Les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) sont des cellules effectrices spécifiques à l’antigène du système immunitaire ayant la capacité de lyser les cellules cibles telles que les cellules infectées par le virus, les cellules allogreffées ou même les parasites de manière Comme les autres lymphocytes T, les CTL se différencient initialement dans le thymus, où ils acquièrent le récepteur spécifique des cellules T( TCR), un hétérodimère de 90 kDa composé d’une chaîne α de 40-50 kDa et d’une chaîne β de 37-45 kDa ., Le TCR est étroitement associé à la glycoprotéine CD3, un complexe de trois à cinq protéines invariantes qui sont apparemment responsables de la transduction du signal. La majorité des CTL porte également des molécules CD8, censées se lier de manière réversible au récepteur cellulaire cible. D’autres molécules de surface (CD2, CD28, molécule d’adhésion intracellulaire) semblent jouer un rôle important dans l’activation du CTL suite à la reconnaissance de l’antigène via TCR.

les CTL sont incapables de reconnaître les antigènes libres., Les antigènes sont donc initialement absorbés par des cellules spécifiques telles que les cellules dendritiques et les cellules de Langerhans, qui traitent et présentent l’antigène à leur surface avec des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I). Ainsi, la liaison antigénique du CTL est toujours limitée aux déterminants corrects du CMH. La reconnaissance et la liaison de l’antigène sont suivies par la prolifération et la différenciation du CTL, un événement favorisé par diverses cytokines . L’activation spécifique à L’antigène du CTL est associée à des altérations morphologiques distinctes., Les cellules augmentent en taille, deviennent fortement polarisées et forment des granules lysomaux uniques contenant un motif spécifique de protéines lytiques.

la lyse des cellules cibles via CTL se déroule à travers une séquence d’étapes programmées, y compris la liaison des cellules cible-tueur, La livraison du coup mortel, la lyse des cellules cibles et le recyclage des cellules tueuses. Après reconnaissance de l’antigène approprié, le CTL se lie fermement à la surface de la cellule cible, un événement qui dépend de la présence de Mg2+ mais pas de Ca2+., La lyse ultérieure des cellules cibles est médiée par deux mécanismes différents: l’exocytose des protéines lytiques et/ou la liaison récepteur-ligand des molécules Fas/APO. Les différentes voies peuvent entraîner différents types de mort cellulaire cible: nécrose et apoptose. Ici, les différents mécanismes de mise à mort de CTL sont décrits plus en détail.

les Lysosomes de CTL ont une morphologie unique qui n’est visible qu’en microscopie électronique (13). Chaque granule a un noyau dense en électrons entouré de petites vésicules rondes., Dans le noyau, plusieurs types de protéines lytiques sont stockés sous une forme inactive. Lorsque les cellules cibles effectrices se lient, les lysosomes sont dirigés vers la zone de contact par réorientation du centre d’organisation des microtubules. Par la suite, le contenu des granules est libéré dans l’espace intercellulaire par exocytose. La cytolyse de la cellule cible est ensuite médiée par deux types de protéines lytiques, la perforine et les granzymes, qui agissent seules ou en combinaison les unes avec les autres.

voie Perforine.

la voie de la perforine est illustrée à la Fig. 1., La perforine est une protéine poreuse de 70 kDa (6). Il est codé par un gène d’une seule copie qui est situé sur le chromosome 10 et contient trois exons. Les gènes de perforine chez la souris et chez l’homme présentent une homologie significative, et la transcription du gène peut être contrôlée chez les deux espèces par de multiples facteurs régulateurs cis et/ou trans. De plus, une homologie de séquence distincte et une réactivité croisée immunologique existent entre la perforine et les composants du complément; en particulier, dans la partie centrale des molécules (résidus d’acides aminés 189-218)., Une autre région conservée située entre les résidus 356 et 366 a été trouvée pour le type précurseur du facteur de croissance épidermique. Des expériences utilisant des peptides synthétiques et de la perforine recombinante ont révélé que la partie NH2-terminale de la perforine est le domaine le plus important pour l’activité lytique.

Après synthèse dans le réticulum endoplasmique rugueux, les molécules de perforine sont vraisemblablement modifiées posttranslationnellement par n-glycolyse et sont stockées dans la matrice centrale dense des lysosomes CTL sous forme de monomères. Les monomères de perforine libérés sont ensuite insérés dans la membrane des cellules cibles., Bien que les récepteurs postulés pour la perforine n’aient pas encore été trouvés, il existe des preuves que les fractions de phosphorylcholine servent de molécules de liaison (12). À l’étape suivante, les monomères de perforine liés à la membrane polymérisent et forment des pores d’un diamètre moyen de 16 nm (10). Les pores ressemblent à ceux du complexe d’attaque de la membrane du complément; ces derniers, cependant, sont de plus petit diamètre (~10 nm) et sont constitués par plusieurs composants du complément (C5b, C6, C7, C8 et C9)., La mort de la cellule cible via la perforine est médiée soit par un afflux incontrôlé de petites molécules telles que le Ca2+ du liquide extracellulaire, soit par induction d’un stress osmotique, ce qui entraîne une lyse osmotique colloïdale. En outre, les pores de perforine peuvent servir de conduit pour d’autres protéines de destruction de CTL telles que les granzymes (8).

La morphologie de la mise à mort médiée par la perforine est caractérisée par une nécrose des cellules cibles (fig. 2 bis et 3). Déstabilisation membranaire, qui peut être identifiée par microscopie optique avec des tests d’exclusion de colorant (Fig. 2A) ou la microscopie électronique à transmission (fig., 3), est l’indication initiale de la mort cellulaire cible. Le gonflement des organites et la perturbation du cytosquelette sont les prochaines étapes de la mort nécrotique, mais le noyau reste intact pendant une période prolongée. Enfin, la cellule cible se dissout complètement, formant des débris cellulaires avec des organites résiduels et des fragments de membrane.

des études récentes sur des souris déficientes en perforine (knockout) ont confirmé le rôle important de la perforine dans la cytolyse à médiation cellulaire in vitro et in vivo (4,7). Le CTL et les cellules tueuses naturelles des souris déficientes en perforine ne sont pas capables de lyser les cellules cibles allogènes et les cellules tumorales., En outre, ces animaux ne peuvent pas éliminer les infections du virus de la chorioméningite lymphocytaire et ils sont incapables de rejeter les cellules tumorales Allo – et xénogreffées. Ces résultats montrent sans ambiguïté que le mécanisme de la perforine est également actif dans des conditions in vivo. Cependant, les CTL déficients en perforine ne sont pas complètement inactifs, mais ils montrent une capacité lytique résiduelle qui peut être médiée par d’autres voies.

Granzymes.

Les Granzymes sont un groupe de sérine estérases ayant une activité semblable à la trypsine et à l’asparaginase, respectivement (8)., Il existe au moins trois types de granzymes (A, B et H) dans le CTL humain avec une masse moléculaire variant entre 27 et 60 kDa. Ils sont fortement glycosylés et antigénétiquement apparentés, comme le démontre leur haut degré de réactivité croisée. Les différents types de granzymes sont stockés dans la matrice granulaire des lysosomes CTL, avec la perforine, et ils sont sécrétés par exocytose dans la direction de la cellule cible lors de la destruction médiée par CTL. À l’intérieur des cellules cibles, les granzymes induisent une fragmentation de l’ADN au niveau internucléosomal, entraînant la mort cellulaire apoptotique (3).,

les altérations morphologiques initiales de L’apoptose médiée par CTL se produisent dans le noyau (Fig. 2b et 4a), qui se caractérise par la condensation de l’hétérochromatine en dépôts ponctuels ou croissants le long de l’enveloppe nucléaire, tandis que les organites cellulaires semblent inchangés. De plus, de multiples blebs membranaires sont détectables à la surface de la cellule, qui peuvent être libérés dans l’espace intercellulaire (Fig. 4b)., Les étapes suivantes de la mort cellulaire apoptotique sont morphologiquement définies par la fragmentation du noyau en petits corps ronds ou ovales suivis de la destruction complète de la cellule cible (Fig. 2c).

contrairement à la forme classique de l’apoptose, qui, par exemple, survient en tant que mort cellulaire programmée pendant la différenciation prénatale, la fragmentation de l’ADN médiée par le CTL progresse rapidement, c’est-à-dire en quelques minutes, et est indépendante de la synthèse de nouvelles protéines dans les cellules cibles. La voie de mise à mort médiée par granzyme n’est pas complètement connue., Les Granzymes eux-mêmes ne sont pas efficaces dans la destruction des cellules cibles, comme le montrent les expériences de transfection et les études utilisant du granzyme A ou B purifié.il est donc suggéré que les granzymes pénètrent dans la cellule cible par les pores de la perforine et ne peuvent alors agir que par voie intracellulaire. Dans les cellules cibles, ils peuvent favoriser la dégradation de L’ADN en clivant les histones, ce qui facilite l’accès des désoxyribonucléases au noyau., Cependant, de plus en plus de preuves indiquent que les granzymes sont également indirectement impliqués dans la dégradation de l’ADN en se liant à des protéines nucléaires telles que la nucléoline, qui clive ensuite l’ADN, ou en activant la voie de l’enzyme de conversion de l’IL-1 (ICE) en amont ou en aval (11). Si ce dernier est le cas, les granzymes déclencheraient une voie apoptotique intracellulaire similaire à celle qui est postulée pour la destruction du CTL médiée par un ligand récepteur.,

cytolyse médiée par un ligand récepteur (voie Fas/APO)

les CTL activés portent un ligand FAS/APO spécifique (Fas / APO-L), également appelé ligand CD95, qui s’exprime à la suite de la reconnaissance de l’antigène soit par synthèse de novo, soit par transformation d’une forme inactive en une forme active (1). Fas / APO-L est une molécule transmembranaire de type II de 40 kDa. Il appartient à la superfamille du facteur de nécrose tumorale (TNF), qui comprend également le TNF-α, la lymphotoxine (LT)-α, LT-β, OX40-l, CD40-l, CD27-L et CD30-L., Ces molécules existent sous forme de protéines trimériques liées à la membrane et sont caractérisées par une homologie partielle de la région COOH-terminale des acides aminés dans l’espace extracellulaire. Le récepteur FAS/APO correspondant (FAS / APO-R, CD95-R) est une glycoprotéine transmembranaire de 48 kDa. Il est exprimé sur une variété de cellules et est régulé à la hausse dans les cellules à prolifération rapide, par exemple, les lymphocytes et les cellules tumorales. Le Fas / APO-R a un domaine cytoplasmique de 65 acides aminés qui est suggéré pour être responsable de la génération du signal de mort cellulaire cible et est donc appelé le « domaine de mort.,” Le domaine de la mort du SAF / APO-R est hautement homologue à celui du récepteur TNF-α et, apparemment, un chevauchement fonctionnel existe entre les deux récepteurs. Étant donné que les domaines de mort n’ont pas de fonction catalytique, il est suggéré que les protéines cytoplasmiques sont recrutées après la liaison au ligand récepteur et utilisées comme messagers en aval pour la mort. En effet, on a récemment trouvé plusieurs protéines associées au domaine de la mort (TRADD, FADD/MORT-1 et RIP) qui pourraient être responsables de la transduction du signal (2).,

l’interaction du récepteur du ligand Fas / APO entraîne une apoptose typique de la cellule cible, qui est morphologiquement indiscernable de celle de la mort cellulaire médiée par le granzyme. La voie intracellulaire d’induction de l’apoptose médiée par le SAF n’est pas complètement connue. Cependant, il est de plus en plus prouvé que les protéases cytoplasmiques sont impliquées dans la régulation et l’exécution de l’apoptose (9), car un certain nombre de protéines, y compris la poly(ADP-ribose)polymérase, la Lamine B1, l’α-fodrine, la β-actine et la topoisomérase I, se sont avérées dégradées avec l’apparition de l’apoptose., En particulier, les enzymes de type glace (une famille de cystéine protéinases, maintenant appelées caspases), qui ont été détectées à l’origine dans le nématode Caenorrhabditis elegans, pourraient être un composant central de la machinerie de mort cellulaire, comme le montrent les expériences d’expression et d’inhibition. Ainsi la voie de Fas / APO pourrait avoir comme conséquence une cascade amplifiée de protéase qui déclenche alors la fragmentation d’ADN dans le noyau.,

des études récentes sur des souris présentant une mutation naturelle du SAF/APO-L (souche gld) et du SAF/APO-R (souche lpr) ont révélé un trouble polyclonal lympho-prolifératif associé à une hypertrophie des organes lymphatiques périphériques (ganglions lymphatiques, rate) et une maladie semblable au lupus chez les animaux. Ainsi l’absence d’une voie fonctionnelle Fas/APO entraîne une prolifération incontrôlée des lymphocytes T due à un échec d’élimination par apoptose., Il est donc suggéré que dans des conditions physiologiques, la voie Fas/APO régule l’homéostasie des populations cellulaires normales et est particulièrement nécessaire pour le contrôle de la croissance et de la différenciation des lymphocytes.

Conclusion

la cytotoxicité induite par CTL est caractérisée par plusieurs mécanismes lytiques dirigés contre différentes structures de la cellule cible (la membrane cellulaire et le noyau). La combinaison de perforine et de granzymes augmente considérablement la capacité lytique de CTL., Les cellules cibles peuvent réparer les pores de la perforine par endocytose de fragments de membrane, mais en même temps, elles incorporent des granzymes qui induisent la fragmentation de l’ADN. Le type de mort cellulaire par nécrose ou apoptose, est déterminé par la cellule cible elle-même et semble dépendre du cycle cellulaire et le métabolisme de la cellule cible. La voie Fas/APO offre une capacité lytique supplémentaire de CTL qui est utilisée pour le contrôle de la prolifération des lymphocytes T. Il existe de plus en plus de preuves de l’existence d’autres mécanismes lytiques médiés par des membres de la famille du TNF (TNF-α et lymphotoxine-α/β) (5)., Ces mécanismes, cependant, montrent une cinétique lytique plus lente et ne peuvent être efficaces que lorsque les processus de destruction dominants sont inefficaces.