L'antigène du complexe majeur d'histocompatibilité, la molécule HLA-G, de classe I non classique, est impliquée dans la tolérance du système immunitaire et particulièrement dans la tolérance fœto-maternelle. Elle est définie comme une molécule HLA non-classique de classe I parce qu'elle diffère des molécules HLA classiques de classe I par sa diversité génétique, son expression, sa structure et ses fonctions. Elle a été décrite pour la première fois avec ses applications cliniques, par Edgardo D. Carosella et son équipe à l’hôpital Saint-Louis (Paris).
De même qu'existent à la surface des globules rouges des marqueurs antigéniques qui définissent les groupes sanguins (A, B et Rhésus) et régissent les lois de la transfusion sanguine, il existe à la surface de la plupart des cellules de l'organisme des antigènes tissulaires d'histocompatibilité nommés antigènes HLA pour Human Leukocyte Antigen qui gouvernent les lois de la transplantation d’organes.
Le système des antigènes HLA est toutefois beaucoup plus complexe que celui des groupes sanguins. Les antigènes HLA sont codés par quatre types de gènes HLA-A, -B, -C et -D, qui présentent chacun un grand nombre de variantes au niveau de l'ADN (polymorphisme allélique) qui vont donner un nombre de combinaisons qui dépassent de presque trois fois le nombre d’habitants sur la Terre. Ainsi, chaque individu présente à la surface de ses cellules une combinaison de molécules HLA qui lui est propre et, à l'exception des jumeaux homozygotes, chaque individu est unique et rejettera toute greffe d'organes possédant des molécules HLA différentes (situation d'histoincompatibilité).
Dans ce contexte, les neuf mois de grossesse apparaissent comme une énigme immunologique. Le fœtus qui exprime pour moitié les antigènes de la mère et pour moitié les antigènes du père, peut en effet être considéré comme une greffe semi-incompatible. Cependant, en règle générale, le fœtus est toléré par la mère durant les neuf mois de grossesse sans aucun signe de rejet. Bien qu’étroitement en contact avec les tissus maternels utérins environnants, le fœtus est isolé du système immunitaire maternel par le trophoblaste (terme utilisé au début de la grossesse puis remplacé par placenta à partir du second trimestre de grossesse) qui l’entoure. Aucun antigène HLA ne s’exprime à la surface du trophoblaste placentaire, à l’exception de HLA-G et cette expression apparaît dès le premier jour de la fécondationCarosella E.D., Rouas-Freiss N., Paul P., Dausset J., HLA-G: a Tolerance Molecule from the Major Histocompatibility Complex, Immunology Today, 20: 60-62, 1999Carosella E.D., Moreau P., LeMaoult J., Le Discorde M., Dausset J., Rouas-Freiss N., HLA-G Molecules: from Maternal-Fetal Tolerance to Tissue Acceptance, Advances in Immunology, 81: 199-252, 2003.
Expression
À la différence des autres antigènes HLA-A, -B et -C dits antigènes classiques de classe I exprimés sur presque toutes les cellules nucléées de l’organisme, la protéine HLA-G, dans des situations non pathologiques, n’est exprimée qu’à la surface du cytotrophoblaste, des cellules épithéliales thymiques, de la cornée et dans le liquide amniotique. Néanmoins, la transcription de son ARNm est présente dans presque toutes les cellules de l’organisme. Cet antigène HLA joue un rôle essentiel dans la tolérance immunitaire et tout particulièrement dans la tolérance fœto-maternelleCarosella E.D., Favier B., Rouas-Freiss N., Moreau P., LeMaoult J., Beyond the Increasing Complexity of the Immunomodulatory HLA-G Molecule, Blood, 111: 4862-4870, 2008.
Structure
Le gène HLA-G est organisé en 8 exons séparés par 7 introns. Il est transcrit en ARNm différents du fait d’un épissage alternatif,,, qui génèrent des protéines différentes. Les plus étudiées sont quatre ancrées à la membrane cellulaire (HLA-G1, -G2, -G3 et -G4) et trois produites sous forme de protéines solubles sécrétées par la cellule (HLA-G5, -G6 et -G7).
La protéine HLA-G1 est de structure similaire aux antigènes HLA classiques avec 3 domaines extracellulaires α1, α2, α3 associés à la chaîne légère de la molécule de classe I, la B2 microglobuline. Sa partie cytoplasmique plus courte permet de distinguer la molécule HLA-G1 : 39kDa versus 45kDa pour les molécules HLA classiques. Les isoformes membranaires présentent la particularité d’avoir perdu 1 ou 2 domaines extracellulaires.
Le transcrit HLA-G2 ne comprend pas l’exon 3, c’est-à-dire qu’il code une protéine dans laquelle les domaines α1 et α3 sont directement joints. Le transcrit HLA-G3 ne contient ni l’exon 3, ni l’exon 4, c’est-à-dire qu’il code une protéine constituée par le seul domaine α1. Le transcrit HLA-G4 ne contient pas l’exon 4, c’est-à-dire qu’il code une protéine dans laquelle les domaines α1 et α2 sont directement joints (7.8). Des nouvelles isoformes, ne contenant pas le domaine α1 ou ayant un peptide signal extendu en 5’, ont été récemment identifiées. alt=|vignette|Représentation schématique des transcrits alternatifs et isoformes protéiques correspondantes pour HLA-G. Adapté de Carosella et al. (2002 et 2019) HLA-G protein processing and transport to the cell surface
Les protéines solubles sont caractéristiques du gène HLA-G et diffèrent des antigènes solubles classe I classiques. Elles sont synthétisées car la partie transmembranaire de la protéine n'est pas produite en raison d'un signal d'arrêt situé dans l’intron 5.
HLA-G peut être exprimée à la surface des cellules tumorales ou sécrétée sous forme soluble, ou encore être incluse dans des vésicules d’exosomes sécrétées par la tumeur. Mais son expression ne concerne pas uniquement les cellules tumorales, elle est également retrouvée au niveau des cellules immunitaires infiltrant la tumeur, préférentiellement les cellules présentatrices d’antigènes.
Polymorphisme
Le polymorphisme de la molécule HLA-G est très réduit. Seules 21 variantes protéiques sont encodées par 74 allèles auxquels s’ajoutent 4 allèles nuls. Néanmoins, le polymorphisme est élevé dans les régions régulatrices situées en amont (5’) et en aval (3’) du gène et affecte le niveau d’expression de HLA-G avec une portée fonctionnelle. À cet égard il influence le taux et la stabilité de l’ARNm et l’expression de la protéine soluble par les cellules mononucléaires du sang périphérique (CMSP). Le polymorphisme HLA-G est associé à des pathologies de la grossesse (avortements spontanés répétitifs, pré éclampsie…) , au succès ou non de la transplantation d’organe, à la susceptibilité et l’évolution de maladies inflammatoires, autoimmunes et de la cancérogenèse. En outre, les variantes HLA-G sont des marqueurs génétiques prometteurs pour prédire la susceptibilité à une infection virale, son ampleur et l'évolution de la maladie. Les données disponibles concernent principalement le VIH-1 et le HPV, mais aussi le HCV, le HBV, le hCMV, le HTLV-1, le EBV, le EV71 et le polymavirus BK, avec un intérêt particulier pour le 3'UTR du HLA-G (9.10).
Fonction Immunologique
Trois récepteurs ont été décrits pour la molécule HLA-G : ILT2/CD85j/LILRB1 (ILT2), ILT4/CD85d/LILRB2 (ILT4), et KIR2DL4/CD158d (KIR2DL4).
ILT2 est exprimé par les cellules B, les cellules T, les cellules NK, les cellules dendritiques et les macrophages. ILT4 est exprimé par les cellules dendritiques, les monocytes et les macrophages. Pour ce qui concerne KIR2DL4, son expression est principalement limitée aux sous-populations des cellules NK déciduelles et à une minorité de cellules NK périphériques. HLA-G, à travers ses récepteurs exprimés sur ces populations immunitaires, peut agir sur la plupart des fonctions du système immunitairevoir aussi 10 ci-dessus; notamment, le point de contrôle HLA-G/ILT2/ILT4 inhibe à la fois les réponses immunitaires innées et adaptatives.
thumb|right|Représentation schématique des récepteurs de HLA-G connus à ce jour. Adapté de Carosella et al. (2008) Beyond the increasing complexity of the immunomodulatory HLA-G moleculeDu point de vue fonctionnel, les différentes isoformes de la molécule HLA-G inhibent l’activité cytolytique des cellules NK et des lymphocytes cytotoxiques antigènes-spécifiques CTLsRouas-Freiss N., Marchal R.E., Kirszenbaum M., Dausset J., Carosella E.D., The alpha1 Domain of HLA-G1 and HLA-G2 Inhibits Cytotoxicity Induced by Natural Killer Cells: Is HLA-G the Public Ligand for Natural Killer Cell Inhibitory Receptors? Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94: 5249-5254, 1997Rouas-Freiss N., Gonçalves R.M., Menier C., Dausset J., Carosella E.D., Direct Evidence to Support the Role of HLA-G in Protecting the Fetus from Maternal Uterine Natural Killer Cytolysis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94 : 11520-11525, 1997Riteau B., Rouas-Freiss N., Menier C., Paul P., Dausset J., Carosella E.D., HLA-G2, -G3 and -G4 Isoforms Expressed as Nonmature Cell Surface Glycoproteins Inhibit NK and Antigen-Specific CTL Cytolysis, J. Immunol., 166: 5018-5026, 2001, inhibent aussi la réponse proliférative allogénique des cellules T CD4+, des cellules T régulatrices et la maturation fonctionnelle des cellules dendritiques (DCS)LeMaoult J., Krawice-Radanne I., Dausset J., Carosella E.D., HLA-G1-Expressing Antigen-Presenting Cells Induce Immuno-Suppressive CD4+ T Cells, Proc Natl Acad Sci., 101 : 7064-7069, 2004Ristich V., Liang S., Zhang W., Wu J., Horuzsko A., Tolerization of Dendritic Cells by HLA-G, Eur. J. Immunol., 35: 1133–1142, 2005Liang S., Ristich V., Arase H., Dausset J., Carosella E.D., Horuzsko A., Modulation of Dendritic Cell Differentiation by HLA-G and ILT4 Requires the IL-6--STAT3 Signaling Pathway, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105: 8357-8362, 2008. L’isoforme soluble G-5 est capable d’induire aussi la différenciation des cellules T régulatrices et l’apoptose des cellules T CD8Naji A., Le Rond S., Durrbach A., Krawice-Radanne I., Creput C., Daouya M., Caumartin J., LeMaoult J., Carosella E.D., Rouas-Freiss N., CD3+CD4low and CD3+CD8low are Induced by HLA-G: Novel Human Peripheral Blood Suppressor-T cell Subsets Involved in Transplant Acceptance, Blood, 110: 3936-3948, 2007voir 3 ci-dessus. Enfin, il est aussi démontré que HLA-G inhibe la prolifération, la différenciation des cellules B et la production d’anti-corps.
Pertinence de HLA-G dans la grossesse
Au cours de la grossesse, l’expression de la molécule HLA-G dans le trophoblaste et plus précisément le syncytio-trophoblaste, neutralise la fonction destructrice des cellules NK. L’expression de cette molécule, dite « molécule de tolérance », constitue un mécanisme d'échappement à l'immuno-surveillance et protège les cellules fœtales de l'agression des cellules immunes maternelles. Un défaut d’expression de HLA-G conduit à une rupture de la tolérance fœto-maternelle et au rejet du fœtusvoir aussi 12 et 13.
Pour des placentas normaux, le degré d’invasivité du trophoblaste est corrélé au niveau d’expression de HLA-G. Dans la pré-éclampsie, une pathologie de la grossesse conduisant à un avortement, il y a un déficit global d’expression protéique de HLA-G associé à une absence d’expression de l’isoforme HLA-G3. Cette altération est reliée dans les profils d’expression de HLA-G à un polymorphisme de la région 3’ non traduite de l’ARNm de HLA-G.