5 La réponse GC
Une recombinaison de commutation de classe de la chaîne lourde d’immunoglobuline se produit au sein des cellules B GC avec la transformation des cellules B productrices d’IgM en cellules B productrices d’IgG, altérant la fonction effectrice de la molécule d’anticorps. Ceci est pertinent pour l’auto-immunité car les anticorps IgM qui se lient aux débris apoptotiques et à d’autres ligands endogènes pour les TLR forment des complexes immuns qui médient un effet immunosuppresseur, en partie, en engageant C1q qui se lie ensuite à LAIR-1, un récepteur inhibiteur sur les monocytes et les DC (Gronwall, Vas, & Silverman, 2012 ; Peng, Kowalewski, Kim, & Elkon, 2005 ; Roos et al., 2004 ; Son, Santiago-Schwarz, Al-Abed, & Diamond, 2012). En revanche, les anticorps IgG qui ne diffèrent de leurs homologues IgM que par l’isotype à chaîne lourde forment des complexes immuns qui peuvent engager les récepteurs Fc activateurs sur les cellules de la lignée myéloïde et ainsi établir un milieu pro-inflammatoire dans lequel les auto-antigènes peuvent être présentés de manière immunogène. Alors que les cellules B expriment uniquement le récepteur Fc inhibiteur, FcγRllB, son engagement par les complexes immuns IgG, mais pas par les complexes immuns IgM, peut aider à transporter les ligands TLR dans les cellules B pour initier des programmes de survie et d’activation dans une cellule qui pourrait autrement subir une tolérance ou rester quiescente (Green & Marshak-Rothstein, 2011 ; Herlands, Christensen, Sweet, Hershberg, & Shlomchik, 2008 ; Pasare & Medzhitov, 2005). Ainsi, les auto-anticorps IgG peuvent mettre en place une boucle d’amplification une fois qu’ils sont fabriqués, ce qui renforce l’autoréactivité. Bien que la recombinaison du commutateur de classe à chaîne lourde puisse être induite en dehors des CG en l’absence d’interaction avec les cellules T cognitives, par exemple, par le BAFF, l’IFNγ, l’IFN de type 1 ou l’IL-21, la recombinaison du commutateur à chaîne lourde est l’un des aspects clés de la réponse des CG.
Les mutations ponctuelles dans les gènes de la région variable des immunoglobulines (chaîne lourde plus fréquemment que la chaîne légère) dans la réponse GC conduisent à une deuxième vague de diversification du répertoire d’anticorps avec la sélection consécutive de cellules B ayant une forte affinité pour l’antigène éliciteur. Ce sont ces cellules B qui sont sélectionnées positivement au sein du CG qui peuvent devenir des plasmocytes à longue durée de vie dans la moelle osseuse ou des cellules B à mémoire (Berek, Berger, & Apel, 1991 ; revu dans Chan & Brink, 2012). Les changements dans l’expression des protéines au sein de la cellule B du GC facilitent la génération de cellules B à mémoire et de plasmocytes à longue durée de vie qui expriment des anticorps à classe commutée et à haute affinité. AID est crucial à la fois pour la recombinaison du commutateur de classe et l’hypermutation somatique, les processus clés de la réponse GC (Hase et al., 2008 ; Muramatsu et al., 2000 ; Zaheen et al., 2009 ; Zaheen & Martin, 2011). La génération de cellules B à maturité GC est cruciale pour l’immunité protectrice. Les patients dépourvus d’AID présentent des réponses IgM intactes de faible affinité, mais sont incapables de développer une mémoire des cellules B et des anticorps de haute affinité, déclenchés par la classe de la chaîne lourde (Revy et al., 2000). Alors que les AID peuvent être exprimés dans les cellules B non GC, et que la recombinaison du commutateur de classe de chaîne lourde et l’hypermutation somatique se produisent en dehors de l’environnement GC, les niveaux d’expression et de fonction des AID sont les plus élevés au sein du GC (Zaheen & Martin, 2011).
Le rôle des AID dans la génération de l’auto-immunité est complexe. Il existe des preuves substantielles que des niveaux élevés d’AID sont associés à l’auto-immunité à la fois chez les souris et chez les patients atteints de PR chez qui les cellules B circulantes expriment des niveaux élevés d’AID (Hsu et al., 2007 ; Jiang et al., 2007 ; Xu et al., 2009).Inversement, la déficience en AID chez les souris et les humains est souvent associée à l’auto-immunité ; que cela se produise ou non chez les souris semble dépendre du fond génétique (Hase et al., 2008 ; Quartier et al., 2004). Les GC se forment chez les souris déficientes en AID, mais les cellules B GC de ces souris ne subissent pas d’apoptose (Zaheen et al., 2009). L’auto-immunité des souris déficientes en AID a, par conséquent, été attribuée à un échec de la sélection des cellules B GC dépendant de l’apoptose.
L’expression du BCR est réduite dans les cellules B GC, et l’expression de Fas est augmentée (Bras, Martinez, & Baixeras, 1997 ; Koncz & Hueber, 2012). Cette constellation de changements est importante pour la maturation de l’affinité de la réponse anticorps. Le BCR semble fonctionner davantage pour faciliter l’adhésion entre la cellule B et d’autres cellules afin d’améliorer la survie et la prolifération des cellules plutôt que pour initier la signalisation du BCR (Khalil, Cambier, & Shlomchik, 2012). En effet, le BCR dans les cellules B du GC se colocalise avec une abondance accrue des phosphatases SHP-1 et SHIP-1 (Khalil et al., 2012). L’activation des phosphatases lors de l’engagement du BCR empêche une forte signalisation du BCR. De plus, la diminution de l’expression du BCR dans les cellules B du GC augmente la compétition pour les antigènes. Le niveau élevé d’expression de Fas garantit que les cellules B qui ne connaissent pas l’engagement du BCR sont détruites par une voie apoptotique (revue dans Peperzak, Vikstrom, & Tarlinton, 2012). Il est clair que de multiples signaux de renforcement conduisent la survie et la prolifération des cellules B spécifiques de l’antigène et sont nécessaires tout au long du temps où la cellule B se trouve dans l’environnement GC.
Avec l’accumulation de mutations ponctuelles dans les segments du gène de l’immunoglobuline V, des anticorps sont générés qui ont une affinité plus élevée pour l’antigène éliciteur. Les cellules B dont la stimulation initiale est suffisante, tant par l’antigène que par le TFH et le FDC, prolifèrent et subissent une hypermutation somatique. Les cellules B qui ont subi une mutation somatique entrent en compétition les unes avec les autres pour l’antigène et l’aide des cellules T cognées (Batista & Neuberger, 2000). De cette manière, une sélection positive des anticorps à haute affinité se produit (revue dans Zotos & Tarlinton, 2012). Les cellules B ayant la plus grande affinité pour l’antigène sont les plus susceptibles de devenir des plasmocytes plutôt que des cellules mémoire (Smith, Light, Nossal, & Tarlinton, 1997 ; Smith et al., 2000). Il a été supposé qu’un fort engagement du BCR entraîne la dégradation de Bcl-6 et la dérépression consécutive de Blimp-1, ce qui conduit à la différenciation des plasmocytes (Shapiro-Shelef et al., 2003 ; Shapiro-Shelef, Lin, Savitsky, Liao, & Calame, 2005). Cependant, des anticorps ayant une affinité moindre ou nulle pour l’antigène éliciteur, et ceux qui acquièrent une autoréactivité qui peut ou non avoir une réaction croisée avec l’antigène éliciteur, sont également fabriqués au cours de la réponse GC.
Que la mutation somatique puisse conduire à l’acquisition d’autospécificités a été démontrée pour la première fois par nous dans des études sur une lignée cellulaire de myélome de souris. La lignée cellulaire S107 produit un anticorps canonique contre la phosphorylcholine, un épitope dominant sur le polysaccharide de la paroi cellulaire du pneumocoque, qui protège les souris contre une infection pneumococcique létale. Une substitution d’une seule base dans la région variable de la chaîne lourde de l’anticorps conduit à un anticorps dont la liaison à la phosphorylcholine est nettement réduite mais qui présente une nouvelle réactivité à l’ADN (Diamond & Scharff, 1984). Cette observation a suggéré pour la première fois que l’autoréactivité pouvait provenir d’une mutation somatique, par opposition à l’opinion précédemment admise selon laquelle la mutation somatique est un mécanisme d’élimination de l’autoréactivité.
Cette observation a été suivie d’études in vivo chez la souris, confirmant que les cellules B peuvent acquérir l’autoréactivité par le processus de mutation somatique. Nous avons pensé que les cellules B acquérant une autoréactivité dans la réponse GC pourraient régulièrement subir une apoptose pour empêcher l’expression d’une autoréactivité pathogène. Nous avons donc réalisé des fusions de cellules B spléniques après immunisation de souris BALB/c avec de la phosphorylcholine couplée à un transporteur de protéines, en utilisant un partenaire de fusion modifié pour surexprimer Bcl-2 et pour empêcher l’apoptose des hybridomes formés avec des cellules B déclenchées in vivo pour subir une apoptose (Ray, Putterman, & Diamond, 1996). Environ 40 % des hybridomes qui ont fixé la phosphorylcholine ont présenté une réactivité croisée à l’ADN. Cette étude a démontré une fréquence élevée d’autoréactivité au sein de la réponse GC. Manser et ses collègues ont démontré de façon similaire une réactivité anti-ADN survenant au sein du CG dans la réponse à l’haptène phénylarsonate (Alabyev, Rahman, & Manser, 2007).
Ces observations ont conduit à des études sur les auto-anticorps fabriqués par des patients atteints de maladies auto-immunes afin de déterminer si leur autoréactivité était codée au sein de la séquence germinale ou était acquise par mutation somatique. Nous avons démontré, avec d’autres, que les anticorps anti-ADN présentaient une fréquence élevée de mutation somatique et que ces mutations étaient responsables de l’acquisition de l’autospécificité (Detanico et al, 2012 ; Jacobi, Hansen, Burmester, Dorner, & Lipsky, 2000 ; Manheimer-Lory, Zandman-Goddard, Davidson, Aranow, & Diamond, 1997 ; Mietzner et al, 2008 ; Schroeder, Herrmann, & Winkler, 2013). En effet, une étude récente des cellules B à mémoire dans le sang d’individus sains montre qu’environ 15% sont des cellules B autoréactives, un nombre plus élevé que dans le répertoire des cellules B naïves (Mietzner et al., 2008). La sélection positive du sous-ensemble autoréactif ne semble pas expliquer l’augmentation de l’autoréactivité entre le compartiment naïf et le compartiment mémoire, car au moins la moitié des cellules B autoréactives de la mémoire acquièrent leur réactivité par le processus d’hypermutation somatique au sein du GC. Ainsi, il semblerait que l’autoréactivité soit régulièrement générée par la vague de diversification des BCR dépendante du GC.
Une autre étude récente montre une fréquence plus faible de cellules B autoréactives dans le pool de plasmocytes de la moelle osseuse que dans le pool de cellules de mémoire du sang (Scheid et al., 2011). Bien que les sous-ensembles de lymphocytes B étudiés ne proviennent pas des mêmes patients, l’une des implications de ces données est qu’il pourrait exister un point de contrôle de la tolérance avant de devenir un plasmocyte à longue durée de vie. Il est également possible qu’il y ait une perte spécifique de cellules B autoréactives au sein de la population de plasmocytes ; il est possible que l’engagement des récepteurs Fc par des complexes immuns contenant des auto-antigènes conduise à la mort sélective des plasmocytes autoréactifs (Fukuyama, Nimmerjahn, & Ravetch, 2005 ; Tzeng, Bolland, Inabe, Kurosaki, & Pierce, 2005).