Semaine 4-1 : Bases moléculaires de la diversité des immunorécepteurs

Question 1

Qui suis-je? Molécules effectrices de l’immunité adaptative.

Answer 1

Immunorécepteurs.

Question 2

Comparez les chaînes du récepteur T et des immunoglobulines.

Answer 2

Récepteur T : Soit alpha et béta, soit gamma et delta. Les deux combinaisons sont mutuellement exclusives.

Immunoglobulines : chaînes légères kappa et lambda et chaînes lourdes H

Question 3

Pourquoi les structures de reconnaissance doivent être variable, ou diversifiées?

Answer 3

Car les antigènes sont variables, et on doit reconnaître tous les Ag et pour ce faire, le système immunitaire doit générer de la diversité.

Question 4

Expliquez les différences et les similarités dans la structure d’un mIgM d’un LB et un TCR alpha-béta.

Answer 4

Similarité:

• Même blocs, domaines Ig liés par des ponts S-S
• Organisation modulaire; domaine constants et variables
• Queue cytoplasmique courte pour la transduction du signal.

Différences :

• IgM est un tétramère (2 chaîines lourdes et 2 chaînes légères) alors que TCR est un dimère.
• TCR a des charges + dans l’espace transmembranaire pour interagir avec CD3.
• IgM est plus grand, car il doit aller récupérer des Ag directement en solution, alors que TCR est plus court ou plus proche de la surface car il reconnait son Ag sur le CMH.

Question 5

Discutez du CDR. Qu’est-ce que c’est, quel est son rôle? Par quoi est-il encodé?

Answer 5

Le CDR déterminent la complémentarité avec l’Ag. En effet, le CDR3 est encodé par la région VDJ, et est donc très variable. C’est lui qui a le contact le plus intime avec le peptide/niche peptidique.

Question 6

Pourquoi ne peut-on pas avoir des chaînes du TCR alpha-delta?

Answer 6

Car ils sont dans le même locus. Ainsi, quand on a une recombinaison d’une région variable et d’une région jonctionnelle d’alpha, il y a une délétion du locus delta, ce qui rend impossible la combinaison de ces deux chaines.

Question 7

Vrai ou faux. La séquence du locus TCRA et TCRB sont identiques au niveau structurel.

Answer 7

Faux. Il y a une duplication des gènes dans les gènes de TCRB. De plus, dans le génome de TCRA, il y a insertion du locus TCRD, alors qu’il n’y a aucune insertion de locus dans les gènes TCRB.

Question 8

Vrai ou faux. Certaines région J sont partagées entre la chaîne alpha et la chaîne gamma du TCR.

Answer 8

Vrai.

Question 9

Discutez de l’organisation régionale du locus alpha-delta, béta et gamma dans le TCR.

Answer 9

Ce qui prend le plus de place dans le locus sont les régions variables.
On remarque aussi que la structure et l’organisation du génome est conservée entre la souris et l’humain. De plus, l’environnement chromosomique est conservé entre les deux espèces aussi.
C’est la même chose pour tous les locus mentionnés dans la question.

Question 10

De quoi sont composés les loci du TCR?

Answer 10

• Lines (long interspaced nuclear elements)
• Sines (short interspaced nuclear elements)
• LTR ( Long terminal repeat-like sequences)
• Plus d’ARN répétitif dans les loci du TCR que dans le génome au complet! Surtout dans les régions variables du TCR.
• Moins d’ADN répétitif dans les régions D-J-C (constantes) du TCR. Ce sont des séquences importantes au niveau fonctionnel, et on ne veut pas d’ARN répétitif qui pourraient nuire aux fonction dans ces régions.

Question 11

Quels éléments contribuent à la diversité des immunorécepteurs?

Answer 11

1- Diversité germinale : Multiples copies des gènes dans les locus. Beaucoup de polymorphisme dans ces gènes.

2- Diversité combinatoire : Les IgR sont des hétérodimères, et chaque chaîne contribue à la reconnaissance. On peut donc combiner différentes chaînes alpha avec différentes chaînes béta, ce qui augmente le potentiel de reconnaissance.

3- Hypermutations somatiques : Régions hypervariables des IgR sont directement impliqués dans la reconnaissance de l’Ag. Les régions les plus variables comme CD3 sont les régions les plus touchées par les modifications somatiques.

Question 12

Nommez les 4 types de modifications somatiques, et leur spécifité

Answer 12

• Réarrangement génique ; recombinaison VDJ, commun à tous les immunorécepteurs
• Commutation de classe, spécifique aux Ig
• Hypermutation somatique, spécifique aux Ig
• Conversion génique (processus de diversification des Ig chez les poulet, qui ont un fonctionnement du système immunitaire qui diffère.

Question 13

Discutez des différentes caractéristiques de base de Rag-1 et Rag-2

Answer 13

• Ce sont des recombinases qui interagissent avec l’ADN au niveau du RSS sous forme de complexe multimérique fait d’un dimère RAG-1 et d’un dimère RAG-2
• Structure très conservée à travers l’évolution
• Pas d’introns
• Médiation du clivage double-brin in-vitro; déterminent la règle 12/23.
• Ils ont un profil d’expression très restreint, principalement contrôlé par le promoteur de RAG2 (on ne veut pas les laisser lousse dans la cellule et causer des recombinaisons non-spécifiques ou nécessaires)

Question 14

Quelles sont les 5 phases de la recombinaison somatique?

Answer 14

1- Initiation
2- Synapse
3- Clivage
4- Protection et apprêtement
5- Résolution

Question 15

Discutez de la conservation des séquences RSS.

Answer 15

Les séquences de l’heptamère et du nonamère sont bien conservées, mais pas celle des espaceurs! La longueur des espaceurs, elle, est conservée.

Question 16

Discutez de l’interaction RAG-RSS.

Answer 16

• RAG1 interagit au niveau de l’espaceur et du nonamère.
• RAG2 recruté stabilise le complexe et étend les interactions protéines-ADN au niveau de l’heptamère.
• RAG1-RAG-2-RSS12 est plus stable que RAG1-RAG2-RSS23.
• L’interaction se fait sur une seule face du RSS.

Question 17

Quelles sont les différentes parties dans les gènes RAG1 et RAG2?

Answer 17

RAG1 : Site de localisation nucléaire (pour aller au noyau), site de dimérisation, d’interaction à l’ADN, et un site actif (suggère que c’est RAG-1 qui fait l’action de la recombinase)
RAG2 : PHD finger (important pour la fonction de RAG2 et l’interaction avec la chromatine), Core (multimérisation)

Question 18

Qu’est ce que le PHD finger?

Answer 18

Structure coordonnée par des atomes de zinc, interagissant avec des résidus histidine hautement conservées. C’est retrouvé chez des protéines qui interagiissent avec la chromatine.

Question 19

Comment est-ce que RAG-2 interagit avec l’ADN?

Answer 19

Le PHD finger de RAG2 interagit spéciifiquement avec l’histone H3 triméthylée sur la lysine 4. Il permet donc de moduler l’interaction des RSS, et de lier la recombinaison VDJ avec les histones et le histone code.

Question 20

Expliquez la phase d’initiation de la recombinaison somatique.

Answer 20

En premier lieu, RAG1 et RAG2 interagissent spécifiquement avec les RSS, soit RSS-12 et RSS-23. Il y a ensuite les protéines ubiquitaires HMG1 et HMG2 qui arrivent au site de liaison. Ces dernières peuvent plier l’ADN, et servent dans cette situation de cofacteurs. Un repli est ainsi causé dans la structure de la double hélice.

Question 21

Expliquez la phase de synapse de la recombinaison somatique.

Answer 21

Les complexes composés des RSS, des RAG et des HMG seront rapprochés l’un de l’autre, et se retrouvent au même endroit. À noter que ces complexes peuvent être très loins l’un de l’autre et ne sont pas nécessairement côte à côte sur l’ADN.

Question 22

Expliquez la phase de clivage de la recombinaison somatique.

Answer 22

Rag1 permet de faire une réaction de trans-estérification, et ainsi former une structure en épingle à cheveux très inhabituelle. Le brin avec une extrémité libre est relâché dans le noyau, et peut être très long.

Question 23

Qu’est ce qu’une structure en épingle à cheveux? Discutez de ses caractéristiques (Où peut-on le détecter, extrémités..)

Answer 23

C’est une structure qui s’accumule surtout dans le thymus de souris SCID. Ce type de souris ne peux pas réarranger ses Ig et ses gènes du TCR. On ne peut cependant pas le détecter dans des thymocytes normaux, car ils ont une demi-vie très courte.

Il est impossible de les ligaser directement in vitro, car leurs extrémités sont bloquées. Ce blocage n’est pas protéique.

Question 24

Discutez de la phase de protection et d’apprêtement de la recombinaison somatique.

Answer 24

Le chromosome étant coupé, c’est une phase critique pour la cellule qui ne veut pas se faire dégrader son ADN. Ku (Ku80-Ku70) s’enfile comme un collier de perles alors sur les extrémités codantes pour les protéger contre les agressions. Il recouvre entièrement l’ADN, et a des contacts très intimes avec lui, en empêchant l’accès de toutes les autres molécules. Ku est une ciblase, et peut donc recruter les prochaines molécules au site. Il recrute donc DNA-pKcS, une S-T kinase, le chef D’orchestre de la phase, et phosphoryle plusieurs substrats nucléaires. Il fait la transition entre la phase précoce et les phases ultérieures de la recombinaison V(D)J. Cet enzyme a un site actif nommé berceau.

Ensuite, plusieurs processus vont se passer pour générer de la diversité jonctionnelle additionnelle. Artemis, une endonucléase, clive l’épingle à cheveux aléatoirement, générant des séquences variant de la séquence original à cause du repli. Une exonucléase entre ensuite en jeu, et dégrade des bases aléatoirement à ces extrémités. Ensuite, l’enzyme Tdt ajoute des bases aléatoires à la jonction. Il y a donc beaucoup de génération de diversité addiotionnelle aux jonctions grâce à ce processus.

Question 25

Quelles sont les caractéristiques de KU?

Answer 25

C’est un facteur nucléaire, et sa plus grosse sous-unité se nomme Ku80. Il est aussi appelé XRCC5, qui est un gène impliqué dans la résistance aux radiations ionisantes.

• Il forme un hétérodimère avec Ku70 (obligatoirement)
• Il interagit avec l’ADN de manière non-spécifique.
• Il protège près de 30 paires de bases en les recouvrant.
• Il a une configuration en collier de perles
• Le KO est létal chez la souris; gène essentiel.
• Il recrute différentes protéines vers l’ADN à l’aide de sa queue C-term de Ku-80 (ciblase)

Question 26

Quelles sont les caractéristiques de DNA-PKCs?

Answer 26

• C’est une S-T kinase, qui phosphoryle des substrats nucléaires
• Aussi appelé XRCC7, et sa déficience entraîne une sensibilité aux radiations ionisantes.
• C’est une très grosse molécule
• Le gène est défectueux chez la souris SCID
• Chef d’orchestre de la phase de protection et apprêtement.
• II fait la transition entre la phase précoce et la phase ultérieure de la recombinaison V(D)J

Question 27

Quelles sont les caractéristiques d’Artemis?

Answer 27

• C’est une endonucléase
• Elle est associée chez l’humain avec le SCID avec radiosensibilité
• Elle fait partie de la famille des métallo-béta-lactamase, mais sa structure est incertaine
• Expression ubiquitaire mais à faible niveau
• Son activité hydrolase est restreinte aux jonctions codantes des épingles à cheveux

Question 28

Quelles sont les caractéristiques de Tdt?

Answer 28

• Ajoute des bases aléatoires aux extrémités des jonctions codantes
• Contribue d’une façon disproportionnée à la diversification de la diversité jonctionnelle
• Les lymphocytes de souris Tdt KO ont des régions jonctionnelles invariantes.

Question 29

Quelles sont les caractéristiques de XRCC4 et DNAligase4

Answer 29

• Comme ku, DNA-PKcs et Artemis, elles sont impliquées dans la réparation de bris double brins.
• XRCC4 se complexe avec lig4 avec une très haute affinité et en augmente l’activité.
• Complexe est ciblé par l’hétérodimère KU vers les bris doubles brins

L’importance de XRCC4 est pour le positionnement de la ligase au sein du complexe de réparation d’ADN NHEJ

Question 30

Quel est le rôle de XLF/Cerrunos?

Answer 30

Il a une similarité structurelle avec XRCC4, mais est plus compacte. Il interagit avec le complexe XRCC4-Lig4. Il permet la formation d’un filament qui permet d’adapter les différentes structures des bris doubles brins.