Introduction

Les organes/tissus lymphoïdes secondaires (ALS) sont essentiels à l’induction efficace de réponses immunitaires adaptatives. Plusieurs types d’ALS, y compris les ganglions lymphatiques (LNs), la rate et les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses (MALTs) tels que les plaques de Peyer (PPs), sont stratégiquement positionnés à divers endroits du corps. Les SLO sont un filtre élaboré qui prélève des antigènes et est équipé de capteurs immunitaires hautement sensibles. Afin de collecter et de filtrer les antigènes étrangers, les ALS contiennent des structures tissulaires spécialisées associées à l’endothélium ou à l’épithélium. Les cellules immunitaires telles que les lymphocytes, les cellules dendritiques (CD) et les macrophages s’accumulent à des densités élevées et forment des compartiments. Une caractéristique remarquable commune à tous les ALS est la localisation séparée des lymphocytes B et des lymphocytes T. L’architecture des SLO est soutenue par plusieurs types de cellules stromales non hématopoïétiques d’origine mésenchymateuse, qui construisent des réseaux et définissent des compartiments (Mueller et Germain, 2009; Roozendaal et Mebius, 2011). Les réseaux stromaux fournissent non seulement un pied fonctionnel, mais aussi un espace pour les activités des cellules immunitaires, ainsi qu’un cadre physique pour le tissu. De plus, de plus en plus de preuves indiquent que les cellules stromales jouent également un rôle essentiel dans la fonction et l’homéostasie des cellules immunitaires (Link et al., 2007; Fletcher et coll., 2010; Suzuki et coll., 2010; Lukacs-Kornek et coll., 2011). Les ALS sont programmés pour se développer à partir de l’anlagène qui se produit à certains endroits et pendant des périodes restreintes chez le fœtus et le nourrisson. De plus, les cellules stromales sont connues pour être importantes pour le développement et la maintenance des ALS (Mebius, 2003). Ici, je me concentre sur un sous-ensemble stromal récemment identifié, les cellules réticulaires marginales (MRC), et je résume leurs caractéristiques. Je discute également de la relation entre les MRC et la structure tissulaire, d’autres sous-ensembles stromaux et les fonctions immunologiques.

Les compartiments des cellules T et B et deux Sous-ensembles de cellules Stromales classiques

Comme décrit ci-dessus, les cellules B et les cellules T se localisent dans des régions distinctes au sein des OSL. Les cellules B s’accumulent pour former des follicules (zone B) dans le cortex externe sous la capsule dans le LNs ou dans la gaine lymphoïde périartériolaire externe (PALS) dans la rate. Un groupe de gros follicules est le tissu central du SPp. Au cours des réponses immunitaires, les cellules B activées dans les follicules forment des centres germinaux, où elles se différencient en producteurs d’anticorps de haute affinité (Cyster et al., 2000). En revanche, les cellules T se localisent dans une zone séparée (zone T) adjacente aux follicules, c’est-à-dire le paracortex dans le LNs, les PALS internes dans la rate ou la région interfolliculaire (IFR) dans le PPs. Les CD s’accumulent également dans la zone T pour présenter l’antigène et les lymphocytes T principaux (Steinman et al., 1997).

Il existe deux types différents de sous-ensembles stromaux mésenchymateux dans les zones B et T (Figure 1A). Les cellules dendritiques folliculaires (FDCS) forment un réseau dense au centre des follicules et ont reçu une attention considérable en raison de leur importance dans la production d’anticorps par les cellules B (Tew et al., 1997; Cyster et coll., 2000; Victoratos et coll., 2006; Suzuki et coll., 2010). Les FDCS expriment CR1/CD35, CD23 et parfois MAdCAM-1 (Szabo et al., 1997; Cyster et coll., 2000). En revanche, un réseau élaboré de cellules réticulaires fibroblastiques (FRC) comprend l’échafaudage de la zone T, qui produit la podoplanine/gp38 et divers composants de la matrice extracellulaire (ECM) (Gretz et al., 1997; Luther et coll., 2000; Kaldjian et coll., 2001; Katakai et coll., 2004a, b). En général, la migration et la localisation des cellules immunitaires sont régulées par une variété de chimiokines (Mackay, 2001). Les lymphocytes au repos et les CD matures sont très sensibles aux « chimiokines homéostatiques » (Cyster, 1999; Müller et al 2003). En conséquence, il existe des corrélations claires entre les chimiokines produites par les sous-ensembles de cellules stromales et la localisation des cellules immunitaires exprimant les récepteurs correspondants; Le CXCL13 produit par les FDCs est un attractif des cellules B exprimant le CXCR5, tandis que le CCL19 et le CCL21 des FRC de la zone T attirent les lymphocytes T et les CD matures par le récepteur commun CCR7 (Cyster, 1999; Cyster et al., 2000; Luther et coll., 2000). De plus, on pense que les lymphocytes qui migrent de manière robuste dans le parenchyme tissulaire pour scanner les antigènes utilisent les réseaux stromaux comme point d’ancrage (Bajénoff et al 2006). Une variété de facteurs produits par les sous-ensembles stromaux sont également nécessaires à l’activation et à la survie des cellules immunitaires (Cyster et al., 2000; Huber et coll., 2005; Link et coll., 2007; Suzuki et coll., 2010; Lukacs-Kornek et coll., 2011; Malhotra et coll., 2012). Par conséquent, la structure et la fonction du réseau stromal dans chaque compartiment sont probablement optimisées pour l’activité des sous-ensembles de cellules immunitaires.

Le réseau stromal dans la zone T est composé de FRC et d’un faisceau ECM appelé fibre réticulaire, qui forme un « conduit » facilitant le passage de substances de faible poids moléculaire (Gretz et al., 1997, 2000; Nolte et coll., 2003). Ce conduit transporte divers facteurs et antigènes solubles profondément dans le tissu, tandis que les particules et les grosses molécules sont principalement exclues des compartiments lymphocytaires. En effet, les chimiokines lymphatiques des tissus périphériques sont rapidement transportées vers la veinule endothéliale supérieure par le conduit pour contrôler la mobilisation des cellules circulantes dans le LNs (Palframan et al., 2001). De plus, certains CD résidents entrent directement en contact avec le conduit et capturent les antigènes lymphatiques (Sixt et al., 2005).

Un Sous-ensemble Stromal nouvellement identifié, Cellules réticulaires marginales

La marge externe du cortex LN, juste sous la capsule, est entourée par le sinus sous-capsulaire (SCS; Figure 1A). La surface luminale du SCS est recouverte de cellules endothéliales lymphatiques et leur côté cortical est soutenu par la membrane basale, appelée « plancher » (Szakal et al., 1983). En particulier dans les IFRs, les fibres réticulaires se propagent du sol dans le paracortex (Gretz et al., 1997). Il est important de noter qu’une fine couche de structure réticulaire est également observée dans la région la plus externe des follicules. Les cellules stromales de type FRC dans le réticulum folliculaire expriment CXCL13 et MAdCAM-1 mais pas CCL21, ce qui indique que ces cellules sont distinctes des FRC de la zone T, tandis que le marqueur FDC CR1 / CD35 n’a pas été détecté ou n’a été que faiblement exprimé dans ces cellules (Katakai et al., 2008; Figures 1B et 2A). Les FDCS ne génèrent pas de fibres réticulaires et, par conséquent, le marqueur réticulaire ER-TR7 est pratiquement absent au centre des follicules (Katakai et al., 2004a, b). De plus, les cellules réticulaires de la région sous-capsulaire expriment spécifiquement RANKL/TRANCE, qui est une cytokine de la famille des TNF essentielle au développement de LN (Dougall et al., 1999; Kong et coll., 1999). Par conséquent, ces cellules stromales étaient considérées comme un nouveau sous-ensemble stromal et étaient désignées cellules réticulaires marginales (MRCs; Katakai et al., 2008). Il est à noter qu’une quantité importante de CXCL13 est exprimée constitutivement en MRC dans les petits follicules au repos, même si les FDCS expriment des niveaux indétectables de CXCL13 (Figure 1B). Il est bien établi que le bord externe des PALS dans la rate, en particulier celui qui se trouve au-dessus des follicules, est bordé par une couche stromale MAdCAM-1 +. Les cellules qui constituent le revêtement de la membrane basale sous le sinus marginal (MS) expriment également CXCL13 et RANKL, indiquant que ces cellules sont un type de MRC (Katakai et al., 2008). Dans les MALTs, les cellules réticulaires similaires aux MRC forment un réseau dans la région du dôme sous-épithélial (SED) juste sous la membrane basale de l’épithélium associé aux follicules (FAE; Katakai et al., 2008; Knoop et coll., 2009). Pris ensemble, les MRC sont considérés comme un sous-ensemble stromal commun aux ALS mais distinct des FDCS et des FRC.

Les MRC et la Voie d’entrée des antigènes dans les ALS

Les organes lymphoïdes secondaires sont caractérisés par des structures particulières qui filtrent et transportent les antigènes dans les compartiments lymphocytaires (Figure 1A). Les LNS sont connectés aux vaisseaux lymphatiques pour étudier les antigènes lymphatiques. Parce que les lymphatiques afférents sont ouverts au SCS, l’endothélium lymphatique sinusal et la membrane basale du sol sont, pour ainsi dire, la surface avant du filtre LN. La rate filtre le sang, dans lequel les branches de l’artère centrale s’ouvrent sur la SEP et la zone marginale (MZ), où les cellules immunitaires surveillent le contenu sanguin. Dans ces structures sinusales spécialisées, les barrières frontalières sont l’endothélium lymphatique dans le SCS de la LN et l’endothélium sanguin dans la SEP de la rate, tous deux supportés par le réticulum MRC. Fait intéressant, les macrophages métallophiles CD169+ sont répartis sélectivement près de la muqueuse sinusale sur les follicules, dont certains se déposent à travers la barrière endothéliale et transportent les antigènes particulaires de la lumière sinusale dans le compartiment lymphocytaire (Szakal et al., 1983; Taylor et coll., 2005; Carrasco et Batista, 2007; Phan et coll., 2009). Les CD qui transportent des antigènes des tissus via les vaisseaux lymphatiques arrivent au SCS et se déplacent ensuite dans le paracortex à travers le plancher du canal interfolliculaire (IFC; Steinman et al., 1997; Katakai et coll., 2004b; Braun et coll., 2011). Chez les MALTs, l’EAF fonctionne comme la barrière dans laquelle une cellule épithéliale spécialisée appelée cellules M transfère des bactéries ou des particules de la lumière intestinale vers des CD sous-jacents ou des macrophages (Kraehenbuhl et Neutra, 2000). Par conséquent, les MRC soutiennent l’appareil de transport d’antigènes de première ligne dans chaque SLO. La conception de base des ALS est que les follicules sont principalement disposés vers le site d’entrée de l’antigène et sont accompagnés de zones T. Ainsi, d’un point de vue stromal, toute l’architecture tissulaire semble être organisée vers la couche MRC.

Bien que les fonctions immunologiques des MRC restent insaisissables, il a été précédemment montré que le réseau de conduits construit par les MRC dans le follicule externe transporte de petits antigènes solubles vers les cellules B folliculaires et les CMD (Bajénoff et Germain, 2009; Roozendaal et al., 2009). La plupart des macrophages CD169+ sont positionnés du côté cortical du plancher SCS et font saillie dans la lumière des sinus pour capturer les particules (Phan et al., 2009). Ainsi, les MRC pourraient être impliquées dans la localisation, la morphologie et la fonction de ces macrophages. Le développement de cellules M dans le PPs nécessite une signalisation de RANG de RANKL, qui est probablement contrôlée par un réseau MRC exprimant le RANKL juste sous la FAE (Knoop et al., 2009). L’inhibition de la voie LT, qui abolit les signatures MRC dans la pulpe blanche splénique, perturbe la structure de la SEP (Koike et al., 1996; Balogh et coll., 2007; Katakai et coll., 2008; Zindl et coll., 2009). De plus, l’expression élevée d’ICAM-1, VCAM-1 et CXCL13 implique que les MRC sont impliquées dans la migration interstitielle dynamique des cellules folliculaires B en tant qu’échafaudage fonctionnel. Il a été démontré que les macrophages CD169+ délivrent directement des antigènes particulaires aux cellules B spécifiques de l’antigène dans cette zone (Carrasco et Batista, 2007; Phan et al., 2009), suggérant que le contrôle de la migration des lymphocytes B par le réseau MRC pourrait avoir un impact sur ce processus. Étant donné que les MRC sont également présents dans la région IFC, ils régulent éventuellement la transmigration des DCS du SCS vers la zone T.

Les MRC et les Cellules stromales organisatrices du développement de SLO

Les organes lymphoïdes secondaires se développent à partir de l’anlagène, qui sont des agrégats de cellules mésenchymateuses et hématopoïétiques associées à des vaisseaux ou à l’épithélium, à un site et à une période définis chez le fœtus ou le nourrisson (Mebius, 2003). Un événement critique dans le développement de l’anlagène SLO est l’accumulation de cellules hématopoïétiques CD45 + CD4 + CD3, également appelées cellules inductrices de tissus lymphoïdes (LTi) qui interagissent avec des cellules stromales mésenchymateuses appelées cellules organisatrices de tissus lymphoïdes (LTo) (Mebius et al., 1997). Une cytokine de la famille des TNF, la lymphotoxine (LT)-α1β2 exprimée par les cellules LTi transmet des signaux aux cellules LTo via le récepteur LT-β. Les cellules LTo induisent ensuite l’expression de molécules d’adhésion, notamment ICAM-1, VCAM-1 et MAdCAM-1, et les chimiokines CXCL13, CCL19 et CCL21 (Honda et al., 2001; Cupedo et coll., 2004a; Bénézech et al 2010). En particulier, CXCL13 est particulièrement important pour attirer les cellules LTi vers l’anlagène via son récepteur CXCR5 (Finke et al., 2002; Luther et coll., 2003; Ohl et coll., 2003). On suppose qu’une boucle de rétroaction positive, c’est-à-dire les cellules LTi nouvellement immigrantes qui produisent LT activent davantage les cellules stromales LTo, favorisant l’organisation de l’anlagen. Lorsque les lymphocytes ont commencé à s’accumuler après la naissance, le tissu se dilate et les compartiments supportés par différents sous-ensembles de cellules stromales sont induits (Cupedo et al., 2004b; Bajénoff et Germain 2009).

Les cellules réticulaires marginales et les cellules LTo expriment un modèle très similaire de divers marqueurs (Figure 2A), suggérant qu’il existe une certaine relation entre ces deux cellules stromales. Les cellules LTo semblent être plus concentrées dans la région marginale de l’anlagène LN adjacente au sinus lymphatique du SCS présumé (Finke et al., 2002; Cupedo et coll., 2004a; Eberl et coll., 2004; Katakai et coll., 2008). Cette couche de cellules LTo semble s’étendre vers l’extérieur avec la croissance de l’anlagène, qui semble finalement devenir la couche MRC (Katakai et al., 2008). De même, lorsque les lymphocytes s’accumulent autour de l’artère centrale de la rate postnatale, les cellules LTo exprimant MAdCAM-1 et RANKL se dilatent avec la couche et deviennent des MRC dans la pulpe blanche. Ces résultats suggèrent fortement que les MRC sont un descendant direct du stroma LTo, qui préservent les caractéristiques des cellules LTo sur des sites spécialisés dans les ALS. Même les souris déficientes en CHIFFON présentent une couche de MRC sous-capsulaire dans les LNs atrophiques et des gaines de MRC périartérielles rétrécies dans la rate, ce qui indique que le développement de MRC se produit indépendamment des cellules B et T et est programmé avant leur colonisation (Katakai et al., 2008). Étant donné que les ALS échantillonnent efficacement les antigènes pour déclencher des réponses immunitaires, les structures collectrices d’antigènes qui sont construites pendant le développement doivent être maintenues par la suite. En conséquence, il est raisonnable que ces structures tissulaires soient maintenues par des cellules stromales de type organisateur tout au long de l’âge adulte.

Relation entre les MRC et d’autres Sous-ensembles stromaux

La figure 2B montre la généalogie possible des sous-ensembles stromaux dans les ALS. Dans l’embryon, le mésenchyme primordial qui se trouve à proximité du système vasculaire ou de l’épithélium est engagé pour former le noyau de l’anlage et attire les cellules LTi. Des cellules nerveuses ou d’autres cellules moins caractérisées sont également impliquées dans le processus initial (Veiga-Fernandes et al., 2007; van de Pavert et coll., 2009). L’accumulation de cellules LTi facilite la maturation des cellules mésenchymateuses en cellules LTo, ce qui facilite finalement la construction de l’architecture de base. Typiquement, les cellules LTo ont tendance à se concentrer à la périphérie de l’anlage et à se développer vers l’extérieur avec la croissance tissulaire, tandis que les cellules stromales présentant des signatures LTo faibles ou inexistantes augmentent inversement dans la partie interne de l’anlage. La colonisation postnatale des cellules B et T conduit à des compartiments avec induction de sous-ensembles stromaux conventionnels.

Si ce schéma est correct, il s’ensuit que tous les sous-ensembles stromaux des ALS adultes sont à l’origine dérivés de cellules LTo. Ainsi, les MRC qui préservent les caractéristiques des cellules LTo ont-elles la capacité de se différencier en FDCS ou FRC? Les MRC partagent de nombreuses signatures avec d’autres sous-ensembles (figure 2A), ce qui suggère que cela est possible. Une spéculation est que les MRC fonctionnent comme des cellules souches stromales qui alimentent en permanence tous les sous-ensembles stromaux tout au long de l’âge adulte. Bien que cette idée soit intrigante, elle nécessitera un examen prudent et une validation plus poussée à l’avenir. Les cellules mésenchymateuses sont généralement de nature très flexible en fonction de l’environnement environnant, et ainsi des caractéristiques spécifiques peuvent être facilement modifiées. La culture prolongée de cellules stromales isolées de LNs entraîne une perte d’expression de nombreux gènes, en particulier des chimiokines homéostatiques (Katakai et al., 2004a; Tomei et coll., 2009). Cela suggère que les phénotypes in vivo des sous-ensembles de cellules stromales sont maintenus de manière optimale par les circonstances tissulaires, qui sont réversibles et non dues à la différenciation terminale. De plus, les stimuli inflammatoires induisent la prolifération robuste des cellules stromales et le remodelage spectaculaire des ALS (Katakai et al., 2004a; Chyou et coll., 2011). Par conséquent, bien que les MRC puissent être convertis en d’autres sous-ensembles, les sous-ensembles stromaux conventionnels pourraient également s’auto-renouveler et être interchangeables dans les ALS adultes.

Remodelage des SLO et des Structures Lymphoïdes tertiaires

Au cours des réponses immunitaires, les structures stromales au sein des SLO sont considérablement remodelées (Gretz et al., 1997; Katakai et coll., 2004a). Certaines infections provoquent une perturbation sévère des structures tissulaires dans le LNs et la pulpe blanche splénique en quelques jours, qui est rétablie lorsque les agents pathogènes sont éradiqués (Mueller et al., 2007a, b; Scandella et coll., 2008; Saint Jean et Abraham, 2009). Ce processus de restauration résume probablement un processus d’auto-organisation via une réaction de rétroaction similaire au développement de SLO. Fait important, les cellules de type LTi sont également présentes dans les tissus adultes et régulent le remodelage des ALS associé à l’infection (Kim et al., 2003; Scandella et coll., 2008). Bien que le rôle des MRC dans de tels processus soit inconnu, ils ont peut-être un rôle d’organisation en collaboration avec des cellules de type LTi et déterminent le cadre externe des ALS lors de la reconstruction.

Dans l’inflammation chronique associée à diverses pathologies organiques, un grand nombre de lymphocytes infiltrants conduisent souvent à des organisations similaires aux ALS, appelées tissus lymphoïdes tertiaires (TLTS; Drayton et al., 2006). Les cellules B et T sont séparées et des réseaux correspondants de sous-ensembles de cellules stromales sont induits. Il serait intéressant de déterminer si des MRC sont présentes dans ces structures lymphoïdes ectopiques; cependant, les cellules de type MRC et les structures tissulaires connexes ne sont pas observées dans les TLT qui se sont développées au cours de la gastrite auto-immune de souris (Katakai et al., 2006, 2008). Il convient de souligner que les TLT ne sont fondamentalement pas des organisations lymphoïdes programmées et ne s’associent naturellement pas aux structures de transport d’antigènes. Par conséquent, les MRC sont probablement absentes dans les TLT. Même si des cellules stromales phénotypiquement similaires aux MRC pourraient être induites dans certaines lésions, elles ne seraient pas identifiées comme des MRC à moins qu’elles ne s’associent étroitement à la structure endothéliale ou épithéliale spécifique et ne forment un réticulum en couches au niveau des follicules externes.

Conclusion

Les cellules réticulaires marginales sont un sous-ensemble de cellules stromales unique commun aux ALS. Les MRC sont clairement différentes des sous-ensembles conventionnels induits ou mûris par des interactions avec les lymphocytes après la naissance, et sont directement dérivées des cellules stromales LTo dans l’anlagène et indépendantes des lymphocytes. Le réseau de MRC est étroitement associé à l’appareil de transport d’antigènes des ALS et on pense qu’il contrôle directement ou indirectement l’administration d’antigènes dans les compartiments lymphocytaires ainsi que la localisation et la migration des cellules immunitaires. Les MRC jouent probablement un rôle central dans le maintien des structures de SLO comme cadre externe et peuvent être converties en d’autres sous-ensembles stromaux à l’état d’équilibre ou lors du remodelage tissulaire. Il sera important de considérer collectivement tous les sous-ensembles stromaux, les structures tissulaires et les microenvironnements immunologiques afin de comprendre de manière globale le système SLO.

Déclaration de conflit d’intérêts

L’auteur déclare que la recherche a été menée en l’absence de relations commerciales ou financières pouvant être interprétées comme un conflit d’intérêts potentiel.

Remerciements

Ce travail a été soutenu en partie par une Subvention pour les Jeunes Scientifiques et pour la Recherche Scientifique sur des Domaines Innovants du Ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie du Japon.