Tolérance et rupture de tolérance

Tokance

et rupture

de tokance

Laurent Gapin’, Jean-Pierre CabanioW, Ricardo Cibotti’, Yolanda Bravo De Albal, Philippe Kourilsky’, Jean Kanellopoulosl

Grace au developpement des m&odes de transgenese et de recombinaison homologue au locus, les immunologistes ont produit differents modeles experimentaux, qui ont permis d’analyser les mecanismes de maintien et de rupture de la tolerance immunitaire. Parmi eux, certains, qui avaient et6 suggeres dans les etudes classiques, ont et6 demontres, alors que d’autres ont recemment Cte decouverts. L’importance relative de ces differents mecanismes dans la tolerance physiologique reste a etablir.

’ lnserm U277, laboratoire de biologie mol&Aaire du gene, lnstitut Pasteur, 25, rue du Docteur-Roux, 75724 Paris cedex 15, France ; 2 Immunology Branch, Department of Health and Human Services, NCI-NIH, Bethesda, MD, Etats-Unis.

ANNALES

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/ actualit&

A

vant d’aborder le probleme pose par la rupture de tolerance, il nous parait important de definir l’etat de tolerance et de decrire les mecanismes impliques dans son induction et son maintien. La tolerance immunitaire est definie comme un &at physiologique acquis oh le systeme immunitaire ne reagit pas de facon agressive contre les composants de l’organisme dans lequel il s’est developpe [1I. On voit done que cette definition se differencie de celles qui considerent la tolerance comme un &at de nonreponse specifique contre les constituants du soi. En effet, on sedoit de distinguer un etat de tolerance defini au niveau du lymphocyte d’un etat de tolerance defini au niveau de l’organisme entier. Ainsi, nous pensons qu’il n’y a pas de rupture de la tolerance si des cellules T ou B reagissent contre des constituants du soi sans provoquer de reactions immunopathologiques. De plus, comme nous le verrons plus loin, il existe des cas ou la presence de lymphocytes T autoreactifs est protectrice et responsable du maintien de l’etat de tolerance aux composants de l’organisme. Dans les premieres etudes sur la tolerance naturelle ou acquise, il etait quasiment impossible de suivre l’evolution d’un lymphocyte T specifique d’un antigene donne autrement que par un test fonctionnel ou a l’aide d’anticorps anti-idiotypiques ou anti-clonotypiques, Ces derniers etaient d’une utilite reduite, du fait de la tres faible frequence des lymphocytes specifiques d’un antigene donne dans un organe lympho’ide. Cette difficult6 a pu @tredejouee grace a (1996)

7,2,97-118

0 Elsevier,

Paris

la production de souris transgeniques exprimant sur la grande majorite de leurs lymphocytes un seul recepteur,specifiqued’unantigPne donne. Le suivi du developpement des lymphocytes porteurs d’un recepteur specifique (TcR ou BcR) a permis, dans de nombreux modeles, de mettre a jour l’existence de plusieurs mecanismes d’induction de

Abreviations

I

BcR : recepteur des cellules B CEA : antigene carcino-embryonnaire CMH : complexe majeur d’histocompatibilite CPA : cellules presentatrices de I’antigene EAE : encephalomyelite allergique experimentale HA : hemagglutinine HEL : lysozyme du blanc d’ceuf de poule HY : antigone male IFN : interferon lg : immunoglobuline IL : interleukine LCMV : virus de la meningite chorio-lymphocytaire MBP : proteine basique de la myeline RAG7 et RAG2 : genes 1 et 2 d’activation de la recombinaison REP : promoteur de I’elastase de rat RIP : promoteur de I’insuline de rat Souris RAG”/” : souris porteuse a I’etat homozygote d’un gone RAG inactif (detruit par recombinaison homologue au locus) TcR : recepteur des cellules T TGFj? : facteur de croissance transformant j3 TNF : facteur

de n&rose

tumorale

97

tolerance souvent communs lymphocytes T et B.

aux

S&xt~on negatwe des lymphocytes T dans le thymus La premiere demonstration de la deletion clonale des lymphocytes T chez la souris a ete faite en 1987 par le groupe de J Kappler et P Marrack 121. 11s ont montre que le virus de tumeurs mammaires de la souris (MTV-7), naturellement integre dans le genome de certaines souris, produit un superantigene qui interagit avec les chaines Vp6,7,8.1, et 9 du TcR. Chez les souris non porteuses du MTV-7, S-10 % des lymphocytes T ont des TcR porteurs de la chaine VB8.1. En revanche, chez les souris qui ont le MTV-7 dans leur genome, les lymphocytes T matures porteurs de cette chaine VpS.1 sont absents. Dans ce modele, c’est au stade de thymocytes double-positifs (CD4+, CD8+) exprimant de grandes quantites de TcR que la deletion clonale s’effectue. L’interaction des superantigenes avec le TcR et les molecules du CMH est differente de l’interaction (< classique )> de reconnaissance d’un complexe peptide-molecule du CMH par le TcR. En effet, les superantigenes se fixent aux molecules de classe II du CMH a l’exterieur de la poche a peptides et reconnaissent une ou plusieurs chaines VP donnees, quelle que soit leur specificite antigenique. Le phenomene de selection negative a egalement ete observe dans des modeles d’interactions entre le TcR d’un clone T et un autoantigene presente par les

molecules du CMH. Dans la grande majorite des cas, ce sont des peptides derives de proteines du soi qui sont present& par les molecules de classe I ou II du CMH a des TcR specifiques [3]. Dans le tableau I sont present& quelques exemples de modeles de souris transgeniques ou l’elimination des lymphocytes T a lieu dans le thymus a differents stades de leur developpement. La selection negative des thymocytes autoreactifs s’opere par un mecanisme de mort cellulaire programmee, appelee apoptose. Les cellules diminuent de volume, leurs noyaux s’effondrent et leur chromatine est toupee en nucleosomes. Les thymocytes, en cows d’apoptose, sont rapidement phagocytes par des macrophages avant qu’ils ne puissent lyser en lib&ant leur contenu. Les travaux initiaux ont clairement etabli que les cellules dendritiques, dont les precurseurs proviennent de la moelle osseuse, provoquent la selection negative [4, 51. Par la suite, le role d’autres types cellulaires a ete reevalue [6-81.11 semble que les cellules epitheliales thymiques corticales et medullaires soient capables de provoquer la deletion clonale, mais de facon moins efficace que les cellules dendritiques [9-111. Enfin, le groupe de M Bevan a montre que les thymocytes peuvent induire un &at de tolerance, mais seulement pour les antigenes present& par les molecules de classe I du CMH (les molecules de classe II n’interviennent pas ici, car les thymocytes de souris ne les expriment pas) [121.

La deletion clonale n’est pas le seul mecanisme d’induction de tolerance au niveau du thymus. La transplantation d’epithelium thymique allogenique chez une souris adulte montre que les cellules epitheliales thymiques sont capables d’induire une forme de tolerance sans deletion [13, 141. Dans ces experiences, les cellules T sont tolerantes in vivo, car incapables de rejeter des greffes de peau de meme haplotype que l’epithelium transplant& En revanche, in vitro, ces lymphocytes sont capables de repondre aux alloantigenes port& par l’epithelium transplant& Cet &at de tolerance in vivo, accompagne dune forte reponse in vitro a ete appele N tolerance scindee j) (split tolerance~.

L’univers des peptides tolkrogknes et la sensibilitk de la s6lection nkgative Les proteines de l’organisme sont degradees en peptides, parmi lesquels on peut distinguer deux sousgroupes : ceux qui sont present& par les molecules de classe I du CMH et qui proviennent pour l’essentiel de proteines endocellulaires, et ceux qui sont issus des proteines extracellulaires et membranaires, present& par les molecules de classe II. On voit done que les molecules du CMH jouent un role fondamental dans la selection des peptides derives de proteines autologues. Parmi ceux-ci, seuls les peptides capables de se fixer aux molecules du CMH sont presentables et done visibles par le systeme immunitaire. Cependant, il est

I. Souristransg&iques on l’&tnination deslymphocytes T a lieu dans le thymus Bdifferents stades de leur developpement. Tableau

Mod&le transg&que TcR ctp

Anti-H-2Ld Anti-My Anti-LCMV Anti-HY

Anti-Cc&W An&ov&wnine

98

ANNALES

DE L’INSTITUT

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/ actualit&(1996)

7,2

important de dire que tous les pep tides du soi presentables par les molecules du CMH ne sont pas equivalents. Deux groupes de peptides peuvent @tre identifies : - ceux qui sont prkentes et entrainent un &at de non-reponse ; ils constituent le ccsoi jj tel que le pe@ventleslymphocytesTdanslethymus ; - ceux qui ne font pas partie du soi : ces peptides autologues mais appartenant au (
mettant en jeu :

- 1) la production des peptides par les cellules prksentatrices de l’antigene (CPA) ; - 2) l’affinite de ces peptides pour les mol&ules du CMH ; - 3) la quantite mspective des complexes peptides-molecules de classe II ; - 4) l’existence dun repertoire de lymphocytes T specifiques ; - 5) la frequence des clones susceptibles de rkagir contre les differents peptides derives de cette proteine. Ainsi, pour le HEL, il existe un nombre limite de peptides immunogenes. Parmi eux, seuls les peptides immunodominants sont capables de recruter des lymphocytes T lors de l’immunisation par la protkine entiere. Un groupe de peptides sous-dominants a Cte mis en fkidence apres immunisation avec des peptides synthktiques du HEL et rappel in vitro par la proteine ent&e. ANNALES

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/ actual&s

Chez les souris transg&iques pour le HEL, nos travaux ont montre que la hierarchic des peptides immune genes est retrouvee du point de vue de leur capacite tokog&ne et que la tolerance est un phknomene quantitatif qui depend du taux s&ique de cette proteine [23,241. Darts notre modele, ce sont les lymphocytes T spkifiques du peptide immunodominant qui sont &nines ou inactiv&s aux concentrations les plus faibles de HEL circular& Les rkponses T contre les peptides sous-dominants disparaissent a des concentrations croissantes de HEL, en respectant la hiCrarchie de sous-dominance. Ainsi, la presentation dune proteine du soi ob&t aux m&es r&gles que celles auxquelles elle est soumise lorsqu’elle est p&sent& comme un antighe 6tranga Des resultats compatibles avec les n&es ont & observes dans tm autre modele de souris transgeniques pour la forme s&r&e de l’antig&ne Be de l’hkpatite 1251. Dans les deux mod&s dkj& d&its de souris transgeniques pour le HEL, l’induction de la tolerance au HEL est ktablie a des concentrations skriques en tokog&ne de l’ordre de lO-*O M [26,27]. Des valeurs comparables ont kte retrouvkes chez des animauxtransgeniquespour Yinsuline humaine ou pour l’antigene carcino-embryonnaire 128, 291. Cependant, dans deux autres etudes in vitro, les concentrations de proteine hepatique F 1301 ou d’ovalbumine [31] n&essaires a l’induction de tol&ance etaient beaucoup plus Be&es, 10-sM. Cette difference a kte attribuee par Robertson et al DOIau fait que clans les modeles de souris transgkniques, il existe une production locale importante de tolkrog&ne au voisinage des cellules presentatrices responsables de l’induction de to& rance, ou darts le cas de l’insuline, a m accroissement de la concentration locale grace aux rkcepteurs spkcifiques de cette hormone. Cependant, il est possible que les peptides derives de la proteine F et de l’ovalbumine aient une affinit6, pour les molecules de classe II susceptibles de les presenter, inferieure a celle (1996)

7,2

des peptides du HEL, de l’insuline et de l’antigene carcinoembryonmire. Du fait de la competition avec les autres peptides endog&nes, le niveau de proteine F ou d’ovalbumine necessaire a l’induction de tolerance est plus ClevC. 11 apparait que la quantite de peptides issus de l’appr&ement d’un antig&ne du soi est decisive pour induire ou non la tolerance. Il existe cependant des cas ofi un peptide defini comme sous-dominant ou faiblement immunogene est capable d’induire efficacement la talkmnce des cellules T 124, 321. Cela peut &e dfi a une frequence de celh&s T spkcifiques plus faible ou a I’utilisation par ces cellules dun TcR de forte affix&, done tolkrisable a des doses phrs basses cl’autoantig&ne. Ainsi, comme pour Yimmunogeniciti, la quantite de complexesCMH-peptide,mais&akment le repertoire T, semblent importants pour la tolerogenicite. Les etudes faites dans le mod&le de souris transgeniques pour le HEL ont montre que la concentration to&og&ne de HEL est 10 a 100 fois plus faible (1O-1o M) que celle nkessaire pour activer les lymphocytes T matures (10-s Ml 1271. Un dew&me exemple de la t&s grande sensibilite de la selection n& gative provient du travail de Heath et al [X3]. Ces auteurs ont etudie des souris transgeniques pour la molt% cule H-2Kb sous le controle du pro moteur RIP L’utihsation de ce promoteur permet une expression du transg6ne restreinte aux celhrles B des ilots de Langerhans du pana-&s. Le pro&it du transgene n’C tait pas d&k& par les technique standard darts le thymus (Northern Blot, immunohistologiel. Cependant, l’utilisation de la reaction de polymerisation en cha%ne sur de YADN complementaire provenant de thymus d’animaux transg&iques a permis de montrer une faible expression du transgene dans le thymus. La presence, probablement dun petit nombre de molecules, Ctait cependant suffisante pour induire la selection negative des thymocytes avec un fort niveau d’expression de TcR anti-H-2Kb. 99

Mkanismes pkiphbriques #induction de tolkance des lymphocytesT H D&tion

pCriphQique

La d&tion des lymphocytes T a la p&iphQie a et4 d&rite dans deux mod&les au moins. Webb et al [34] ont montre que l’injection de cellules de rate MTV-7’ dans une souris Mtv-7- provoque une expansion de lymphocytes T Vp6+ qui est suivie par la mort de ces cellules par apoptose. De m@me, l’injection de lymphocytes T provenant de souris femelles transgkniques pour un TcR spkifique de 1’antigPne mBle H-Y, dans une souris athymique mZle entraine dans un premier temps une prolifbration des cellules T CDB+ cytotoxiques puis leur disparition [35].

q Anergie Le terme d’anergie a ktk introduit en 1980 par G Nossal 1361 qui avait montrk que chez une souris exposke h un tokogtine, on peut trouver des cellules B capables de fixer l’antigene fluorescent, mais que ces lymphocytes sont paralyses et incapables de rkpondre. Dans ce chapitre sur l’anergie, il nous parait indispensable de faire un rappel sur les modkles d’activation & deux signaux. En 1970, Bretscher et Cohn ont propose, pour expliquer le maintien de la tokance des lymphocytes B, un modPle dans lequel l’engagement du BcR par l’antigene entraine, en l’absence d’un second signal, une paralysie de la cellule B [37]. Ce second signal est dklivrk par un lymphocyte specifique d’un autre epitope du m@me antigGne. Si l’on interprkte le mod$le de Bretscher et Cohn en termes d’immunologie moderne, la cellule capable de donner le second signal correspond au lymphocyte T helper qui reconnait 2 la surface des lymphocytes B des peptides antigkniques p&sent& par les molkules de classe II du CMH. Lorsque des cellules B autorkactives rencontrent un autoantig&e, en l’absence de cellules T hel100

per, elles sont paralyskes. Le second modPle 5 deux signaux a et6 p&entk par Lafferty et Cunningham pour expliquer l’activation des lymphocytes T au tours d’une rkponse allogenique [381. Dans ce modele, le signal no1 correspond i l’engagement du TcR par les alloantigkes et le signal no2 appelk <( costimulation )) provient des CPA. On voit que les principales differences entre les deux mod&les rksident au niveau des signaux 1 et 2. Pour Bretscher et Cohn, le premier signal est negatif alors qu’il est neutre pour Lafferty et Cunningham. Par ailleurs, la cellule capable de dklivrer le second signal est spkifique de 1’antigPne dans le premier modPle alors que la costimulation provient d’une CPAdans le mod&le de Lafferty et Cunningham. Les divergences entre les deux modPles viennent principalement de ce qu’ils visaient B expliquer deux phenomkes diffkrents : le maintien de la tolkance des lymphocytes B pour l’un, la rkponse allorkactive et la restriction au CMH pour l’autre. De fait, le modirle de Lafferty et Cunningham ne peut rendre compte du maintien de l’ktat de tokance du compartiment T car les CPA qui delivrent le second signal ne peuvent pas distinguer le soi du non-soi comme l’ont montrb Winchester et al 1391. Afin de pallier ce probleme, Matzinger a introduit la notion de <
qu’& des lymphocytes T dkji activ&. On voit done qu’en absence de <( danger )), les composants du soi comme les constituants &rangers ne dklivrent qu’un premier signal tokogkne, car ce mod$le postule kgalement queles CPAnon activkes n’expriment pas l’ensemble des signaux costimulateurs. Sous le vocable (c danger >), Matzinger suggkre que des destructions tissulaires non apoptotiques sont perCues comme dangereuses par les CPA locales, qui sont alors tr&s fortement activkes. Sa dkfinition du danger englobe kgalement toutes les altkrations cellulaires induites par des agents infectieux ou toxiques susceptibles de stimuler les CPA. Un des premiers modtiles d’induction d’un &at anergique des lymphocytes T a &! dkrit par Jenkins et Schwartz [41]. Ce groupe a montrk qu’un antigke coup16 chimiquement aux CPA par un carbodiimide ne pouvait dklivrer aux lymphocytes T que le signal 1. La fixation chimique empcche les CPA de dklivrer le second signal [42]. De nombreux travaux (revus dans 143, 441) ont permis de dgmontrer que les mokules CD28 et CTLA-4 des lymphocytes T pouvaient transmettre les seconds signaux, 2 condition d’interagir avec les mokules B7/BBl des CPA. Ainsi, les modeles & deux signaux se trouvent confortks par des gtudes cellulaires et mokulaires, plus de 20 ans aprk leur formulation. Dans de nombreux modPles de tol& rance, oti les antigenes du soi ne sont pas exprimks au niveau du thymus, mais strictement sur les tissus pkriphkriques, l’explication de l’etat de tokance des lymphocytes T repose sur les modPles a deux signaux. En effet, la prksentation d’un antigPne du soi sur un tissu qui n’a pas la capacitk de delivrer de seconds signaux doit anergiser les lymphocytes T spkcifiques parce que ceux-ci ne recoivent que le signal 1. De facon surprenante, comme nous le verrons plus bas, plusieurs types d’anergie ont ktk observes sans que l’on sache encore quels sont les

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/ actualit&

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7,2

II. Mod&s de souristransgeniquespermettant d’etudier lesmecanismesde tolerancepCripMrique deslymphocytes T. Tableau

Trarhs&ne

Promoteur

v

-

Sited’exvression Tolirance

ToPrance

du tran.&?ne

in vivo Non

in vitro Non

Ignorance

1491

Mkanisme

R@rences

Remaraue

RIP

GP-LCMV

Cellules p du pancreas

RIP

GP-LCMV

Cellules i3 du pan&as

Non

Non

Ignorance

[501

RIP

HA

Cellules B du pan&as

Oui

oui

Anergie

[511

RIP

I-Eb

Cellules fi du pan&B,

Oui

Oui

Anergie

REP RIP

I-Eb

Oui

I-Ad

Cellules p du paw&as

Oui

oui Non

Anergie Anergle

t541 [551

RIP

I-Ak

Oui

NOll

Anergie

[561

REP

Oui oui

Non

RIP

I-Ad Kb

Cell&s p du pan&as Acini du pancreas

Anergie DC&ion thymique

PMT

Kb

pAlb

rein Acirti du pane&as

Cellules p du pancreas

Oui

Absence de signaux costimulateurs

Expression

thymique

t52,531

1571 t581 [591

oui

Non

Kb

pan&as Foie

Oui

Oui

pGFAP

Kb

Neuroectoderme

Oui

OLli

p2,4KerN

Kb

Oui

Non

Tolkance

Pas de modulation

1451

Kb

Oui

OUi

Modulation nii ative des T CR etCD8

Modulation

[481

Faie, rein,

mitcanismes mol&ulaires qui les contrblent. Ainsi, dans plusieurs modtiles de souris transgeniques, les cellules T ne rkagissent pas contre des anti@es exprim6s seulement ?ila p&-iph&ie [451. L’utilisation de promoteurs spkcifiques de tissus a permis de produire des souris transgeniques pour un antigPne dont l’expression est confinee au tissu choisi. Plusieurs groupes ont produit trois types de souris transgeniques qui expriment dans les tissus p&iph&iques des antigPnes viraux ou des mol6cules de classeI ou II du CMH. Comme on peut le voir dans le tableau II, les rksultats observ& sont diffbrents suivant les modirles utili~6s..Arnold et al 145-471ont produit quatre lign6es de souris transgkniques pour la molecule de classe I H-2Kb plac6e sous le contr6le de quatre promoteurs differents, spkciANNALES

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/ actualitk

Modulation n’ ativedes Tc“a etCD8 Modulation ne ativedes Tc 1 &CD8

7,2

irreversible

1451

Modulation

rkersible

[451

scind&

fiques de tissus. L’expression du transgene est limitke aux hepatocytes par le promoteur de l’albumine (pAlb) ou celui de la proteine rkactive C, aux cellules epitheliales de la peau et de la langue par le fragment 2,4 kb du promoteur de la keratine IV, aux cellules d’origine neuro-ectodermiques par le promoteur de la prot&ne acide des fibrilles gliales (GFAP). Dans ces quatre modeles de souris transghniques, l’absence d’expression du transgPne H-2Kb dans le thymus a &6 vQifi6e par une technique trPs sensible de dktection de l’ARNm (RT-PcR). Les quatre types de souris transgkniques sont to& rants B H-2Kb, comme le prouve la prise de greffe de peau H-2Kb. Afin d’&udier le mkcanisme de tolerance qui s’etablit contre cet antigPne de membrane present seulement 5 la pQiph&ie, les auteurs ont ensuite (1996)

Modulation

rbversible

crois6 cessouris transg6niques avec une lignke transgknique pour un TcR d&-iv6 d’un clone cytotoxique dependant de CD8 et spkcifique de H-2Kb. Chez les souris doubletransgeniques, le d&eloppement des lymphocytes T porteurs du TcR transgknique est suivi grhce B un anticorps anticlonotypique specifique de ce TcR. Chez les souris transgkniques GFAP-H-2Kb, les mol&ules H-2Kb sent retrouvkes au niveau des astrocytes, des cellules 6pithkliales du plexus choroide et des cellules de Schwann de l’intestin. Le cerveau 6tant un site privil6gie sur le plan immunologique, il restait g dhterminer si l’expression en p&iph&ie de H-2Kb, & la surface des cellules de Schwann et du plexus choroi’de, &ait suffisante pour entrainer un &at de tolQance. Ces souris transgeniques sont tolQantes in vivo car 101

elks acceptent les greffes de peau H-Z@. L’analyse en cytomktrie de flux des lymphocytes T de la rate des souris double-transgkniques (TcR x GFAPXb) montre une forte rkduction des lymphocytes CDS+ CD4- porteurs du clonotype par rapport aux lymphocytes T de souris simple transgtiques (‘XcR). Les autews de ce travail ont dkmontrk que l’apparente disparition des lymphocytes T est due a une modulation de surface du CDS et du TcR. Cette modulation est r&wsible : si apr&s skparation en cytomktrie de flu des populations Thy-l+ TcR+ et-, on les cultive en prksence de cellules de rate H-2@, on observe dans les deux cas l’apparition de lymphocytes T porteurs du clonotype capables de lyser des cibles H-2@ [46]. Chez la souris double-transgknique (TcR x pAlb-H-2@), l’ktat de to& rance in vivo s’accompagne d’une modulation nkgative du TcR et du corkcepteur CDS. In vitro, les lymphocytes T ne sont pas stimul& par des cellules porteuses de H-2@. En revanche, aprk traitement par des anticorps anti-CD2, le TcR et le cork cepteur CDS rkapparaissent a la surface des lymphocytes T [45]. Les souris double-transgkniques (TcR x ~2.4 Ker IV-H-2@) p&entent un &at de tokance scindke : tolerance in vivo avec rkponse en culture lymphocytaire mixte contre des cibles H-2Kb [45, 471. Cependant, il n’y a aucune modification phknotypique de l’expression du TcR ou du corkcepteur CDS. L’intQ& du promoteur (pCRP) vient du fait qu’il s’exprime uniquement dans les hkpatocytes et qu’il est fortement inductible par le LPS et l’IL6. Chez les souris doubletransgkniques (TcR x pCRP-H-2Kb) la molecule H-2Kb est trPs faiblement exprimee 5 la surface des hepatocytes. Ces souris double-transgeniques sont tolQantes i H-2Kb malgrk sa faible expression au niveau du foie. Les lymphocytes T sont anergiques et prksentent une modulation negative (partielle) du TcR. Apres induction par le LPS d’une augmentation de H-2Kb au niveau du foie, les auteurs observent une profonde diminution du 102

TcR spkcifique. Cette modulation negative est tiversible puisque lorsque l’effet du LF’S s’ar&e, le niveau de TcR transgknique g la surface des celldes T retourne & la valeur initiale [481. Les diffhnts types d’anergie d&r& sontsansdouteliks~l’abondancerespective des tolk@nes, au tissu oti ils s’expriment et & l’aviditi des lymphocytes T pour les cellules cibles.

Ignorance clonale Le groupe de R Zinkemagel a d&it un modcle de souris transgkniques doubles dans lequel la persistance de lymphocytes T, non anergkks, spkifiques d’un transgene exprimk au niveau des celldes p du pancrkas ne provoque pas spontankment de rkaction auto-immune [501. Ces auteurs ont produit deux types de l&n&s transgkniques : 1) Des souris transgkniques pour le gibe de la glycoprot&e p35 (GP) du virus de la choriomtkingite lymphocytaire (LCMV) plack sous le contrGle du promoteur de l’insuline. Les lignkes de souris transgkniques obtenues expriment la GP de LCMV uniquement dans les cellules p du pancrkas (et non dans le thymus). 2) Une lignke de souris transgkniques pour un TcR provenant d’un clone T cytotoxique spkcifique du peptide 3242 de GP-LCMV Ce peptide est pr& sent6 dans le contexte de la molecule de classe I du CMH, H-2Db. Ce TcR transgknique (Va2:VgS. 1) est p&sent sur la majorit des cellules T matures CDS+. L’analyse en cytom&rie de flux des lymphocytes T chez les souris double-transgeniques (GP-LCMV x TcR) montre que le developpement des thymocytes dans le thymus est normal. Au niveau de la rate et des ganglions, le TcR transgbnique est present sur 70 i 90 % des lymphocytes T et il n’existe pas de diff& rence entre les double-transgeniques (TcR x GP) et les transggniques simples (TcR). De plus, aucune modulation nkgative du TcR et du CD8 n’est observbe. Sur le plan fonctionnel, les lymphocytes T spkcifiques de GP chez les souris double-transgkniques ne ANNALES

sont pas anergiques, car ils peuvent 6tre activks in vitro et in vivo. En effet, les lymphocytes T de sour& transgkniques doubles (TcR x GP) peuvent &e stimulks par des macrophages syngkniques infect& par le LCMV et se diffkrencier en cellules T cytotoxiques capables de lyser sp&ifiquement des cibles infect&s par LCMV. In vivo, aprk infection par le LCMV, une rhponse T cytotoxique se dkveloppe chez les souris double-transghiques d&s le quatriGme jour aprf% l’infection.

Sblection nbgative des lymphocytes B par dblbtion Puisque la plupart des rkponses anticorps dkpendent de l’interag? tion entre une cellule B et une cellule T capable de delivrer les seconds signaux, il a & postulk que l’induction de la tol&ance dans le compartiment des cellules T devrait @tre suffisante pour prevenir la production d’autoanticorps, rendant air@ superflue la tolerance des lymphocytes B [601. Cette interprktation trop restrictive du modPle de Bretscher et Cohn [371 ne peut rendre compte du maintien d’un &at de tolerance & un antigPne ktranger ayant des kpitopes B qui presentent une rhactivitk croisbe avec une mol&ule du soi. En effet, les lymphocytes T spkcifiques des kpitopes T ktrangers pourraient collaborer avec les cellules B anti-soi et entrqiner une production d’autoanticorps. De m$me, les lymphocytes B peuvent @tre stimules par des activateurs polyclonaux par un m&w nisme T independant. 11 est done indispensable que les cellules p autor4actives soient tol&iskes.

n Dans la moelle

osseuse

La fixation d’auto-antigPnes multivalents aux r&epteurs Ig des lymphocytes B immatures entraine une dglktion des clones autoreactifs dans la moelle osseuse. La preuy? de l’elimination clonale des Lyle phocytes B autorkactifs a &Z apportee par Nemazee et Burki qui ont produit des souris transg&iques

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dont les lymphocytes B expriment a leur surface une IgM specifique des molecules de classe I du CMH : H-2Kckrb) [61]. Chez des souris d’haplotype H-2d, ces lymphocytes B transgeniques se developpent normalement et produisent des anticorps anti-H-2Kk. En revanche, dans les haplotypes non permissifs (H-2k ou H-2b), les lymphocytes B porteurs des IgM anti-H2K(k,b) sont absents de la rate et des ganglions. Dans la moelle osseuse, ils sont retrouves en quantite normale avec une diminution importante de leurs Ig de surface. Ce mecanisme d’elimination des lymphocytes B autoreactifs dans la moelle osseuse a ete observe dans trois autres modeles de souris transgeniques. - 1) afin d’etudier le developpement de lymphocytes autoreactifs apriis rencontre avec un antigene membranaire exprime dans la moelle osseuse, Hartley et al 162-641 ont croise deux types de souris transgeniques. Les souris transgeniques qui presentent sur 95 % de leurs lymphocytes B des IgM et D de surface antilysozyme, ont ete accouplees avec des souris transgeniques qui expriment du lysozyme du blanc d’ceuf de poule ancre a la surface de toutes les cellules. Chez les souris double-transgeniques de la descendance, on observe une disparition complete des cellules B capables de fixer le lysozyme dans la rate et les ganglions. En revanche, il existe un nombre normal de lymphocytes B transgeniques dans la moelle osseuse. Ces derniers presentent cependant une modulation negative des IgM de surface prouvant qu’ils ont rencontre l’autoantigene membranaire. 2) Le groupe de Weigert [65, 661 a produit des souris transgeniques exprimant un gene rearrange de chaines lourde ou leg&e d’anticorps anti-ADN double brin. Ces anticorps proviennent d’hybridomes de souris MRL-Lpr. Lensemble des resultats de ce groupe montre que les cellules B qui subsistent dans les organes peripheriques n’expriment plus d’IgM de surface anti-ADN double brin. ANNALES

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3) Le groupe de Honjo a egalement produit des souris transgeniques qui expriment une des chaines d’un autoanticorps anti-erythrocytes provenant de souris NZB [67]. Cet autoanticorps est capable de provoquer une anemie hemolytique chez ces souris. Apres croisement de souris transgeniques pour l’une des chaines, ils ont pu montrer que chez les souris double-transgeniques, il existe une forte diminution des lymphocytes B dans les ganglions et la rate. De plus, la majorite des cellules B residuelles exprime une chaine leg&e endogene et de ce fait, les IgM de surface ne presentent pas l’idiotype caracteristique de l’autoanticorps. Dans la moelle, comme dans les modeles precedents, il existe un nombre normal de lymphocytes B immatures porteurs de l’idiotype mais les IgM de surface sont modulees negativement. Nous verrons plus bas que dans ce modele une rupture de tolerance avec production d’anticorps hemolytiques peut survenir chez certaines souris transgeniques. La mort des lymphocytes B immatures dans la moelle osseuse est probablement due a un phenomene apoptotique. Cependant, Hartley et al 1631 n’ont pas pu mettre en evidence des cellules B en apoptose car il existe normalement, dans la moelle osseuse, un tres grand nombre d’images d’apoptose. 11s ont montre que la mort des lymphocytes B anti-lysozyme se fait en deux etapes : un arret de maturation suivi de la mort cellulaire. L’expression du transgene Bcl-2 dans les cellules B autoreactives augmente la survie des cellules B qui restent cependant bloquees a un stade de developpement precoce (IgM+, 8220 low) et ne peuvent acquerir des marqueurs de maturation tels que CD22, CD23 ainsi que le recepteur du complement CR2 1641. L’expression du transgene Bcl2 dans les cellules B anti-erythrocyte n’empeche pas la mort cellulaire comme dans le modele double-transgenique lysozyme-anti-lysozyme. La raison de cette difference n’est pas connue et tient sans doute a l’avidite (1996)

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des lymphocytes B pour l’auto-antigene. L’interaction des lymphocytes B autoreactifs avec leurs autoantigenes n’aboutit cependant pas systematiquement a une mort cellulaire. Les travaux du groupe de Nemazee 1681 et du groupe de Weigert [66, 691 ont montre que certaines cellules B echappaient a la mort cellulaire en modifiant leur recepteur de surface. La chaine leg&-e transgenique est remplacee par une chaine endogene. Si la specificite autoantigenique de l’Ig de surface est changee, la cellule B survit, se differencie et migre a la peripherie. Dans le modele de Nemazee, l’apparition de chaine leg&e h non transgenique est accompagnee d’une reactivation des genes RAG1 et RAG2 dans les lymphocytes B porteurs des IgM anti-H-2Kckrb). Lorganisation des genes de chaines leg&es chez la souris permet de tels rearrangements secondaires. En effet, les regions VK en amont du rearrangement VK-JK autoreactif peuvent s’associer avec des segments JK en aval de celui-ci et coder ainsi pour une nouvelle region variable. Ce mecanisme de modification du recepteur autoreactif n’est pas utilisable dans le cas des chaines lourdes. En effet, au tours du rearrangement VDJ, les segments geniques D sont elimines par deletion et les rearrangements secondaires ne peuvent pas se faire comme pour les genes du locus de la chaine leg&e K. Cependant, il existe un mecanisme de recombinaison, appele remplacement VH, au tours duquel un segment VH en amont du rearrangement VDJ remplace le segment V rearrange. Ce remplacement VH vers VDJ se fait par recombinaison au niveau d’un heptamere tres conserve, dans tous les genes VH chez la souris et l’homme, et qui est situ& dans la region 3’de la region V rearrangee. Chen et al 1691 ont montre que ce mecanisme de remplacement pouvait intervenir dans la modification d’un recepteur autoreactif. Pour cela, ils ont introduit par recombi103

naison homologue dans la rkgion contenant les g&es non rearrang& DQ52-JH un &arrangement VDJ codant pour une chaine lourde capable de rkagir avec de I’ADN double brin. Chez les souris exprimant ce gene rearrange, les auteurs ont pu mettre en kvidence que les cellules B autoreactives khappent a la dklktion clonale en modifiant leur rkcepteur par remplacement du segment VH autorkactif. On voit done que le changement de specificit& des Igs autoreactives peut @tre obtenu par des m&anismes de karrangements diffk rents au niveau des loci codant pour les chaznes lourdes et leg&es des Igs. Cependant, l’importance respective de ces ph&omPnes dans le maintien de la tokance aux composants du soi reste B evaluer. Enfin, bien qu’il n’existe aucune &ude spkcifiquement concue pour comparer le r81e de la dkl&ion clonale par rapport h la correction du rkepteur de surface dans le maintien de la tokance, des arguments indirects laissent penser que c’est le mecanisme d’blimination clonale qui est prkpondtirant. En effet, les souris transgkniques anti-H-2k,b qui expriment 2 la surface de leurs cellules des molecules de classe I H2K(k,b) prksentent en plus d’une disparition des cellules B anti-H-2, un profond dkficit en lymphocytes B. Si le mecanisme de correction du recepteur jouait un r6le trirs important dans l’khappement des cellules B autorkactives, on devrait observer une accumulation de lymphocytes B porteurs de chaines l& g&es endogilnes 2 la pQiphQie. Or, le deficit en cellules B persiste, m@me chez des souris transgkniques igkes.

n A la pQiph&ie Ce phknomkne de dklktion clonale p&iph&ique a &k observe chez des souris transgkniques exprimant la molecule de classe I H-2Kb dans le foie et le rein et posskdant des lymphocytes B anti-H-2K ckjb) 1701. De mcme, chez des animaux transgkniques qui ont des lymphocytes B anti-CD8, une klimi104

nationclonalesurvient&lap&iph&rieetnondanslamoelleosseuseoti lescellulesTCD8+ ne reprksentent que 1 % de la population totale [711. C’est au niveau des centres germinatifs que les lymphocytes B se diffkrencient en clones de forte affinitk pour les antigPnes etrangers. Cette maturation s’accompagne de pMnomPnes d’hypermutations au niveau des gPnes de rkgions variables des chaines d’immunoglobulines. Ces mutations somatiques peuvent entrainer l’apparition d’anticorps capables de reconnaitre des autoantigenes. 11 est done important qu’il existe des mecanismes de contrBle pour maintenir la tolgrance au soi. Deux groupes ont rkcemment apportk la preuve directe de l’klimination des lymphocytes B autoreactifs dans les centres germinatifs [72,73l. Leurs rksultats, analyses dans une revue rkcente par Goodnow et al [74], montrent qu’il existe deux vagues d’apoptose dans les centres germinatifs aprPs rencontre avec l’autoantigkne. La premiPre survient rapidement aprk ce contact et de nombreuses cellules apoptotiques s’accumulent dans les centres germinatifs au bout de 4 heures. En revanche, la seconde vague d’elimination survient 12 heures aprPs, dans les rkgions lymphocytaires T oti les lymphocytes B autorkactifs ont migrk. Le premier pit d’apoptose est bloque par l’expression du transggne Bcl-2 dans le modkle dkcrit par Pulendran et al 1721 et non dans celui oti l’autoantigene est le HEL soluble 1731. Goodnow et al [741 attribuent cette difference B une affinite plus forte des lymphocytes B autorbactifs pour le HEL que pour l’haptke Nl’. De ce fait, les signaux induisant la mort cellulaire seraient plus diffitiles 2 bloquer par Bcl-2 dans le cas du HEL.

Anergie clonale des lymphocytes B Le croisement de souris transg&iques pour le HEL soluble avec des animaux transgkniques pour les ANNALES

r&arranges des chaines gPnes lourdes et leg&es d’un anticorps anti-HEL permet d’obtenir des animaux double-transgkniques qui poss&dent B la fois l’autoantiggne et les cellules B autorkactives. Dans ce modtile, les lymphocytes B autorf?.actifs ne sont pas kliminks comme dans le cas oti le lysozyme est exprimk & la surface des cellules de la moelle osseuse. Les cellules B anti-HEL ne s&r&tent plus d’anticorps et prksentent un &tat anergique accompagn& d’une modulation negative des IgM de surface [751. Cependant, la non-rkponse des cellules B autorkactives n’est probablement pas due 5 la modulation des IgM mais a une dhsensibilisation du rkepteur de surface. En effet, la stimulation des lymphocytes B anergiques n’entraine ni kI& vation durable du calcium intracellulaire ni phosphorylation des mol& cules CD79 a et 0 1761.Ces alterations de la voie d’activation des cellules B ne modifient pas de facon apprkiable la survie des cellules autorkactives chez les souris double-transgkniques (anti-HELx HEL soluble). La pksence de HEL soluble dans la moelle osseuse ne provoque pas, comme dans le cas du HEL membranaire, un arret de maturation suivi de mort cellulaire. Les lymphocytes B autorkactifs se differencient et migrent dans les follicules primaires. 11s ont une durite de vie de 2 semaines environ, comparable B celle des lymphocytes anti-HEL qui se d&eloppent en l’absence de HEL soluble. Cependant les lymphocytes B anergis& ne sont pas dans une situation physiologique normale, car le rkpertoire des souris transgkmiques anti-HEL est presque monoclonal. Cyster et al [771 ont cornpark la survie et le d&eloppement de lymphocytes transghiques anti-HEL inject& & des souris normales ou transgkniques pour le HEL. Dans ces systPmes, les lymphocytes B normaux entrent en compktition avec les lymphocytes B anti-HEL. Alors que les lymphocytes B anti-HEL migrent normalement dans les follicules primaires en absence de HEL, lorsqu’ils doivent se diffirencier en

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presence de l’autoantigcnc, ils peuvent quitter la moelle osseuse, mais sont exclus des follicules primaires. 11s restent a la peripherie des gaines lymphoi’des periarteriolaires. Cette incapacite a envahir les zones B des follicules s’accompagne dune diminution de leur duree de vie. Ce m&a&me original d’elimination des lymphocytes autoreactifs par competition avec les lymphocytes B normaux vient d’etre remis en cause par les travaux de Fulchers et al [78]. Dans ce travail, les auteurs ont etudie la survie des lymphocytes B transgeniques anti-HEL apres transfert dans des souris normales ou transgeniques pour HEL. Leurs resultats montrent que la survie des lymphocytes anti-HEL est diminuee chez les animaux transgeniques HEL, comme cela avait ete observe par Cyster et al 1771. Cependant, ils attribuent cette diminution de la survie non pas ZI une competition avec des lymphocytes B normaux, mais au degre d’agregation des Ig de surface anti-HEL par le HEL. De plus, en presence de lymphocytes T helper capables de collaborer avec les cellules B antiHEL, ces dernieres quittent les gaines lymphoides periarteriolaires et migrent vers les follicules oti elles forment des centres germinatifs et secretent des anticorps anti-HEL. Freitas et al 1791 ont etudie la competition des lymphocytes B entre eux pour constituer un repertoire normal en absence de stimulation antigenique. 11s ont pour cela reconstitue des souris irradiees avec des melanges de moelle osseuse provenant d’animaux normaux ou contenant des lymphocytes B porteurs d’Ig transgeniques de specificites differentes. Les lymphocytes B non transgeniques sont preferentiellement selectionnes et supplantent les lymphocytes B transgeniques dans les organes lymphoi’des peripheriques apres la phase de repopulation. Cette competition entre differentes populations de lymphocytes B de specificites differentes favor&e l’emergence d’un repertoire diversifie. Un mecanisme d’elimination des lymphocytes B anergises a recemANNALES

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ment ete decrit par Rathmell et al [80]. Ces auteurs ont montre que si des lymphocytes B anti-HEL, anergises par le HEL soluble, rencontrent in vivo des cellules T CD4+ specifiques de HEL, ces derniers ne stimulent pas les lymphocytes B mais les tuent par un mecanisme medie par l’interaction Fas / ligand de Fas. En revanche, si les lymphocytes B anergises proviennent de souris MRL/Lpr (qui ont une molecule Fas inactivee par insertion dun transposon dans l’intron 2), l’interaction avec les lymphocytes T specifiques du HEL entraine leur proliferation et leur suwie.

Ignorance clonale des cellules B 11existe deux modeles dans lesquels les lymphocytes B autoreactifs persistent en presence de l’autoantigene circulant [81,821. Lorsque des souris transgeniques pour l’anticorps anti-H-2K(k,b) sont croisees avec des animaux transgeniques pour une forme soluble de H-2Kb, chez les souris double-transgeniques, les lymphocytes B transgeniques se developpent normalement. On n’observe ni deletion clonale, ni anergie. 11 en est de m@me chez des souris transgeniques pour un facteur rhumatoi’de anti-IgG2a provenant de souris auto-immunes MRL/Lpr. La presence de l’autoantigene circulant n’entraine aucune modification de la fonction et du nombre de lymphocytes B transgeniques. Dans ces deux cas, la nature monovalente de l’antigene est sans doute h l’origine du phenotype observe. En effet, il est bien etabli que l’agregation des IgM de surface est indispensable a l’activation des lymphocytes B, en son absence, aucun signal n’est donne. 11est important de noter que dans le cas du HEL, la deletion clonale est observee avec le HEL membranaire alors que l’anergie n’est obtenue qu’avec la forme soluble. I1 existe done une correlation entre l’intensite du signal (degre d’agregation des recepteurs de surface) et le phenotype observe. 11 faut souligner que le HEL soluble se comporte comme (1996)

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un antigene multivalent alors que l’anticorps anti-HEL transgenique ne reconnait qu’un seul epitope sur la molecule d’HEL. Les auteurs suggerent que le HEL est sous forme oligomerique, soit parce qu’il est associe a une glycoproteine du serum, soit parce qu’il s’autoagrege a la surface des lymphocytes B du fait de l’accroissement de sa concentration locale. La premiere hypothese est sans doute bonne, car une association entre le lysozyme et l’a2-macroglobuline a ete mise en evidence par Morsky [831.

Tolbrance immunitaire dominante Jusqu’a present, nous avons analyse les mecanismes de la tolerance dite passive car ils aboutissent a une disparition des cellules autoreactives ou B leur paralysie. Cependant, d’autres mecanismes ont ete invoques dans le maintien de la tolerance immunitaire. I1 s’agit de mecanismes de tolerance active ou dominante qui font intervenir des lymphocytes T regulateurs capables de contr8ler les lymphocytes T autoreactifs. Ce domaine, tres etudie dans les annees 1970, en particulier sous l’impulsion des groupes de Baker 1841et Gershon [85], a ete completement neglige pendant plus de 10 ans. Depuis les 5 dernieres annees, des etudes provenant de plusieurs groupes ont rehabilite les phenomenes regulateurs. 11 est d’ailleurs significatif qu’un volume entier de Immunological Reviews soit consacre a une revue detaillee de la (( tolerance immunitaire dominante XF[86-941. Nous analyserons les travaux recents sur les lymphocytes regulateurs qui permettent d’expliquer au moins en partie des phenomenes tels que la deviation immune et la suppression.

n gquilibre entre lymphocytes Thl et Th2 Le terme de deviation immune a ete introduit en 1965 par Asherson et Stone [95]. 11s ont montre que des cobayes immunises par un antigene 105

en presence d’adjuvant complet de Freund developpent une hypersensibilite de type retard4 et produisent des anticorps IgG2a. En revanche, si l’immunisation est faite en utilisant de l’alun a la place de l’adjuvant complet de Freund, les cobayes immunises ne font pas d’hypersensibilite retardee et produisent des taux eleves d’anticorps IgGl. Linterpretation actuelle de ces resultats est que l’adjuvant complet de Freund induit des lymphocytes T de type Thl alors que l’alun focalise la reponse T vers le phenotype Th2. Depuis les travaux de Mossman et Coffman 1961,il est clair que les lymphocytes T actives peuvent se differencier en deux types cellulaires qui different par le spectre d’interleukines et cytokines qu’ils secretent. Ainsi, les lymphocytes CD4+ Thl produisent de l’IL-2, de l’IFNy, de la lymphotoxine p et du TNF. En revanche, les cellules Th2 secretent de l’IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 et de l’IL-13. Cette dichotomie est importante sur le plan fonctionnel. Dans un modele de leishmaniose murine, Heinzel et al 1971 ont montre que la resistance de certaines lignees de souris (BlO.D2) a cette parasitose coi’ncide avec l’apparition de lymphocytes T CD4+ de phenotype Thl qui s&&tent de 1’IFNy. En revanche, les lignees de souris comme BALB/c qui developpent une reponse immune Th2 meurent. De plus, si cette reponse Th2 est modulee vers le phenotype Thl par l’injection d’anticorps anti-IL-4, les souris deviennent resistantes [98]. Bottomly et al [99, 1001 ont montre que les lymphocytes Thl (( inflammatoires >>medient les reactions cellulaires ou de type hypersensibilite retardee alors que les cellules Th2 @ice a l’IL-4 et l’IL-5 sont impliq&es dans les reponses humorales. On voit done que le profil des cytokines produites par les lymphocytes CD4+ va determiner la nature de la reponse immunitaire. Les facteurs intervenant dans la differentiation en cellules CD4+, Thl ou Th2 ont ete analyses dans une revue recente de Seder et Paul [loll. Ce sont les interleukines et les cytokines qui sont determinantes dans l’induction du 106

que l’apparition de cellules de phephenotype Thl ou Th2 des lymphonotype Th2 accompagnee d’une cytes T na’ifs. La presence d’IL-4 ?Ila phase initiale de stimulation des diminution de l’incidence de l’encelymphocytes T promeut la differenphalomyelite allergique experimenciation et le developpement de celtale (EAE). En revanche, les anticorps anti-B7.2 ont un effet inverse, lules CD4+ qui secretent de l’IL-4. De plus, celle-ci inhibe la differenils augmentent la gravite de la maciation en lymphocytes Thl secreladie et favorisent le developpement de lymphocytes Thl. Les reteurs d’IFNy. L’induction du phenosultats ne permettent pas cependant type Thl est mediee par l’IL-12 qui de determiner si les anticorps antiest secretee par les macrophages actives et probablement amplifiee par B7 agissent directement sur les cell’IFNy. L’IL-12 a une double action : lules T ou si leurs effets sont medies par une agregation des molecules elle stimule directement les lymB7 2 la surface des cellules dendritiphocytes T et induit la production ques ou des macrophages, qui d’IFNy par les cellules NK. expriment la molecule B7.2 en perRocken et al 11021 ont montre qu’a manence et B7.1 seulement apres partir dune cellule T non differenactivation. ciee, on pouvait produire des clones Les cellules Thl <
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suggere que les lymphocytes CD45 RB low regulent les cellules CD45 RB high [ 1161. Bien qu’il n’y ait pas pour l’instant de marqueurs de surface specifiques des cellules Thl et Th2, les profils de cytokines secretees par ces populations de lymphocytes T CD4+ montrent que les cellules CD45RB low generent en majorite des cellules de type Th2 et les CD45RB high des Thl. Dans des travaux plus recents, Powrie et al ill71 ont montre que le TNFa et surtout I’IENy jouent un role important dans le developpement de cette maladie. Un traitement par l/IL-10 entraine une protection des souris qui cesse a l’arret du traitement. Laction de l’IL-10 s’explique par une tres forte diminution des ARN messagers du TNFcx et de l’IFNy au niveau du colon. Cependant, l’action protectrite sur la maladie des cellules CD45RB low ne peut @tre attribuee uniquement a une secretion d’IL-10 car l’injection d’anticorps anti-IL-10 ne bloque pas l’effet protecteur des lymphocytes. Cet effet n’est pourtant pas dQ a l’IL-4 car l’injection d’IL-4 n’empeche pas l/apparition de la maladie bien que cette interleukine inhibe la secretion d’IFNy par les lymphocytes Thl in vivo et in vitro. On voit done que dans ce modele, les interleukines Th2 ne sont pas toutes egalement protectrices et qu’il existe probablement un autre mecanisme d’immunoregulation, qui reste a identifier. Les manipulations du systeme immunitaire qui permettent la differenciation de lymphocytes T vers le phenotype Th2 se sont r&&es efficaces dans le traitement de certaines maladies auto-immunes specifiques d’organes. En particulier, l’induction de tolerance par administration orale d’antigenes a ete etudice depuis de nombreuses annees (revue dans [llS]). Recemment, il a ete montre que la tolerance orale est due a une deletion clonale [1191, une anergie 1118, 120, 1211 et une suppression active [121, 1221. Ces differents mecanismes dependent de la dose d’antigene ingere. Aux fortes doses, deletion clonale et anergie predomiANNALES

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nent, alors qu’aux faibles doses, ce sont les mecanismes suppresseurs qui agissent. Dans des travaux ¢s, Chen et al [1231 ont montre, dans un modele de souris transgeniques pour un TcR anti-MBP, qu’il est possible d’induire une reponse Th2 ou Thl suivant que l’on donne MBP par voie orale ou en injection avec de l’adjuvant complet de Freund. Linduction du phenotype Thl provoque l’EAE chez tous les animaux. En revanche, si l’on nourrit les souris avec de faibles doses de MBP, on les protege de la maladie et leurs lymphocytes T se differencient en cellules Th2 qui secretent de I’IL-4, de L’IL-10 et du TGFB. Ces resultats suggerent que des lymphocytes porteurs du mPme TcR sont capables de se diffirencier en Thl ou Th2 suivant le mode d’immunisation utilise.

n Les lymphocytes rkgulateurs CD4 CduquCs sur 1’CpithClium thymique Dans le modele aviaire, le groupe de N Le Douarin a etudie le role de l’epithelium thymique dans l’induction et le maintien de la tolerance immunitaire [124, 1251. En particulier, certains de leurs travaux ont montre qu’une tolerance aux antigenes de caille pouvait s’installer chez un poulet porteur d’un epithelium thymique chimerique : caille-poulet. De plus, leurs resultats (Le Douarin et al [871) suggerent que des cellules T regulatrices apparaissent, qui controlent les lymphocytes T de poulet diriges contre les xenoantigenes de caille. L’existence d’une population T regulatrice, eduquee dans le thymus, a ete etudiee de facon plus approfondie dans le modele murin [lo, 1261. La troisieme poche branchiale dont derive le thymus, peut @tre dissequee sur l’embryon de souris,au 10e jour de l’embryoge&se. A ce stade, cette ebauche ne genere que des cellules epitheliales thymiques. Lorsqu’elle est greffee a une souris nude (athymique), elle est rapidement coloni(1996)

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see par les cellules hematopoietiques de l’animal receveur et donne un thymus normal. Les souris ainsi greffees ont des reponses immunitaires T normales. Si les souris nude recoivent une ebauche thymique allogenique, un thymus chimerique se developpe constitue par l’epithelium du donneur et les celluIes hematopo%tiques du receveur. A l’age adulte, ces animaux presentent une tolerance aux greffes de peau de meme haplotype H-2 que celui de l’epithelium thymique greffe. Cependant, bien que ces souris soient tolerantes in vivo, leurs lymphocytes T reagissent in vitro contre les cellules de rate et de ganglions porteuses des memes alloantigenes que le donneur. 11 existe done chez ces animaux une tolerance scindee. Modigliani et al [ 1271 ont demontre que cet &at de tolerance pouvait @tre transfere a des souris nude en leur injectant des cellules de rate et de ganglions provenant d’animaux tolerants porteurs de thymus chimerique. Ce transfert actif de la tolerance est dQ a des lymphocytes CD4+ et depend de la quantite de cellules inject&es. En effet, dans des experiences ou les lymphocytes T matures ou tolerants sont melanges dans des rapports definis avant transfert, Modigliani et al [128] ont observe que la duree de survie des greffes de peau augmente avec le nombre de cellules tolerantes transferees et qu’elle est maximale lorsque le rapport cellules non tolerantes / cellules tolerantes est egal iI 1. Ces travaux sont importants car ils montrent que des lymphocytes T regulateurs, selectionnes sur l’epithelium thymique, participent au maintien de la tolerance immunitaire. Ce phenomene est observe a la suite de la greffe d’ebauche embryonnaire thymique, en dehors de toute autre manipulation experimentale visant a induire la tolerance.

n Les lymphocytes CD8

rbgulateurs

Les etudes classiques faites dans les annees 1970-1980, avaient mis en 107

evidence le role essentiel dune population de lymphocytes T CD8+ dans les phenomenes de suppression. Le mode d’action de ces cellules etait controverse. Certains attribuaient leur fonction suppressive a leur activite cytotoxique, alors que d’autres pensaient qu’elles possedaient une fonction suppressive propre. Les cellules

CD@ cytotoxiques

Les lymphocytes T cytotoxiques peuvent supprimer une reponse anticorps en detruisant les cellules T CD4+ helper specifiques. En effet, les peptides derives des domaines VP et Va du TcR peuvent etre present& par les molecules du CMH de classe I des cellules T CD4+ helper qui peuvent ainsi devenir des cibles pour des cellules cytotoxiques. Ce mecanisme avait ete suggere experimentalement par les travaux de Sun et al 11291.Plusieurs travaux ont d’ailleurs montre que des peptides derives du TcR de clones T encephalitogenes sont capables de proteger des rats de l’EAE et que cette protection est due a des lymphocytes T specifiques des peptides du TcR [130-1321. Hong Jiang et al [133] ont present6 les resultats les plus convaincants confirmant l’existence d’un tel mecanisme. 11sont recemment demontre que des lymphocytes T CD8f jouent un role determinant dans la regulation de cellules CD4+ VJ38+ activees par l’enterotoxine B du staphylocoque (SEB). AprPs une seule injection de SEB, 30 a 40 % des lymphocytes CD4+ VJ38+sont elimines. Ce phenomiine d’elimination depend des cellules CD8+ car il n’est pas observe chez les souris depourvues de lymphocytes CD8+. En effet, apres administration de SEB, une population de cellules CD8+ cytotoxiques se developpe, qui ne detruit que les lymphocytes CD4+ VJ38+autologues. Ces auteurs montrent egalement que l’activite CTL est bloquee par des anticorps specifiques de la molecule de classe Ib du CMH : Qa-1 mais pas par des anticorps diriges contre des molecules de classe Ia du CMH. Ces resultats suggerent done qu’il existe 108

des lymphocytes T CD8+ capables de reconnaitre specifiquement un ou des peptides derives de la chaine VBS+ du TcR de cellules CD4+ VBS+ et present& dans le contexte de molecules de classeI peu polymorphes. Les cellules

CD@ de phknotype

Th2

Bloom et al ont decrit des clones T humains CD8+ suppresseurs qui s&r&tent de l’IL-4 et de l’IL-10 [134, 1351.L’existence de cellules T CD8+ capables de secreter des interleukines de type Th2 suggere qu’un mecanisme de type deviation immune puisse intervenir dans certains phenomenes de suppression. Des travaux recents ont decrit des mkthodes in vitro qui permettent de produire des lymphocytes T CD8+ de phenotype Th2. Seder et al ont montre que si l’on stimule des lymphocytes T CD8+ par des anti-CD3 en presence d’IL4, une population de cellules CD8+ secretant de l’IL-4 se developpe [101,136]. De plus, la stimulation de lymphocytes CD8+par de l’ionomytine avec du phorbol myristate et de l’IL-4 entraine la disparition des molecules CD8+ et l’apparition d’une population double-negative qui secrete de l’IL-4 et de l’IL-5. Ces lymphocytes de type Th2 perdent leurs proprietes cytotoxiques et la capacite de produire de l’IFNy et de 1’IL-2 [137]. Dans un modele de souris transgeniques pour un TcR aJ3 qui reagit avec l’antigene male H-Y presente dans le contexte H-2Db, Croft et al [1381 ont montre que suivant les conditions de stimulation, on obtient des lymphocytes CD8+ de phenotype Thl ou Th2. En presence d’IL-2 ou d’IL-12, c’est le phenotype Thl qui apparait alors qu’en pmsence d’IL-4, ce sont des cellules CD8+ de phenotype Th2 qui se developpent. Ces dernieres produisent de l’IL-4 et surtout de l’IL-5 et conservent leur activite cytotoxique. L’existence de lymphocytes T CD8+ susceptibles de se diffkrencier en cellules productrices de cytokines (( Th2 1)a ete mise en evidence dans un modele d’induction de tolerance orale. Chez le rat Lewis, une supANNALES

pression de l’EAE est obtenue par l’administration de faibles doses de MBP qui induisent des cellules qui transferent la protection. Celle-ci est mkdiee par la secretion de TGFB [1391. Chez le rat, ce sont essentiellement des lymphocytes T CDS+ qui sont impliques dans ce mecanisme de protection. En revanche, chez la souris SJL, il semble qu’a la fois les lymphocytes CD4+ et CD8+ puissent agir [140]. W Les lymphocytes rkgulateurs double-nkgatifs CD4-CDBTcR c$+ Le role des lymphocytes T dans la suppression de la reaction du greffon contre l’hbte, survenant apres greffe de moelle allogenique, a ete mis en evidence par les groupes de 0 Halle-Pannenko et S Strober [141-1431.Chez les animaux greff&, il existe des lymphocytes T aJ3double-negatifs qui regulent les lymphocytes T CD4+ et CD8+ alloreactifs responsables des destructions des tissus de l’hote [144, 1451. Ces cellules CD4-CD8-aB+ ont ete appelees <( cellules suppressives naturelles )) par S Strober 11461. Son groupe a produit des clones de cellules T suppressives et caracterise leurs TcRs [145,1471. Le TcR de l’un de ces clones qui est autoreactif et reagit avec un antigene des lymphocytes B, a 6th utilise pour produire des souris transgeniques. Deux types de souris transgeniques ont ete obtenus : une lig&e qui exprime le TcR transgenique sur les cellules simple positives CD4+ ou CD8+ et une lignee qui presente un TcR transgenique a la fois sur les lymphocytes T doublenegatifs et simple positifs [1481. Des greffes de moelle osseuse de souris transgeniques (back-crossees sur fond BALB/c) ont ete pratiq&es sur des souris BALB/c nude irradiees letalement. Lorsque les cellules de moelle proviennent de la lignee transgenique qui exprime le TcR sur les lymphocytes simple positifs, une maladie auto-immune se developpe. En revanche, si les cellules proviennent de la lignee transgenique qui exprime aussi le TcR sur

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les lymphocytes double-negatifs, la greffe prend et la pathologie autoimmune n’apparait pas. Enfin, si des lymphocytes double-negatifs TcR transgeniques sont purifies et melanges a de la moelle osseuse contenant les cellules simple positives transgeniques, la maladie ne se developpe pas. Ces resultats sugg&rent que les lymphocytes T 0rB double-negatifs sont capables de reguler les reponses auto-immunes en plus des reactions allogeniques 11481.

n Production de lymphocytes r6gulateurs par traitement avec des anticorps anti-CD4 ou CDS Le groupe de Waldmann a developpe des methodes d’induction de tolerance chez l’adulte, grace a des anticorps anti-CD4 ou CD8 qui n’eliminent pas les lymphocytes cibles in vivo (revue dans [86]). Cet &at de tolerance est dominant car l’introduction de cellules T non tolerantes chez des hates rendus tolerants ne rompt pas la tolerance [149]. De plus, les lymphocytes T transfer& deviennent eux-memes tolerants en presence de cellules CD4+ tolerantes [1501 et du tolerogene [151]. Afin d’expliquer leurs resultats, un modele d’
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Rupture de tokirance n Rupture de tolbrance au niveau du compartiment T Dbfaut de sblection des lymphocytes T CD@

Les lymphocytes T CD4+ et CDS+ sont impliques dans la pathogenic de nombreuses maladies autoimmunes. 11semble cependant que les lymphocytes T CD4+ soient les elements initiateurs de la plupart de celles-ci. I1 est done important d’evaluer les arguments experimentaux suggerant que la selection negative des lymphocytes CD4+ est moins efficace que celle des cellules CDS+. L’elimination, dans le thymus, des clones T autoreactifs CD4+ a ete demontree dans les trois modeles transgeniques suivants : 1) chez les souris transgeniques porteuses d’un TcR anti-IAS [201 ; 2) chez les souris transgeniques pour un TcR restreint aux molecules de classe II et specifique d’un peptide du composant C5 du complement de souris [152] ; 3) chez des souris double-transgeniques (TcR anti-idiopeptide x chaine leg&e Id+) ]21 I. Cependant, un defaut de selection negative des cellules T CD4+ a ete evoque dans plusieurs autres modeles de souris transgeniques (tableau III). Nous pensons que ce defaut de selection negative apparait dans les modeles transgeniques pour les deux raisons suivantes. - a. Les capacites d/elimination clonale sont depasseescar les quantites d’autoantigenes disponibles sont insuffisantes. En effet, Forster et al ]1531 ont montre clairement qu’il existe un &at de tolerance chez les souris qui expriment un TcR transgenique sur 10 % seulement de leurs lymphocytes T, alors qu’une auto-immunite se developpe chez celles qui l’expriment sur 80 % de la population T. - b. Labsence d’un repertoire polyclonal T peut intervenir de deux facons, les cellules T non transgeniques controlent les lymphocytes T autoreactifs ou entrent en competition avec eux et les eliminent des zones lymphocytaires T (comme cela a ete observe pour les lympho(1996)

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cytes B autoreactifs par le groupe de C Goodnow). Les resultats de J Lafaille et al [1541 sont en accord avec l’une de ces deux possibilites. En effet, l’incidence de la maladie auto-immune augmente tres nettement quand les souris transgeniques, croisees sur fond RAG”/“, ont un repertoire T anti-MBP strictement monoclonal [1541. Les preuves experimentales en faveur d’une moins bonne selection negative des cellules CD4+ restent, pour l’instant, assezfaibles d’autant que dans plusieurs modeles de souris transgeniques, la tolerance a des proteines solubles s’etablit pour des concentrations faibles en proteine circulante (CEA, HEL soluble, insuline humaine). DBfaut de d&l&ion (Fas/Fas ligand)

pkriphbique

Plusieurs groupes ont montre que l’antigene Fas et/au son ligand sont impliques dans la deletion peripherique des lymphocytes T [158-1601. Neanmoins, au niveau du thymus, Fas ne semble pas intervenir dans les selections positive et negative, car celles-ci semblent normales chez les souris MRL/lpr [161,162]. Lantigene Fas est implique dans l’elimination des clones T autoreactifs mais aussi dans la deletion des cellules T activees par un antigene &ranger. Chez les souris MRL/Lpr qui developpent un lupus, il semble qu’il y ait un defaut de deletion peripherique [1631. Recemment, des mutations du gene Fas, entrainant un defaut d’apoptose des lymphocytes T et B, ont ete mises en evidence chez des enfants presentant un syndrome lymphoproliferatif accompagnede manifestations auto-immunes [164,165]. Persistance d’un rbpertoire T contre des kpitopes cryptiques ou sow-dominants

11est maintenant clair que des cellules T specifiques d’antigenes du soi, qui ne sont pas appretes et present&, peuvent Ptre trouvees dans le repertoire d’une souris normale [23,166-1681 (cf (Xl’univers des peptides tolerogenes ,,). Ces cellules T 109

Tableau Mod& tfms&iq4e

III. Mod&s de sotis transgeniquespr&entant un defaut de s&ctior~ Spt’cifkitk du TcR

sont ignorantes et inactives chez un animal normal puisqu’elles ne rencontrent jamais ou tres rarement l’antigene contre lequel elles sont dirigees. Des etudes recentes ont montre que ces cellules T ignorantes peuvent @tre activees si l’on immunise avec certains peptides provenant de prot&es du soi, ou par des peptides en-angersmimant un peptide du soi. Ainsi, dans le modele murin de sclerose en plaque (EAE), l’immunisation avec un peptide issu de la proteine basique de la myeline induit initialement une reponse restreinte a celui-ci. Cependant, au tours du developpement de la maladie, la reponse des cellules T se diversifie a d’autres peptides cryptiques issus de la MBP du soi [169]. Ainsi, la MBP du soi, qui normalement n’engendre pas d’auto-immunite, contribue au developpement de la maladie par I’intermediaire de determinants cryptiques. Dans un systeme experimental analogue, il a et& demontre que la primo-stimulation de cellules autoreactives avec un peptide cryptique du soi peut initier une reponse autoreactive qui diffuse a d’autres proteines du soi normalement non immunogenes [168,170,171 I. Par exemple, Mamula et al [1721ont montre que les souris ne repondent pas a une immunisation avec leur propre cytochrome c (cyt c). Cependant la co-immunisation de souris avec le peptide cryptique 81-104 du cyt c et la proteine du soi native g&&-e une reponse des cellules T dirigees contre d’autres regions de la proteine 11681.De meme, la diversification du compartiment autoreactif des cellules B a egalement ete 110

site &erpression de I’antig&s

nkgative

R&tic tion CMfi du TCR

* Puthologie

observee dans plusieurs modeles experimentaux [170,173,1741. L’importance de ces modeles reside dans le fait que des proteines du soi peuvent @tre rendues immunogenes sous certaines conditions. Par exemple, l’immunisation avec une proteine presentant une forte homologie moleculaire avec une proteine du soi peut declencher une reponse cellulaire T specifique de l’antigene &ranger, et une reponse anticorps presentant des reactions croisees entre la proteine etrangere et la proteine du soi [175,1761. Or il est maintenant bien etabli que l’appretement par les cellules B specifiques d’un antigene influence le spectre de peptides qui peuvent etre present& par les molecules du CMH a la surface de la cellule [1771791. De la mPme facon, les recepteurs des cellules B influencent le routage vers differents compartiments endosomaux, la cinetique et l’appretement de l’antigene [180,181]. On peut aisement imaginer que l’appretement aberrant des proteines du soi puisse generer des peptides prealablement consider& comme sous-dominants ou cryptiques et ainsi jouer un role important dans le developpement de l’autoimmunite. Cela implique cependant que les cellules B, comme cellules presentatrices des autoantigenes, jouent un rhle critique dans l/activation des cellules T ignorantes. Des resultats contradictoires ont ete publies sur le rale des cellules B dans l’activation des cellules T naives [172, 182-1851. Leur rBle comme cellules professionnelles presentatrices d’antigene reste a etablir. Le spectre de peptides present& peut egalement &re modifie par la ANNALES

des lymphocytes

T CD4+. Rkf&ences

Auto-immunitP

t1531

Auto-immunitC Auto-Munit

[154,1551 11541

Auto-immuniti!

t1571

secretion de cytokines, notamment INFy et TNFa. Cela a pour consequence une augmentation des molecules de classesI et II du CMH a la surface des APCs, une augmentation des molecules d’adhesion et l’induction de certaines proteases impliquees dans l’appretement de l’antigene 1186-1881. Dans ces conditions, l’appretement de l’antigene subit une augmentation g&-&ale qui pourrait conduire a l’apparition dune reponse contre cryptiques des determinants demasques par la situation inflammatoire. Un autre mecanisme peut egalement expliquer la presence de cellules T autoreactives apres le declenchement d’une reponse anticorps par homologie moleculaire avec le soi [I 76,189l. 11ne s’agit plus de cellules dirigees contre des determinants cryptiques, mais de cellules de faible affinite pour des epitopes immunodominants. 11a ete suggere que de telles cellules echappent a la selection negative dans le thymus chez des animaux transgeniques pour le HEL lorsque la concentration serique en HEL est inferieure a 2 ng/mL [26,1901. Ainsi, si l’on immunise ces souris transgeniques avec une proteine mutante presentant un neo-epitope, on constate l’apparition d’autoanticorps. Chez cessouris, qui possedent entre 10 et 15 ng/mL de HELcirculant, on constate apres reimmunisation par du HEL, l’apparition de cellules T dirigees contre l’epitope immunodominant [176]. Ces cellules T ne portent pas le TcR public [1901,suppose de forte affinite. Dans le cas d’un antigene circulant, la produc-

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tion d’autoanticorps pourrait diminuer la concentration en antigene du soi. Cette diminution de la concentration circulante en proteine du soi modifierait l’induction de tolerance des cellules T vis-a-vis de cette proteine dans le thymus, permettant aux clones de moindre affinite d’y echapper. Ces clones pourraient ensuite etre recrutes a la peripherie. Un troisieme mecanisme expliquerait la rupture de tolerance par homologie moleculaire entre une proteine &rang&e et une proteine du soi 11911. Celui-ci est fonde sur le fait qu’un TcR peut reconnaitre des peptides distincts mais structuralement similaires. 11a ete montre que des clones de cellules T dir&es contre le peptide 85-99 de la MBP provenant de malades atteints de sclerose en plaque, etaient capables de reagir egalement avec des peptides similaires provenant de virus ou de batteries [1911. Cependant, la nature diverse de ces peptides et la presence ubiquitaire de certains de ces pathogenes rendent difficile l’etablissement d’un lien epidemiologique direct entre ces infections virales et le declenchement de la maladie. Un seul modele de declenchement de maladie auto-immune par homologie moleculaire avec un virus a ete decrit [174]. Une keratite necrotique stromale est declenchee dans certaines souches de souris par une infection avec le virus de l’herpes simplex 1 (HSV-1). Cette pathologie est due a des cellules T CD4+ dirigees contre le virus qui presente une reactivite croisee avec un peptide de la cornee. Ces lymphocytes sont capables de transferer la maladie h des souris receveuses BALB/c nude. Les auteurs ont egalement identifie l’un des facteurs genetiques de susceptibilite a la maladie. En effet, ces cellules T presentent aussi une reaction croisee avec un peptide provenant de l’appretement d’immunoglobulines d’isotype IgGza et d’allotype Ighb. Les cellules T specifiques peuvent etre rendues tolerantes par l’injection, aux souris susceptibles, d’IgG2a ou de grandes quantites du ANNALES

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peptide (292-308) derive de cette Ig. Les souris ainsi traitees deviennent alors resistantes a la maladie provoquee par le virus, comme les souris d’allotype Ighb, qui sont c( naturellement >j tolerantes & ce peptide. Au contraire, les souris d’allotype different ne sont pas tolerantes a ce peptide et possedent done en peripherie des cellules T susceptibles de reconnaitre un peptide de la cornee. Lactivation de celles-ci par reaction croisee avec le virus conduit B une destruction de la cornee. La reconnaissance croisee des cellules T semble done jouer un role a la fois dans l’induction [192, 1931 et la rupture de tolerance 11921. Rupture

d’un &at anergique

Le groupe de R Schwartz a montre qu’il etait possible de rendre anergiques des lymphocytes T CD4+ en les activant par leur TcR en absence de seconds signaux costimulateurs [1941. Cet &at anergique se caracterise par un defaut de transcription du gene de l’interleukine 2, dQ a une diminution du facteur AI’-1 et de la transactivation qu’il provoque au niveau du promoteur de I’IL-2 J1951. Le traitement des lymphocytes T anergiques par l’IL-2 retablit leur reactivite [196]. De meme, dans un modele de souris triple-transgeniques, le groupe de JFAP Miller a pu lever l’anergie de lymphocytes T CD8+ 1331par l’IL-2. Les souris transgeniques qui expriment dans les ilots du pancreas le gene de l’IL-2 ou la molecule H-2Kb ne presentent pas de pathologie auto-immune, bien que chez les souris transgeniques IL-2 il y ait une tres forte infiltration lymphocytaire au niveau des cellules B du pancreas [1971. Les animaux double-transgeniques provenant du croisement de souris transgeniques H-2Kb avec des souris transgeniques pour un TcR antiH-2Kb ne developpent pas de diab&e immun. Cela est dG au fait que les lymphocytes T porteurs du TcR transgenique de haute affinite sont elimines dans le thymus oh il existe une tres faible quantite d’H-2Kb, et que les lymphocytes T de faible affinite persistent a Y&at anergique. (1996)

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Chez les souris triple-transgeniques (H-2Kb x TcR anti-H-2Kb x IL-21, un diabete immun se developpe, montrant ainsi que meme in vivo, 1’IL-2 peut lever l’anergie 1331. Le role de la molecule costimulatrice B7-1 a ete evalue dans un modele de souris transgeniques par Guerder et al [198]. L’expression de B7-1 ou de molecules de classeII du CMH au niveau des ilots J3de Langherans, obtenue par transgenese, ne provoque pas le developpement d’un diabete auto-immun chez la plupart des animaux simple-transgeniques. En revanche, la coexpression des molecules de classeII du CMH et de B7-1 entraine une destruction autoimmune des cellules B du pancreas. Ces resultats montrent que la molecule B7-1 n’est pas suffisante a elle seule pour rompre un &at anergique. 11 est probable que d’autres cosignaux fournis par les CPA activees soient necessaires dans la situation physiologique. En revanche, les lymphocytes T specifiques des complexes peptides-CMH classe II transgenique, normalement anergiques [54,199], sont actives par B7-1 chez les souris doubletransgeniques. Activation

de c/ones

T indiffkrents

Lexistence de lymphocytes T CD8+ indifferents, qui ne sont ni reactifs ni to&ants, a d’importantes implications en auto-immunite. Comme l’ont montre les groupes de Zinkernagel 1501et d’oldstone 1491,l’expression de glycoproteines virales dans les cellules J3du pancreas n’entraine pas de diabete a moins que l’on injecte le virus pathogene a ces souris. L’infection induit une presentation de l’antigene viral par des CPA professionnelles capables de delivrer les seconds signaux. Cela tree un environnement inflammatoire avec secretion de multiples cytokines. 11en resulte une activation des lymphocytes T CD8+ autoreactifs qui detruisent les ilots du pancreas. Afin d’evaluer le role respectif des lymphocytes T CD4+ et CD8+ dans l’induction de la maladie, des animaux transgeniques (GP-LCMV) 111

ont recu des injections d’anticorps anti-CD4 ou anti-CD8 un jour avant ou apres le declenchement d’une infection par le LCMV 1501. Chez les animaux trait& par un anti-CD4 ou un anti-CDB, aucun signe de diabete n’a pu @tre detect& Ces experiences montrent l’importance des lymphocytes CD4+ et CDB+ dans la genese du diabete sucre. Ce modele est tres interessant car il met en evidence le role de l’infection virale comme facteur declenchant de la maladie auto-immune, laquelle evolue ensuite independamment de la maladie virale. Cependant, dans le modele decrit par Ie groupe d’oldstone, l’expression de la molecule costimulatrice B7-1 au niveau des cellules /3 du pancreas entraine chez la souris double-transgenique (GP-LCMV x B7-1) une rupture de tolerance avec induction d’un diabete insulino-dependant en l’absence d’infection par le virus LCMV 12001. Ce resultat montre que la costimulation par B7-1 est suffisante pour rompre un etat d’indifference, alors qu’elle ne l’etait pas pour rompre un etat anergique (voir ci-dessus). Dans une situation physio-pathologique, ce sont sans doute les CPA qui delivrent ce signal. Cytokines

et auto-immunif12

Les cytokines jouent un role majeur dans le developpement, l’amplification et la regulation negative des reponses immunitaires. Plusieurs modeles de souris (( knock out >>ou transgeniques pour les genes de cytokines ont montre l’importance de celles-ci dans les maladies autoimmunes. Ainsi, l’equipe de N Sarvetnick a produit plusieurs souris transgeniques qui expriment le gene de l’IFNy dans les ilots du pancreas 12011, a la jonction neuro-musculaire 12021, dans les cellules de la r&tine 12031. Chez ces trois souris, se developpe une maladie autoimmune avec atteinte du tissu cible. Lorsque l’IFNy s’exprime dans les ilots du pancreas, les animaux presentent un diabete sucre, au niveau de la plaque motrice, une myasthenie, au niveau de la &tine, une perte 112

des photorccepteurs et une infiltration cellulaire intraoculaire [2041. Par ailleurs, une colite inflammatoire se developpe chez les souris q( knock out )>, obtenues par destruction des genes de l’IL-2 12051, de l’IL-10 [206] ou du TGFB [207,208] par recombinaison homologue au locus. /We do phcinotype

Th 7/ Th2

Nous n’analyserons pas en detail le role des lymphocytes Thl dans les maladies specifiques d’organes et celui des Th2 dans l’auto-immunite systemique, parce que plusieurs revues recentes sur ces themes ont deja ete publiees [209-2111et qu’un des articles de ce numero desAnnales y est consacre (Liblau et al, page 87). 11nous parait cependant interessant de souligner que le retablissement d’un equilibre entre cellules Thl et Th2 permet d’ameliorer ou de prevenir de nombreuses maladies auto-immunes experimentales. Ainsi, les methodes favorisant l’apparition de lymphocytes Th2 protegeront contre les maladies specifiques d’organes, dues principalement aux cellules Thl.

n Rupture de tolkrance au niveau du compartiment lymphocytaire B Comme nous l’avons vu precedemment, les lymphocytes B auto-reactifs sont control& a differentes etapes de leur developpement. Les mecanismes impliques sont l’elimination clonale ou l’anergie qui surviendront en fonction du degre d’agregation des recepteurs de surface induit par l’autoantigene. Au cas oti l’autoantigene ne provoque pas d’agregation des recepteurs, les lymphocytes B persistent. Cependant, dans tous cescas, l’absence de lymphocytes T autoreactifs capables de collaborer avec les cellules B autoreactives contribuera au maintien de l’etat de tolerance. En effet, il a ete montre dans le modele de souris transgeniques pour HEL et pour les Ig de surface anti-HEL que la concentration minimale, en HEL circulant, necessairea la tolerisation du compartiment B anti-HEL etait ANNALES

moins 10 fois superieure a celle capable d’eliminer la reponse T helper au

WI. DBfaut d’&imination

clonale

Dans le modele de souris transgeniques decrit par le groupe de Honjo [67], des lymphocytes B porteurs d’IgM antiglobules rouges de souris sont elimines dans la moelle osseuse.Cependant, des lymphocytes autoreactifs, porteurs de l’antigene de surface Lyl-B, s’echappent et colonisent le peritoine. Ceux-ci produisent des anticorps anti-erythrocytes et sont responsables de l’anemie hemolytique observee chez certaines souris transgeniques. En effet, l’injection de globules rouges de souris dans la cavite peritoneale des animaux malades induit une apoptose des lymphocytes et une regression de l’anemie hemolytique [67]. Comme celle-ci ne survient que chez 50 % des animaux transgeniques, les auteurs ont pen& que les lymphocytes B pathogenes etaient actives par des infections bacteriennes. Apres administration de LPS par voie orale, ils ont observe que la maladie apparaissait chez toutes les souris transgeniques et qu’elle coi’ncidait avec une activation concomitante des lymphocytes B de la cavite peritoneale et de la lamina propria de l’intestin

[212]. Par ailleurs, d’autres facteurs peuvent permettre a des lymphocytes B d’echapper a une deletion clonale : rarete de l’antigene, expression en faible quantite sur des tissus peripheriques, defauts genetiques affectant la deletion. Rupture

d’un &at anergique

Dans le modele de souris transgeniques doubles (HEL x Ig anti-HEL), il a ete montre que les lymphocytes B proliferent en presence d’anticorps anti-CD40, ou de membranes de cellules T helper (porteuses du ligand de CD40) 12131.Si avec les anticorps anti-CD40 sont ajoutes de l’IL-4 ou de l’IL-5, les lymphocytes B anergiques proliferent et produisent des anticorps 12131.La desensibilisation du recepteur pour l’antigene n’est pas definitive et en pre-

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sence de seconds signaux, l’anergie est levee. Ainsi, tome stimulation capable de delivrer des seconds signaux efficaces entrainera une rupture de l’etat anergique. Rupture de tol&ance 6 par apparition de lymphocytes T helper

Dans certains cas, les lymphocytes T helper peuvent collaborer efficacement avec des lymphocytes B indifferents ou anergiques. Castedo et al [214] ont montre que les cellules B autoreactives capables de reconnaitre la r&nine dont la concentration serique est de lo-‘5 M peuvent etre activees et produire des anticorps antirenine [214]. Cette activation est obtenue en injectant des lymphocytes T antirenine actives a des animaux normaux [214]. De meme, si l’on injecte des souris transgeniques HEL avec un HEL mute de telle facon qu’un neo-epitope T soit tree, on observe une bonne production d’autoanticorps anti-HEL [1761.Les cellules T helper peuvent done provenir de lymphocytes qui n’ont pas et& elimines ou dont l’anergie a ete levee. Par ailleurs, un antigene etranger, porteur d’epitopes B presentant une reaction croisee avec le soi, pourra stimuler des lymphocytes T helper capables de collaborer avec les lymphocytes B autoreactifs.

Conclusions Les travaux sur la tolerance immunitaire ont permis de mettre en evidence de nombreux mecanismes intervenant a differentes &apes du developpement des lymphocytes T et B. Plusieurs auteurs ont suggere points de que ces differents controle, places en serie, assurent le maintien de l’ktat de tolerance aussi bien pour les lymphocytes T [2152171que B [74].Il est done t&s probable qu’une rupture de tolerance resulte de dysfonctionnements multiples qui affectent plusieurs points de controle successifs. Le declenchement d’une maladie auto-immune semble impliquer une premiere agression par un agent infectieux. En effet, les virus et les ANNALES

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batteries stimulent de facon t&s efficace le systeme immunitaire. 11s sont capables d’activer les cellules dendritiques qui presentent les antigenes et delivrent l’ensemble des seconds signaux necessaires a l’activation des lymphocytes T. Dans un second temps, des lymphocytes T autoreactifs sont a leur tour stimules : ils reconnaissent des epitopes cryptiques provenant des tissus l&es, ou des epitopes du soi presentant une reaction croisee avec les antigenes bacteriens. Cette reaction dirigee contre des constituants du soi aggrave les lesions tissulaires et favorise l’extension de la reponse contre d’autres constituants cellulaires [169, 171, 2181. D’autre part, des predispositions genetiques jouent un role important dans l’apparition d’une maladie auto-immune. Un lien entre certains syndromes auto-immuns et les genes du CMH a ete etabli (revue dans [219, 22011. Cependant, de nombreux autres genes non lies au CMH sont aussi impliques. Des analyses genetiques sont en tours pour les cartographier et identifier leurs fonctions (revue dans 12211).Il est tres probable, par exemple, que des facteurs genetiques favorisent la polarisation de la reponse T vers le phenotype Thl ou Th2, entrainant ainsi le developpement de maladies autoimmunes systemiques ou specifiques d’organe. Malgre les progres importants realises dans la description des mecanismes de maintien et de rupture de la tolerance, on ne dispose pas encore de tous les elements qui permettraient une comprehension complete du developpement des maladies auto-immunes, a l’echelle cellulaire et moleculaire. L’identification des agents infectieux declenchants et des produits des genes impliques dans la deregulation du systeme immunitaire devrait permettre de developper des methodes rationnelles de prevention et de traitement des maladies auto-immunes.

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tion of lethal graft-versus-host reaction directed against non-H-2 antigens. Transplantation 36, 60 143 Strober S, Hertel-Wulff B, Schwadron RB (1987) Role of natural suppressor cells in bone marrow transplantation, Transplant Proc 19, 88 144Bmley-Rosset M, Miconnet I, Canon C. Halle-Pannenko 0 (1990) Mlsa ee&rated suppressor cells. I. Suppression is mediated by double-negative (CD3+CD5+CD4-CDB-) aloha/beta T cell receptor-bearing cells. ] hmunol 145, 4046 145Strober S, Dejbachsh-Jones S, Van Vlasselaer I’. Duwe G. Salimi S. Allison JP (1989) Cloned natural suppressor cell lines express the CD3+CD4CD8. surface phenotype and the alpha, beta heterodimer of the T cell antigen receptor. J 1mmunoI 143, 1118 146 Strober S (1984) Natural suppressor (NS) cells, neonatal tolerance, and total lymphoid irradiation: exploring obscure relationships. Annu Rev Immunol2,219 147Strober S, Palathumpat V, Schwadron R, Hertel-Wulff B (1987) Cloned natural suppressor cells prevent lethal graft-“s-host disease. I lmmunol 138, 699 148Strober SL, Cheng D, Zeng R, Palathumpat S, Deibakhsh-Tones I? RH Sibley 11996) double negative (CD4. CD8+3+) T cells which promote tolerance induction and regulate autoimmunity. lmmunol Rev 149, 217 149 Qin S, Wise M, Cobbold SP, Leong L, Kong YM, Parnes JR, Waldmann H (1990) Induction of tolerance in periheral T cells with monoclonal antigodies. &Y J Immunol 20, 2737 150Qin S, Cobbold SP, Pope H, Elliott J, Kioussis D, Davies I, Waldmann H (1993) ‘Infectious’ transplantation tolerance. Science 259, 974 151 Scully R, Qin S, Cobbold S, Waldmann H (1994) Mechanisms in CD4 antibody-mediated transplantation tolerance: kinetics of induction, antigen dependency and role of regulatory T cells. Eur J Immunol 24, 2383 152 Stockinger B, Zal T (1994) Self antigen presentation for induction of tolerance or autoimmunityin MHC class II T cell receptor transgenic mice. J Cell Biochem (Suppl 18D), V510, 153 Forster I, Hirose R, Arbeit IM, Clausen BE, Hanahan D (1995) Limited capacitv for tolerization of CD4+ T cells specific for a pancreatic beta cell neoantigen. Immunity 2, 573 154 Lafaille JJ, Nagashima K, Katsuki M, Tonegawa S (1994) High incidence of spontaneous autoimmune encephalomyelitis in immunodeficient antimyelin basic protein T cell receptor transgenic mice. Cell 78, 399 155 Goverman J, Woods A, Larson L, Weiner LP, Hood L, Zaller DM (1993) Transgenic mice that express a myelin basic protein-specific T cell receptor

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develop spontaneous autoimmunity Cell 72, 551 156Katz JD, Wang B, Haskins K, Benoist C, Mathis D (1993) Following a diabetogenic T cell from genesis through pathogenesis. Cell 74, 1089 157 Scott B, Liblau R, Degermann S, Marconi LA. Oeata L. Caton AI. McDevitt HO, Lo D fi994) ‘A role fornon-MHC genetic polymorphism in susceptibility to spontaneous autoimmunity. Immunity 1, 73 158 Crispe IN (1994) Fatal interactions: Fas-induced apoptosis of mature T cells. Immunity 1, 347 159Musette P, Pannetier C, Gachelin G, Kourilsky P (1994) The expansion of a CD4+ T cell population bearing a distinctive beta chain in MRL lor/Lor mice suggests a role for the fas protem in peripheral T cell selection. Eur J lmmunol 24, 2761 160Singer GG, Abbas AK (1994) The fas antigen is involved in peripheral but not thymic deletion of T lymphocytes in T cell receptor transgenic mice. Immunity 1, 365 161 Sidman CL, Marshall JD, Beamer WG, Nadeau JH, Unanue ER (1986) Two loci affecting B cell responses to B cell maturation factors. 1 Exp Med 163, 116 162Herron LR, Eisenberg RA, Roper E, Kakkanaiah VN, Cohen PL, Kotzin BL (1993) Selection of the T cell receptor repertoire in Lpr mice. J Immunol 151, 3450 163 Bossu P, Singer GG, Andres P, Ettinger R, Marshak-Rothstein A, Abbas AK (1993) Mature CD4+ T lymphocytes from MRL/Lur mice are resistant to receptor-mediated tolerance and apoptosis. 1 Immunol 151, 7233 164 Rieux-Laucat E Le Deist E Hivroz C. Roberts IA, Debatin KM,‘Fischer A; de Villartay JP (1995) Mutations in Fas associated with human lymphoproliferative syndrome and autoimmunity Science 268, 1347 165Fisher GH, Rosenberg FJ, Straus SE, Dale JK, Middleton LA, Lin AY, Strober W, Lenardo MJ, Puck JM (1995) Dominant interfering Fas gene mutations impair apopt&is in” a human autoimmune lymphoproliferative syndrome. Cell 81, 935 166Moudgil KD, Sercarz E (1993) Dominant determinants in HEL correspond to the cryptic determinants within its self-homologue, mouse lysozyme: implication in shaping of the T cell repertoire and auto&munity. J Exp Med 178, 2131 167 Benichou G, Fedoseyeva E, Olson CA, Geysen HM, McMillan M, Sercarz EE (1994) Disruption of the determinant hierarchy on a self-MHC peptide: concomitant tolerance induction to the dominant determinant and priming to the cryptic self-determinant. Inf Immunol 6, 131 168Mamula MJ (1993) The inability to process a self-peptide allows autoreactive T cells to escape tolerance. J Exp Med 177, 567 I

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