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Niveau: Supérieur
sMINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté Par Amédée RENAND Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes TITRE : Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrices. Soutenu le 07 11 2007 devant le jury suivant : Bruno CANQUE - Président Ali BETTAIEB - Tuteur EPHE Olivier HERMINE – Responsable scientifique Laboratoire EPHE (Sciences de la Vie et de la Terre) : Ali Bettaïeb () Directeur : Jean-François Jeannin INSERM U517 Faculté de Medecine Dijon Laboratoire de : Olivier Hermine () Directeur : Michel Dy CNRS UMR 8147, Hôpital Necker Paris Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrice. Amédée RENAND 07 11 2007 RESUME Les cellules T régulatrices (Treg), CD4+CD25+, jouent un rôle important dans la tolérance EPHE Banque de Monographies SVT 1
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sMINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté Par Amédée RENAND Pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes TITRE : Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrices. Soutenu le 07 11 2007 devant le jury suivant : Bruno CANQUE - Président Ali BETTAIEB - Tuteur EPHE Olivier HERMINE – Responsable scientifique Laboratoire EPHE (Sciences de la Vie et de la Terre) : Ali Bettaïeb () Directeur : Jean-François Jeannin INSERM U517 Faculté de Medecine Dijon Laboratoire de : Olivier Hermine () Directeur : Michel Dy CNRS UMR 8147, Hôpital Necker Paris Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrice. Amédée RENAND 07 11 2007 RESUME Les cellules T régulatrices (Treg), CD4+CD25+, jouent un rôle important dans la tolérance EPHE Banque de Monographies SVT 1
- sémaphorines
- formation du système nerveux
- mécanisme d'inhibition des treg
- organisation de la navigation marine
- glucocorticoid-induced tumor
- growth factor
- zeta chain-associated
- necrosis factor receptor
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sMINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté Par Amédée RENAND Pour l’obtention du diplôme de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes TITRE : Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrices. Soutenu le 07 11 2007 devant le jury suivant : Bruno CANQUE - Président Ali BETTAIEB - Tuteur EPHE Olivier HERMINE Responsablescientifique Laboratoire EPHE (Sciences de la Vie et de la Terre) : Ali Bettaïeb (alibettaieb@u.bourgogne.fr : Jean-François Jeannin) Directeur INSERM U517 Faculté de Medecine Dijon Laboratoire de : Olivier Hermine (hermine@necker.fr) Directeur : Michel Dy CNRS UMR 8147, Hôpital Necker Paris Implication de la Sémaphorine-3A dans le rôle suppresseur des cellules T régulatrice. Amédée RENAND 07 11 2007 RESUME Les cellules T régulatrices (Treg), CD4+CD25+ tolérance, jouent un rôle important dans la
périphérique. Les Treg sont issues du thymus et ont la propriété de prévenirin vivoles maladies auto-immunes chez la souris et d’inhiber l’activation polyclonal des cellules T CD4+ et CD8+ in vitro. Les cytokines immunosuppressives comme le TGF-b et l’IL-10 jouent un rôle important dans le mécanisme de tolérancein vivo,alors qu’in vitro les cellules T, indépendamment Treg ont une fonction suppressive, des des cytokines mais dépendante du contact cellulaire. Le mécanisme d’inhibition des Treg reste controversé et n’est pas totalement élucidé, même si plusieurs molécules ont été impliquées dans le mécanismein vitro. De plus nous ne pouvons pas exclure l’implication de molécule soluble agissant au sein d’une synapse cellulaire. Dans notre laboratoire, ainsi que dans d’autres équipes, il a été montré que la Semaphorine-3A (Sema-3A) avait un rôle immunosuppresseur, vis-à-vis des cellules T, induit par le blocage du réarrangement des filaments du cytosquelette d’actine. La Sema-3A possède des propriétés de chemokine répulsive impliquée dans la formation du système nerveux, et fait partie de la famille des Sémaphorines, reparti en sept classes, comprenant des Sémaphorines membranaires, transmembranaires ou solubles. Les Sémaphorines de classe 3 sont les seules à être sécrété et sont soumises à une régulation par les Furines protéase qui aboutit à un clivage de la forme active (95kDa) en une forme inactive (65kDa), ce qui leur confère une action localisée au niveau de la synapse neurologique. Ainsi nous montrons que la Sema-3A est fortement exprimée par les Treg et est associée à leur activité suppressive. La Sema-3A est sécrétée par les Treg pour bloquer l’activation des cellules T CD4+ et CD8+ et de perforine, ainsi que leur prolifération. L’implication de la d’IFN-g, incluant leurs sécrétions Sema-3A dans le mécanisme contact dépendant des Treg s’explique par la sensibilité de celle-ci aux protéases présentes dans le sérum, aboutissant à une action localisée à proximité du contact cellulaire. Le mécanisme d’inhibition de la Sema-3A implique la neutralisation de la signalisation initiale du TCR en bloquant la phosphorylation de ZAP-70 ainsi que de ERK-1/-2. Au cours de ce travail nous avons mis en évidence le rôle d’une protéine du système nerveux, la Sema-3A, dans le mode d’action des Treg, qui est régulé par les Sérines protéase. MOTS-CLES : Sémaphorin-3A, Cellules T régulatrices, CD4+CD25-, CD8+, immunosuppression.
ABREVIATIONS
AICD : Activation Induced Cell Death Cdk5 : Cyclin-dependent kinase 5 CFDA : Carboxylfluorescein Diacetate CMH : Complexe Majeur d’Histocompatibilité COS-7 : African Green Monkey SV40-transf'd kidney fibroblast cell line CRMP2 : collapsin response mediator protein 2 CTLA-4 : cytotoxic T-lymphocyte-associated granule serine protease 4 CTL : Lymphocyte T Cytotoxique DC : Cellule Dendritique GITR : Glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor GTP : Guanine Tri-Phosphate
GZB : Granzyme B HLA : Human Leukocyte Antigen IFN : Interferon Ig : Immunoglobuline IL : Interleukine kDa : kilo Dalton LAG-3 : Lymphocyte Activation Gene-3 L1CAM : L1 Cell Adhesion Molecule LFA-3 : Antigène Leucocytaire Fonctionnel 3 MAPK : Mitogen Associated Protein Kinase NFAT : Nuclear Factor of Activated T cells NK : Natural Killer NOD : Non Obese Diabetic Np : Neuropilin PBMC : Cellules Mononuclées du sang Périphérique PD-1 : Program Death 1 Pha : Phytohaemagglutanin SVF : Sérum de Veaux Fœtal TCR : Récepteur des Cellules T TGF-b : Transforming Growth Factor TNF-a : Tumor Necrosis Factors Treg : cellule T Régulatrice VEGF : Vascular Endothelial Growth Factor ZAP-70 : Zeta chain-Associated Protein de 70 kDaltons
TABLE DES MATIÈRES. Remerciements------------------------------------------------------------------------------------------ 2 Abréviations--------------------------------------------------------------------------------------------- 3 INTRODUCTION-------------------------------------------------------------------- 6 1.Les Sémaphorines------------------------------------------------------------------------------------ 7 1.1.La famille des Sémaphorines------------------------------------------------------------ 7 1.2.Les récepteurs aux Sémaphorines------------------------------------------------------- 9 1.2.1.Les Neuropilines----------------------------------------------------------------10 1.2.2.Plexines et autres corécepteurs ----------------------------------------------11 1.3.Mécanisme et voie de transduction du signal des Sémaphorines------------------- 12 1.4.Mécanisme de régulation et clivage des Sémaphorines de classe 3---------------- 14
1.5.Implication des Sémaphorines dans le système immun------------------------------16 1.5.1.Les Sémaphorines 4D, 4A et 7D dans le système immun---------------- 16 1.5.2.Les Sémaphorines 3A et le système immun-------------------------------- 19 2.Les lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+----------------------------------------------------- 23 2.1.La tolérance du système immun--------------------------------------------------------- 23 2.2.Lymphocytes T régulateur et développement----------------------------------------- 24 2.3.Mécanisme des lymphocytes T régulateurs-------------------------------------------- 26 2.3.1.In vitro-------------------------------------------------------------------------- 26 2.3.2.In vivo--------------------------------------------------------------------------- 28 OBJECTIFS DU MÉMOIRE------------------------------------------------------- 30 MATÉRIELS ET MÉTHODES---------------------------------------------------- 32 RÉSULTATS--------------------------------------------------------------------------- 41 1.La Sema-3A est exprimée sélectivement et constitutivement dans les lymphocytes Treg-- 42 2.La fonction des Treg est dépendante de la sécrétion en Sema-3A----------------------------- 46 3.Rôle des Furin-like protéases sériques dans l’activité de la Sema-3A------------------------- 50 4.La sécrétion de la Sema-3A par les Treg bloque la phosphorylation de ZAP-70 et de ERK-1/-2---------------------------------------------------------------------------------------------54 5.Rôle de la Sema-3A dans la fonction des cellules T--------------------------------------------- 57 DISCUSSIONS------------------------------------------------------------------------- 59 BIBLIOGRAPHIE----------------------------------------------------- 65 --------------- ANNEXES-------------------------------------------------------------------------------72 ANNEXE N°1 Immunosuppressive role of semaphorin-3A on T cell proliferation is mediated by inhibition of actin cytoskeleton reorganisation---------------------------------------------------------------------73 ANNEXE N°2 Regulatory T cells suppression is semaphorin-3A dependent------------------------------------ 74
INTRODUCTION La réponse immunitaire est un phénomène extrêment complexe qui fait intervenir divers acteurs qui établissent de nombreuses connections entre eux. Certaines de ces connections intercellulaires sont analogues à celles qui sont observées dans le systèmes nerveux central au niveau de la synapse neurologique. Des études récentes ont montré qu’au niveau des synapses neurologiques et immunologiques des molécules communes sont exprimées. Ainssi, dans le laboratoire d’accueil il a été mis en évidence que la neuropiline 1 et la sémaphorine 3A, deux molécules qui jouent un rôle majeur dans la guidance des axones, sont exprimées au niveau du système immunitaire. Dans ce rapport, après un rappel introductif sur les sémaphorines et les neuropilines, j’exposerai mon travail sur le rôle de la sémaphorine 3A dans la régulation de la réponse immunitaire et en particulier dans la fonction régulatrices des lymphocytes T régulateurs. 1.Les Sémaphorines. Au cours de l’embryogenèse, la formation du système nerveux est contrainte à des forces d’attractions et de répulsions, aboutissant à un système d’organisation très ordonné couvrant la totalité de l’organisme. L’observation de ce phénomène a permis d’associer à « l’envahissement neuronal » plusieurs mécanismes tels que la croissance, la répulsion et l’arrêt de croissance des cônes d’axones. C’est au cours des années 90 que différentes molécules sont associées à ces phénomènes, puis caractérisées comme étant des chemokines. Parmi celles-ci, est identifiée la famille des Sémaphorines, principalement impliquées dans la répulsion axonale. La dénomination Sémaphorines vient du mot « Sémaphore », appareil utilisé dans l’organisation de la navigation marine. Ensuite, l’identification des récepteurs aux Sémaphorines est décrite comme étant les Neuropilines et les Plexines, agissant comme simples récepteurs ou comme co-récepteurs selon le type de Sémaphorines. Les Sémaphorines jouent un rôle majeur dans la formation du réseau neuronal et depuis peu leur
implication a été montrée dans la migration cellulaire, dans l’angiogénèse, dans l’oncogenèse et aussi dans la réponse immune. 1.1.La famille des Sémaphorines. Identifiées chez les invertébrés par Kolodkin en 1992, les Sémaphorines sont décrites comme une famille de chemokines impliquées dans la répulsion des axones (Luo et al., 1993). La famille des Sémaphorines comprend plus de 20 membres qui sont soit sécrétés, soit transmembranaires, soit membranaires associés à des glycoprotéines. Elles sont regroupées en différentes classes (Semaphorine Nomenclature committe, 1999). Les classes 1 et 2 représentent les Sémaphorines des invertébrés ; les classes 3 à 7 les Sémaphorines des vertébrés ; et finalement, la classe 8 est associée aux Sémaphorines virales (Fig.1). Chez les vertébrés, seule la classe 3 est composée de Sémaphorine soluble, les autres classes regroupent les Sémaphorines transmembranaires et membranaires. Toutes les Sémaphorines présentent une partie conservée de 500 acides aminés, appelée le domaine « Sema » (Luo et al., 1993) (Kolodkin et al., 1993). Chaque classe de Sémaphorines comprend de plus des structures différentes et particulières permettant une liaison à un récepteur spécifique. La classe 3 des Sémaphorines se compose de 6 membres (Sema-3A, 3B, 3C, 3E, 3F et 3G). Elles possèdent toutes, en plus du domaine Sema, un domaine immunoglobuline et un court domaine basique. Ce sont également les seules Sémaphorines sécrétées chez les vertébrés sous forme d’homodimère. La classe 4 est composée de 7 membres (Sema-4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F et 4G) possédant en plus du domaine Sema, un domaine immunoglobuline, un domaine transmembranaire et un court domaine intracytoplasmique. Ces Sémaphorines sont essentiellement transmembranaires, cependant la Sema-4D (CD100) peut-être synthétisée sous une forme soluble. Les Sémaphorines de classe 5 sont au nombre de deux, la Sema-5A et la Sema-5B. Elles possèdent en plus du domaine Sema, un domaine thrombospondine, un domaine transmembranaire et un court domaine intracytoplasmique. La classe 6 est constituée de 3 membres (Sema-6A, 6B, 6C), possédant le domaine Sema, un domaine transmembranaire et un court domaine intracytoplasmique. Finalement, la classe 7 n’est représentée que par la Sema-7A (ou le CD108). Elle possède un domaine Sema, un domaine immunoglobuline et un domaine glycosyl-phosphatidyl-inositol (GPI)
1.2.Les récepteurs aux Sémaphorines.
La Neuropiline est le premier récepteur aux Sémaphorines identifié (Chen et al., 1998), (Giger et al., 1998) (Kolodkin et al., 1997). Composées de deux membres, la Neuropiline-1 et la Neuropiline-2 (NP-1 et NP-2), les Neuropilines sont les récepteurs spécifiques aux Sémaphorines de classe 3. Aucune Sémaphorine d’une autre classe ne peut se lier avec les Neuropilines. La fixation seule d’une Sémaphorine de classe 3, à une Neuropiline ne permet pas d’induire un signal. En effet, les Neuropilines n’ont pas de domaine intracellulaire capable de transduire un signal et sont donc associées à des co-récepteurs, les Plexines, qui sont finalement décrites comme récepteurs majeurs aux Sémaphorines. Les Plexines sont les seules capables d’induire un signal en réponse aux Sémaphorines. 1.2.1.Les Neuropilines. Le récepteur de type I aux Sémaphorines (la NP-1) est une protéine transmembranaire conservée de 130kDa chez les vertébrés. Cette protéine est composée d’un court domaine intracytoplasmique de 40 acides aminés, d’un domaine transmembranaire et de trois domaines extramembranaires impliqués dans les interactions cellulaires. La NP-1 peut fixer toutes les Sémaphorines de classes 3. La NP-2 est homologue à la NP-1 de façon structurale et possède les mêmes domaines fonctionnels. Cependant la NP-2, à la différence de la NP-1, ne peut pas fixer la Sema-3A. La NP-1 et la NP-2 sont fonctionnelles en tant que récepteurs aux Sémaphorines sous formes d’hétéro ou d’homo dimères, en association avec les Plexines. Ainsi, l’homo dimère de la NP-1 est le récepteur à la Sema-3A, alors que l’homo dimère de la NP-2 est le récepteur à la Sema-3F. De plus, il peut ce former un hétéro dimère entre la NP-1 et la NP-2 qui aboutit au récepteur à la Sema-3C. Chez l’embryon, la NP-1 est exprimée dans le système nerveux, le cœur et les vaisseaux (Kitsukawa et al., 1995). Les souris porteuses d’une mutation inactivatrice de la NP-1 à l’état homozygote présentent des anomalies sévères dans l’organisation des fibres nerveuses et meurent d’anomalies du système cardiovasculaire entre 10 et 12 jours de vie foetale (Kitsukawa et al., 1997). De même, les souris transgéniques sur-exprimant la NP-1 développent des anomalies du système nerveux et meurent d’anomalies vasculaires dès le stade embryonnaire. Chez l’adulte, l’expression de la NP-1 a été retrouvée principalement dans le placenta, le cœur et les vaisseaux. Elle est exprimée également dans certaines tumeurs (Soker et al., 1998). Ces données suggèrent que les taux et les fonctions de la NP-1 sont finement régulées pour un développement normal. La NP-2 est exprimée principalement dans le système nerveux au cours du développement et contrairement à la NP-1 elle n’est pas exprimée dans le cœur et dans les vaisseaux (Chen et al., 1998). Par contre la NP-2 assure le développement des canaux lymphatiques et des vaisseaux. La NP-2 est un récepteur de haute affinité pour la Sema-3F et est capable de lier les autres Sémaphorines de classe 3 sauf la Sema-3A. Les souris déficientes en gènes codant pour la NP-2 présentent des anomalies du développement de certains axones du système nerveux et un défaut de formation des canaux lymphatiques (Yuan et al., 2002).
Les Neuropilines ne peuvent induire un signal, à cause de leur court domaine intracytoplasmique, et elles doivent être associées à des corécepteurs capables d’induire un signal comme les Plexines. 1.2.2 Les Plexines et autres corécepteurs. Chez les mammifères, 10 Plexines ont été classées en 4 groupes (Plexine A à D). Elles sont d’abord affiliées à une fonction d’adhésion cellulaire et se voient rapidement attribuer le rôle de récepteur spécifique aux Sémaphorines (Cheng et al., 2001). Les Plexines ont la capacité d’induire un signal après liaison avec toutes les Sémaphorines. Par contre, l’induction d’un signal par les Sémaphorines de classe 3 nécessite la présence de Neuropilines (les Plexines seules ne peuvent pas fixer les Sémaphorines de classe 3). Les Plexines-B1 (CD72) et les plexines-C1 correspondent respectivement aux récepteurs aux Sémaphorines transmembranaires Sema-4D (CD100) et Sema-7A (CD108). Les plexines-A1 et -A2 sont impliquées dans le complexe Neuropilines-Plexines qui forme le récepteur fonctionnel des Sémaphorines de classe 3 (Takahashi et al., 1999), (Rohm et al., 2000). Par ailleurs, les molécules d’adhesion cellulaire L1 (L1-CAM) sont des protéines qui interagissent avec le cytosquelette d’actine et aussi avec les protéines Kinase associées au mitogene (MAPkinases). La formation du complexe Neuropiline-1/L1-CAM joue un rôle important dans la transduction du signal des Sémaphorines et en particulier pour la sémaphorine-3A (Sema-3A). En effet, la délétion du gène codant pour L1-CAM chez l’Homme conduit à des anomalies structurales du cerveau et à l’apparition de retard mental (Kenwrick and Doherty, 1998). Les études chez la souris KO pour L1-CAM montrent une perte de la sensibilité des neurones à la Sema-3A (Castellani et al., 2000). Ceci démontrant l’implication du complexe Neuropiline/L1-CAM/Plexine dans la transduction du signal de la Sema-3A. La Neuropiline est aussi un corécepteur des récepteurs aux VEGF (vascular endothelial growth factor). Le VEGF est un facteur important pour le développement du système vasculaire et pour la survie des cellules tumorales. Il existe différents types de VEGF et certains ont pour récepteur la NP-1. Le VEGF-A165 se fixe au complexe neuropiline-1-KDR (VEGF-R2) afin d’induire un effet chimiotactique stimulant la migration des cellules. Ce phénomène entre en compétition avec l’action de la Sema-3A qui a une action répulsive en ce liant au complexe neuropiline-1-plexine-A1. Le VEGF et la Sema-3A sont donc antagonistes et l’effet sur la cellule dépendra de l’expression des récepteurs et du gradient extérieurs en VEGF ou en Sema-3A. Pour une majorité des Sémaphorines, la transduction du signal passe par les Plexines, alors que pour les Sémaphorines solubles de la classe 3, et plus particulièrement pour la Sema-3A, la transduction du signal passe par la formation d’un complexe Neuropiline/Plexine/L1-CAM qui peut être régulé par des antagonistes comme le VEGF. 1.3.Mécanisme et voie de transduction du signal des Sémaphorines.
Les Plexines vont transduire le signal, engendré par les Sémaphorines, grâce à leurs activités kinases. La fixation d’une Sémaphorine aux Plexines engendre un réarrangement localisé des filaments d’actine et des microtubules. Pour expliquer le mécanisme d’action des Sémaphorines nous prendrons pour exemple la Séma-3A ; celle-ci étant le centre d’intérêt de ce travail (Fig.2). La Sema-3A induit une rétraction localisée des pseudopodes des cellules modifiant ainsi leur mobilité. Ce mécanisme permet d’expliquer le rôle important sur le développement neuronal et sur l’angiogénèse. Dans les différents travaux publiés sur les neurones, on observe très nettement une répulsion des axones au point de concentration de la Sémaphorine. La voie de signalisation des Plexines reste mal connue même si la majorité des vecteurs de la signalisation ont été étudiés. L’activité des Plexines est associée à leur domaine cytoplasmique à propriété GTPase. Le domaine intracellulaire des Plexines est phosphorylé au niveau d’un résidu tyrosine par les kinases Fes et Fyn qui va permettre l’activation des complexes CRMP2 et CDK5, ces deux complexes agissant sur la stabilité du cytosquelette. De plus les Plexines ont un rôle Rho GTPase impliquant Rac1 et Rho qui phosphoryle l’actine et ainsi régule la dynamique du cytosquelette. Récemment il a été démontré que les Plexines avaient une influence sur la voie Ras. Ras GTPase est continuellement activé pour permettre la fixation des integrines a, ß à la matrice extracellulaire. Cette activation est inhibée par l’activation des Plexines sous Sema-3A. Il en résulte un blocage du rapatriement des chaînes a et ß des integrines, empêchant toutes interactions avec la matrice extracellulaire (Kruger et al., 2005) (Castellani and Rougon, 2002). Ce mécanisme a été décrit dans les neurones, et il peut être rapporté aux autres cellules subissant des modifications de migration due à la Sema-3A. Ainsi, Les Sémaphorines seraient impliquées dans le développement du poumon, du cœur, des tissus osseux et rénal. Il a aussi été observé qu’elles jouent un rôle central dans la réponse immunitaire et dans l’angiogénèse chez l’adulte. 1.4.Mécanisme de régulation et clivage des Sémaphorines de classe 3. La régulation des Sémaphorines solubles passe par un clivage soit par le protéasome soit par l’implication de protéase sérique comme les Furines protéases. Ceci permet le maintien d’un gradient de concentration qui dépend de la sécrétion en Sémaphorines par les cellules effectrices. Ainsi les études sur la SemD (équivalent de la Sema-3A humaine) ont montré que le pouvoir chemo-repulsif des Sémaphorines de classe 3 était régulé par un processus protéolytique dépendant des sérines protéases de type furine appartenant à la famille des sérines protéases (Adams et al., 1997). La SemD est une Sémaphorine murine sécrétée au pouvoir répulsif sous une forme de dimère de 95kDa, et sensible au clivage des Furines protéases donnant une forme inactive de 65kDa. Le clivage de la SemD détermine le pouvoir répulsif de celle-ci, impliquant ainsi la protéolyse comme mécanisme régulateur dans la guidance axonal (Fig.3 et Fig.4). De plus les séquences de clivage par les Furines protéase sur la SemD sont fortement conservées sur toutes les Sémaphorines de classe 3 humaines, supposant un mécanisme identique pour celles-ci.
Ainsi il a été montré que la Sema-3E était sensible aux Furines protéases par un processus protéolytique, cependant ce clivage abouti à une conversion d’action répulsive en action attractive (Christensen et al., 2005). Les différentes Sémaphorines de classe 3 présentent donc les mêmes sites de clivage aux Furines protéases, mais le résultat de cette dégradation confère des propriétés différentes au Sémaphorines. Dans le cas de la Sema-3A, la forme active et répulsive de 95kDa est clivée en une forme inactive de 65kDa. La présence des Furines protéases dans les différents sérums, ou encore à la surface ou dans le cytoplasme des cellules, suggère une régulation rapide et forte des Sémaphorines de classe 3 dans un environnement biologique. La sensibilité des Sémaphorines dans l’environnement expliquerait leur action localisée, rapide et transitoire, qui se traduiraient par des gradients de concentration. 1.5.Implication des Sémaphorines dans le système immunitaire. Toutes les études sur les Sémaphorines ont généralement été effectuées sur la formation de la synapse neurologique ou sur le contrôle des interactions entre cellules. Or la synapse immunologique est très proche de la synapse neurologique d’un point de vue physique et dynamique. Depuis quelques années, différentes équipes se sont intéressées au rôle des Sémaphorines dans la réponse immune (Kumanogoh and Kikutani, 2003) (Takegahara et al., 2005). Des études récentes ont mis en évidence la présence de la neuropiline sur les cellules dendritiques (DC). La Plexine A-1, récepteurs aux Sémaphorines, a été récemment identifiée à la surface des DC. Par des expériences de shRNA, inhibant la Plexine-A1 sur les DC, l’équipe de Eun montre que l’activation de Rho et la polarisation de l’actine est dépendante de la Plexine-A1 pour la maturation des cellules dendritiques (Eun et al., 2006). 1.5.1. Les Sémaphorines 4D, 4A et 7D dans le système immun. Les Sémaphorines de classes 4 ont été les premières à être décrites en relation avec le système immun et plus particulièrement la Sema-4D (CD100) et la Sema-4A. La Sema-4D transmembranaire est présente à la surface des cellules T conventionnelles, mais pas sur les cellules B et ni sur les cellules dendritiques. Par contre, elle est exprimée au cours de l’activation des cellules B et de la maturation des cellules dendritiques. La Sema-4D possède deux récepteurs, la Plexine B1 et le CD72. Dans le système nerveux, il a été montré que la fixation de la Sema-4D sur la Plexine B1 influence la voie GTPase RAC1 et ainsi active RhoA. En immunologie, le récepteur majeur de la Sema-4D est le CD72, qui est exprimé par les cellules B et par les DC. La Sema-4D joue un rôle régulateur sur les cellules B. Ainsi, les souris déficientes en CD72 présentent une hyper prolifération des cellules B (Pan et al., 1999). La Sema-4D participe aussi à l’activation et à la maturation des cellules dendritiques. L’ajout de Sema-4D sur des
DC induit l’expression du CD40 et du CD80 ainsi que la production d’IL12. De plus chez la souris déficiente en Sema-4D on observe une altération de l’activation des cellules T par les cellules dendritiques (Shi et al., 2000 et Fig.5). Sur les cellules T la Sema-4D peut aussi jouer un rôle de récepteur. L’utilisation d’un anticorps reconnaissant la Sema-4D ou la Plexine B1 permet l’activation des cellules T. La Sema-4A, contrairement à la Sema-4D, est exprimée par les cellules B et les DC, mais pas sur les cellules T. Elle est surexprimée lors de l’activation des cellules B après stimulation par l’anti-CD40 et apparaît progressivement chez les cellules T activé par l’anti-CD3. Le récepteur de la Sema-4A en immunologie a été identifié comme étant Tim-2 à la surface des cellules T. La Sema-4A soluble induit la prolifération et la production d’IL-2 par les cellules T lors d’une stimulation par l’anti-CD3, mais n’à aucun effet sur les cellules B et sur les DC. La Sema-4A jouerait un rôle de molécule de costimulation pour l’activation des cellules T par les cellules présentatrices d’antigène. L’interaction entre cellules dendritiques et cellules T est inhibée par l’anticorps anti-Sema4A. De plus les souris traitées à la Sema-4A présentent une augmentation du développement des cellules T antigènes spécifiques alors que le traitement par l’anticorps anti-Sem4A bloque le développement des cellules T (Fig.6). La Sema7A a aussi un rôle dans la réponse immune. Il a été montré que la Sema7A se fixe à la plexine C1 des monocytes et provoque leur activation, caractérisée par la production de cytokines inflammatoires telles que le TNFa, l’IL-6 et l’IL-8. 1.5.2.Les Sémaphorines 3A et le système immun. En ce qui concerne la Sema-3A les études sont plus récentes. En 2001 l’équipe de Delaire montrait que la Sema-3A régule la migration des monocytes, sans pour autant avoir montré l’expression de la Neuropiline-1 (NP-1) à la surface des monocytes. Au laboratoire d’accueil, en collaboration avec l’équipe de PH Romeo, nous avons montré l’expression de la NP-1 à la surface des cellules T et des cellules dendritiques (Tordjman et al., 2002). Lors du contact entre cellules T et DC, la NP-1 se polarise à la surface des cellules T au niveau du contact avec la cellule dendritique. Ces deux types de cellules sont capables de lier la NP-1 soluble et aussi de former des agrégats avec des cellules COS-7 transfectées par la NP-1, de façon NP-1 dépendante. De plus l’utilisation d’un anticorps bloquant la NP-1 aboutit à une inhibition de l’induction de prolifération des cellules T induite par les cellules dendritiques. Ainsi la NP-1 permet l’interaction entre cellules T et cellules dendritique. Cette interaction semble importante pour initier une réponse primaire.
