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COLLÈGE DE FRANCE - Philippe KOURILSKY Chaire D’immunologie Moléculaire 1 Cours n°4 Année : 2004/2005 IV. REPRODUIRE OU AMELIORER LES DEFENSES ADAPTATIVES A. Les T régulatrices B. La mémoire immunitaire C. L’orchestration des réponses par les cellules dendritiques V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS A. Une méthodologie nouvelle

IV. REPRODUIRE OU AMELIORER LES DEFENSES ADAPTATIVES

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Cours n°4Année : 2004/2005

IV. REPRODUIRE OU AMELIORER LES DEFENSES ADAPTATIVES

A. Les T régulatrices B. La mémoire immunitaire C. L’orchestration des réponses par les cellules

dendritiques

V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS

A. Une méthodologie nouvelle

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A. Les T régulatrices

1. Physiologie générale

• Sakaguchi S. - Naturally arising CD4+ regulatory T cells for immunologic self-tolerance and negative control of immune responses. - Annu Rev Immunol. (2004);22:531-62

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Cours n°4Année : 2004/2005

Trois lignages majeurs gouvernés par trois facteurs de transcription ?

Cellules Th1 facteur de transcription T-bet

Th2 GATA-3

Treg Foxp3

• Ramsdell F. - Foxp3 and natural regulatory T cells: key to a cell lineage? Immunity. (2003) Aug;19(2):165-8.

• Lee GR, et al Regulation of the Th2 cytokine locus by a locus control region. Immunity. (2003) Jul;19(1):145-53

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Cours n°4Année : 2004/2005

Foxp3 est le meilleur marqueur des Treg à ce jour (facteur de transcription)

Chez l'homme, les déficiences en Foxp3 sont associéesà des maladies auto-immunes sévères.

Foxp3 contrôle le développement des Treg

La transduction des gènes Foxp3 dans des TCD4+ CD25- naïves leur confère un phénotype T CD4+ CD25+ régulateur.

Les souris transgéniques ou KO pour Foxp3 ont un excès ouun déficit de Treg.

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Cours n°4Année : 2004/2005

Les antigènes spécifiques des tissus ne sont pas importés ou séquestrés dans le thymus, mais exprimés, particulièrement par les mTEC ( = medullarythymic epithelial cells). L'analyse d'un groupe de maladies auto-immunes (APECED) a montré que l'expression des antigènes impliqués impliquait unfacteur de transcription particulier : AIRE, qui contrôle environ 100 à 300 gènes.

Dans un cas où l'antigène de la rétine était indétectable par PCR, un examen plus approfondi (immunochimie ultra-sensible+ PCR dans des tissus micro-disséqués) a finalement révélé l'expression dans de petits îlots de cellules.

• Avichezer D, et al An immunologically privileged retinal antigen elicits tolerance: major role for central selection mechanisms.- J Exp Med. (2003) Dec 1;198(11):1665-76

• Gotter J, et al. Medullary Epithelial Cells of the Human Thymus Express a Highly Diverse Selection of Tissue-specific Genes Colocalized inChromosomal Clusters. - J Exp Med. (2004) Jan 19;199(2):155-66.

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Cours n°4Année : 2004/2005

Le thymus est la nurserie des Treg.

On peut se demander si la fonction majeure du thymus est d'engendrer les Treg plutôt que de délèter les Tfortement autoréactives

Le thymus est encore la source d'autres lignages, comme les IEL et les NKT.

• Bendelac A. - Nondeletional pathways for the development of autoreactive thymocytes. - Nat Immunol. (2004) Jun;5(6):557-8.

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- Caractéristiques cellulaires

La croissance des Treg requiert une stimulation (antigénique)via le TcR. Les quantités d'antigène nécessaire sont 10 à 100 fois moindres (peptides) que pour d'autres cellules T CD4+

Après cette stimulation dépendante du TcR, les Treg suppriment les TCD4+ et TCD8+ de façon non-antigène - spécifique.

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L'hypoprolifération observée in vitro n'est pas reproduite in vivo où la prolifération est bonne, même sans immunisation, probablement en réponse aux antigènes du soi.

• Cf. Fisson S, et al- Continuous activation of autoreactive CD4+ CD25+

regulatory T cells in the steady state. -J Exp Med. (2003) ;198(5):737-46

Forme d'anergie réversible. C'est dans l'état pseudo-anergique que la suppression fonctionne in vitro.

Et réciproquement, d'où des moyens de cultiver les Treg.

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- Contrôle de l'activation et de la survie (TLR, voir plus loin)

Rôle critique de CTLA-4

- CTLA-4 est activé par Foxp3. CTLA-4 a un double rôlesur les T activées de façon directe, et sur les Treg.

L'agrégation du GITR (par un anticorps) abroge la suppression sans rompre l'anergie.

Les molécules d'adhésion, de homing et lesrécepteurs de chemokines sont analogues à celles des T activées et T mémoire. Même trafic ?

• Huehn J, et al. - Developmental Stage, Phenotype, and MigrationDistinguish Naive- and Effector/Memory-like CD4+ Regulatory T Cells. J Exp Med. (2004) ;199(3):303-13.

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- Il existe d'autres types de cellules suppressives, et le rôle de Qa-I/ HLA-E dans la suppression des T CD8+

est ré-examiné

• Chess L, Jiang H. - Resurrecting CD8+ suppressor T cells. -Nat Immunol. (2004); 5(5):469-71.

• Jump R.L. and Levine A.D. Murine Peyer’s Patches Favor Development of an IL-10-Secreting, Regulatory T Cell Population J. Immunol., ((2002)); 168: 6113 - 6119.

- L'homéostase est aussi à voir dans le cadre général des circuits négatifs de co-stimulation

• Cf. Khoury SJ, Sayegh MH. - The roles of the new negative T cell costimulatory pathways in regulating autoimmunity. - Immunity. (2004) May;20(5):529-38.

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Cours n°4Année : 2004/2005

2. Fonction de plus en plus diversifiée dans les cancers, la grossesse, l'autoimmunité et l'allergie

- Dans les cancers • Viguier M,et al. - Foxp3 expressing CD4+CD25(high) regulatory T cells

are overrepresented in human metastatic melanoma lymph nodes andinhibit the function of infiltrating T cells. J Immunol. (2004) Jul 15;173(2):1444-53

• Wang HY, et al- Tumor-specific human CD4+ regulatory T cells and their ligands: implications for immunotherapy. - Immunity. (2004) Jan;20(1):107-18

- Dans la grossesse • Aluvihare VR, et al. - Regulatory T cells mediate maternal tolerance

to the fetus. - Nat Immunol. (2004) Mar;5(3):266-71

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- Dans les pathologies auto immunes

• Ueda H, et al. -Association of the T-cell regulatory gene CTLA4 with susceptibility to autoimmune disease. Nature. 2003 May 29;423(6939):506-11

• Viglietta V, et al - Loss of Functional Suppression by CD4+CD25+

Regulatory T Cells in Patients with Multiple Sclerosis.-J Exp Med. (2004) Apr 5;199(7):971-9.

• Tarbell KV, et al. - CD25+ CD4+ T Cells, Expanded with Dendritic Cells Presenting a Single Autoantigenic Peptide, Suppress Autoimmune Diabetes. - J Exp Med. (2004) Jun 7;199(11):1467-77.

- Dans l'allergie

• Akdis M, et al - Immune Responses in Healthy and Allergic Individuals Are Characterized by a Fine Balance between Allergen-specific TRegulatory 1 and T Helper 2 Cells. - J Exp Med. (2004) Jun 7;199(11):1567-75

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3. Fonction dans les maladies infectieuses a) Fonction générale

- Les Treg sont sensées supprimer les réponses "excessives".Par exemple, dans des souris immuno déficientes, leur déplétion précipite l'infection opportuniste par Pneumocystiscarimi

• Hori S, et al - CD25+CD4+ regulatory T cells suppress CD4+ T cell-mediated pulmonary hyperinflammation driven by Pneumocystis carinii in immunodeficient mice.- Eur J Immunol. ((2002)) May;32(5):1282-91.

- La déplétion peut aussi avoir pour effet d'augmenter les réponses protectrices et d'éradiquer l'agent infectieux, mais ceci peut empêcher l'induction d'une mémoire de long terme, sans doute liée à la non-persistance du microbe

• Belkaid Y, Piccirillo CA, Mendez S, Shevach EM, Sacks DL. - CD4+CD25+

regulatory T cells control Leishmania major persistence and immunity.-Nature. ((2002)) Dec 5;420(6915):502-7

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b) Importance des Treg dans les infections

Virus de Friend

• Dittmer U, et al - Functional impairment of CD8(+) T cells by regulatory T cells during persistent retroviral infection. -Immunity. (2004) Mar;20(3):293-303

HCV (association forte entre l'établissement d'hépatites C chroniques et l'expansion de Treg).

• MacDonald AJ, et al. - CD4 T helper type 1 and regulatory T cells induced against the same epitopes on the core protein in hepatitis C virus-infected persons. - J Infect Dis. (2002) Mar 15;185(6):720-7

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HIV chez l'homme • Aandahl EM, et al - Human CD4+ CD25+ regulatory T cells control T-cell responses to human immunodeficiency virus and cytomegalovirusantigens. - J Virol. (2004) Mar;78(5):2454-9

HSV chez la souris • Suvas S, et al. CD4+CD25+ T cells regulate virus-specific primary and memory CD8+ T cell responses. J Exp Med. (2003) Sep 15;198(6):889-901

Yersinia pestis

Malaria • Hisaeda H, et al - Escape of malaria parasites from host immunity

requires CD4+ CD25+ regulatory T cells. - Nat Med. (2004) Jan;10(1):29-30

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Cours n°4Année : 2004/2005

c) Les Treg expriment des TLR

d) Les Treg influent sur les cellules mémoires :

• Kursar M, et al, - Regulatory CD4+CD25+ T cells restrict memoryCD8+ T cell responses. J Exp Med. (2002) Dec 16;196(12):1585-92

e) Manipulation des Treg

Anti-GITR :

Infusions sous-cutanées prolongées de faibles doses

• Apostolou I, et la - In vivo instruction of suppressor commitment in naive T cells. J Exp Med. (2004) May 17;199(10):1401-8

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B. La mémoire immunitaire

Quelques considérations générales

a) Rien ne s’oppose à une mémoire de l’immunité innée.

- Une "empreinte" (polarisation Th1 ou Th2 (ou autre) conforme à la théorie des champs de cytokines est trouvée sur des cellules de l’immunité innée.

• Kourilsky, P., Truffa-Bachi P. Trends Immunol, (2001); 22: 502-509

• Voehringer D, et al. Type 2 immunity reflects orchestrated recruitment of cells committed to IL-4 production. Immunity. (2004) Mar;20(3):267-77

• Alpan O et al. 'Educated' dendritic cells act as messengers frommemory to naive T helper cells. Nat Immunol. (2004) Jun;5(6):615-22.

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b) Les parallèles entre le système immunitaire et d’autrespeuvent être sources de nouveaux concepts.

- Le développement irréversible de l’œuf en réponse à la progestéronen’implique aucun événement irréversible

• Xiong W, Ferrell JE Jr. A positive-feedback-based bistable “memory module” that governs a cell fate decision. Nature. (2003)Nov 27;426(6965):460-5.

- Des changements de structure de type prion, dans certaines protéines seraient un élément clé de la formation des mémoires stables (modèle : Aplysia)

• Si K, Lindquist S, Kandel ER. A neuronal isoform of the aplysia CPEB has prion-like properties.Cell. (2003) Dec 26;115(7):879-91

• Si K, et al. neuronal isoform of CPEB regulates local protein synthesisand stabilizes synapse-specific long-term facilitation in aplysia.Cell. (2003) Dec 26;115(7):893-904

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- L’existence de plusieurs classes de cellules mémoire

revue par • Sallusto F, Geginat J, Lanzavecchia A. - Central memory and effector

memory T cell subsets: function, generation, and maintenance. Annu Rev Immunol. (2004);22:745-63

Plusieurs critèresleur caractère effecteur immédiat

2. Le développement de la mémoire T

leur localisation, associée à certains marqueurs (récepteurs de chemokines), à la périphérie plutôt que dans le système lymphoïde

leur propension à l’apostose.

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Les TEM sont localisées dans les tissus périphériques (avec +/- d’inflammation) avec des propriétés effectrices, et une forte résistance à l’apostose.

Les TCM n’ont pas de fonction effectrice immédiate, sont trouvées dans les organes lymphoïdes secondaires et n’ont pas de propension à l’apostose (propriétés semblables aux cellules souches ?) Elles servent de réservoir de ré-induction.

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- Toutefois, ces deux ensembles sont hétérogènes Les relations de lignage sont controversées et compliquées par l’existence de ces sous-ensembles encore mal définis.

Les TCM ET TEM gardent l’empreinte de la différenciationTh1 ou Th2.

- L’importance du « homing » des cellules T mémoires(en principe des TEM) est déclinée selon les tissus.

• Schaerli P, et al. A Skin-selective Homing Mechanism for Human Immune Surveillance T Cells. - J Exp Med. (2004) May 3;199(9):1265-75

• Ray SJ, et al, - The collagen binding alpha1beta1 integrin VLA-1 regulates CD8 T cell-mediated immune protection against heterologous influenza infection. Immunity. (2004) Feb;20(2):167-79

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3. Le développement de la mémoire B

- Le rôle des FDC et des dépôts de complexes immuns sur ces dernières est remis en question.

• Haberman AM, et al.- Reassessing the function of immune-complex retention by follicular dendritic cells. Nat Rev Immunol. (2003) Sep;3(9):757-64.

• Kosco-Vilbois MH. Are follicular dendritic cells really good for nothing? Nat Rev Immunol. (2003) Sep;3(9):764-9.

Ceci étant, le phénomène n’est pas discuté, et les FDC accumulent toutes sortes d’objets pathogènes (rétrovirus, toxines)

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- Chez la souris, les lymphocytes de type B1b sont capables de conférer une mémoire de longue durée indépendante des cellules T

• Alugupalli KR, et al B1b lymphocytes confer T cell-independent long-lasting immunity. Immunity. 2004 Sep;21(3):379-90

- Les lymphocytes B mémoires, mais pas les naïfs, prolifèrent en réponse aux ligands de TLR 9 utilisés en combinaison avec des cytokines.

Cf revue par • Traggiai E, et al. Antigen dependent and independent mechanisms that

sustain serum antibody levels. Vaccine. 2003 Jun 1;21 Suppl 2:S35-7

• Bernasconi NL, et al. A role for Toll-like receptors in acquired immunity: up-regulation of TLR9 by BCR triggering in naive B cells and constitutive expression in memory B cells. Blood. 2003 Jun 1;101(11):4500-4.

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4. La plasticité de la mémoire T anti-virale

- Les études épidémiologiques les plus détaillées chezl’homme portent sur l’immunité contre la variole (bio-terrorisme).

• Hammarlund E, et al - Duration of antiviral immunity after smallpox vaccination. Nat Med. (2003) Sep;9(9):1131-7.

• Behazine Combadiere, B et al Distinct Time Effects of Vaccination on Long-Term Proliferative and IFN-–producing T Cell Memory to Smallpox in Humans J. Exp. Med., Jun (2004); 199: 1585 - 1593.

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La mémoire T est maintenue pendant des décennies et décroît lentement avec une demi-vie de 8 à 15 ans. Les anticorps neutralisants sont quasi-constants et facilement détectables 75 ans après la vaccination – sans rappel et sans endémie ? En Europe, la variole n’était pas endémique et les études faites(1950-1971) aboutissent aux mêmes conclusions.

La protection de long terme (90-95 %) plus de 20 ans après vaccination implique que les T CD8+ ne sont pas absolument nécessaires.

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- La plupart des études disponibles sur les compartiments mémoire (homme et souris) portent sur des virus plutôt que sur des bactéries et des parasites (problèmes de définition des épitopes T).

• Selin LK, Welsh RM. Plasticity of T cell memory responses to viruses. -Immunity. (2004) Jan;20(1):5-16

• Welsh RM, Selin LK, Szomolanyi-Tsuda E. - Immunological memory to viral infections. Annu Rev Immunol. (2004);22:711-43

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Deux notions importantes sont particulièrement discutées

Les réactivités croisées entre épitopes T et leurs conséquences positives ou négativesen cas de ré-infection avec des virusproches (variants de la dengue, du VIH, etc…) ou agents infectieux sans rapport.

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Rôle des phénomènes d’attritionLa re-stimulation par les antigènes persistants pourrait êtreliée à la problématique du maintien compétitif dans le compartiment mémoire plutôt qu’à la survie en tant que telle.

La délétion de cellules mémoires a été observée dans les stades précoces d’infections virales et bactériennes.

• Attritions sévères observées après oreillons, Flu, West Nile, Ebola, Varicelle, LCMV : Peacock CD, Kim SK, Welsh RM. - Attrition of virus-specific memory CD8+ T cells during reconstitution of lymphopenic environments. - J Immunol. (2003) Jul 15;171(2):655-63

• Jiang J, et al. Selective depletion of nonspecific T cells during the early stage of immune responses to infection.

J Immunol. (2003) Oct 15;171(8):4352-8

• Kim SK, t al. Comprehensive early and lasting loss of memory CD8 T cells and functional memory during acute and persistent viralinfections. J Immunol. (2004) Mar 1;172(5):3139-50

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C. L’orchestration des réponses par les cellules dendritiques

1. Les différents types de DC

- Les DC myéloïdes classiques résident dans les épithélies de la peau et des muqueuses. Activéespar la présence de pathogènes, elles expriment CCR7 et migrent dans les ganglions drainants

- Les DC myéloïdes classiques contiennent au moins 3 sous-groupes (chez la souris CD8α+, CD4+ ou double négatives). (Idem chez l'homme avec des marqueursdifférents)

- Les DC plasmocytoïdes

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Les cellules de Langherans constituent un sous-ensemble particulier de DC dans la peau, mais leur rôle n'est pas tout à fait clair. Chez la souris, une infection de la souris par l'herpès mobilise les DC classiques CD8α+ et pas les LC.

• Allan RS, et al. Epidermal viral immunity induced by CD8alpha+

dendritic cells but not by Langerhans cells. Science. (2003) Sep 26;301(5641):1925-8.

De plus, comme détaillé plus bas, les DC peuvent être polarisées par le milieu. Il n'est pas clair qu'il existe d'autressous-ensembles, dans l'intestin notamment, où s'il s'agit des mêmes sous-ensembles polarisés par l'environnement.

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Les différents sous-ensembles de DC n'expriment pas les mêmes TLR (ni probablement d'autres senseurs de pathogènes)

Notamment :

chez la souris, les DC CDIIc++ CD8α+

sont 3+ 4+ 5- 7- et les plasmocytoïdes sont TLR9+

Chez l'homme, les plasmocytoïdes sont les seules à exprimer TLR9.

• Cf. Kapsenberg ML. Dendritic-cell control of pathogen-driven T-cell polarization. Nat Rev Immunol. (2003) Dec;3(12):984-93.

• Cf. Takeda K, Kaisho T, Akira S. - Toll-like receptors. Annu Rev Immunol. (2003);21:335-76

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2. La polarisation des DC sous l'influence des pathogènesLes DC immatures font partie de l'immunité innée. Elles sont dotées d'une importante série de senseurs et de capteurs quiles informent sur l'environnement, et, de façon directe et indirecte, sur la présence de pathogènes et sur leur nature.

a) de façon directe : par des produits microbiens détectés notamment par les TLR

Hétérodimères TLR1/2. Lipoprotéines bactériennes, y compris un lipopeptide de 19 kd de mycobacterium turberculosis

Hétérodimères TLR2/6 : Lipopeptides de mycoplasmes,protéoglycans, zymosan (paroi de levures)

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Cours n°4Année : 2004/2005

TLR2 . Lysophosphatidylserine de shistosoma mansoni. Antigène V de Yersinia. Pam 3CysAgrawal, S. et al : Different Toll-Like Receptor Agonists Instruct Dendritic Cells to Induce Distinct Th Responses via Differential Modulation of Extracellular Signal-Regulated Kinase-Mitogen-Activated Protein Kinase and c-Fos J. Immunol., Nov (2003); 171: 4984 - 4989.

TLR3 ARN double brin

TLR4 LPS. LPS (E.Coli). Différents LPS

TLR5 Flagellines bactériennes

TLR7 ARN simple brin virus grippal (imidazoquinolones ?)

TLR9 CpG, ADN . CpG de nombreux ADN bactériens. ADN de HSV-2

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b) Quasiment tous les signaux de l'immunité innée, sans compterles messagers secondaires qui signalent l'état général de l'organisme sont perceptibles par les DC

Signaux d'immunité innée : acide urique, protéines de choc thermique IFN de classe I, cytokines, chémokines, composants de la matrice extracellulaires, lipides des cellules nécrotiques.

• Cf. Van der Kleij D, et al. Control of inflammatory diseases by pathogens: lipids and the immune system. Eur J Immunol. (2003) Nov;33(11):2953-63

La leptine • La Cava A, Matarese G. The weight of leptin in immunity. -

Nat Rev Immunol. (2004) May;4(5):371-9

Les rétinoïdes• Geissmann F. et al. Retinoids regulate survival and antigen

presentation by immature dendritic cells. J Exp Med. (2003) Aug 18;198(4):623-34

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c) L'infection des DC elles-mêmes peut conduire non seulement à la maturation, mais aussi à des changementsphénotypiques qui peuvent correspondre à des stratégies d'évasion, de camouflage ou de détournement.

- Cette considération accroît la difficulté de répertorier les DC en fonction de leurs réactions aux agents infectieux -au-delà des marqueurs des DC immatures.

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- L'utilisation de biopuces montre des variations importantes dans les profils à expression de gènes cellulaires selon que les mêmes DC sont infectées par E.coli, Candida albicans, influenza.

• Huang Q, et al, The plasticity of dendritic cell responses to pathogens and their components. Science. 2001 Oct 26;294(5543):870-5

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Cours n°4Année : 2004/2005

3. La polarisation des DC peut-être renforcée ou modifiée parune série d'interactions

dialogue avec les cellules naïves qu'elles activent (via CD40)

dialogue avec les T activées

dialogue avec d'autres cellules.

Exemple : Antigène inoculé sous la peau. L'antigène est drainé tel quel dans les ganglions en quelques heures, assimilé par les DC locales et présenté à des T naïves. Une 2ème vague d'antigène est délivrée 24 heures plus tard par un flux de DC dermiques, qui sont nécessaires pour observer la pleine activation des T.

• Itano AA, et al. Distinct dendritic cell populations sequentially present antigen to CD4 T cells and stimulate different aspects of cell-mediated immunity - Immunity. (2003) Jul;19(1):47-57

• Serbina NV, et al. Immunology. Giving credit where credit is due. Science. (2003) Sep 26;301(5641):1856-7

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Toutes les DC sont-elles flexibles et polarisables de toutes les manières ?

On peut en douter, et une certaine division du travail peut faire sens. Il semble, par exemple, que les DC CD8α+

excellent à activer les TCD8+ alors que les CD8α+ soient meilleures pour activer les T CD4+

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4. La polarisation des T sous l'influence des DC polarisées (conditionnées)

On considèrera trois modes de polarisation : Th1 - Th2 - Treg.

• Kapsenberg ML. - Dendritic-cell control of pathogen-driven T-cell polarization. - Nat Rev Immunol. (2003) Dec;3(12):984-93.

La plupart des événements impliquants les TLR et bien caractérisés conduisent à une polarisation Th1 et les réseaux de signalisation secondaires de type Th1 sont mieux connus que pour Th2 ou Treg.

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c) Toutefois, pour des exemples bien caractérisés

M.Tuberculosis 19kd via TLR 2/1 induit Th1 IL12 et IL23

S. Mansoni lysophosphatidylserine via TLR2 induit IL-10 et polarise Treg

• Van der Kleij D, et al. A novel host-parasite lipid cross-talk. Schistosomal lyso-phosphatidylserine activates toll-like receptor 2 and affects immune polarization. - J Biol Chem. (2002) Dec 13;277(50):48122-9

Y.Pestis antigène V via TLR2 induit IL-10 (Treg).

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Les résultats obtenus avec des ARN et TLR3 montrent une polarisation Th1 (IL 12, IFN Type I).

LPS et TLR 4 réponse Th1, mais à des degrés divers selon le LPS et le pathogène.

ARN simple brin et TLR7 : biais Th1 médié en partie ? par IFNα

TLR9 et CpG : réponse essentiellement Th1.

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d) Toutefois, les infections parasitaires par des helminthes produisent de fortes polarisation Th2 (exemples : œufs de S.mansoni) sans que les relais moléculaires aient été Identifiés

Dans les souris, My.D 88 KO, les DC induisent unedifférenciation Th2 via TLR4. L'induction des Treg parles DC semble être un phénomène courant

Leishmania major, Yersinia, S.mansoni, Bordetella pertussis, déjà cités.

Candida albicans

• Montagnoli C, et al. - B7/CD28-dependent CD4+CD25+ regulatory T cells are essential components of the memory-protective immunity to Candida albicans.- J Immunol. (2002) Dec 1;169(11):6298-308.

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Plasmodium falciparum

Mycobactéries via lipoarabinomannan mannosyl

Virus de l'hépatite C via sa protéine-core et NS3

HSV, CMV

Ces exemples, liés à des infections persistantes montrent que ce type de polarisation existe même si les mécanismessont mal compris.

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Les Treg exercent un rétro contrôle sur les réponses Th1 induites par les DC, y compris lorsque celles-ci avaient été activées via les TLR (par LPS ou CpG). Les réponses de type Th2 sont réduites, alors queles Th1 sont initialement stimulées.

• Oldenhove G, et al. CD4+ CD25+ regulatory T cells control Thelper cell type 1 responses to foreign antigens induced by maturedendritic cells in vivo. J Exp Med. (2003) Jul 21;198(2):259-66

• Fallarino F, et al. Modulation of tryptophan catabolism by regulatory T cells.- Nat Immunol. (2003) Dec;4(12):1206-12.

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CONCLUSIONS

1. Un nouvel acteur (Les T régulatrices) perturbe (mais complète) les jeux de l'immunité

2. Les cellules dendritiques apparaissent plus que jamais comme les chefs d'orchestre de la réponse immunitaire

3. La mémoire immunitaire est encore insuffisamment comprise

4. Les caractéristiques particulières des infections sont perçues (via TLR notamment) à tous les niveaux des réponses immunitaires, innées comme adaptatives

5. L'intégration de ces signaux dans le réseau complexe des relationsimmunitaires est un enjeu de biologie systémique et une clé des préventions et thérapies à venir.

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V. CONCEVOIR ET DEVELOPPER DE NOUVEAUX VACCINS

A. Une méthodologie nouvelle

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1. Le typage des agents infectieux et des infections- La recherche est indubitablement orientée vers la

définition des spectres, caractéristiques de chaque agent infectieux, des réactions induites naturellement dans l’organisme, notamment des réactions immunitairesnaturelles.

- Ces réactions sont de plusieurs types. Il est important, notamment, de discerner

Les défenses naturelles efficaces

Les stratégies d’échappement de l’agent infectieux

L’éventuel contournement de ces dernières

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- Ceci suppose de disposer

De la liste des senseurs et capteurs dont dispose l’organisme

De la liste des produits microbiens qui, pour chaque pathogène, sont détectés ou détectables.

- A partir de quoi, si les connaissances immunologiques sont suffisantes, il devrait devenir possible de prédire les réponses immunitaires protectrices

De façon préventive

De façon thérapeutique

- Ce qui suppose encore d’avoir développé un jeu de paramètres immunitaires mesurables qui fournissent des corrélats de protection.

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2. Le cadre méthodologiqueCe cadre a vocation à évoluer puisque, aujourd’hui, les agentsinfectieux ne sont que partiellement " typés " et dont il faut commencer par établir le profil immunologique, tout en identifiant les réponses naturelles et en faisant la part des stratégies d'échappement.

a) Le choix des antigènes vaccinaux

- Il est d’autant moins évident que les séquences des gros virus,bactéries et parasites fournissent des dizaines ou des centainesd’antigènes candidats. Même pour les petits virus, en dehors desprotéines d’enveloppe, l’immunisation contre des protéines internes ou même des ORF de fonction mal connue peut être importante.

Exemples : Influenza. Antigènes vaccinaux du méningo type Bdes chlamydiae, etc.

• Rappuoli R, Covacci A. Reverse vaccinology and genomics. Science. 2003 Oct 24;302(5645):602.

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- Critères de sécurité

Analyse de risques fondés notamment sur les réactivités croisées linéaires (épitopes T)

Réactivité croisée tri-dimensionnelle,

Réactivité croisée fonctionnelle,

Cas des immunodéprimés

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b) Le choix du véhicule vaccinal

- Il s’articule principalement autour de la décision fondamentale, vaccin vivant / vaccin sous-unité ou synthétique

- La tendance actuelle est de préférer les vaccins sous-unités ou synthétiques pour des raisons de sécurité

Sécurité "individuelle"

Sécurité "écologique"

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Toutefois, ces vaccins sont souvent assez peuimmunogènes et leur développement peut alors être fondamentalement dépendant des adjuvants(censés reproduire les conditions de l’infection).

- Le choix peut être lié à la conception que l’on se fait de la mémoire immunitaire de long terme (question de larestimulation périodique naturelle dans les infectionspersistantes).

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- La vaccination ADN, remarquablement efficace chez la souris, mais pas chez l’homme, a offert une option intermédiaire (vivant vs. synthétique) qui, pour des raisons de sécurité, a peu de chances d’être utilisée en vaccination préventive, au moins chez l’enfant(problèmes liés à l’intégration de l’ADN, notamment).

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- Les vecteurs vivants constituent une option réaliste, pour autant qu’ils aient été convenablement typés au même titre que les agents infectieux eux-mêmes (ce qui n’est pastoujours le cas).

Exemple de vecteurs vivants

Virus de type Pox : canarypox, MVA

Adenovirus

Rougeole

Salmonelles, Shigelles

Alpha virus et dérivés

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L’un des problèmes posés par ces vecteurs vivants est que leur efficacité diminue avec les immunisations successives

Ces considérations expliquent la vogue des protocoles mixtesde type"prime-boost"

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c) Le choix des adjuvants

- Ce choix, aujourd’hui extrêmement limité, a vocation à s’ouvrir considérablement

- La notion d’adjuvant recouvre celle de la formulation

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d) Le choix du mode d’immunisation

Les voies d’immunisation habituelles sont l’injection cutanée et sous-cutanée. L’immunisation par voieorale a été pratiquée (vaccin polio vivant). Son développement, comme celui de l’immunisation par voie nasale et comme tous les procédés d’immunisation par voie mucosale (y compris vaginale et rectale) pose des problèmes d’immunologie complexes dont les solutions pratiques sont recherchées par la vectorologie, l’adjuvantation et la formulation.

La voie transcutanée ("patch ") pourrait se développer.

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e) Le choix du mode d’expérimentation clinique

Ce choix est contraint par de nombreusesconsidérations qui toutes méritent réflexion

- L’absence de modèle animal prédictif est catastrophique, alors même qu’il paraît impossible de mener les innombrables expérimentations cliniques qui seraient nécessaires pour explorer les très nombreux antigènes candidats et les innombrables combinaisons et formulations.

- La recherche de corrélats de protection est donc essentielle.

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- Le choix des sites d’expérimentation clinique pose des problèmes de nature

Scientifique

Organisationnelle

Industrielle

Réglementaire

Ethique