Le CMH (cours Boulouis, désolé pour le retard!)

Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)

Introduction

Complexe : système multigénique, multiallélique.
Histocompatibilité : degré de similitudes antigéniques entre donner et receveur.
L’existence d’un complexe génétique gouvernant l’acceptation ou le rejet de greffes a été découverte lors d’études concernant les greffes. Ce complexe étant responsable de rejets aigus, le terme majeur a été utilisé pour le qualifier. Il est par exemple impossible de greffer des cellules mâles sur une femelle.
Un peu d’histoire :
• 1938 : Peter GORER effectue des travaux sur des souris, découvre des antigènes responsables du rejet de greffe, qu’il nomme le système H-2
• 1950 : SNELL étudie l’aspect génétique du phénomène, en travaillant sur des souris congéniques, identiques sur le plan génétique sauf au niveau de l’acceptation de la greffe.
• 1958 : Jean DAUSSET découvre le système HLA (CMH de l’Homme)
• BENACERRAF/DEVITT démontrent l’existence de bons et de mauvais répondeurs, et démontrent que la capacité à fournir une réponse immunitaire est d’origine génétique. Localisés dans le CMH, ils nomment ces gènes IR (immune response).

I. Aspects génétiques

Système H-2 de la souris :

Il est porté par le chromosome 17 et occupe des portions de 1000 à 3500 kBa.
4 régions du chromosome peuvent être réparties en 3 classes, classe I (régions K et D), classe II (région I), et classe III (région S).
La région I est divisée en 2 sous régions : IA et IE.
Classes I et II codent pour les antigènes (on parle d’antigène de classe I ou II) du CMH, les gènes de classe III interviennent dans la réponse immunitaire mais ne codent pas pour des antigènes du CMH : ils codent pour des constituants du complément.
Rq : d’autres gènes hors CMH sont à l’origine de molécules ayant une structure de base identique aux molécules de classe I et II, leur importance est moindre néanmoins.
Les gènes de classe I et II codent pour des protéines transmembranaires.




Système HLA de l’Homme :

La structure globale est la même que le système H-2 de la souris. Il est porté par le chromosome 6. Il existe des gènes de classe I, II et III.
Les gènes de classe I se subdivisent en deux groupes : les gènes de classe I classiques (HLA-B/HLA-C/HLA-A) et non classiques (-E/-H/-G/-F). Les gènes de classe II correspondent au locus HLA-D, subdivisé en plusieurs régions (DP, DQ, DR, DM…), chacune redivisée en 2 sous-régions (DPa et DPb…). Les gènes de classe III codent pour certains éléments du complément.

• Nombre d’allèles identifiés pour les gènes HLA de classe I et II :
Il existe plus de 3000 allèles sur l’ensemble des locus HLA. Ce polyallélisme, induisant un polymorphisme des gènes très étendu, se traduit par un polymorphisme des molécules.
• Transmission des gènes du système HLA :
Haplotype : ensemble des gènes différents provenant soit du père, soit de la mère qui sont situés sur un chromosome et à proximité les uns des autres (a+b est l’haplotype paternel sur le schéma).
Ces gènes sont transmis en bloc à la descendance. Chaque individu possède deux chromosomes possédant des allèles, pour chacun des locus, de classe I, II ou III. Il n’y a que peu de recombinaisons (seulement 1%). Enfin, il existe des déséquilibres de liaison entre certains allèles : certaines associations d’allèles sont donc privilégiées au sein d’une population. (Si on a tel allèle, on est quasiment sûr de retrouver un tel autre avec).
• Structure des gènes (HLA) :
Classe I : 8 exons
• 1 séquence signal
• 2, 3 et 4 codent pour les domaines α1, α2 et α3
• 5 : portion transmembranaire
• 6, 7 et 8 portion intra cellulaire

Classe II : 5 ou 6 exons
• 1 séquence signal
• 2 et 3 : domaines α1, α2 / β1, β2
• 4 : portion transmembranaire
• 5 (et 6) : portion intra cellulaire

Dans le CMH se trouve toute une série de pseudogènes non fonctionnels, qui ont soit évolué vers la non fonctionnalité, soit vers une éventuelle fonctionnalité à la suite de remaniements.

Rq : le guépard est une espèce où le CMH n’est pas polymorphique.

II. Aspects biochimiques

Les molécules codées par les gènes du CMH sont le plus souvent exposées à la surface cellulaire, mais sont parfois circulantes.

Molécules de classe I :

Elles sont constituées de deux parties indissociables liées par des liaisons non-covalentes : la β2 microglobuline ainsi que la protéine codée par les gènes de classe I. La molécule pèse 44kDa et es organisée en feuillets β et hélices α. Dans cette structure moléculaire, 3 exons codent pour les parties α1, α2, et α3. Chacun de ces 3 domaines possède à peu près 90 acides aminés. Ils appartiennent à la superfamille des immunoglobulines, ce qui implique que certains des domaines vont avoir des zones constantes et des zones variables. La structure tridimensionnelle est en forme de poche si on la regarde d’en haut, les feuillets β constituant le plancher de la poche. La poche est relativement fermée, c’est elle qui va accepter les antigènes que le CMH de classe I est chargé de présenter aux cellules de l’immunité.
La portion –COOH se situe dans le cytoplasme. La β2 microglobuline fait aussi partie de la superfamille des immunoglobulines. Les 4 domaines sont extracellulaires. Des ponts disulfures sont présents.
Le peptide qui se loge dans la poche fait 8 ou 9 acides aminés en moyenne. 75% des peptides sont d’origine cytoplasmique. Les cellules vont exprimer à leur surface des molécules de classe I et toute une série de peptides issus du cytoplasme (protéine bactérienne, virale dans le cytoplasme ; antigène cellulaire présent au départ et modifié (cellule tumorale)). En fonction du peptide, la poche établit des liaisons non-covalentes plus ou moins fortes avec les acides aminés entre les domaines α1 et α2 (ce sont des ceux domaines qui présentent le plus de zones variables, et qui constituent la logette de la poche). On obtient alors des motifs peptidiques consensus, avec une position précise de certains acides aminés. Par exemple, la population de peptides que H2-Kd peut fixer est très grande, mais restreinte aux peptides présentant les acides aminés Y ou F en position 2.
Pour un allèle de la molécule de classe I, il peut y avoir des acides aminés fixés différents.
Pour HLA-I, en fonction des domaines et de la structure secondaire (agencement des hélices α), il y a un pourcentage de résidus variables.

Expression des molécules de classe I :

Elles sont presque toujours à la surface des cellules, et de presque toutes les cellules. (Plusieurs millier de molécules par cellule). Il existe des variations dans l’intensité de l’expression, en fonction des cellules, de la régulation et des molécules de classe I. La plupart des cellules nucléées expriment des molécules de classe I classiques. HLA-E est présent dans presque toutes les cellules. HLA-G est fortement exprimé dans les cellules placentaires. Le polymorphisme génétique de HLA-E/-F/-G s’exprime peu au niveau moléculaire.

Il existe des facteurs pouvant modifier l’expression des molécules de CMH.
Les peptides reflètent ce qui se passe à l’intérieur des cellules. Plus il y en a, plus la cellule sera visible pour le système immunitaire. Certains virus inhibent cette expression.

Molécules de classe II :

Les gènes codent pour deux molécules différentes, le gène DPa code pour α et le DPb pour β.
Ce sont des chaînes peptidiques avec hélices α et feuillets β. Il existe des domaines α1 et α2, β1 et β2. Organisation est quasiment identique aux molécules de classe I. La logette est formée par les domaines α1 et β1. Les chaînes α pèsent 31 à 34 kDa, les β, 26 à 29 kDa. Ce sont des protéines transmembranaires avec extrémité –COOH dans le cytoplasme. Cette partie cytoplasmique n’a aucun rôle dans la transduction de messages (comme pour les molécules de classe I).
La poche est, par contre, beaucoup plus ouverte, elle peut donc fixer plus de peptides différents. Ces peptides sont, en moyenne, deux fois plus grand que pour les molécules de classe I. L’origine des peptides est souvent extracellulaire.

Les molécules de classe I et II ont un trajet dans la cellule lors de leur synthèse. Elles se chargent de peptides au cours de leur trajet.
Les cellules exprimant les molécules de classe II appartiennent au système immunitaire, ou sont hématopoïétiques ou endothéliales vasculaires.

On a donc deux catégories de cellules :
• les cellules présentatrices d’antigène professionnelles, liées à l’expression des molécules de classe II. La détection d’un antigène extérieur déclenche la réponse immunitaire
• Toutes les cellules, reconnaissant les antigènes intérieurs, constituant une sorte de contrôle de l’homéostasie. Dès qu’un problème est décelé, la cellule est détruire.

Des facteurs peuvent modifier encore une fois l’expression des molécules de classe II.

III. Aspects immunologiques

Technique d’étude du CMH :

• In vivo, la découverte du CMH s’est faite grâce à des expériences sur les rejets de greffe.
• In vitro, des techniques sérologiques pour classer les antigènes d’histocompatibilité peuvent être mises au point. On peut prendre des cellules et voir si elles induisent des réponses immunitaires. Des techniques cellulaires peuvent être également utilisées, par exemple un mélange de deux populations lymphocytaires, souvent réalisé pour voir la compatibilité entre receveur et donneur. L’activation réciproque des lymphocytes conduit à la multiplication de ces lymphocytes, et des lymphocytes cytotoxiques apparaissent également.
Il existe des antigènes sérodéfinis (souvent antigène de classe I) et lymphodéfinis (souvent antigène de classe II). La réponse immunitaire ne se déclenche que si les antigènes de classe II ne sont pas reconnus.

Spécificités antigéniques :

Spécificité privée : un anticorps spécifique d’une zone, identifiant une seule zone.
Spécificité publique : reconnaissance possible de plusieurs zones.

IV. Conséquences et applications

1. CMH et réponse immunitaire

Les molécules de classe I :

Elles prennent des peptides à l’intérieur de la cellule et les présentent, celles de classe II prennent leurs peptides à l’extérieur.
Des variations de séquence à l’intérieur de chaque molécule permettent la fixation d’une panoplie de peptides.
Le CMH est chargé de présenter des antigènes (peptides) au système immunitaire.
Rq : il existe des molécules, comme CD-1 chez la souris, chargées de présenter les lipides.
Les molécules du CMH de classe I présentent des peptides endogènes. Une protéine interne rentre dans le protéasome qui découpe la protéine en peptides de 9 acides aminés en moyenne. Le peptide passe par le TAP, rentre dans le réticulum et s’associe à la molécule du CMH I pour être exposée par la suite à la surface.
Etant donné qu’il y a une compétition pour la fixation, avec des variations d’affinité entre peptides et molécule du CMH, certains peptides ne seront quasiment jamais présentés.

Les molécules du CMH II :

Elles présentent des peptides exogènes. Une protéine est internalisée, passe dans un compartiment et s’associe à la molécule du CMH II. Le complexe est ensuite exposé à la membrane.

La maturation des lymphocytes T :

Dans le thymus, des thymocytes vont évoluer en lymphocyte T, qui vont être capables de reconnaître les autoantigènes et de les tolérer.
Sélection positive : le thymus présente des autoantigènes ; si le TCR (partie du lymphocyte chargée de la reconnaissance du CMH) ne reconnaît pas les antigènes, un message d’apoptose est envoyé à la cellule. A l’issue de cette sélection, il ne reste que des thymocytes capables de reconnaître ses propres antigènes.
Sélection négative : Apoptose des cellules qui reconnaissent « trop fortement » (provoquant une réaction trop importante) les autoantigènes.
Ces sélections permettent de conserver les lymphocytes capables de réagir seulement sur les antigènes extérieurs.

Le phénomène de restriction allogénique :

Un lymphocyte ne réagit que si l’antigène est dans le présentoir que le lymphocyte a appris à reconnaître. Il faut toujours le même CMH pour un lymphocyte.

Reconnaissance de l’antigène :

Toutes les cellules de l’organisme auront affaire aux lymphocytes cytotoxiques : CD8 reconnaît les parties constantes du CMH I (le moindre problème conduit à l’apoptose).
Seules les cellules professionnelles auront affaire aux LThelper : CD4 reconnaît les parties constantes du CMH II

Rôle des molécules CMH I non classiques :

HLA-G inhibe le rejet de la greffe via l’inhibition de la lyse NK. Il joue notamment un rôle dans l’acceptation de la greffe que constitue la gestation.



2. CMH et maladies

Certaines maladies sont associées au CMH : maladies auto-immunes, infectieuses…
La possession de HLA-B57 procure une certaine résistance au sida, HLA-B8 rend plus sensible à la tuberculose. Ces phénomènes reposent sur le fait qu’il existe peu de molécules HLA type I et II, qu’elles sont capables de fixer une série de peptides mais pas tous, donc présentent certains virus de manière plus ou moins affine, d’où une éventuelle résistance ou susceptibilité contre les virus.

3. CMH et polymorphisme

Il existe un polymorphisme moléculaire, pas nécessairement très large, associé à un polymorphisme au niveau des peptides pouvant être fixés. Chaque individu possède alors sa formule moléculaire/antigénique de CMH.
Pour qu’une greffe prenne, il faut qu’il y ait compatibilité au niveau des CMH. Puisque le CMH II est à l’origine de l’activation des lymphocytes, c’est lui qui constitue le moteur de la réponse. Pour qu’une greffe soit tolérée, il faut des molécules de CMH II totalement identiques entre donneur et receveur.
Dans certaines populations du globe, une évolution particulière de certains allèles a été connue, par sélection de certains antigènes sous autarcie.
Il est possible de sélectionner des races pour certaines caractéristiques, en réalisant des croisements consanguins, ce qui appauvrit les allèles, conduit à l’existence d’haplotypes de plus en plus similaires, à une diminution du polymorphisme et du nombre de peptides présentables, ce qui converge donc à une augmentation de la sensibilité à un certain nombre d’agresseurs.

Conclusion

Il existe un polymorphisme des molécules de CMH assez élevé. Les molécules sont membranaires souvent.
Il faut une acquisition de la « non-réponse » contre soi même.
Le CMH est le moteur de la réponse immunitaire.

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A plus

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deja merci d'avoir posté les cours cela m'a été d'une grande utilité ! je voudrais vous demander auriez vous SVP un document contenant les reponses aux objectifs d'apprentissage qu'il y'a a la fin de chaque polycopiée

merci d'avance