Superantigène

Les superantigènes sont des toxines de nature protéique. Le terme superantigène a été adopté en 1989 pour décrire la capacité de ces toxines à stimuler un grand nombre de lymphocytes T.

Les superantigènes se lient simultanément à la chaîne β du domaine variable (V_β) d’un récepteur des cellules T via la région hypervariable CDR4 (Complementarity-determining region 4) et à une molécule du CMH II (complexe majeur d’histocompatibilité de classe II). L’interaction forcée qui s’établit entre la cellule présentatrice d’antigène portant le CMH et les lymphocytes T dont le récepteur des cellules T porte ce segment V_β provoque une stimulation polyclonale de ces lymphocytes T, indépendamment de leur spécificité pour l’antigène peptidique présenté.

Différentes classes de superantigènes

Superantigènes viraux

Ce sont des toxines protéiques d’origine virale. Cette classe comprend :

Antigène M1s codé par un gène du rétrovirus de tumeur mammaire^[1]
Protéine de nucléocapside du virus de la rage
Superantigènes associés au virus d’Epstein-Barr

Toxines Pyrogéniques (PTSAgs)

Toxine-1 du syndrome du choc toxique (TSST-1)

Elles sont produites par les staphylocoques, en particulier Staphylococcus aureus^[2]^,^[3]. Leurs actions portent sur le tube digestif, par l’intermédiaire du système nerveux^[4].

Les entérotoxines staphylococciques

Elles sont au nombre de cinq : A, B, C, D, et E à l’origine d’intoxications alimentaires à Staphylococcus aureus^[2]^,^[3]. Ce sont des exoprotéines. Les entérotoxines staphylococciques A et B traversent la barrière intestinale et activent une réponse immunitaire locale et systémique au cours de laquelle des médiateurs inflammatoires solubles sont produits; ces médiateurs sont responsables des symptômes. Elles sont très stables, et résistent à la plupart des enzymes protéolytiques. Elles gardent ainsi leur activité après ingestion d’aliments contaminés, dans le tube digestif^[5].

Les toxines érythrogènes

Elles sont produites par Streptococcus Pyogenes et sont à l’origine de la scarlatine. Ces toxines correspondent aux trois exotoxines SPE A, B, et C. Elles ont une forte action nécrosante locale sur les tissus. SPEA et SPEB peuvent aussi provoquer choc toxique streptococcique pratiquement « irrécupérable » en réanimation et donc très fortement mortel^[6].

Autres superantigènes bactériens

Toxine staphylococcique exfoliative^[3]
Mitogène de Mycoplasma arthritidis^[7]
Mitogène dérivé de Yersinia pseudotuberculosis^[7]
Protéine M streptococcique

Mode d'action

Activation des lymphocytes T par un antigène conventionnel

L'activation des lymphocytes T débute par la présentation d'un peptide antigénique sur le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II^[8] (CMH II) en surface d’une cellule présentatrice d’antigène (CPAg). Le complexe CMH/peptide est reconnu par le récepteur de surface des lymphocytes T, le récepteur des cellules T : ainsi, seuls les lymphocytes T spécifiques de l'antigène peptidique sont activés.

Activation polyclonale des lymphocytes T par un superantigène

Un superantigène provoque l'activation massive des lymphocytes T de façon non spécifique d’un antigène. Les toxines se lient aux protéines du CMH de classe II des CPAg indépendamment du peptide associé à ces molécules. Elles se lient aussi à la région Vβ^[9] du récepteur des cellules T (principalement des T CD4+) en dehors du contact entre le peptide et la molécule de classe II. Les superantigènes ont donc une double spécificité mais celle-ci varie en fonction de la nature de la toxine superantigénique et selon les allèles des molécules de classe II^[2]. L’interaction est forcée quel que soit le peptide présenté.

La présence d'une quantité infime de superantigène dans la circulation provoque rapidement une augmentation des concentrations en cytokines IL-2, THNf-alpha, IFN-gamma, jusqu'à des niveaux toxiques.

Exemples de superantigènes et pathologies associées

Syndrome du choc toxique

Cette maladie est causée par un superantigène produit par Staphyloccocus Aureus. Il sécrète plusieurs toxines qui ont pour cibles les membranes cellulaires. Les toxines concernées sont les entérotoxines et TSST-1^[2].

Maladie de Kawasaki

Cette maladie est possiblement causée par un superantigène. Il s’agit d’une vascularite systémique touchant les artères coronaires. La fixation d’une exotoxine pyrogénique est à l’origine d’un relargage massif de médiateurs endogènes.

Nucléocapside du virus de la rage

La nucléocapside (NC) du virus de la rage est un superantigène qui active les lymphocytes T-Vβ de classe 8 chez l'homme. Elle stimule les lymphocytes TCD4+. Ceci engendre la sécrétion massive de molécules inflammatoires ainsi qu'une coopération des Th2 avec les lymphocytes B induisant une réponse anticorps^[7].

Souris : Antigène M1s codé par un gène du rétrovirus de tumeur mammaire^[1]

L'activation des cellules T par ce superantigène amène une prolifération et une activation Massive de ces cellules ainsi que la sécrétion de cytokines^[2] dont :

le Tumor Necrosis Factor (TNF) ;
les interleukines 1 et 2 (IL-1 et IL-2) ;
l'interféron γ

Utilisation en laboratoire

Activation des lymphocytes T in vitro

Les superantigènes sont utilisés pour forcer l’activation des lymphocytes T in vitro par les cellules présentatrices d’antigènes, et ce de manière indépendante de l’interaction entre le complexe CMH+peptique et le récepteur des cellules T. Ils permettent l’étude des lymphocytes T activés et des synapses immunologiques.

Précautions à prendre

L’usage des superantigènes est restreint aux laboratoires. Il est strictement déconseillé de les utiliser comme drogue, produits ménagers, ou tout autre usage non encadré et surveillé dans un laboratoire.

Les superantigènes n’étant pas des molécules stables, il est nécessaire de les stocker à une température qui leur est propre. Pour ce faire, se référer à leur notice d’utilisation.

Notes et références

↑ ^{a et b} Thèse pour le doctorat vétérinaire. Etude bibliographique de l'implication des Rétrovirus endogènes chez les mammifères et pathologies associées, par Baptiste Mulot. École Nationale Vétérinaire d’Alfort. Année 2008 Consulté le 06/05/2011 sur http://theses.vet-alfort.fr/telecharger.php?id=1092 page: 85
↑ ^{a b c d et e} La Lettre de l'Infectiologue. Un feu d’artifice de superantigènes chez Staphylococcus aureus. n^o 9 Octobre/Novembre 2001. Consulté le 03/05/2011 sur http://www.edimark.fr/publications/articles/un-feu-d-artifice-de-superantigenes-chezstaphylococcus- aureus/2565
↑ ^{a b et c} La Lettre de l'Infectiologue. Les toxines staphylococciques et leur pathologie chez l’enfant. n^o 9 Novembre 2000 Consulté le 03/05/2011 sur http://www.edimark.fr/publications/articles/les-toxinesstaphylococciques-et-leur-pathologie-chez-l-enfant/4267
↑ Toxi-Infections alimentaires (intoxications à Staphylocoques. Consulté le 03/05/2011 sur http://www.listehygiene.org/STAPHY.html#entérotoxines
↑ Thèse de Jacques-Antoine HENNEKINNE Le 8 juillet 2009 sur le thème : Unité caractérisation des toxines. Titre : Nouvelles approches pour la caractérisation des Toxi-infections alimentaires à Staphylocoques à coagulase positive. Université Agro Paritech : Institut des Sciences et Industries du Vivant et de l’Environnement. Consulté le 03/05/2011 sur http://bib.rilk.com/5863/01/Th%C3%A8se_Hennekinne.pdf, page: 22
↑ Les toxines bactériennes. Consulté le 03/05/2011 sur http://sites.google.com/site/coursbvhlyonsud/cours-bacteriologie/toxines
↑ ^{a b et c} Mémoire de Chantale Bernatchez, Titre : Analyse fonctionnelle de l'interaction du superantigène de Mycoplasma arthritidis (MAM) avec les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II, Université : FACULTÉ DE MEDECINE,UNIVERSITÉ LAVAL, Département de microbiologie et immunologie, Avril 1998, Consulté le 22/05/2011 sur http://www.collectionscanada.gc.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0026/MQ31679.pdf pages: 3 et 6 [PDF]
↑ HLA: Le complexe majeur de présentation et d'histo-compatibilité humain : fonctions immunitaires et applications médicales, Jacques Colombani. Édition John Libbey Eurotext (ISBN 2-7420-0027-5) Pages consultées : p.172
↑ Immunobiologie Par Charles A. Janeway,Paul Travers. 2^e édition française, traduction de la 6^e édition américaine par Gilles Duverlie et Sylvie Fournel. Révision scientifique de Pierre L. Masson. Édition De Boeck Université 2003. (ISBN 2-7445-0150-6) Pages consultées : p. 178