expression de miR-150 est largement diminuée dans les lymphomes (Ito et al., 2014).

**MYB et PDAP1 activent la prolifération des lymphocytes B tandis que miR-150 s’y oppose. Des cultures primaires de lymphocytes T mémoires sont transfectés avec un système CRISPR/Cas9 pour causer des mutations perte-de-fonction dans les gènes MYB, PDAP1 ou miR-150. Les clones sont sélectionnés et comparés pour leur prolifération (après incubation dans du BrdU) à des clones contrôles. Source : https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001538

Les cellules T régulatrices (Treg) suppriment l’excès d’immunité contre les antigènes du soi et les antigènes dérivés des bactéries commensales. Ces cellules sont caractérisées par l’expression du facteur de transcription Forkhead box P3 (Foxp3) (codé par un gène sur le chromosome X) qui joue un rôle crucial dans la différenciation, le maintien et la fonction des cellules Treg. Les patients et les modèles animaux qui ont des mutations perte-de-fonction dans Foxp3 succombent à des maladies autoimmunes (Bennett et al., 2001). Le microARN miR-142 est aussi essentiel à la fonction des cellules Treg (Wang et al., 2022).

*Maladie auto-immune mortelle chez les souris présentant une délétion de miR-142 dans les cellules Treg
(A) Courbes de survie de Kaplan-Meier des souris Foxp3Cre et Foxp3Cre;miR-142fl/fl (B) Photographie de souris femelles Foxp3Cre (2 souris en bas) et Foxp3Cre;miR-142fl/fl (2 souris en haut) âgées de 14 semaines. Les souris Foxp3Cre;miR-142fl/fl sont plus petites et ont une dermatite sévère (C) Comparaison du poids corporel des souris Foxp3Cre et Foxp3Cre;miR-142fl/fl mâles âgées de 8 à 10 semaines . (D) Images représentatives de la rate et des ganglions lymphatiques périphériques de souris Foxp3Cre (à gauche) et Foxp3Cre;miR-142fl/fl (à droite). (E) Coloration hématoxyline-éosine de coupes de tissus du foie, des poumons, de l’estomac et du côlon de souris Foxp3Cre et Foxp3Cre;miR-142fl/fl. On observe une accumulation massive de leucocytes dans les tissus Foxp3Cre;miR-142fl/fl. Barre d’échelle = 50 μm. Source : https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001552

Les cellules Treg développées dans le thymus (tTreg) expriment le facteur de transcription Helios. Elles y sont sélectionnées selon leur forte avidité de leur TCR pour des antigènes du soi. Les cellules tTreg subissent une différenciation supplémentaire en cellules Treg effectrices entièrement suppressives en réponse aux signaux du récepteur de l’antigène des cellules T (TCR) et des cytokines. Les cellules Treg périphériques (pTreg) proviennent de lymphocytes T conventionnels CD4+Foxp3− naïfsà la périphérie lors de la stimulation antigénique avec une combinaison appropriée de cytokines telles que IL-2 et TGFβ. Les pTreg sont principalement présents dans l’intestin, notamment en raison de l’expression abondante de TGFβ et d’acide rétinoïque, et sont considérés comme particulièrement importants dans l’établissement de la tolérance au microbiote au niveau des sites muqueux.

Les cellules dendritiques (CD) reconnaissent différentes morphologies de pathogènes comme C. albicans et différencient les sous-ensembles de cellules T auxiliaires (TH) adaptés au contexte pour orchestrer les réponses immunitaires (d’Ostiani et al., 2000; Kashem et al., 2015). Différentes morphologies de C. albicans stimulent différents récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) sur les CD (Gantner et al., 2005; Lowman et al., 2014; Mukaremera et al., 2017), et différents sous-ensembles de CD induisent des sous-ensembles spécifiques de cellules TH (Igyarto et al., 2011 ; Kashem et al., 2015).

*Des formes différentes d’un même pathogène peuvent activer des réponses immunitaires différentes. Le champignon Candida albicans existe sous forme ellipsoïdale « levure » ou sous une forme plus filamenteuse « hyphe ». Des cultures de PBMC (cellules mononuclées du sang périphérique) sont cultivées en présence de glucans de la paroi de C. albicans de la forme « levure » ou « hyphe » et les profils de production de cytokines sont analysés. Source : https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)74734-6/fulltext

Suite à l’expansion puis à la fin des réponses des lymphocytes T, un pool élargi de cellules mémoires est capable d’initier des réponses puissantes à une infection secondaire grâce à une accessibilité accrue à la chromatine, à une production rapide de cytokines et à un potentiel prolifératif (Mueller et al., 2013). Les populations de lymphocytes T mémoire comprennent les lymphocytes T à mémoire effectrice (TEM) et à mémoire centrale (TCM) qui recirculent dans le sang et à travers les tissus (Masopust et Soerens, 2019 ; Mueller et al., 2013). Les cellules T mémoire résidentes dans les tissus (TRM) se forment également dans de nombreux tissus du corps, notamment la peau, les poumons, les intestins, le foie et le cerveau (Mora-Buch et Bromley, 2020 ; Mueller et Mackay, 2016). Contrairement aux cellules TEM et TCM, les cellules TRM résident pendant de longues périodes, souvent de façon permanente, dans les tissus (Masopust et Soerens, 2019). Les cellules TRM expriment des marqueurs de surface distincts, dont CD69 et, dans des tissus tels que la peau, l’intégrine CD103. Les cellules TRM régulent également à la baisse le récepteur 1 du phosphate de sphingosine 1 (S1PR1) et le CCR7 qui sont nécessaires pour que les cellules sortent des tissus via les lymphatiques (Casey et al., 2012 ; Mackay et al., 2013 ; Skon et al., 2013). Les cellules TRM peuvent fournir une protection supérieure par rapport au pool circulant de cellules T mémoire (Jiang et al., 2012 ; Park et al., 2018 ; Shin et Iwasaki, 2012 ; Teijaro et al., 2011) et peuvent favoriser un état antiviral par production rapide de cytokines et de chimiokines qui recrutent des cellules immunitaires dans la circulation (Ariotti et al., 2014 ; Schenkel et al., 2013, Schenkel et al., 2014a). La formation et le maintien des cellules TRM dans les tissus nécessitent un programme de signaux, y compris l’interleukine-15 (IL-15) et le facteur de croissance transformant bêta (TGF-β) (Hirai et al., 2021 ; Schenkel et al., 2016 ; Zhang et Bevan, 2013).

Le développement des lymphocytes T à proximité de l’intestin peut être influencé par le microbiote intestinal (Smith et Garrett, 2011). Bacteroides fragilis est un symbiote Gram négatif qui habite le tractus intestinal inférieur et colonise environ la moitié des humains. La monocolonisation des souris sans bactéries (GF) avec B. fragilis induit une expansion globale des lymphocytes T CD4 et une augmentation du nombre de cellules Th1 à des niveaux similaires à ceux des souris élevées normalement. L’effet de B. fragilis est entièrement dépendant d’un polysaccharide capsulaire zwitterionique, le polysaccharide A (PSA) (Mazmanian et al., 2005). L’exposition au PSA in vivo et in vitro est suffisante pour induire l’expansion des populations Th1 et la production de cytokines et les souris GF colonisées par B. fragilis dépourvues de PSA ne réussisent pas à corriger leur déséquilibre Th1/Th2. Les acides gras à courte chaîne telles l’acétate, le butyrate et le propionate produits par le métabolisme des microbiotes influence également le développement du système immunitaire intestinal.

***Des membres du microbiote intestinal régulent le développement des sous-ensembles de lymphocytes T CD4 de la lamina propria. Bacteroides fragilis, des bactéries filamenteuses segmentées (SFB) et Clostridium spp. influencent les sous-ensembles de lymphocytes T CD4 de la lamina propria. Les cellules brunes sont des cellules dendritiques. Elles sont stimulées par le polysaccharide A de B. fragilis (PSA) via le récepteur TLR2 à produire TGFb2 qui favorise la différenciation de lymphocytes Treg. Source : frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2011.00111/full

L’homéostasie du fer est un régulateur clé de l’immunité innée et adaptative et joue un rôle important dans les processus inflammatoires (Pereira et al., 2019). De nombreux types de cellules, notamment les macrophages et les cellules T, importent du fer pour soutenir leur développement et leurs fonctions effectrices. La privation de fer altère généralement l’activation des lymphocytes T, la sécrétion et la prolifération des cytokines (Wang et al., 2018; Yarosz et al. 2020). Par conséquent, la réduction des taux systémiques de fer est une approche fréquente et efficace pour traiter l’auto-immunité médiée par les lymphocytes T, par exemple pour les patients atteints de sclérose en plaques (Weigel et al., 2014).

Les lymphocytes B

Les lymphocytes B sont responsables de l’immunité humorale et de la production des anticorps. Ils présentent à leur membrane plasmique des récepteurs BCR spécifiques d’un antigène. Chaque lymphocyte B, produit dans la moelle osseuse, est ainsi spécifique à un antigène. En présence de celui-ci et suffisamment stimulés par d’autres signaux, les lymphocytes B sont activés, prolifèrent et donnent naissance à des plasmocytes producteurs d’anticorps et à des lymphocytes B mémoire.

*Structure du récepteur BCR à la surface d’un lymphocyte B. Un récepteur BCR est composé d’un complexe avec CD79 et une immunoglobuline (anticorps) sous sa forme transmembranaire. La membrane plasmique est indiquée par les phospholipides verts. Source : https://en.wikipedia.org/wiki/B-cell_receptor#/media/File:Bcellreceptor.svg
**Voies de signalisation activées par BCR en présence de l’antigène correspondant. La liaison à l’antigène provoque rapidement l’agrégation des BCR qui activent les kinases de la famille Src, notamment Blk, LYN et FYN et les tyrosine kinases SYK et BTK. Cela catalyse la formation d’un « signalosome » qui se compose des tyrosine kinases susmentionnées, du BCR et des protéines adaptatrices, par exemple, BLNK et CD19, ainsi que des molécules de signalisation, telles que P13K, PLCy2 et VAV. Cela aboutit à des modifications du cytosquelette et à l’activation de facteurs de transcription tels que NFAT et NF-kB. Source : https://en.wikipedia.org/wiki/B-cell_receptor#/media/File:B_cell_signalling.png

Dans la moelle osseuse, l’édition des récepteurs et la suppression clonale empêchent les cellules B immatures exprimant les récepteurs des cellules B (BCR) réactifs aux auto-antigènes locaux et systémiques de poursuivre leur développement. Cela constitue le point de contrôle central de la tolérance (Nemazee, 2017). L’étendue réduite des antigènes contre lesquels les cellules B en développement sont testées dans la moelle osseuse conduit à la survie et à la libération vers la périphérie de proportions élevées (≈20%) de cellules B matures, autoréactives et naïves (Wardemann et al., 2003). L’absence d’interaction avec des lymphocytes T auxiliaires apparentés et/ou la suppression par les lymphocytes T régulatrices FOXP3 + CD4 + (Treg) empêche l’activation de ces lymphocytes B naïves auto-réactives à la périphérie. Ce processus, connu sous le nom de « modèle à deux signaux » (Bretscher et Cohn, 1970). La fréquence des lymphocytes B naïfs autoréactifs est aussi limitée par des mécanismes cellulaires intrinsèques induits par l’exposition des lymphocytes B aux autoantigènes conduisant à une non-réactivité fonctionnelle (anergie).

L’activation des lymphocytes B naïfs avec un antigène apparenté combiné aux signaux des lymphocytes folliculaires auxiliaires (Tfh) CD4+ conduit au développement de plasmablastes qui sécrètent des anticorps, de cellules mémoire et de cellules B du centre germinatif (GC).

*Activation d’un lymphocyte B par un lymphocyte T helper (ou auxiliaire). Lorsque les BCR d’un lymphocyte B reconnaissent un antigène, celui-ci est internalisé et des fragments en sont présentés sur une molécule de CMHII. Celle-ci interagit avec CD4 et TCR présents à la surface des lymphocytes T auxiliaires. Ces signaux provoquent l’émission de cytokines qui agissent de manière paracrine en retour sur le lymphocyte B (IL2, IL4 et IL5) et l’activent. En parallèle, CD40L est exhibé à la surface du lymphocyte auxiliaire et contribue à l’activation du lymphocyte B via le récepteur CD40. Source : https://en.wikipedia.org/wiki/T_helper_cell#/media/File:T-dependent_B_cell_activation.png

En règle générale, la première vague d’anticorps déclenchée contre un agent pathogène se compose d’immunoglobulines produites par les plasmablastes, des cellules à courte durée de vie. Il n’y a dans ce cas pas eu d’hypermutations somatiques et les immunoglobulines sont de faible affinité pour les antigènes (Elsner et Shlomchik, 2020). Les immunoglobulines M (IgM) et les cellules mémoire à longue durée de vie à commutation de classe apparaissent également aux premiers stades de la réponse (Good-Jacobson et Tarlinton, 2012; Weisel et al., 2016; Pritchard et Pepper, 2018). En parallèle, les lymphocytes B du centre germinatif se différencient en des sous-ensembles de lymphocytes B à prolifération rapide et forment des amas de cellules au centre du follicule ganglionnaire 5 à 7 jours après l’exposition à la stimulation immunitaire.

Les centres germinatifs (GC) de la rate ou des ganglions lymphatiques sont des lieux essentiels dans la production de plasmocytes, les lymphocytes B producteurs d’anticorps à haute affinité et à longue durée de vie et de lymphocytes B mémoire qui peuvent ensuite rester des années voires des décennies en quiescence avant d’être stimulés par une nouvelle rencontre avec l’antigène (cela constitue alors la réponse immunitaire secondaire). La maturation d’affinité des lymphocytes B se produit par l’acquisition aléatoire d’hypermutations somatiques dans leurs BCR. L’enzyme cytidine désaminase (AID) induite par l’activation régule ce processus (Muramatsu et al., 2000; Revy et al., 2000). Indépendamment de son activité mutationnelle, AID est également essentielle pour la recombinaison par commutation de classe d’immunoglobuline (CSR) (Shinkura et al., 2004).

**L’enzyme AID est nécessaire à la commutation des classes d’immunoglobuline (Ig) dans les lymphocytes B. Les niveaux d’Ig des surnageants de culture de cellules spléniques de souris de la même portée âgées de 5 semaines avec les génotypes AID+/+, AID+/− ou AID−/− ont été mesurés après culture pendant 7 jours en présence de LPS (cercle fermé), LPS et IL -4 (cercle vide), ou LPS et TGFβ (carré vide). Les taux d’Ig inférieurs à 0,01 μg/ml ont été tracés sous les lignes en bas. Source : https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(00)00078-7
*La commutation de classe d’anticorps dans les lymphocytes B activés est un processus par lequel la partie variable des anticorps produits reste la même mais la partie constante est modifiée (sur le schéma, exemple du passage de la production d’IgM à la production d’IgG1). Les nouveaux anticorps produits reconnaissent ainsi toujours le même antigène mais ils ont des fonctions différentes. C’est provoqué par des recombinaisons génétiques, un cas exceptionnel de différenciation par modification du génome et perte d’information génétique. Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Immunoglobulin_class_switching#/media/File:Class_switch_recombination.png

Les hypermutations somatiques peuvent entraîner une baisse de l’affinité pour l’antigène et cela aboutit à des lymphocytes B qui ne vont plus être stimulés et qui meurent par apoptose. Il peut aussi y avoir émergence d’une auto-réactivité (Tiller et al., 2007), qui est contrôlée par apoptose par un point de contrôle de tolérance périphérique supplémentaire qui évite la sélection de cellules auto-réactives. L’inhibition de l’apoptose conduit à une auto-immunité avec développement d’auto-anticorps. Enfin, la sélection des cellules B avec des BCR de haute affinité nécessite une migration alternée de la zone sombre (DZ) vers la zone claire (LZ) du centre germinatif régulée par une série de processus cellulaires dépendants de l’actine (chimiotactisme, endocytose des BCR, formation de synapses immunitaires, recyclage du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe II). L’importance de ces processus est mise en évidence par le nombre croissant de déficiences génétiques liées à l’actine associées à une sélection défectueuse des lymphocytes B dans les centres germinatifs (He et Westerberg, 2019).

*Maturation des lymphocytes B dans les centres germinatifs. En haut à gauche : Schéma de la structure des ganglions lymphatiques. En bas à gauche : Immunohistochimie d’un centre germinatif avec des anticorps reconnaissant. GL7 (rouge), CD21/35 (vert) et B220 (bleu). Droite : Les lymphocytes B activés par l’antigène rencontrent les lymphocytes T helper et pénètrent dans le centre germinatif. Les lymphocytes B dans la zone sombre expriment AID et subissent une hypermutation somatique. Les clones de lymphocytes B qui ont muté avec succès leur BCR migrent vers la zone claire, capturent les antigènes déposés à la surface des FDC (cellules dendriques folliculaires) et présentent l’antigène aux lymphocytes T helper folliculaires (Tfh). Les clones de lymphocytes B sélectionnés positiment peuvent se différencier en plasmocytes, en cellules mémoire ou migrer vers la zone sombre pour d’autres mutations et sélections. Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.00296/full

Parmi ces troubles figure le syndrome de Wiskott-Aldrich (WAS), une maladie rare liée à l’X présentant une thrombocytopénie et une susceptibilité variable à l’eczéma, aux infections récurrentes, à l’auto-immunité et au cancer (Candotti, 2018). Le WAS est causé par une déficience génétique de la protéine WAS (WASp), le membre fondateur d’une famille de facteurs favorisant la nucléation de l’actine qui traduisent les signaux de surface en polymérisation de l’actine via le complexe Arp2/3 lié à l’actine (Kelly et al., 2006).

La contribution spécifique des lymphocytes B à l’auto-immunité dans WAS a été étudiée avec des modèles murins knock-out conditionnels précoces dans lesquels le gène WASp est supprimé dans les précurseurs des lymphocytes B de la moelle osseuse (Recher et al., 2012). Ces expériences ont montré que les défauts intrinsèques des lymphocytes B déficientes en WASp entraînent le développement d’auto-anticorps et d’une auto-immunité qui sont en corrélation avec une fréquence plus élevée de développement incontrôlé dans les centres germinatifs (Recher et al., 2012; Becker-Herman et al., 2011).

**Les cellules B du centre germinatif de souris défectueuses en WASp sont suffisantes pour induire l’auto-immunité. Les cellules B du centre germinal défectueuses pour WASp montrent un taux d’apoptose plus faible
Les cellules B défectueuses en WASp acquièrent une auto-réactivité lors de la réaction du centre germinal. Source : https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00207-8

Les structures du centre germinatif persistent pendant plusieurs semaines à plusieurs mois, selon la nature de l’agent pathogène ou de la vaccination, et génèrent une mémoire de longue durée et des plasmocytes qui portent généralement des immunoglobulines issues des hypermutations somatiques et de haute affinité pour les antigènes (Victora et Nussenzweig, 2012).
La régulation de la dichotomie développementale entre les cellules B des centres germinatifs et les cellules sécrétant des anticorps est largement étudiée (Tellier et Nutt, 2019).

Les lymphocytes B peuvent maturer et proliférer indépendamment des lymphocytes Th. Dans ce cas, un acteur essentiel est le récepteur TACI qui est un membre de la superfamille des récepteurs du TNF qui lie les ligands BAFF et APRIL (un ligand induisant la prolifération) (Bodmer et al., 2002, Mackay et Schneider, 2009). Il est exprimé par les lymphocytes B humains activés, les lymphocytes B de la zone marginale, les lymphocytes B à mémoire commutée et les plasmocytes. Après la liaison des ligands, le domaine intracellulaire de TACI interagit avec des molécules de signalisation qui aboutissent à activer NFAT et NF-kB. Cela induit une recombinaison et une différenciation par commutation de classe dans les plasmocytes (Salzer et al., 2005). Des mutations pertes de fonction dans le gène codant TACI chez des patients humains provoquent des immunodéficiences, tandis qu’une surexpression du ligand BAFF est à l’origine de certaines de lupus érythémateux systémique, une maladie auto-immune (Stohl et al., 2003). TACI peut aussi être clivé par ADAM10, libérant une forme de récepteur leurre soluble (sTACI) qui peut neutraliser les ligands BAFF et APRIL (Hoffmann et al., 2015). Le nombre élevé de lymphocytes B chez les souris Taci-/- peut ainsi s’expliquer par le manque d’activité de leurre sTACI (von Bülow et al., 2001). Ainsi, en régulant la disponibilité et la force des signaux de survie induits par BAFF, TACI peut contrôler la taille des populations de lymphocytes B.

FOCUS SUR LA SYNAPSE IMMUNITAIRE

L’interaction du récepteur des cellules B (BCR) avec l’antigène apparenté présenté par une cellule présentatrice d’antigène (CPA) déclenche des changements importants dans la physiologie des cellules B qui favorisent leur activation, la formation de la synapse immunitaire (SI) et les fonctions effectrices des cellules B (Harwood et Batista, 2011). La SI permet l’échange d’informations entre les deux cellules par le biais d’événements exocytaires et endocytaires étroitement régulés (Griffiths et al., 2010). La signalisation et le trafic au niveau de la SI nécessitent des réarrangements profonds des microfilaments d’actine et des microtubules. L’actine contrôle l’organisation des microclusters contenant des récepteurs d’antigènes ce qui permet la coordination entre le trafic et la signalisation et aide en outre à générer les forces mécaniques qui dépendent de la myosine II (Treanor et al., 2011; Kumari et al., 2019; Bolger-Munro et al., 2019).

***Les lymphocytes B génèrent des protrusions dynamiques à base d’actine en réponse aux antigènes liées aux cellules présentatrices (APC) et forment un cluster de récepteurs attachés à leur antigène.
(A) Schéma du système lymphocyte B-APC. Les cellules COS-7 exprimant un antigène (Ag) mHEL-HaloTag (lysozyme d’oeuf) agissent comme des APC pour les lymphocytes B exprimant des BCR spécifiques de l’antigène. (B) Des lymphocytes B ont été ajoutées à des cellules COS-7 exprimant mHEL-HaloTag et le site de contact lymphocyte B-APC a été imagé toutes les 12 s pendant 14 min à l’aide de la microscopie spinning disk (disque tournant). Les pointes de flèches jaunes indiquent les microclusters BCR-Ag qui se sont formés loin du centre du site de contact. Les temps sont indiqués en min:s. (C) Des lymphocytes B exprimant F-Tractin-GFP (une protéine qui se fixe à l’actine couplée à la GFP, vert) ont été ajoutées à des APC COS-7 exprimant mHEL-HaloTag (rouge) et le site de contact cellule B-APC a été pris en image toutes les 6,6 s pendant 4 min. Les pointes de flèches de différentes couleurs dans les panneaux supérieurs représentent les protrusions de la membrane qui ont été étendues ou rétractées. Les cercles jaunes dans les panneaux inférieurs indiquent des microclusters BCR-Ag (rouges) qui se sont formés sur de nouvelles protrusions d’actine. Source : https://elifesciences.org/articles/44574

La SI active un assemblage dynamique des microfilaments initié par la formation d’un réseau d’actine ramifié dépendant du complexe Arp2/3 au bord externe de la SI (Wang et Hammer, 2020; Song et al., 2014). Ce réseau d’actine de type lamellipode entraîne l’étalement de la cellule B sur la surface recouverte d’antigène, favorisant ainsi les interactions BCR/antigène. Un flux centripète ou rétrograde d’actine entraîne ensuite une clusterisation des complexes BCR/ antigène vers le centre de la SI (Mattila et al. , 2016). Ce processus de centralisation de l’antigène est nécessaire pour une signalisation BCR robuste et est considéré comme une condition préalable à l’internalisation de l’antigène par les cellules B folliculaires (Yuseff et al., 2013; Yuseff et Lennon-Duménil, 2015). L’intégrine des lymphocytes B, LFA-1, qui lie la molécule d’adhésion ICAM-1 présente à la surface des APC sert de co-signal de stimulation (Carrasco et al., 2004).

Quant à eux, les microtubules contrôlent le recrutement des vésicules au niveau de la synapse immunitaire. Cela repose sur la réorientation du centrosome, conduisant à la rupture de la symétrie des lymphocytes et à l’acquisition d’un état cellulaire polarisé (Yuseff et al., 2013).

Les cellules présentatrices d’antigène (APC) telles que les lymphocytes B expriment CD74 qui fonctionne de manière intracellulaire comme un chaperon pour les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II (Stumptner-Cuvelette et Benaroch, 2002). Une petite proportion de CD74 subit des modifications post-traductionnelles par l’ajout de sulfate de chondroïtine (CD74-CS), et cette forme de CD74 est dirigée vers la membrane plasmique (Naujokas et al., 1993). Les ligands naturels du CD74 sont des membres de la superfamille des cytokines du facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF) (Leng et al., 2003), qui se lient au CD74 pour induire la formation d’un complexe avec CD44. Ce complexe de récepteurs est essentiel pour l’initiation d’une cascade de signalisation nécessaire à la régulation du maintien des lymphocytes B (Gore et al., 2008; Shi et al., 2006) via l’activation de la voie PI3K/AKT. Le complexe est internalisé dans les compartiments endocytaires où il est clivé, libérant le fragment de domaine intracellulaire CD74 (CD74-ICD). CD74-ICD se transloque dans le noyau, où il induit la phosphorylation du domaine d’activation p65 du facteur nucléaire κB (NF-κB) et, avec son co-activateur, augmente l’expression de TAp63.

**Activation de NF-κB par MIF via CD74. L’activation de NF-κB a été analysée par dosage de la luciférase dont l’expression est dépendante d’un promoteur activé par NF-κB. Des cellules HEK293 cellules ont été transfectées avec un vecteur permettant d’exprimer CD74 ou avec un vecteur vide (Empty). Les cellules ont ensuite été incubées avec ou sans MIF, et en présence ou non d’ISO-1, un inhibiteur de MIF. Après stimulation, les cellules ont été lysées et l’activation de NF-κB a été déterminée par l’activité luciférase résultante. Source : https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)55528-2/fulltext

Ces événements cellulaires induisent une augmentation des niveaux d’expression de BCL-2 (protéine anti-apoptotique) et entraînent une régulation transcriptionnelle des gènes qui contrôlent la prolifération et la survie des cellules B (Gore et al., 2008; Lantner et al., 2007; Starlets et al., 2006).

Les leucémies et les myélomes

La leucémie est le terme désignant les tumeurs des cellules sanguines. Il existe de nombreux types de leucémie, qui sont classés comme aigus ou chroniques, et selon le type de cellules anormales produites, et selon l’âge d’apparitions des symptômes (enfant ou adulte).
En général, la leucémie se caractérise par une surproduction de globules blancs immatures. Ces cellules ne peuvent pas remplir leurs fonctions normales, et le patient devient très sensible aux infections. Comme une plus grande proportion de cellules et de nutriments sont utilisés par les cellules tumorales, la production des autres cellules sanguines diminue entraînant un déséquilibre dans l’hématopoïèse. Une anémie sévère est une conséquence de la diminution de la production de globules rouges, et la tendance à l’hémorragie est le résultat
de la diminution du nombre de plaquettes.

La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est la leucémie aiguë la plus courante chez l’adulte et survient de plus en plus avec l’âge avec des conséquences dévastatrices. La LMA est initiée et entretenue par un petit nombre de cellules souches leucémiques (LSC) qui s’auto-renouvellent. La thérapie conventionnelle peut détruire la majeure partie des cellules leucémiques, mais ne parvient pas à éliminer les LSC, qui peuvent initier à nouveau une tumeur après une période de latence. Les chercheurs souhaitent donc identifier et cibler des molécules-clés qui régulent spécifiquement l’auto-renouvellement des cellules souches des LMA.

Les myélomes dits multiples sont causés par une prolifération incontrôlée des lymphocytes B produisant des anticorps (les plasmocytes). Ils ne sont classiquement pas considérés comme faisant partie des leucémies, car les cellules proliférantes gardent des caractères partiellement différenciées. On peut observer une immunoglobulémie élevée d’anticorps monoclonaux correspondant au clone dont l’amplification n’est plus contrôlée. Par rétrocontrôle, la production des autres cellules sanguines est partiellement inhibée, pouvant causer des anémies et une protection immunitaire moins efficace contre des antigènes non reconnus par le clone affecté. Ces cellules tumorales secrètent aussi des molécules (notamment IL6) qui stimulent les ostéoclastes qui déminéralisent la matrice extracellulaire osseuse qui provoque des douleurs et des fragilités osseuses, ainsi qu’une hypercalcémie. L’exposition à des radiations ou à des pesticides comme le chlordecone (utilisé pour protéger les bananes dans les Antilles) est un facteur à risque important. Des études épigénétiques ont montré que les cellules tumorales ont un profil rappelant les cellules souches indifférenciées plutôt que des cellules différenciées telles que des plasmocytes normaux (Agirre et al., 2015). Les patients ont souvent des translocations impliquant des fragments du chromosome 14.