Sélection positive et négative des cellules T

Question 1

Qu’est-ce qui compose le cortex du thymus (3)?

Answer 1

-cellules épithéliales corticales (CEC)
-macrophages
-thymocytes (DN et DP)

Question 2

Qu’est-ce qui compose la jonction cortico-médullaire du thymus (3)?

Answer 2

-entrée des précurseurs hématopoiétiques
-cellules dendritiques (DC)
-thymocytes DP

Question 3

Qu’est-ce qui compose la médulla du thymus?

Answer 3

-cellules épithéliales médullaires (MEC)
-cellules dendritiques (DC)
-thymocytes (CD4SP et CD8SP)

Question 4

Quand se fait la sélection positive/négative des T?

Answer 4

-lors du développement des lymphocytes T dans le thymus

Question 5

Qui subi une sélection négative vs positive?

Answer 5

-élimination des lymphocytes T exprimant un RCT autoréactif (sélection négative)

-survie des lymphocytes T exprimants un RCT capable d’interagir avec les molécules de classe I ou II du CMH du soi (restriction par le CMH, sélection positive)

Question 6

Quels sont les lymphocytes T qui meurent (2)?

Answer 6

-mort des lymphocytes T ayant un RCT incapable d’interagir avec les molécules de classe I ou II du CMH

-mort des lymphocytes T n’exprimant pas un RCT

Question 7

Est-ce que les cellules dendritiques (d’origine hématopoïétique) peuvent induire la sélection positive?

Answer 7

Non, les cellules dendritiques d’origine hématopoïétique ne participent généralement pas à la sélection positive. La sélection positive des lymphocytes T a lieu dans le thymus et dépend principalement des cellules épithéliales thymiques corticales, qui expriment le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) nécessaire pour sélectionner les lymphocytes T avec des récepteurs (TCR) capables de reconnaître le CMH du soi.

Les cellules dendritiques jouent un rôle crucial dans l’activation des lymphocytes T et la présentation d’antigènes en périphérie, mais elles sont surtout impliquées dans la sélection négative (élimination des lymphocytes T autoréactifs) et la tolérance immunitaire centrale dans le thymus, en particulier dans la médulla thymique.

Question 8

Décrire les évènements qui surviennent dans le thymus lors de la sélection positive et négative (4).

Answer 8

1. Dans le cortex : Mort par négligence = RCT incapable d’interagir avec le CMH du soi
2. Dans le cortex : Sélection positive = RCT interagissant avec le CMH du soi —> cellules épithéliales
3. Dans la jonction cortico-médullaire/médulla : Sélection négative = RCT de trop haute affinité pour le CMH du soi —> cellules dendritiques dérivées de la moëlle osseuse
4. Dans la jonction cortico-médullaire/médulla : Survie des cellules T restreintes au CMH du soi et non auto-réactives

Question 9

Quel type de cellule est absent lorsqu’il y a une absence de molécule de classe I?

Answer 9

Présent : DN (CD4-8-), DP (CD4+8+), CD4SP (CD4+)

Absent : CD8SP (CD8+)

Question 10

Quel type de cellule est absent lorsqu’il y a une absence de molécule de classe II?

Answer 10

Présent : DN (CD4-8-), DP (CD4+8+), CD8SP (CD8+)

Absent : CD4SP (CD4+)

Question 11

Qu’est-ce qu’une souris KO?

Answer 11

Une souris KO (ou knockout) est une souris génétiquement modifiée pour que l’un de ses gènes soit inactivé ou “knockout”. Cette inactivation est réalisée en supprimant ou en modifiant une partie spécifique du gène dans son génome, de sorte qu’il ne puisse plus produire la protéine correspondante ou que cette protéine soit non fonctionnelle.

Question 12

Est-ce que l’absence des molécules de classe I et II du CMH va affecter la génération des thymocytes DP?

Answer 12

Oui, l’absence des molécules de classe I et II du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) va affecter la génération et la maturation des thymocytes double positifs (DP, exprimant à la fois CD4 et CD8).

Les thymocytes DP dépendent de l’interaction entre leur récepteur T (TCR) et les molécules du CMH pour passer par la sélection positive dans le thymus. Les molécules de classe I du CMH sont nécessaires pour la sélection positive des thymocytes CD8+ simples positifs, tandis que les molécules de classe II du CMH sont nécessaires pour la sélection des thymocytes CD4+ simples positifs.

Si les molécules de classe I et II du CMH sont absentes, les thymocytes ne recevront pas les signaux nécessaires à la sélection positive, ce qui entraînera une absence de maturation en cellules T CD4+ et CD8+. En conséquence, la population de thymocytes DP sera affectée, car ceux-ci ne pourront pas évoluer vers des cellules T matures fonctionnelles.

Question 13

Est-ce que l’absence des molécules I du CMH va affecter la génération des thymocytes CD4SP?

Answer 13

Non, l’absence des molécules de classe I du CMH n’affectera pas directement la génération des thymocytes CD4 simples positifs (CD4SP).

La sélection positive des thymocytes CD4SP dépend des molécules de classe II du CMH, car ces cellules reconnaissent spécifiquement les complexes peptide-CMH de classe II.

Ainsi, en l’absence des molécules de classe I du CMH, la génération des thymocytes CD4SP ne sera pas significativement impactée. En revanche, cette absence affectera principalement la génération des thymocytes CD8SP, qui ne pourront pas recevoir les signaux de sélection positive nécessaires à leur maturation.

Question 14

Est-ce que l’absence des molécules de classe II du CMH va affecter la génération des thymocytes CD4SP?

Answer 14

Oui, l’absence des molécules de classe II du CMH affectera la génération des thymocytes CD4 simples positifs (CD4SP).

Les thymocytes CD4SP dépendent de la reconnaissance des complexes peptide-CMH de classe II pour passer par la sélection positive dans le thymus. Cette sélection est essentielle pour permettre aux thymocytes CD4+ de survivre, de se différencier et de devenir des cellules T CD4 matures et fonctionnelles.

En l’absence des molécules de classe II du CMH, les thymocytes DP (double positifs, exprimant à la fois CD4 et CD8) ne recevront pas les signaux de sélection positive requis pour se différencier en thymocytes CD4SP. Par conséquent, la population de cellules T CD4+ matures dans la périphérie sera fortement réduite, voire absente.

Question 15

Que sont les souris transgéniques?

Answer 15

Les souris transgéniques sont des souris génétiquement modifiées pour exprimer un gène supplémentaire (transgéne)

Question 16

Est-ce que nous retrouverons les mêmes populations de thymocytes (DN, DP, CD4SP et CD8SP) chez le mâle et la femelle?

Answer 16

Oui, en général, les mêmes populations de thymocytes (DN, DP, CD4SP et CD8SP) se retrouvent chez les souris mâles et femelles. Le développement des thymocytes suit les mêmes étapes de différenciation dans les deux sexes :

1. DN (double négatif) : Les thymocytes n’expriment ni CD4 ni CD8.
2. DP (double positif) : Les thymocytes expriment à la fois CD4 et CD8.
3. CD4SP (simple positif CD4) : Les thymocytes expriment seulement CD4, après sélection positive par les molécules de classe II du CMH.
4. CD8SP (simple positif CD8) : Les thymocytes expriment seulement CD8, après sélection positive par les molécules de classe I du CMH.

Question 17

Quelle population de thymocytes sera absente chez le mâle?

Answer 17

Chez les souris mâles, une population spécifique de thymocytes, appelée cellules T CD4+ régulatrices naturelles spécifiques de l’antigène HY, sera absente.

L’antigène HY est un antigène mineur d’histocompatibilité exprimé uniquement chez les mâles, car il est codé par le chromosome Y. Dans le thymus, les thymocytes reconnaissant fortement l’antigène HY sont éliminés par la sélection négative, car cette reconnaissance est interprétée comme une auto-réactivité. En conséquence, les thymocytes CD4+ régulateurs spécifiques de cet antigène ne peuvent se développer chez les mâles et sont donc absents.

Chez les souris femelles, qui n’expriment pas cet antigène, il est possible de retrouver de telles cellules T régulatrices spécifiques de l’antigène HY, car il n’y a pas de sélection négative contre cet antigène.

Question 18

Par qui sont produits les superantigènes exogènes vs endogènes?

Answer 18

Exogenous superantigen: superantigène exogéne, sont produits par les bactéries et les virus

Endogenous superantigen: superantigène endogène, ce sont des protéines codées par des rétrovirus endogènes, qui se sont intégrés dans le génome des souris

Question 19

Les superantigènes se lient à qui? Sous quelle forme?

Answer 19

Les superantigènes (endo et exo) se lient sous leur forme entière aux molécules de classe II du CMH à l’extérieur de la niche à peptide.

*Leur liaison n’est pas restreinte par l’haplotype du CMH

Question 20

Quelle région est impliquée dans la reconnaissance des superantigènes?

Answer 20

Uniquement la région Vbeta du RCT sera impliqué dans la reconnaissance des superantigènes

—> Ceci permet à une grande proportion de cellules T de répondre (plus de 5% des cellules T). Cette réponse massive mène à la production massive de cytokines qui mènera à une toxicité systémique.

Question 21

Caractéristiques des superantigènes (4).

Answer 21

-pas d’apprêtement
-pas de restriction au CMH
-liaison du RCT via la région Vb
-grande proportion de cellules T répondent

Question 22

Expliquer la sélection négative des thymocytes médiée par MLS1 (superantigènes endogène).

Answer 22

Mls1 est présent chez la souche AKR mais pas chez B10Br

Mls1 interagit avec Vbeta6, 7, 8.1 et 9. On observe des thymocytes immatures (DP) exprimant des RCT contenant les régions Vbeta6, 7, 8.1 et 9 chez les deux souches (avant la sélection négative)

Par contre, on ne retrouve pas de cellules T matures, ni de thymocytes SP, portant ces Vbeta chez la souche AKR, elles ont été éliminées par sélection négative lors du développement thymique suite à la reconnaissance Mls1-CMHII.

Cette reconnaissance mène à une interaction forte entre le RCT et le complexe CMH-superantigène, ce qui provoque la sélection négative (mort) des thymocytes DP

Question 23

Décrire la sélection positive des cellules T dans le thymus (site, cellules stromales impliquées, mécanisme de sélection, conséquence immunitaire, stade du développement).

Answer 23

Site = Cortex

Cellules stromales impliquées = Cellules épithéliales

Mécanisme de sélection = Survie des thymocytes porteurs de RCT capables d’interagir avec le CMH du soi

Conséquence immunitaire = Restriction au CMH du soi

Stade du développement = Thymocytes DP

Question 24

Décrire la sélection négative des cellules T dans le thymus (site, cellules stromales impliquées, mécanisme de sélection, conséquence immunitaire, stade du développement).

Answer 24

Site = Jonction cortico-médullaire et médulla

Cellules stromales impliquées = Cellules dendritiques et cellules épithéliales médullaires

Mécanisme de sélection = Élimination des thymocytes porteurs de RCT de hautes affinité pour le CMH du soi

Conséquence immunitaire = Autotolérance

Stade du développement = Thymocytes DP et SP

Question 25

La sélection positive permet la survie des….

Answer 25

thymocytes réactifs contre le CMH du soi

Question 26

La sélection négative permet l’élimination des….

Answer 26

cellules autoréactives

Question 27

Comment le processus de sélection négative n’élimine pas tout le répertoire sélectionné?

Answer 27

Hypothèse de l’affinité (avidité) : Le niveau d’intensité des signaux médiés par le RCT reçus par le thymocyte détermine l’issue de l’interaction

Question 28

Seuls les thymocytes dont les RCT se lient ___________ aux complexes CMH-peptide subissent la sélection positive et évitent la sélection négative

Answer 28

Faiblement

Question 29

Les cellules CD8 vont voir des antigènes _________ présentés par les molécules de classe ________ tel que les antigènes viraux. Et justement ces cellules auront une activité…

Answer 29

- endogènes - I - cytotoxique qui permettra d’éliminer les cellules infectées.

Question 30

Les cellules CD4 vont voir des antigènes ________ présentés par les molécules de classe ______ du CMH. Efficace contre les bactéries extracellulaires, les CD4 aideront à…

Answer 30

- exogènes - II - la réponse humorale des cellules B

Question 31

Comment un thymocyte DP sait-il que son RCT a vu une molécule du CMH de classe I ou II? Expliquer le modèle instructif.

Answer 31

INSTRUCTIF: génération d’un signal différent par un RCT+CD8 interagissant avec CMH I que par un RCT-CD4 interagissant avec un CMHII. Ce modèle est basé sur le fait que le co-récepteur CD4 est plus fortement associé à la tyrosine kinase lck (joue un rôle clé dans la transmission du signal via le RCT). Il y aura donc un signal différent selon qu’on engage une molécule de classe I avec RCT-CD8 ou classe II avec RCT-CD4

Question 32

Comment un thymocyte DP sait-il que son RCT a vu une molécule du CMH de classe I ou II? Expliquer le modèle stochastique.

Answer 32

STOCHASTIQUE: arrêt aléatoire d’expression d’un des deux co-récepteurs. Suivi d’un 2ème test pour vérifier que le bon co-récepteur est exprimé. Il y aura survie seulement si la cellule a gardé le bon co-récepteur.

Question 33

Comment un thymocyte DP sait-il que son RCT a vu une molécule du CMH de classe I ou II? Expliquer le modèle de cinétique de la liaison.

Answer 33

CINÉTIQUE DE LA LIAISON: diminution de l’expression de CD8 par tous les thymocytes DP recevant un signal de sélection positive. Les DP ayant un RCT restreint au CMHI arrêteront de recevoir un signal via le RCT car le co-engagement du RCT avec le co-récepteur est nécessaire, les cellules sauront donc qu’elles sont restreintes au CMHI. Elles arrêteront l’expression de CD4 et regagneront l’expression de CD8. Si le thymocyte continue de recevoir un signal via le RCT, sait que restreint au CMHII, conserve l’expression de CD4 et éteint définitivement l’expression de CD8

Question 34

Quels sont les effets de l’affinité du RCT pour son ligand lors du développement du lymphocyte T?

Answer 34

Pas d’interaction = mort par négligence Faible affinité = sélection positive (survie et maturation) Forte affinité = Sélection négative (mort)

Question 35

Quels sont les effets de l’affinité du RCT pour son ligand pour les lymphocytes T matures?

Answer 35

Pas d’interaction = Lymphocytes T périphériques —> faible survie et division insuffisante Faible affinité = Survie et division Forte affinité = Prolifération rapide —> génération des cellules effectrices et mémoires

Question 36

Un thymocyte se différencie dans le thymus d’une souris H-2b; exprimant les molécules du CMH Kb, Db et I-Ab. Suite au réarrangement des chaînes a et b du récepteur spécifique des cellules T (RCT), ce thymocyte exprime un RCT spécifique pour un peptide du virus de la grippe lorsque présenté par la molécule de classe II du CMH I-Ab. Ce thymocyte sera t’il sélectionné positivement? A. Oui, par les cellules épithéliales corticales B. Non, car les cellules dendritiques n’expriment pas la molécule du CMH pour lequel le TCR de ce thymocyte est restreint C. Oui, par les cellules dendritiques de la médulla thymique D. Non, puisque le peptide du virus de la grippe est absent du thymus de ces souris

Answer 36

La bonne réponse est A. Oui, par les cellules épithéliales corticales. Explication : • La sélection positive des thymocytes a lieu dans le cortex du thymus et est effectuée principalement par les cellules épithéliales corticales. Ces cellules expriment les molécules de classe I et II du CMH, en l’occurrence I-A dans cette souris H-2. • La sélection positive dépend de la reconnaissance des molécules du CMH du soi et non de la présence d’un peptide spécifique comme celui du virus de la grippe. Le thymocyte sera sélectionné positivement s’il est capable de reconnaître la molécule I-A (classe II) indépendamment du peptide particulier qu’il pourrait rencontrer en périphérie. Ainsi, tant que le TCR du thymocyte peut interagir avec le CMH de classe II I-A exprimé par les cellules épithéliales corticales, il sera sélectionné positivement, même en l’absence du peptide viral spécifique.

Question 37

Un thymocyte se différencie dans le thymus d’une souris H-2b; exprimant les molécules du CMH Kb, Db et I-Ab. Suite au réarrangement des chaînes a et b du récepteur spécifique des cellules T (RCT), ce thymocyte exprime un RCT spécifique pour un peptide du virus de la grippe lorsque présenté par la molécule de classe II du CMH I-Ab. Si ce thymocyte parvient à compléter sa maturation et à coloniser les organes lymphoïdes périphériques, quel(s) co-récepteur(s) exprimera t’il? A. CD4 B. CD4 et CD8 C. CD8 D. Aucun

Answer 37

La bonne réponse est A. CD4. Explication : • Le thymocyte est spécifique pour un peptide présenté par une molécule de classe II du CMH (I-A). Les cellules T qui reconnaissent les molécules de classe II expriment le co-récepteur CD4, car CD4 se lie aux molécules de classe II du CMH et facilite l’interaction avec le TCR. • Au cours de la sélection positive, les thymocytes double positifs (DP, exprimant CD4 et CD8) qui reconnaissent le CMH de classe II sur les cellules épithéliales thymiques perdent progressivement l’expression de CD8 et deviennent des cellules T CD4 simples positives (CD4SP). Ainsi, ce thymocyte exprimera uniquement CD4 une fois mature et en périphérie.

Question 38

Un thymocyte se différencie dans le thymus d’une souris H-2b; exprimant les molécules du CMH Kb, Db et I-Ab. Suite au réarrangement des chaînes a et b du récepteur spécifique des cellules T (RCT), ce thymocyte exprime un RCT spécifique pour un peptide du virus de la grippe lorsque présenté par la molécule de classe II du CMH I-Ab. Vous effectuez une culture de lobe thymique fœtal (de la souris décrite dans l’énoncé) à laquelle vous ajoutez une très forte concentration du peptide du virus de la grippe. Selon le modèle de l’avidité, vous observerez l’effet suivant sur la différenciation du thymocyte décrit dans l’énoncé. A. Il n’y aura aucun effet sur la différenciation de ce thymocyte B. La sélection positive sera très efficace C. Il y aura sélection négative du thymocyte D. Il n’y aura ni sélection positive ni sélection négative

Answer 38

La bonne réponse est C. Il y aura sélection négative du thymocyte. Explication : • Selon le modèle de l’avidité, la sélection négative se produit lorsque le TCR d’un thymocyte interagit avec une forte affinité (ou une forte avidité) pour un peptide spécifique présenté par le CMH dans le thymus. Une forte interaction est perçue comme un signal d’auto-réactivité, et le thymocyte est donc éliminé pour prévenir les réactions auto-immunes. • Dans ce cas, l’ajout d’une très forte concentration du peptide du virus de la grippe dans la culture thymique augmentera la probabilité que le TCR du thymocyte interagisse fortement avec le complexe peptide-CMH (I-A). Cette interaction de haute avidité induira une signalisation conduisant à la sélection négative, entraînant l’élimination du thymocyte. Ainsi, la forte concentration du peptide du virus de la grippe favorise la sélection négative du thymocyte.

Question 39

Un thymocyte se différencie dans le thymus d’une souris H-2b; exprimant les molécules du CMH Kb, Db et I-Ab. Suite au réarrangement des chaînes a et b du récepteur spécifique des cellules T (RCT), ce thymocyte exprime un RCT spécifique pour un peptide du virus de la grippe lorsque présenté par la molécule de classe II du CMH I-Ab . Quelle conséquence aurait l’inactivation du gène Rag-1 sur le développement des thymocytes? A. Aucun effet B. arrêt de la différenciation thymique au stade DP (CD4+CD8+) C. arrêt de la différenciation thymique au stade DN3 par défaut d’expression de la chaine alpha du TCR D. arrêt de la différenciation thymique au stade DN3 suite à un échec de la beta-sélection

Answer 39

La bonne réponse est D. arrêt de la différenciation thymique au stade DN3 suite à un échec de la beta-sélection. Explication : • Le gène Rag-1 est essentiel pour le réarrangement des gènes du récepteur des cellules T (TCR). Si le gène Rag-1 est inactivé, le thymocyte ne peut pas effectuer le réarrangement des chaînes α et β du TCR. • Le processus de développement des thymocytes implique une étape clé appelée β-sélection, au cours de laquelle le réarrangement réussi de la chaîne β du TCR permet à un thymocyte de progresser au stade suivant de différenciation. Sans une chaîne β fonctionnelle, ce processus échoue, et le thymocyte ne peut pas avancer au-delà du stade DN3 (double négatif 3). • En l’absence de Rag-1 fonctionnel, les thymocytes ne parviennent pas à exprimer un TCR fonctionnel et ne passent pas la β-sélection, ce qui bloque leur développement. Ainsi, l’inactivation de Rag-1 entraîne un arrêt du développement des thymocytes au stade DN3, en raison de l’échec de la β-sélection.

Question 40

Un thymocyte se différencie dans le thymus d’une souris H-2b; exprimant les molécules du CMH Kb, Db et I-Ab. Suite au réarrangement des chaînes a et b du récepteur spécifique des cellules T (RCT), ce thymocyte exprime un RCT spécifique pour un peptide du virus de la grippe lorsque présenté par la molécule de classe II du CMH I-Ab . Si on produit des souris transgéniques exprimant le RCT de ce thymocyte dans la souche de souris H-2d. Quelles sous-populations de thymocytes retrouverons-nous chez ces souris transgéniques? A. CD4SP (CD4+CD8-) B. DN (CD4-CD8-), DP (CD4+CD8+), CD4SP (CD4+CD8-), CD8SP (CD4-CD8+) C. DN (CD4-CD8-), DP (CD4+CD8+) D. DN (CD4-CD8-), DP (CD4+CD8+), CD8SP (CD4-CD8+)

Answer 40

La bonne réponse est C. DN (CD4-CD8-), DP (CD4+CD8+). Explication : • Le thymocyte transgénique exprimant le récepteur T spécifique pour un peptide présenté par la molécule de classe II du CMH (I-A) sera restreint par la reconnaissance des molécules de classe II du CMH. • Lorsque ces souris transgéniques sont croisées avec une souche H-2 (qui exprime des molécules de CMH de type I-Ad et II-Ad, mais pas I-Ab), les thymocytes exprimant ce récepteur ne pourront pas reconnaître les molécules de classe II de type I-Ab. En revanche, ils pourraient reconnaître les molécules I-Ad (de la souris H-2) si les peptides spécifiques sont présentés, mais comme ces peptides ne correspondent pas à ceux du virus de la grippe (qui nécessitent l’I-Ab), il y aura une absence de signalisation appropriée pour la sélection positive des thymocytes. • En conséquence, ces thymocytes ne pourront pas progresser au-delà du stade DP (double positif, CD4+CD8+), mais il n’y aura pas de sélection positive appropriée pour générer des cellules CD4+ ou CD8+ spécifiques de l’antigène. Ce manque de sélection aboutira à une absence de thymocytes CD4SP ou CD8SP matures dans ces souris transgéniques. Ainsi, la population de thymocytes restera limitée aux stades DN (double négatif, CD4-CD8-) et DP (double positif, CD4+CD8+), sans progression vers les cellules CD4SP ou CD8SP.

Question 41

Quels sont les types de cellules T régulatrices (2)? Qu’est-ce que ces cellules expriment?

Answer 41

-Treg naturelles: se développent dans le thymus, voie alternative de différenciation pour les lymphocytes T autoréactifs -Treg induites: se développent à partir des cellules T CD4 conventionnelles lors de la réponse immune -expriment CD25 et le facteur de transcription Foxp3

Question 42

Quels sont les rôles des cellules T régulatrices (Treg) CD4+CD25+ (2)?

Answer 42

- Inhibe la prolifération d’autres cellules T in vitro - Inhibe le développement de maladies autoimmunes chez la souris (diabète, sclérose en plaques…)

Question 43

Comment est la surpression des cellules T régulatrices (Treg) CD4+CD25+?

Answer 43

Leur suppression est antigène spécifique (nécessite leur stimulation par le RCT)

Question 44

Les cellules T régulatrices (Treg CD4+CD25+ nécessite…

Answer 44

un contact cellulaire entre Treg et cellule cible

Question 45

Quels sont les impacts cliniques des cellules T régulatrices (Treg) CD4+CD25+ (3)?

Answer 45

- déplétion de Treg pour améliorer la vaccination - déplétion de Treg pour améliorer la réponse anti-tumorale - injection/activation de Treg pour traiter les maladies autoimmunes