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Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique لعلميالبحث والعالي التعلیم وزارة ا
.Université Ferhat Abbas- Sétif سطيف-فرحات عباس امعة ـج
Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie ةلحیاوالطبیعة م اكلیة علو
Département des études de base لمشتركالجذع ا مقس
Cours d’Immunologie Générale
Section de Biotechnologie
Année 2020
Dr. ALLOUNI R Maitre de Conférences
Programme
I. Introduction à l’immunologie
1. Notion d’immunologie
1.1. Immunité 1.2. Immunité naturelle et immunité spécifique
II. Ontogenèse du système immunitaire
1. Les organes lymphoïdes
1.1. Les organes lymphoïdes centraux (primaires) 1.1.1. La moelle osseuse 1.1.2. Le thymus
1.2. Les organes lymphoïdes péréphériques (secondaires)
1.2.1. Les ganglions lymphatiques 1.2.2. La rate 1.2.3. Le tissu lymphoïde associé aux muqueuses
2. Les cellules de l’immunité
2.1. Les cellules de la réponse immunitaire innée 2.1.1. Les phagocytes a-
Les monocytes
b- Les macrophages c- Les cellules dendritiques d- Les polynucléaires ou granulocytes
2.1.2. Les cellules NK 2.1.3. Les mastocytes
2.2. Les cellules de la réponse immunitaire adaptative
2.2.1. Les lymphocytes B 2.2.2. Les lymphocytes T
III. Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)
1. Le complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH-I) 2. Le complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II)
IV. Notion d’immunoglobulines et d’antigènes
1. Les antigènes
2. Les immunoglobulines (anticorps) 3. Le système du complément 4. Les molécules d’adhésion 5. Les cytokines
V. Réponse immunitaire et coopération cellulaire et humorale
1. Réaction immunitaire non spécifique 2. Réaction immunitaire spécifique
2.1. Phase d’induction
2.2.1. Reconnaissance de l’antigène par les lymphocytes T et activation 2.2.2. Reconnaissance de l’antigène par les lymphocytes B et activation
2.2. Phase d’amplification et de différenciation
2.2.1. Les lymphocytes T 2.2.2. Les lymphocytes B 2.2.3. Les lymphocytes mémoire
2.3. Phase effectrice 2.3.1. Les lymphocytes T et la réponse à médiation cellulaire 2.3.2. Les lymphocytes B et la réponse à médiation humorale
VI. Dysfonctionnement du système immunitaire
VII. Les principaux tests en immunologie
I. Introduction à l’immunologie
1. Notion d’immunologie
1.1. Immunité
L’immunité (im - munus) im : particule latine marquant la négation, munus : charge, impôt
L'immunité est un privilège attribué à certaines personnes : l'immunité diplomatique...
L'immunité peut être définie comme l'ensemble des mécanismes biologiques permettant à un organisme de
reconnaître et de tolérer ce qui lui appartient en propre (le soi) et de reconnaître et de rejeter ce qui lui est
étranger (le non soi) : les substances étrangères ou les agents infectieux auxquels il est exposé, mais aussi
ses propres constituants altérés (comme des cellules tumorales).
I- DEFINITION
L’ensemble des organes, des tissus, des cellules et des molécules qui
s’opposent à la pénétration et à la prolifération des substances
étrangères (antigène) notamment des agents pathogènes est appelé système immunitaire (SI).
Le système immunitaire est un système de défense remarquable par sa
capacité d’adaptation. Il a deux fonctions : reconnaissance et réponses
effectrices.
2.2. Immunité naturelle et immunité spécifique
L'immunité met en jeu deux processus apparus successivement au cours de l'évolution des espèces :
L’immunité non spécifique (naturelle/innée), d'action immédiate, qui fait intervenir des cellules
responsables de la phagocytose. Elle utilise les fonctions d’exclusion du revêtement cutanéo-muqueux et
la mise en jeu de signaux d’activation entre des ensembles de molécules plasmatiques (complément,
coagulation) et des cellules (polynucléaires neutrophiles, macrophages et cellules NK). Cette immunité
conduit notamment à la réaction inflammatoire.
L’immunité spécifique (acquise/adaptative), qui se développe en quelques jours et dépend de la
reconnaissance spécifique de la substance étrangère, prélude à sa destruction ; elle garde le souvenir de
la rencontre. Cette immunité implique la reconnaissance de constituants appélés antigènes (Ag) par des
molécules complémentaires très diversifiées (récepteurs d’antigènes) appélés anticorps. Les récepteurs
antigéniques sont aussi présents sur des cellules de l’immunité spécifique ; les lymphocytes T et B et
sont appélés respectivement TCR (T cell receptor) et BCR (B cell receptor). Cependant, la
reconnaissance antigénique dans le cas des TCR et BCR ne peut s’effectuer seulement si l’Ag est
présenté par une molécule de CMH.
Figure : Plusieurs lignes de défense
II. Ontogenèse du système immunitaire 1. Les organes lymphoïdes
Les organes et tissus lymphoïdes correspondent au lieu de résidence des lymphocytes et d’autres
cellules du système immunitaire. Ils se distinguent en deux groupes :
Les organes lymphoïdes primaires ont la capacité de produire, et/ou de provoquer la prolifération et la
maturation des lymphocytes. Ils correspondent à la moelle osseuse et au thymus.
Les organes lymphoïdes secondaires sont des lieux de concentration des lymphocytes, au niveau
desquels s’effectue l’activation de la réponse immunitaire adaptative, autrement dit l’activation des
lymphocytes qui se différencieront en cellules effectrices et cellules mémoires. Parmi eux on compte
les ganglions lymphatiques, la rate et les MALT (pour "Mucosa Associated Lymphoid
Tissue" comprenant les amygdales et les plaques de Peyer).
Figure 2 : Les organes lymphoïdes
1.1. Les organes lymphoïdes centraux (primaires)
1.1.1. La moelle osseuse
La moelle osseuse correspond au tissu présent dans la partie centrale des os ; mais seule la moelle
osseuse présente au niveau des os courts et plats (sternum, côtes, vertèbres, os iliaques, voute du crâne,
épiphyses proximales de l’humérus et du fémur, …), possède une activité hématopoïétique
(Hématopoïèse) , autrement dit la capacité de produire les différentes lignées de cellules sanguines (Fig.3).
En effet seuls ces os possèdent encore de la moelle osseuse rouge constituée de cellules souches
hématopoïétique multipotentes (CSH), en opposition à la moelle osseuse jaune constituée de cellules
graisseuses (adipocytes). Ces cellules souches multipotentes ont la capacité de se multiplier à l’infini et de
se différencier en un large éventail de cellules.
Outre sa fonction d'organe producteur, la moelle permet également la maturation des lymphocytes B.
La moelle osseuse est également constituée de cellules stromales qui constituent un tissu de soutien
permettant la multiplication et la différenciation des cellules souches hématopoïétique.
Remarque : l’équivalent de la moelle osseuse chez les vertébrés est la bourse de Fabricius (qui produit les
lymphocytes B).
Figure 3 : La moelle osseuse
Hématopoïèse Processus physiologique qui se déroule dans la moelle osseuse active, il assure la création, la
différenciation et le renouvellement de toutes les cellules sanguines à partir des cellules souches
hématopoïétiques totipotentes
1.1.2. Le thymus
Le thymus est un organe lympho-épithéliale situé dans la partie antéro-supérieur du médiastin
(cavité thoracique), qui va croître jusqu’à la puberté puis diminuer par la suite mais sans disparaître
totalement. Il joue un rôle primordial dans la différenciation des lymphocytes T, mais ce n’est pas le seul
organe à avoir cette propriété ; en effet d’autres tissus ont la capacité de réaliser la différenciation des LT
mais dans de moindre mesure, notamment au niveau de l’épithélium digestif (Plaques de Peyer).
On distingue dans le thymus :
Le cortex, peuplé de thymocytes corticaux immatures
La médula qui contient, en densité plus faible, des lymphocytes T matures et différenciés
On trouve, tant dans le cortex que dans la médulla, des cellules épithéliales, des cellules dendritiques et des
macrophages :
Les cellules épithéliales produisent des hormones thymiques qui influencent la maturation des thymocytes.
D'autres, dans la médulla, forment des agrégats appelés corpuscules de Hassal. Les cellules dendritiques et les macrophages sont des cellules présentatrices d'antigène (CPA).
1.2. Les organes lymphoïdes péréphériques (secondaires)
1.2.1. Les ganglions lymphatiques
Les ganglions lymphatiques sont répartis dans tout l’organisme (environ 1000 ganglions).Ce sont
de petits organes arrondis ou réniformes de 1 à 15 mm de diamètre entourés d'une capsule, percée
de vaisseaux lymphatiques afférents qui déversent la lymphe au niveau de sinus, au niveau desquels la
lymphe traverse ensuite tout le ganglion pour finalement ressortir par les vaisseaux lymphatiques éfférents
au niveau du hile.
Les ganglions jouent un rôle principal dans la réponse immunitaire car ils sont le lieu de
prolifération et de différenciation des cellules immunitaires, et ils jouent également le rôle de filtre de la
circulation lymphatique en empêchant la progression des cellules cancéreuses, des CPA (cellules
dendritiques, macrophages, LB…). Le parenchyme ganglionnaire comprend trois zones successives :
Le cortex est une zone B-dépendante correspondant à la partie la plus externe comportant les follicules
lymphoïdes primaires et secondaires caractérisés par la présence de lymphocyte B, de macrophages, et
de cellules dendritiques folliculaires (CDF):
Le paracortex est est une zone T-dépendante riche en lymphocyte T et en cellules présentatrices
d’antigènes (cellules dendritiques interdigitées ou CDI). C’est dans cette zone que les LT et LB passent
du sang vers les ganglions, et c’est là que se produisent les interactions entre les LT et les cellules
dendritiques, ainsi qu’entre les LT et les LB.
La médulla est une zone mixte dans laquelle on trouve lymphocytes B et T, plasmocytes et
macrophages.
La lymphe apporte les antigènes au ganglion (microbes, cellules anormales) où ils sont captés par les CPA qui
les présentent aux lymphocytes T. Si la réponse est humorale, les lymphocytes Th migrent vers les follicules de
la médulla : la coopération Th-B active des lymphocytes B qui deveniennent des plasmocytes.
1.2.2. La rate
La rate est un organe abdominal intra-péritonéal, situé dans l’hypochondre gauche. Elle n’est pas
branchée sur la circulation lymphatique, mais sur la circulation sanguine (son rôle est important dans l'épuration
du sang). On y distingue :
La pulpe rouge qui est le site de destruction des vieilles hématies et de réserve de nouvelles hématies:
La pulpe blanche se compose de tissu lymphoïde prenant la forme de manchons contenant essentiellement des
lymphocytes T. Autour de la pulpe blanche on trouve une zone marginale au sein de laquelle des lymphocytes
B s'assemblent avec des cellules dendritiques pour former des follicules.
1.2.3. Le tissu lymphoïde associé aux muqueuses
Le tissu lymphoïde associé aux muqueuses encore dénommé MALT (mucosal associated lymphoïd
tissue) assure la protection de plus de 400 m2 de muqueuses exposées aux risques de l'environnement : muqueuse
oculaire, respiratoire, digestive, urogénitale… On y remarque une prépondérance de la réponse humorale sur la
réponse cellulaire avec une production considérable d'anticorps appartenant à l'isotype IgA. Ces anticorps sont
capables de traverser les muqueuses donc d'en assurer la protection.
A l'entrée des voies aériennes supérieures se trouvent les amygdales et les végétations adénoïdiennes désignées
par le sigle BALT (bronchus associated lymphoïd tissue). Dans le tube digestif , des îlots lymphoïdes disséminés dans la muqueuse intestinale, appelés plaques de Peyer
lorsqu'ils sont volumineux, constituent le GALT (gut associated lymphoïd tissue).
2. Les cellules de l’immunité
2.1. Les cellules de la réponse immunitaire naturelle
2.1.1. Les phagocytes
Les phagocytes ou cellules phagocytaires sont les éboueurs de l’organisme, capables d’endocyter
des bactéries et des cellules mortes ; on parle de phagocytose. Parmi eux on compte les macrophages, les
cellules dendritiques, et les polynucléaires (Fig. 3).
a) Le monocyte
Le monocyte est une cellule sanguine immature de la famille des leucocytes. qui provient de la
moelle osseuse. Cette cellule se différencie une fois dans les tissus où elles résideront, et sera ainsi à
l’origine des macrophages et des cellules dendritiques.
b) Le macrophage
Le macrophage est la cellule phagocytaire par excellence qui provient de la différenciation des
monocytes. Il joue également le rôle de cellule présentatrice d’antigène, mais de manière beaucoup plus
occasionnelle que les cellules dendritiques.
Les macrophages sont des cellules ubiquitaires au sein de l’organisme. Les macrophages résidents portent
chacun une appellation caractéristique suivant le tissu dans lequel il se trouve : les cellules de Kupffer dans
le foie, les cellules microgliales dans les tissus nerveux, les macrophages alvéolaires dans les poumons…
c) La cellule dendritique (CD)
La cellule dendritique est une cellule immunitaire présentant des expansions cytoplasmiques
appelées des dendrites, et présente dans l’ensemble des tissus de l’organisme, plus spécifiquement au
niveau de l’épiderme et au niveau du thymus.
La cellule dendritique a différent rôle dans la réponse immunitaire :
- Elle joue le rôle de cellule phagocytaire et de cellules présentatrice d’antigène, lui permettant d’activer
les lymphocytes (T et B) présents au niveau des organes lymphoïdes secondaires.
- Au niveau du thymus elle joue un rôle essentiel dans le maintien de la tolérance au soi, dans la
sélection négative des lymphocytes T.
-
d) Les polynucléaires ou granulocytes
Les polynucléaires sont des leucocytes ayant pour origine la moelle osseuse. On en distingue trois
types : les neutrophiles, les basophiles et les acidophiles ;
Les polynucléaires neutrophiles sont les plus nombreux dans le sang. Ils ont un rôle principal dans la
phagocytose et sont attirés sur le lieu de l’infection par les chimiokines libérées par les macrophages et
les autres cellules présentes. Il passe ainsi par diapédèse du vaisseau sanguin vers les tissus conjonctifs
cibles. Contrairement aux autres cellules phagocytaires, les polynucléaires neutrophiles meurent suite à
la phagocytose (<24 heures).
Les polynucléaires basophiles sont les moins nombreux et jouent un rôle essentiel dans les
réactions d’hypersensibilité immédiate (allergie) et retardée par expression des récepteurs de
surface pour le Fc des immunoglobulines IgE. Lorsqu’ils rentrent en contact avec des allergènes ils
déversent le contenu de leurs granulations, l’histamine qui active la réaction inflammatoire. Dans
leurs granulations on trouvera également de l’héparine qui empêchera la coagulation sanguine et
qui augmentera la perméabilité des capillaires, augmentant la réaction inflammatoire et facilitant la
diapédèse. Leur durée de vie est de 5 à 7 heures.
Les polynucléaires acidophiles (ou éosinophiles) ont une action antiparasitaire en déversant sur eux le
contenu de leurs granules, et jouent un rôle mineur dans l’allergie. Leur durée de vie est de 4 à 5 heures
dans la circulation sanguine, puis 8 à 12 jours dans les tissus.
2.2.3. Le mastocyte
Le mastocyte est une variété de leucocytes jouant un rôle primordiale dans les allergies. Au niveau
tissulaire, les mastocytes sont l’équivalent des polynucléaires basophiles. Ils contiennent des granulations
contenant de l’histamine, de l’héparine, de la sérotonine et des enzymes diverses. Tout comme le
polynucléaire basophile, le mastocyte a plusieurs effets : activation et amplification de la réaction
inflammatoire, diminution de la coagulation sanguine, augmentation de la perméabilité des capillaires
facilitant la diapédèse.
Le mastocyte exprime des récepteurs membranaires aux fragments constants (Fc) des IgE. Lorsque les
mastocytes, complexés avec ces IgE dirigé spécifiquement contre un allergène, rentre en contact avec cet
allergène, il y a dégranulation, provoquant des réactions allergiques (qui peuvent être très grave menant
parfois jusqu’à des chocs anaphylactiques).
2.2.2. La cellule NK (Natural Killer)
La cellule NK fait parti des lymphocytes car elle découle du progéniteur lymphoïde au niveau de la
moelle osseuse. La cellule NK est caractérisée par la présence de granules lytiques de perforine et
granzyme. Sa demi-vie est de 7 à 10 jours.
La cellule NK exprime également :
- Des récepteurs RFC (CD16) qui reconnaissant les fragments constants (Fc) des anticorps Ig-G, donc
impliquée dans la reconnaissance indirecte des cellules cibles via les IgG.
- Des récepteurs CD56
La cellule NK permet la sécrétion massive de cytokines (comme IFNγ, TNFα) et de chimiokines qui
participent à la régulation de la réponse inflammatoire mais aussi au contrôle de la réponse spécifique
(orientation Th1/Th2/Treg). Les NK occupent ainsi une position à l’interface entre l’immunité naturelle et
l’immunitéspécifique.
2.2. Les cellules de la réponse immunitaire spécifique
Les lymphocytes sont les cellules majeures de la réponse immunitaire spécifique qui font partis
des leucocytes. Ils sont principalement de deux types :
2.2.2. Le lymphocyte T
Les lymphocytes T (LT) dont la lettre T provient du Thymus, dans lequel les LT arrivent à maturité
sont caractérisés par la présence d’un TCR qui leurs permettent de reconnaître des fragments antigéniques.
Les lymphocytes ont différentes localisations suivant leur stade de maturité, ils sont d’avantages présents
aux niveaux des organes lymphoïdes secondaires, du sang et de la lymphe lorsqu’ils ne sont pas encore
activés, et ont une localisation ubiquitaire lorsqu’ils sont activés.
Le lymphocyte T est responsable de l’immunité cellulaire, qui vise à détruire les cellules pathogènes, que
ça soit des bactéries ou des cellules cancéreuses. En plus du TCR, le lymphocyte T est caractérisé par le
cluster de différentiation CD3 ainsi que le CD4 ou le CD8.
On distingue plusieurs types de lymphocytes T :
- Les LT CD8 qui évolue en LT cytotoxique.
- Les LT CD4 qui donneront des LT helper (ou auxiliaires).
2.2.1. Le lymphocyte B
Les lymphocytes B (LB), dont la lettre B provient de la bourse de Fabricius qui est un organe
d’oiseaux dans lequel les LB arrivent à maturité. Chez l’Homme, les lymphocytes B arrivent à maturité
dans la moelle osseuse. Ils sont caractérisés par la présence d’un BCR qui leurs permettent de reconnaître
des fragments antigéniques. Le lymphocyte B est responsable de l’immunité humorale, qui vise à produire
les anticorps spécifiques de l’agent pathogène.
Le lymphocyte B aura 2 destinées :
- Soit des plasmocytes qui sécrètent les anticorps solubles qui iront se fixer sur l’antigène (opsonisation),
facilitant ainsi la phagocytose. Ces cellules ne présentent pas d’anticorps membranaires.
- Soit des lymphocytes B mémoire qui expriment à leur surface les anticorps spécifiques d’un antigène,
permettant une réponse plus rapide si une seconde infection se présente.
Le lymphocyte B joue également le rôle de cellule présentatrice d’antigène et présente donc les molécules
de CMH II, en plus des molécules de CMH I.
2.2.4. Ontogénie des lymphocytes T
L’ontogénie des lymphocytes T correspond à leur développement, leur maturation (acquisition de
TCR associé au CD3, plus au CD4 ou au CD8) et enfin à l’acquisition de la tolérance au soi (phénomènes
de séléction).
Le lymphocyte T reconnaît via son TCR des peptides antigéniques présentés par le complexe
majeur d’histocompatibilité (CMH). Le TCR des lymphocytes T CD4 reconnaît des peptides de 12 à 25
acides aminés présentés par les CMH de classe II des cellules présentatrices d’antigène (CPA). Ces
peptides proviennent de la dégradation intra cellulaire de protéines extracellulaires. Le TCR des
lymphocytes T CD8 reconnaît des peptides de 9 acides aminés présentés par les CMH de classe I, présents
sur toutes les cellules de l’organisme. Ces peptides sont d’origine intra-cellulaire.
Le complexe TCR-CD3 assure la transduction d’un signal d’activation dans le lymphocyte T.
Parallèlement à l’évolution phénotypique les thymocytes fabriquent par réarrangement les gènes
codant pour les chaînes du TCR. Les segments génétiques utilisés sont situés sur les chromosomes 14.
L’organisation des loci génétiques concernés est très similaire à celle retrouvée au niveau des loci codant
pour les chaînes lourdes des immunoglobulines. On distingue ainsi des segments de type V (Variable), D
(Diversité) et J (Jonction). Comme le cas des immunoglobulines, on assiste à des réarrangements de type
VJ, ou DJ puis VDJ au cours de la différenciation des thymocytes, liés à la présence de "séquences signal
de recombinaison" de part et d’autre de ces segments.
Contrairement aux BCR qui existent sous forme membranaire et secrétée, le TCR n’existe que sous forme
membranaire.
A la différence des anticorps, il n’y a ni accumulation de mutations somatiques ni commutation de classe au
niveau des loci des TCR.
LE TCR αβ :
▪ Récepteur spécifique de l'Ag variable d’un lymphocyte a un autre Diversité importante :
Résulte d’un phénomène de réarrangement génique au niveau des locus des chaines du TCR.
▪ Pas de forme soluble
Constitué de deux chaines alpha et béta chacune comprend une région variable et une
constante.
Le TCR est associé à la molécule CD3 constant responsable de la transduction du signal (trois
dimères γε, εδ, ζζ).
Les principaux stades de développement des thymocytes sont les suivants (Fig. 4):
- Thymocytes multipotents ou DN1 (Double négatif, ie : CD4-/CD8-, CD3-, et TCR-): ces cellules
peuvent donner naissance à des lymphocytes T, des lymphocytes NK et des cellules dendritiques.
- Thymocytes pro T ou DN2: ces cellules peuvent donner naissance à des lymphocytes T et des
lymphocytes NK mais n'ont plus le potentiel de se différencier en cellules dendritiques.
- Thymocytes DP (Double positifs, ie : CD4+/CD8+) : il s’agit du premier stade exprimant le complexe
TCR-CD3.
Les TCR qui sont formés ont la capacité de reconnaître n’importe quel peptide qu’il soit du soi ou du non-
soi, présentés par n’importe quelle molécule du CMH qu’elle soit de classe I ou de classe II.
La sélection positive : elle se réalise au niveau du cortex (thymus) lorsque les thymocytes expriment un
TCR fonctionnel. Pour acquérir la tolérance au soi, les interactions entre les molécules du CMH du soi des
cellules épithéliales et le TCR des thymocytes au stade double positif seront responsables de la sélection
positive :
- Soit le thymocyte est capable de reconnaître la molécule du CMH avec une faible affinité, il sera
sélectionné positivement en recevant un signal de survie.
- Soit le thymocyte est capable de reconnaître la molécule du CMH avec une forte affinité, il sera alors
considéré comme autoréactif pour le soi, ne recevant pas le signal de survie et il mourra donc.
- Soit le thymocyte ne reconnait aucunes molécules du CMH, il ne pourra donc pas recevoir de signal de
survie et mourra.
Mais un lymphocyte T est soit CD4+ soit CD8+ donc il doit perdre soit la molécule de surface CD4 soit
CD8.
- Si le TCR se lie à une molécule de CMH I, il diminuera l’expression du CD4 et augmentera l’expression du
CD8. - Si par contre il interagit avec une molécule de CMH II, il diminuera l’expression du CD8 et augmentera
l’expression du CD4.
La sélection négative : a lieu à la jonction cortico-médullaire au contact des cellules dendritiques
médullaires. Ces cellules captent les antigènes exprimés par les cellules épithéliales thymiques médullaires
et les présentent via leur CMH aux thymocytes double-positifs DP ayant survécu à la sélection positive :
- Soit le thymocyte est capable de reconnaître le peptide présenté par les molécules du CMH avec une forte
affinité, il sera alors considéré comme auto réactif pour le soi et sera sélectionné négativement en
recevant un signal de mort.
- Soit le thymocyte est capable de reconnaître le peptide présenté par les molécules du CMH avec une
faible affinité, il sera alors considéré comme acceptable et ne recevra pas de signal de mort.
- Soit le thymocyte n’interagit pas, il recevra alors un signal de mort.
La protéine cruciale de cette étape est la protéine AIRE (Auto-Immune Regulator Element) qui lui-même
permet l’expression de peptides du soi de tissus n’ayant aucun rapport avec le thymus.
- Thymocytes SP (Simple positifs, ie : CD4+/CD8- ou CD4-/CD8+).
Figure : La sélection pasitive et négative des thymocytes dans le thymus
CD3-TCR CD8
CD3-préTCR
CD4
CD8 CD3-TCR
CD4
Cellules dendritiques Cellule NK
Figure : Ontogénie des lymphocytes T
A retenir
Marqueur des cellules T Rôle
TCR Récepteur à l’antigène
CD2, CD5, CD7 Marqueurs de lignée T
CD3 Transduction du signal
CD4 Liaison avec CMH II
CD8 Liaison avec CMH I
CD28 Co-activation / B7
CD40L Co-activation / CD40
IL2R Récepteur à l’IL2
ICAM-1, LFA1 Molécules d’adhésion
CD45 Marqueur de différenciation
CD3-
TCR CD8
CD3-TCR
CD4
2.2.3. Ontogénie des lymphocytes B
L’ontogénie des lymphocytes B correspond à leur développement, leur maturation (acquisition de
leur BCR associé au dimère Igα-Igβ) et enfin à l’acquisition de la tolérance au soi. Le développement des
lymphocytes B se fait au niveau de la moelle osseuse à partir des cellules souches hématopoïétique.
L’ontogénie des lymphocytes B se fait en 2 étapes :
- La première phase de différenciation et de maturation est indépendante de l’antigène. Elle se déroule
dans la moelle osseuse et aboutit à la génération de lymphocytes B immatures exprimant une
immunoglobuline de surface capable de reconnaître un antigène.
- La deuxième phase, d’activation et de différentiation finale, est dépendante des antigènes du soi d’abord
puis du non-soi en périphérie, au niveau des organes lymphoïdes secondaires. Elle aboutit à la formation
de plasmocytes et de cellules B mémoires spécifiques d’un antigène.
Le nombre élevé d’antigènes susceptibles d’être rencontrés par l’organisme implique que le
génome permette la synthèse d’au moins plusieurs millions de molécules différentes. Le BCR est
caractérisé par sa diversité, qui résulte de recombinaisons des segments de gènes codant les chaînes lourdes
et légères qui le constituent. Cependant, les régions constantes des différentes chaînes lourdes et légères
sont invariables. Le locus des gènes des chaînes lourdes est situé sur le chromosome 14. Il comprend
environ 70 segments regroupés en trois familles de gènes dits de variabilité (V), de diversité (D) et de
jonction (J).
2.2.3.1. Différents stades du développement du lymphocyte B
- Stade pro-B précoce : réarrangement D-J de la chaîne lourde sur les deux chromosomes.
- Stade pro-B tardif : réarrangement V-DJ de la chaine lourde sur un chromosome, si ce réarrangement
est productif alors le développement continuera, sinon le réarrangement V-DJ se fera sur le deuxième
chromosome.
- Stade grande cellule pré-B : le réarrangement de la chaîne lourde est terminé, permettant de cette
manière son expression associée à une pseudo-chaine légère. La chaîne lourde et la pseudo-chaîne
légère ainsi associées forment le pré-BCR. Une fois le pré-BCR exprimé, la cellule sera soumise à une
première sélection, dite "sélection positive". Cette dernière permettra à la grande cellule pré-B, dans le
cas où l’expression est productive, de recevoir un signal de survie afin de poursuivre sa maturation, dans
le cas contraire la cellule mourra.
- Stade petite cellule pré-B : réarrangement V-J de la chaîne légère κ, et si le réarrangement n’est pas
productif, de la chaîne légère λ.
- Stade B immature : si le réarrangement de la chaîne légère a été productif, la cellule exprimera l’IgM.
La cellule sera ainsi soumise à la deuxième sélection, dite "sélection négative", qui permettra
l’acquisition de la tolérance au soi en éliminant les LB auto-réactifs. Cette sélection est possible par la
présence, au niveau de la moelle osseuse, de cellules stromales qui expriment à leur surface les peptides
du soi à la surface des molécules du CMH, de la même manière que les cellules dendritiques au niveau
du thymus. On est face à trois possibilités :
- Soit la cellule B immature est capable de reconnaître le peptide présenté par les molécules du CMH avec une forte
affinité, elle sera alors considérée comme délétère pour le soi et sera sélectionné négativement en recevant un
signal de mort.
- Soit la cellule B immature est capable de reconnaître le peptide présenté par les molécules du CMH avec une faible
affinité, elle sera alors considérée comme acceptable et ne recevra pas de signal de mort.
- Soit la cellule B immature n’interagit pas, elle recevra alors un signal de mort.
-Stade B mature : co-expression de l’IgM et l’IgD par épissage alternatif. Les lymphocytes B matures
naïfs vont ensuite migrer vers les organes lymphoïdes secondaires, au niveau desquels ils rencontreront
l’antigène qui induira l’hypermutation somatique et la commutation de classe.
Figure : Le BCR d’un lymphocyte B
Figure 5. Ontogénie des lymphocytes B
Figure : Organisation des gènes d’immunoglobuline. Organisation des familles de gènes codant pour les chaînes légères lambda sur le chromosome 22, pour les chaînes légères
kappa sur le chromosome 2 et pour les chaînes lourdes sur le chromosome 14.
Figure : Génération de la diversité des immunoglobulines. Etapes du réarrangement des gènes codant pour un domaine variable de chaîne lourde (VH). Il se fait en trois étapes :
- choix d’un gène D et d’un gène J dans les répertoires correspondants - choix d’un gène V dans ce répertoire - Génération d’un ARN à partir de la séquence VDJ-domaine constant ainsi constituée sur le chromosome 14
réarrangé. La production d’une chaîne lourde mu se fera après épissage de cet ARN.
A retenir
Marqueur des cellules T Rôle
BCR Récepteur à l’antigène CD19, CD20 Marqueurs de lignée B
Igα (CD79a)/Igβ (CD79b) Transduction du signal
CD21 Recepteur C3d/transduction
CD22, CD72 Molécules d’adhésion CD40 Co-activation /CD40L
CD80/86 Co-activation /CD28
III. Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)
Le Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH) est une région du génome dont les gènes
codent pour les molécules d’histocompatibilité qui sont présentes à la surface de cellules présentatrices
d’antigène et qui assurent la présentation des antigènes aux lymphocytes T afin de les activer.Le complexe
majeur d’histocompatibilité humain est appelé le système HLA (Human Leukocyte Antigen) car la
première molécule d’histocompatibilité identifiée avait été repérée comme un antigène leucocytaire. Les
gènes HLA sont localisés sur le bras court du chromosome 6.
Les gènes du CMH sont répartis en trois classes :
- Les gènes de classe 1 codent pour les molécules de classes 1 du CMH. Les plus importants sont les
gènes HLA-A, HLA-B et HLA-C qui codent pour les molécules du même nom.
- Les gènes de classe 2 codent pour les molécules de classes 2 du CMH. Les plus importantes sont les
gènes HLA-DP, HLA-DQ et HLA-DR qui codent pour les molécules du même nom.
- Les gènes de classe 3 codent pour des molécules n’intervenant pas dans la présentation de l’antigène.
Figure 1. Le CMH I et le CMHII.
1. Le complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH-I)
1.1. Caractéristiques
Les molécules du CMH-I sont présentes sur toutes les cellules nucléées de l’organisme (donc pas
les globules rouges) à des taux variables (expression la plus importante au niveau des lymphocytes). Ces
cellules ont pour fonction de présenter les molécules d’Ag à une série de lymphocyte T, les LT-CD8 qui
deviendront des LT cytotoxiques. Chaque individu possède sur ces cellules nucléées 6 types de molécules
de classe 1 du CMH (deux molécules HLA-A, deux molécules HLA-B et deux molécules HLA-C) mais
exprimés plusieurs milliers de fois.
1.2. Structure des molécules du CMH-I
Ces molécules de classe 1 sont composées de deux chaînes polypeptidiques α et β, qui présentent
toutes deux des domaines "immunoglobuline-like" et qui sont associées de manière non covalente :
- La chaîne α (ou chaîne lourde) est codée par les gènes HLA-A, HLA-B et HLA-C. Elle est
polymorphique et donc varie suivant les 6 gènes que l’individu possède. Elles présentent trois domaines
"immunoglobuline-like" : α1, α2 et α3.
- La chaîne β (ou chaîne légère) qui est non-polymorphique, autrement dit elle est la même pour tout le
monde. Elle est codée par un autre gène non présent dans le CMH et assure un maintient de la
conformation. Cette chaîne est dite β2-microglobuline et possède un domaine "immunoglobuline-like" :
β2m.
Les molécules du CMH-I sont constituées de 4 parties caractéristiques :
- La région de liaison au peptide antigénique ou région PBR (pour Peptide Binding Region) est formée
par les domaines α1 et α2 qui forment une cavité dans laquelle ira se loger le peptide antigénique.
- La région immunoglobuline-like est formée par les domaines β2m et α3 et est la région qui fixe le CD8.
- La région transmembranaire qui est unique, la chaîne β2m ne présentant pas de segment
transmembranaire. - La région intra-cytoplasmique qui également unique.
1.3. Formation du complexe et mécanismes d’action
Les molécules du CMH-I vont présenter les peptides antigéniques produits dans la cellule,
correspondant soit aux antigènes du soi (protéines tumorales), soit aux antigènes provenant de virus mais
synthétisé par la cellule. Autrement dit, on considère ici des peptides endogènes provenant du cytoplasme.
Les molécules antigéniques vont être dégradées par le protéasome en peptides de taille bien définit (9
acides aminés).
La chaîne lourde α et la chaîne légère β vont être synthétisées de manière indépendante dans le
réticulum endoplasmique de la cellule nuclée. Le complexe formé de la chaîne α et de la chaîne β2-
microglobuline nécessitera une association avec des protéines chaperonnes qui serviront à maintenir la
conformation ; parmi elles on compte la calréticuline, la calnexine et la tapasine. Ce complexe protéine
s’associera ensuite à deux molécules présentes dans la membrane du réticulum et qui y forment un
transporteur, ce sont les molécules TAP-1 et TAP-2. Ce canal permettra le passage de peptides
antigéniques formés dans le cytoplasme lors de la digestion préalable par le protéasome. Une fois dans la
lumière du réticulum un peptide antigénique se fixera dans la région de liaison au peptide antigénique, les
protéines chaperonnes se détacheront du complexe qui pourra ainsi migrer vers la membrane plasmique via
l’appareil de Golgi (Fig. 2).
2. Le complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II)
2.1. Caractéristique
Les molécules du CMH II codées par ces gènes sont présentes sur un nombre de cellules beaucoup
plus restreint : les monocytes, les macrophages, les cellules dendritiques, les lymphocytes B et les cellules
épithéliales du thymus. Ce sont les cellules présentatrices d’antigènes qui ont pour fonction de présenter les
molécules d’Ag à une série de lymphocytes T, les LT-CD4 qui deviendront des LT helpers (ou LT
auxiliaire). En générale chaque individu possède au maximum 6 molécules du CMH de classe 2
différentes, mais parfois on observe la présence d’un gène HLA-DR supplémentaire, de cette manière
certaines personnes ont 2, 3 ou 4 gènes HLA-DR et possèdent ainsi 6, 7 ou 8 molécules du CMH-2.
2.2. Structure des molécules du CMH II
Ces molécules de classe 2 sont également composées de deux chaînes polypeptidiques α et β, qui
présentent toutes deux des domaines "immunoglobuline-like", qui sont associées de manière non covalente
et qui sont cette fois-ci codées toutes les deux par le CMH :
- La chaîne α présente deux domaines "immunoglobuline-like" : α1 et α2.
- La chaîne β présente deux domaines "immunoglobuline-like" : β1 et β2.
Les molécules du CMH-II sont constituées de 4 parties caractéristiques :
- La région de liaison au peptide antigénique ou région PBR (pour Peptide Binding Region) est formée
par les domaines α1 et β1 qui forment une cavité dans laquelle ira se loger le peptide antigénique.
- La région immunoglobuline like est formée par les domaines α2 et β2 est la région qui fixe le CD4.
- La région transmembranaire constituée de deux segments, un provenant de la chaîne α et l’autre de la
chaîne β.
- La région intra-cytoplasmique est également constituée de deux segments pour les même raisons que la
région transmembranaire.
2.3. Formation du complexe et mécanismes d’action
Les molécules du CMH-II vont présenter les peptides antigéniques produits à l’extérieur de la
cellule, correspondant soit à des agents pathogènes soit à des corps apoptotiques. Autrement dit, on
considère ici des peptides exogènes provenant du milieu extracellulaire et internalysés par endocytose.
L’antigène sera cette fois-ci dégradé par le système endo-lysosomal en peptide de taille variable (entre 12
et 25 acides aminés).
La chaîne α et la chaîne β vont être synthétisées de manière indépendante dans le réticulum
endoplasmique de la cellule présentatrice d’antigène et vont former un complexe avec la chaîne invariante.
Cette chaîne invariante possède un segment transmembranaire et un fragment appelé fragment CLIP qui
s’associera avec la région de liaison au peptide antigénique. Dès lors que le ce complexe est formé, il
migrera vers l’appareil de Golgi qui formera une vésicule endocytique caractéristique, la vésicule de classe
II (CIIV). Cette vésicule sera responsable de la dégradation de la chaîne invariante par des cathepsines,
mais sans dégrader le fragment CLIP qui bloquera alors la cavité.
Au niveau de ces vésicules de classe II se trouvent d’autres molécules jouant un rôle indispensable dans
l’expression des molécules du CMH-II à la membrane plasmique, ce sont les protéines HLA-DM. En effet
elle permet le remplacement du fragment CLIP par un fragment antigénique. La structure en cavité ouverte
des molécules du CMH-II permet une certaine variabilité dans la taille du peptide qui s’y associera. Une
fois le peptide chargé, le complexe sera envoyé à la membrane plasmique des phagocytes, monocytes,
cellules dendritiques …) (Fig. 2).
IV. Notion d’immunoglobulines et d’antigènes
1. Les antigènes
Un antigène est un élément étranger naturel ou synthétique qui, reconnu par des anticorps ou
des cellules du système immunitaire d’un organisme, est capable de déclencher chez celui-ci une
réponse immunitaire. Les antigènes sont généralement des protéines, des polysaccharides et leurs
dérivés lipidiques.
3.1. La notion d’épitope
L’épitope ou déterminant antigénique est la partie de l’antigène qui interagit de manière spécifique
avec le site anticorps (paratope). Elle est souvent petite (entre 12 et 18 AA). Certains épitopes sont plus
reconnus que d’autres : on parle alors d’épitopes immuno-dominants (en général, ce sont les parties
protéiques qui sont à l’extérieur).
Les différents types d’épitopes :
- Les épitopes séquentiels : c’est la partie de l’Ag en structure linéaire (12 à 18 AA qui se suivent),
reconnue indépendamment de la structure tertiaire du segment considéré (les anticorps dirigés contre
des épitopes séquentiels les reconnaîtront même si la protéine native est dénaturée).
- Les épitopes non séquentiels (conformationnels) : ces épitopes sont composés de parties qui se
suivent en 3D (les anticorps dirigés contre des épitopes non séquentiels ne reconnaissent plus ces
derniers si la protéine est dénaturée).
- Les petits peptides : Ils sont aussi appelés épitopes T. Ils sont séquentiels.
- Les sucres : Ils sont toujours séquentiels et généralement composés de 5 ou 6 oses répétés plusieurs
fois sur le même sucre.
3.2. Catégories d’antigènes
3.2.1. Allergènes
Un allergène est une substance, une particule, un corps organique (atome, molécule, protéine) capable de
provoquer une réaction allergique chez un sujet préalablement sensibilisé lorsqu'il est à son contact (le plus
souvent par contact avec la peau, inhalation, ou ingestion).
3.2.2. Xénoantigènes
Les xénoantigènes sont des antigènes provenant d’une espèce différente de celle du sujet immunisé.
3.2.3. Alloantigènes
Les alloantigènes sont des antigènes provenant d’un individu de la même espèce mais génétiquement
différent du sujet immunisé.
3.2.4. Autoantigènes
Les autoantigènes sont présents sur les cellules du sujet immunisé. Le système immunitaire est parfois
tellement désorienté qu'il monte des réponses immunitaires contre l'organisme auquel il appartient.
Selon leur mode d’action, il y a deux types d’antigènes : les antigènes complets et les antigènes incomplets.
3.2.5. Antigènes complets : peuvent induire une réaction immunitaire par eux-mêmes (ex. un
microorganisme),
3.2.6. Antigènes incomplets (haptènes) :
- Molécules de plus faible masse moléculaire qui ne peuvent pas induire de réaction immunitaire par
elles-mêmes
- Lorsqu’attaché à une protéine (transporteur protéique), telle que l’albumine ou la ferritine, un haptène
peut stimuler la production d’anticorps spécifiques. Une fois produits, les anticorps anti-haptène
reconnaîtront l’haptène même sans le transporteur protéique.
- Les haptènes présentent généralement un seul épitope.
Les antigènes peuvent être classés selon leurs caractéristiques de liaison (nombre total de sites et nombre
de sites différents):
3.2.7. Antigène univalent et uni-déterminé : possède un seul épitope à la surface qui est capable de se lier
à un anticorps. Les haptènes sont univalent et uni-déterminé. 3.2.8. Antigène multivalentet uni-déterminé : possède au moins deux épitopes du même type sur une
molécule d’antigène. 3.2.9. Antigène multi-déterminé et univalent : présente plusieurs épitopes de différents types, mais
seulement un de chaque type sur une molécule d’antigène. La plupart des antigènes protéiques tombent
dans cette catégorie.
3.2.10. Antigène multi-déterminé et multivalent : présente plusieurs épitopes de différents types et plus
d’un épitopede chaque type par molécule d’antigène. Les protéines ayant des multiples sous-unités
identiques, ainsi que des protéines réticulées et des cellules entières, tombent dans cette catégorie.
Figure 1 : Structure d’un
antigène.
2. Les immunoglobulines (anticorps)
Les immunoglobulines sont des glycoprotéines qui sont produites par les plasmocytes en réponse à
un immunogène et qui fonctionnent comme des anticorps. Chaque immunoglobuline se lie à un
déterminant antigénique spécifique. Elles sont présentes sous forme :
- Soluble dans le plasma et dans de nombreuses sécrétions
- Membranaire comme élément du récepteur de l’Ag à la surface des cellules B (BCR)
2.1. Structure de base des immunoglobulines
2.1.1. Chaînes lourdes et légères
Toutes les immunoglobulines ont une structure comprenant quatre chaînes.
- Deux chaînes légères (L : Light) identiques (25kD). Il existe 2 types de chaînes L : κ ou λ (environ 60%
et 40%, respectivement)
- Deux chaînes lourdes (H : Heavy) identiques (50-70kD)
Les chaînes lourdes et légères, d’une part, et les deux chaînes lourdes, d’autre part, sont maintenues
ensemble par des ponts-disulfures inter-chaînes ainsi que des liaisons non-covalentes (Fig. 2).
2.1.2. Régions Variables (V) et Constantes (C)
Les chaînes polypeptidiques L et H possèdent :
- Des régions N-terminales (environ 100 130 acides aminés) variables (V) ou Fab ("fragment, antibody
binding") qui reconnaissent l'antigène.
- Des régions (environ 100 130 acides aminés) constantes (C) ou Fc ("fragment, crystalline") qui
interagissent avec les récepteurs à la surface des cellules.
2.1.3. Région charnière
C’est la région au niveau de laquelle les bras de la structure d’anticorps sont en forme de Y. Cette
région est appelée « charnière » car c’est à ce niveau que la molécule présente un certain degré de
flexibilité.
2.1.4. Les domaines
Les chaînes L (κ ou λ) possèdent 2 domaines : VL et CL
Les chaînes H possèdent 4 domaines : VH, CH1, CH2, CH3 (et CH4 pour les IgM et IgE).
2.1.5. Paratopes, épitopes et idiotypes
Les interactions immunoglobuline - antigène s'établissent entre :
- Le paratope : le site de l'immunoglobuline sur lequel l'antigène se fixe. Le paratope est formé par les
séquences hypervariables des chaînes L et H.
- Et l'épitope : le site de l'antigène qui est fixé.
Figure 2 : Structure d’un anticorps
2.2. Les différentes classes d'immunoglobulines
Les immunoglobulines peuvent être divisées en cinq classes différentes selon les séquences en acides
aminés des régions constantes des chaînes lourdes : IgM, IgD, IgG, IgE et IgA.
- Il existe 4 sous-classes de l'isotype IgG : IgG1, IgG2, IgG3 et IgG4.
- Il existe 2 sous-classes de l'isotype IgA : IgA1 et IgA2.
Le tableau 1 illustre les principales caractéristiques des différentes classes d'immunoglobulines
Tableau 1. Principales caractéristiques des différentes classes d'immunoglobulines
Paramètre Classe d'immunoglobuline (Ig)
Isotype IgM IgD IgG Ig E IgA
Structure quaternaire Pentamère Monomère Monomère Mon omère Monomère ou dimère
Appellation de la chaîne μ δ γ ε α
lourde
Masse molaire (kDa) 900 - 970 180 - 185 146 - 165 1 88 160 - 395
Localisation Lymphocyte B Lymphocyte B Lymphocyte B Basop hiles - Muqueuses - sécrétions
masto cytes
Temps de demie-vie dans 5 - 10 3 7 - 23 2,5 6
le sérum (jours
Activation du Fort Non Oui (sauf IgG4) Non Non
complément
Passage dans le placenta - - + - -
Autres propriétés Anticorps agglutinants présentes à la Responsable de Rôle fond amental Première ligne de et neutralisants (virus - surface des LB, l’opsonisation et dans l’hyper- défense au niveau des
bactéries) par coexprimées de l’ADCC sensibilité de type I sécrétions contre
opsonisation avec IgM = (antibody dependant ou imméd iate bactéries et virus = récepteur cellular cytotoxicity (anaphyla xie) immunité locale
cellulaire pour Acs neutralisants:
Immunité anti- les antigènes parasitaire en
IgG antitoxine synergie avec les
éosinophiles.
2.3. Fragments d’immunoglobulines : relations structure/fonction
Les fragments d’immunoglobulines générés par protéolyse se sont révélés très utiles pour
comprendre les relations structure/f onction des immunoglobulines.
Fragment Fab et fragment Fc
La digestion par la papaïne casse la molécule d’immunoglobuline au niveau de la région charnière
(Fig.3). Cela conduit à la formation de deux fragments identiques qui contiennent une chaîne légère et les
domaines VH et CH1 d’une chaîne lourde. Ces fragments ont été appelés Fab car ils contiennent les sites
de liaison à l’antigène.
La digestion par la papaïne génère aussi un fragment qui contient le reste des deux chaînes lourdes
contenant chacune les domaines CH2 et CH3. Ce fragment a été appelé Fc car il cristallise facilement. Il ne
contient pas de site de reconnaissance de l’antigène.
Fragment F(ab')2
Le traitement des immunoglobulines à la pepsine conduit à un clivage de la chaîne lourde après le pont
disulfure localisé entre les deux chaînes lourdes, ce qui conduit à la formation d’un fragment contenant les
deux sites de liaison à l’antigène (Fig.3). Ce fragment a été appelé F(ab')2 car il est divalent. La région Fc
de la molécule est digérée en courts peptides suite au traitement à la pepsine. Le fragment F(ab')2 se lie à
l’antigène mais ne porte pas les fonctions de l’anticorps.
Figure 3 : Fragments d’immunoglobulines générés par protéolyse
2.4. Anticorps polyclonaux vs. Monoclonal
On peut identifier 2 types d’anticorps : des anticorps polyclonaux et un anticorps monoclonal.
Anticorps polyclonaux
- Un mélange complexe d'immunoglobulines isolées du sérum sanguin
- Ces anticorps reconnaissent une série d'épitopes différents.
- Ils possèdent une large gamme de sélectivités et affinités. Ceci peut donner lieu à des réactivités croisées
ou à des interférences dans un essai immunologique.
Anticorps monoclonal
- Anticorps spécifique sécrété par les hybridomes produits grâce aux méthodes de la technologie des
hybridomes (impliquant des cultures cellulaires)
- Il se lie à un épitope particulier.
- Les anticorps monoclonaux sont plus spécifiques et possèdent des propriétés plus reproductibles. Ils
sont les anticorps de choix pour les essais analytiques.
3. Le système du complément
Le système du complément est un ensemble de protéines circulantes ou membranaires du sang,
principalement sécrétées par le foie. Leur rôle initialement reconnu était de compléter l'action des
immunoglobulines sériques, d'où leur nom. 12 de ces protéines sont directement impliquées dans les
mécanismes d'élimination des pathogènes, les autres régulent finement l'activité des premières afin d'éviter
une réaction auto-immune. Les principales protéines du complément sont notées de C1 à C9.
Il y a trois voies biochimiques qui activent le système du complément : la voie classique du
complément, la voie alterne du complément et la voie des lectines liant les résidus mannose des membranes
bactériennes. Le complément peut s'activer en l'absence d'anticorps, dans le cas de la voie alterne et de la
voie des lectines, c'est pour cela qu'il est uniquement considéré comme faisant partie de l'immunité innée.
Cependant, la voie classique débute par la reconnaissance d'anticorps et fait à ce titre partie de l'immunité
acquise.
3.1. Rôles du complément
Premier mécanisme de défense contre l’infection, par 3 outils :
- Lyse directe des agents infectieux par formation du complexe d’attaque membranaire (CAM = les
composants C5 a C9) à activité cytolytique (il fait un "trou" dans la membrane de la cellule cible),
- Opsonisation : le système activé recouvre la surface cellulaire d’un nombre très important de
molécules, ce qui favorise la phagocytose.
- Activation cellulaire notamment réaction inflammatoire : production de nombreux fragments de
clivage au cours des premières étapes de l’activation du complément, notamment les anaphylatoxines
C3a et C5a.
Transport et élimination des complexes Ag-Ac (RI spécifique), et maintien en solution, pour éviter leur
précipitation dans les tissus (notamment rénal)
Modulation de la réponse immunitaire spécifique : interface en RI innée et acquise.
3.2. Voies d’activation du complément
- Rôle de reconnaissance : C1 / MBL,MASP / C3b like, avec une spécificité,
- Puis cascade d’activation, commune entre les voies classique et alterne,
- Convergence vers le clivage de C3, puis la voie finale commune qui aboutit à la lyse de la cellule
(Fig.4).
Figure 4 : Les voies d’activation du système complément 3.2.1. La voie classique
La voie classique est activée par le complexe antigène-anticorps. Seules les IgG1, IgG3, les IgM, et
faiblement les IgG2 sont capables d'entraîner la cascade des évènements. La fixation de deux ou plusieurs
immunoglobulines d'IgG ou une molécule d'IgM pentamérique, à la surface d'un micro-organisme, permet
à leur région Fc de fixer le premier composant de la voie classique : C1. Le C1 est un gros complexe,
composé de trois sous-composants : C1q, C1r et C1s (Fig. 5). Quand le C1q lie le complexe antigène-
anticorps, il active C1r, qui devient protéolytique, et clive C1s pour désamorcer la cascade de protéolyse.
Figure 5 : Les composants du complément C1q, C1r et C1s
Le C1s activé clive alors le C4 en C4a (qui va dans le sang) et C4b qui se fixe sur la membrane de la
cellule à lyser et va recruter C2. C2 sera également clivé par C1s mais aussi via C4b. Le complexe C4bC2a
ainsi formé s'appelle la C3-convertase dont le rôle est de scinder C3 en C3a (qui part dans le sang) et C3b.
Ce dernier se fixe sur la membrane de la cellule à lyser et forme le complexe C4bC2aC3b : c'est la C5
convertase. Chaque clivage libère un petit fragment : C4a, C2b et C3a qui agissent sur les cellules
inflammatoires (Fig. 6).
Figure 6. Activation de la voie classique
Activateurs
- Interaction Ag-Ac,
- Immunoglobulines agrégées (IgM +++ / IgG+) - Anticorps naturels (configuration germinale, production spontanée) - MASP+++ - CRP - ADN
Inhibiteurs
- Inhibiteur de la C1 estérase (Inh C1) : dissociation de C1q/Inhibition de C1r et C1s
- C4 Binding Protein (C4-BP): compétition avec le C2 - Facteur I inhibiteur : dégradation de C3b en C3bi puis en CD3g
3.2.2. La voie alterne
C’est un mécanisme de surveillance, qui existe en permanence et aboutit a la formation de la C3
convertase alterne. En permanence de faibles quantités de C3 sont clivées spontanément en C3a et C3b. Ce
dernier possède, pendant un très court instant, un site hautement réactif capable de se fixer sur des
groupements chimiques présents sur toutes les surfaces biologiques, principalement bactériennes. En
l'absence de ce site accepteur, le C3b réagit avec l'eau et donne le C3b soluble). Le C3b fixé à une surface
peut alors lier le facteur B qui est clivé, en présence d'ions Mg2+
, par le facteur D en Bb et Ba, formant la
C3-convertase alterne, ou C3bBb. Cette C3-convertase clive des molécules de C3 pour former un complexe
C3bBbC3b, ou C5-convertase alterne. Cette dernière va à son tour cliver le C5 rejoignant ainsi la voie
classique (Fig. 7).
Figure 7 : Activation de la voie alterne
Activateurs
- Structures polysaccharidiques de bactéries, virus, cellules transformées dont la composition chimique
favorise l’assemblage de C3b et facteur B.
- Elle est activée en absence d’Ac, mais leur présence peut augmenter son niveau d’activation.
- Des molécules de C3b déposées par la voie classique peuvent augmenter le niveau d’activation de la
voie alterne
Amplificateur : Properdine
Inhibiteurs :
- Facteur H (compétition avec le facteur B) - Facteur I (dégradation de C3b en C3bi puis en CD3g)
3.2.3. Voie des lectines
L’activation du complément par des lectines démarre avec la protéine MBP (Mannose Binding
Lectin) qui est structurellement très proche de C1q. C1s et C1r sont remplacé par les protéines MASP-1 et
MASP-2 (MBP associated serine protease). La MBP est une opsonine qui permet également d’activer le
complément. Cette voie est différente de la voie classique dans le sens où la MBP ne se fixe pas sur des
anticorps mais sur des résidus mannose présent à la surface des agents pathogènes. Sa fixation sur des
mannoses de bactéries active 2 sérine-protéases MASP1 et MASP2 ou MASP3 qui clivent et activent C4 et
C2, rejoignant ainsi la voie classique (Fig. 8).
Figure 8 : Cascade d’activation du système du complément.
3.2.4. Voie finale commune : formation du complexe d’attaque membranaire
L’activation de la voie finale commune est la deuxième possibilité du C3b (s’il ne se lie pas au
facteur B), qui permet la formation sur la surface bactérienne d’un canal transmembranaire d’où une lyse
osmotique. Elle utilise toutes les molécules du complément de C5 à C9.
La C3 convertase devient C5 convertase en présence de beaucoup de C3b, et clive C5 en C5a
(anaphylatoxine) et C5b qui forme un complexe stable C5b67 à la surface, puis avec C8 il est
transmembranaire, et avec C9 polymerise il forme un pore dans la membrane → complexe lytique (Fig. 9).
Figure 9 : Insertion du complexe terminal et lyse
4. Les cytokines
Les cytokines représentent un groupe diversifié de protéines qui agissent en tant que médiateurs entre
cellules. Elles ont été initialement identifiées comme des produits des cellules immunitaires qui agissent
comme médiateurs et régulateurs de processus immunitaires. Toutefois, de nombreuses cytokines sont
maintenant connues pour être produites par des cellules autres que les cellules immunitaires et peuvent
avoir des effets sur des cellules hors système immunitaire. Le terme cytokine est un terme général utilisé
pour décrire ce groupe important de protéines, mais il y a d'autres termes qui sont couramment utilisés pour
décrire certains types de cytokines. Il s'agit notamment de :
- Monokines : cytokines produites par les phagocytes mononucléés (monocytes, macrophages)
- Lymphokines : cytokines produites par des lymphocytes activés, notamment les cellules Th
- Interleukines : cytokines agissant comme médiateurs entre leucocytes
- Chimiokines : petites cytokines responsables de la migration des leucocytes
Les cytokines agissent selon différents modes d’action : autocrine, juxtacrine, paracrine et endocrine.
4.1. Les caractéristiques des cytokines :
- Les cytokines sont des glycoprotéines de PM > 10 000 D.
- Elles sont synthétisées de novo en réponse à une activation spécifique (Ag) ou non spécifique
(mitogènes).
- Leur production ne s’accompagne pas nécessairement d’une réponse proliférative des cellules : En
effet, elle nécessite la synthèse d’ARN mais pas celle d’ADN.
- La production d’une cytokine donnée peut être modulée de façon positive et négative par de nombreux
facteurs et par d’autres cytokines à tous les niveaux.
4.2. Mode d’action des cytokines
- On décrit trois modes d’action aux cytokines (endocrine, paracrine et autocrine) (Fig. 10)
- Les cytokines possèdent une double ubiquité au niveau de :
- La cellule productrice : un même facteur peut être produit par différents types cellulaires et une
cellule donnée produit plusieurs cytokines différentes. - La cellule cible :
- pléiotropie : un même facteur est responsable d’activités biologiques variées sur des
cellules différentes. - redondance : une activité biologique donnée peut résulter de l’effet de molécules
différentes.
- Synergie : Cytokines agissant de concert sur la même cellule
- Antagonisme : Actions concurrentes
- En cascade : Cytokines agissant séquentiellement (Fig.11)
Figure 10 : mode d’action des cytokines
Figure 11 : Action des cytokines
4.3. Catégories de cytokines
Les cytokines peuvent être regroupées en différentes catégories selon leurs fonctions ou leur origine
4.3.1. Cytokines de l’immunité naturelle (innée)
Les cytokines qui jouent des rôles majeurs dans le système immunitaire innée incluent : TNF-α, IL-1, IL-
10, IL-12, interférons de type I (IFN-α and IFN-β), IFN-γ et chimiokines.
TNF-α : Le facteur alpha de nécrose tumorale est produit par les macrophages activés en réponse aux
microbes, en particulier en réponse au lipopolysaccharide (LPS) de bactéries à Gram négatif. C’est un
médiateur important de l'inflammation aiguë. Il permet le recrutement des neutrophiles et des macrophages
vers les sites infectieux en stimulant la production des molécules d'adhésion et des chimiokines par les
cellules endothéliales (synthèse de protéines membranaires indispensables à la diapédèse des cellules
immunitaires). Le TNF-α agit également sur l'hypothalamus pour déclencher la fièvre.
IL-1 : est une autre cytokine inflammatoire produite par les macrophages activés. Ses effets sont
similaires à ceux du TNF-α et elle contribue aussi à activer les cellules T.
IL6 : sécrétée par les macrophages, elle induit la phase de réaction aiguë, mais peut jouer des rôles anti-
inflammatoires. Elle induit, en association avec le TGF-β, la différenciation des lymphocytes T naïfs en
lymphocytes Th17.
IL-10 : est produite par les macrophages activés et les cellules Th2. C'est principalement une cytokine
inhibitrice. Elle inhibe la production d'IFN-γ par les cellules Th1, ce qui oriente les réponses immunitaires
vers un type Th2. Elle inhibe également la production de cytokines par les macrophages activés ainsi que
l'expression du CMH de classe II et des molécules de co-stimulation par ces mêmes macrophages, ce qui
entraîne une diminution des réponses immunitaires.
IL-12 : est produite par les macrophages activés et les cellules dendritiques. Elle stimule la production
d'IFN-γ et induit la différenciation des lymphocytes T-CD4 en lymphocytes T auxiliaire 1 (LTH1). En
outre, elle améliore les fonctions cytolytiques des cellules NK et T cytotoxiques.
Interférons de type I : Les interférons de type I (IFN-α et IFN-β) jouent un rôle dans la réponse
immunitaire innée. Ils sont produits par de nombreux types cellulaires et agissent en inhibant (interférant)
la réplication virale dans les cellules infectées. Ils augmentent également l'expression des molécules du
CMH-I sur les cellules ce qui les rend plus sensibles à la destruction par les CTL. Les interférons de type I
activent également les cellules NK.
INF-γ : est une cytokine produite majoritairement par les LB, LT, et NK lors de la réaction immunitaire
adaptative. Il a différents rôles plus ou moins direct au sein de l’organisme : protection contre les infections
virales, stimulation de l’activité phagocytaire des macrophages, stimulation de la maturation des LT et LB,
augmentation de l’expression des molécules de CMH-I et CMH-II par les macrophages, activation des
polynucléaires neutrophiles et des cellules NK… (rôles à la fois sur l’immunité innée et sur l’immunité adaptative).
Chimiokines : Ce sont des petites cytokines chimiotactiques produites lors d’une réponse inflammatoire et
qui ont pour rôle d’activer les cellules immunitaires, ainsi que de les recruter au site de l’inflammation.
Parmi elles on compte IL-8 qui recrute les polynucléaires neutrophiles.
4.3.2. Cytokines de l’immunité adaptative (acquise)
Les cytokines qui jouent des rôles majeurs dans le système immunitaire adaptatif incluent IL-2, IL-4, IL-
5, TGF-β, IL-10 et IFN-γ.
IL-2 : est produite par les cellules T4, mais peut aussi être produite, dans une moindre mesure, par les
cellules T cytotoxiques. C’est le principal facteur de croissance des cellules T. Elle favorise également la
croissance des cellules B et peut activer les cellules NK. L'activation des cellules T se traduit par
l'expression de l'IL-2R, et la production d'IL-2. L'IL-2 se lie à l'IL-2R et favorise la division cellulaire.
Lorsque les cellules T ne sont plus stimulées par l'antigène, l'IL-2R finira par être dégradé et la phase de
prolifération se terminera.
IL-4 : est produite par les macrophages et les cellules Th2. Elle stimule le développement des cellules Th2
à partir des cellules Th naïves et favorise la croissance des cellules Th2 différenciées conduisant à la
production d'une réponse d'anticorps. Elle stimule également la commutation de classe des Ig vers l'isotype
IgE (les réactions allergiques).
IL-5 : est produite par les cellules Th2 et agit en promouvant la croissance et la différenciation des
lymphocytes B et des éosinophiles. Elle active également les éosinophiles matures.
TGF-β : Le facteur beta de croissance et de transformation est produit par les cellules T et de nombreux
autres types de cellules. C'est, avant tout, une cytokine inhibitrice. Elle inhibe la prolifération des cellules T
et l'activation des macrophages. Elle agit également sur les neutrophiles et les cellules endothéliales pour
bloquer les effets des cytokines pro-inflammatoires.
Stimulateurs de l’hématopoïèse
Certaines cytokines stimulent la différenciation des cellules hématopoïétiques. Il s'agit
notamment du GM-CSF (Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) qui favorise la
différenciation des progéniteurs de la moelle osseuse, du M-CSF (Macrophage colony-stimulating
factor), qui favorise la croissance et la différenciation des progéniteurs en monocytes et macrophages
et du G-CSF (factor), qui favorise la production de neutrophiles (Fig.12)
Figure 12 : Le réseau des cytokines
V. Réponse immunitaire et coopération cellulaire et humorale
1. Réaction immunitaire non spécifique
2. Réaction immunitaire spécifique
2.1. Phase d’induction
2.1.1. Reconnaissance de l’antigène par les lymphocytes T et activation
2.1.2. Reconnaissance de l’antigène par les lymphocytes B et activation
2.2. Phase d’amplification et de différenciation
2.2.1. Les lymphocytes T
2.2.2. Les lymphocytes B
2.2.3. Les lymphocytes mémoire
2.3. Phase effectrice
2.3.1. Les lymphocytes T et la réponse à médiation cellulaire
2.3.2. Les lymphocytes B et la réponse à médiation humorale
La réaction (ou réponse) immunitaire est la capacité de notre organisme à répondre à toute
agression chimique ou biologique. Le déroulement normal d'une réaction immunitaire comprend deux
temps essentiels : une réaction immunitaire non spécifique qui se déclencha quelque soit l'agression et une
réaction immunitaire spécifique, donc différente en fonction de l'agression, elle-même divisée en réaction
immunitaire à médiation cellulaire et réaction immunitaire à médiation humorale.
1. Réaction immunitaire non spécifique
L'immunité non spécifique agit sans distinguer le type d'infection combattu. Les défenses non
spécifiques comprennent la peau et les muqueuses intactes, la réaction inflammatoire et un certain nombre
de protéines élaborées par les cellules de l'organisme. En empêchant l'entrée et la propagation des
microorganismes à l'intérieur du corps.
1.1. Barrières naturelles
1.1.1. Peau et muqueuses
La première ligne de défense de l'organisme contre l'invasion des microorganismes responsables de
maladies est constituée par la peau et les muqueuses :
- Lorsque la peau est intacte elle forme une barrière physique bloquant l'entrée de la plupart des
microorganismes qui se trouvent sur la peau.
- Les muqueuses en bon état fournissent une protection semblable à l'intérieur du corps, ces muqueuses
élaborent diverses substances chimiques protectrices énumérées ci-après.
1. Le pH acide des sécrétions cutanées inhibe la croissance bactérienne, et les substances chimiques
contenues dans le sébum sont toxiques pour les bactéries.
2. La muqueuse gastrique sécrète de l'acide chlorhydrique et des enzymes qui hydrolysent les protéines.
Ces deux types de substances tuent les agents pathogènes.
3. La salive et les larmes contiennent du lysozyme, une enzyme qui détruit les bactéries.
4. Le mucus emprisonne un grand nombre de microorganismes qui pénètrent dans les voies digestives et
respiratoires.
1.1.2. Cellules et substances chimiques
L'organisme a recours à un grand nombre de cellules et de substances chimiques pour se défendre.
Ces défenses cellulaires et chimiques reposent sur le pouvoir destructeur des phagocytes et des cellules
tueuses naturelles (NK), sur la réaction inflammatoire ainsi que sur diverses substances chimiques qui tuent
les agents pathogènes et participent à la réparation des tissus. La fièvre peut aussi être considérée comme
une réaction de protection non spécifique.
1.1.2.1. Phagocytes
Les phagocytes, telles que les macrophagocytes et les granulocytes neutrophiles, englobent les
particules étrangères. Des prolongements cytoplasmiques se déploient et se fixent à la particule, l'attirent à
l'intérieur de la cellule et l'englobent dans un sac membraneux. La vacuole ainsi constituée fusionne ensuite
avec un lysosome, et son contenu est dégradé (digéré). 1.1.2.2. Cellules tueuses naturelles
Les cellules tueuses naturelles (NK, natural killer), nettoient le sang et la lymphe de l'organisme ;
elles forment un groupe particulier de cellules de défense qui peuvent provoquer la lyse de la membrane
plasmique de la cellule indésirable. Elles sont capables de tuer les cellules cancéreuses et les cellules
infectées par des virus avant que le système immunitaire entre en action. Contrairement aux lymphocytes
du système immunitaire, qui ne peuvent reconnaître que des cellules infectées par des virus ou des cellules
tumorales spécifiques et ne réagissent qu'avec elles, les NK sont capables d'agir spontanément contre
n'importe laquelle de ces cibles, grâce à la reconnaissance de certains glucides situés sur la membrane
plasmique. Les NK ne sont pas phagocytaires. Leur façon de tuer consiste à attaquer la membrane de la
cellule cible et à libérer plusieurs substances chimiques. Peu après, la membrane de la cellule cible et son
noyau se désintègrent (Fig. 1).
Figure 1 : Mécanisme de la cytotoxicité cellulaire des NK
1.1.2.3. Réaction inflammatoire
La réaction inflammatoire, deuxième ligne de défense de l'organisme, est une réaction non spécifique
qui se met en place dès que les tissus sont touchés. Par exemple, elle peut être déclenchée par un
traumatisme physique (un coup), une chaleur intense ou une irritation due à des substances chimiques, de
même que par une infection due à un virus ou à une bactérie. Les quatre signes majeurs de l'inflammation
aiguë sont la rougeur, la chaleur, la tuméfaction, la douleur.
La réaction inflammatoire débute par une "alerte" chimique. Quand des tissus sont lésés, leurs
cellules libèrent des substances chimiques, dont 1' histamine et les kinines. Ces substances :
1- Provoquent la dilatation des vaisseaux sanguins des tissus lésés et la fuite de liquides hors des
capillaires
2- Activent les récepteurs de la douleur ; et
2- Attirent les phagocytes et d'autres globules blancs dans la région touchée (ce phénomène est appelé
chimiotactisme car les cellules suivent un gradient chimique) (Fig. 2). La dilatation des vaisseaux
sanguins augmente le débit sanguin vers cette région, d'où la rougeur et la chaleur des tissus
enflammés. Quant à la perméabilité accrue des capillaires, elle permet au plasma de s'échapper de
la circulation sanguine vers l'espace interstitiel. Cette fuite de liquides est la cause d'un œdème
localisé (tuméfaction), qui à son tour active les récepteurs de la douleur de la région touchée.
En plus de la phagocytose, d'autres mécanismes de protection sont déclenchés dans la région enflammée.
Des protéines de coagulation provenant de la circulation sanguine entrent dans l'espace interstitiel et
commencent à élaborer un réseau de fibrine. Ce réseau de fibrine isole le siège de la lésion et empêche
ainsi la propagation des agents nocifs ou pathogènes dans les tissus environnants. Le réseau de fibrine
forme aussi la structure qui permettra la réparation de la lésion. La chaleur locale augmente la vitesse du
métabolisme des cellules touchées, qui accélèrent alors le processus de protection et de réparation.
Figure 2 : Étapes de la réaction inflammatoire
Si le siège de la lésion contient des agents pathogènes que l'organisme a déjà "rencontrés", la
troisième ligne de défense se mobilise, c'est-à-dire la réaction immunitaire spécifique faisant intervenir les
lymphocytes. Des anticorps protecteurs et des cellules T (lymphocytes) envahissent alors le siège de la
lésion pour agir spécifiquement et directement contre les intrus. Dans les régions du corps gravement
infectées, un pus jaunâtre de consistance crémeuse peut s'accumuler dans la plaie. Le pus est un mélange de
granulocytes neutrophiles morts ou affaiblis, de cellules nécrosées ainsi que d'agents pathogènes morts ou
vivants. Si le mécanisme de l'inflammation ne réussit pas à éliminer complètement les débris de la région
lésée, le sac de pus peut se tapisser de fibres collagènes et former un abcès. Un drainage chirurgical est
souvent nécessaire pour permettre la guérison.
1.1.2.4. Complément
Le complément est un groupe de protéines plasmatiques présentes dans le sang sous forme inactive.
Lorsque le complément se lie, ou se fixe, à des cellules étrangères telles que des bactéries, des
champignons ou des globules rouges incompatibles, son activation fait de lui un des principaux
mécanismes de destruction des substances étrangères. La fixation du complément a lieu lorsque des
protéines du complément se lient à certains glucides ou à certaines protéines (par exemple a des anticorps)
eux-mêmes liés à la surface de la cellule étrangère. Il en résulte que des lésions (pores) se forment dans la
membrane de cette cellule par incorporation d'un groupe de protéines constituant le complexe d'attaque
membranaire (CAM). Ces lésions permettent à l'eau de pénétrer dans la cellule et de la faire éclater. En
plus de causer la rupture, ou lyse, des microorganismes et autres cellules étrangères, l'activation du
complément intensifie la réaction inflammatoire. En effet, certaines des molécules libérées lors de
l'activation du complément sont des vasodilatateurs et d'autres sont des substances chimiotactiques qui
attirent les granulocytes neutrophiles et les macrophagocytes vers le siège de l'infection. D'autres molécules
encore recouvrent la membrane des cellules étrangères d'une substance collante qui les rend plus faciles à
phagocyter ; ce processus est appelé opsonisation. Bien que l'attaque du complément soit souvent dirigée
contre des microorganismes spécifiques qui ont déjà été marqués par la liaison des anticorps, le
complément lui-même est un mécanisme de défense non spécifique qui complète les deux systèmes de
défense, spécifique et non spécifique, c'est-à-dire qu'il accroît leur efficacité.
1.1.2.5. Interféron
Les virus ne possèdent pas la machinerie cellulaire requise pour la production d'ATP ou la synthèse
de protéines. Ils accomplissent leur activité en envahissant les cellules et en détournant à leur profit la
machinerie cellulaire nécessaire à leur reproduction ; ce sont des parasites au vrai sens du terme.
Bien que les cellules infectées par les virus soient impuissantes à se protéger, elles peuvent
contribuer à la défense des cellules qui n'ont pas encore été touchées en élaborant de petites protéines
appelées interférons. Les molécules d'interféron diffusent vers les cellules voisines et se lient aux
récepteurs de leur membrane. Cette liaison empêche les virus de se multiplier à l'intérieur de ces cellules.
1.1.2.6. Fièvre
La température de l'organisme est régie par une partie de l'hypothalamus, communément considérée
comme le thermostat de l'organisme. Normalement, la température corporelle est réglé de 37 °C.
Cependant, elle passe à une température supérieure sous l'effet de substances chimiques appelées
pyrogènes (puro = feu), qui sont sécrétées par les globules blancs et les macrophagocytes exposés à des
bactéries et à d'autres substances étrangères dans l'organisme. Une forte fièvre constitue un danger car la
chaleur excessive peut dénaturer les enzymes et d'autres protéines de l'organisme. En revanche, une fièvre
légère ou modérée semble bénéfique. Les bactéries ont besoin de grandes quantités de fer et de zinc pour se
multiplier ; or, pendant un accès de fièvre, le foie et la rate séquestrent ces nutriments et diminuent leur
disponibilité. La fièvre augmente aussi, globalement, la vitesse du métabolisme cellulaire ; les réactions de
défense et le processus de réparation s'en trouvent ainsi accélérés.
2. Réaction immunitaire spécifique
Les principales étapes de la réaction immunitaire spécifique. On distingue grandes phases : L’induction qui est la reconnaissance du non-soi ou du soi modifié, avec sélection de clones de cellules
immunocompétentes, cette phase se produisant dans les organes lymphoïdes,
L’amplification qui concerne les cellules sélectionnées et qui va conduire à leur multiplication,
La phase effectrice qui va mener à la destruction du non-soi et qui présente une voie cellulaire et une
voie humorale.
Remarque : dans cette partie du texte, les n° qui figurent entre parenthèses se réfèrent au Schéma de la réaction Immunitaire
2.1. La phase d'induction, dans les organes lymphoïdes
2.1.1. Reconnaissance de l'antigène (AG) par les LT et activation
Les LT ne reconnaissent l'AG que s'il est associé à une molécule du CMH, c'est le principe de la
double reconnaissance. Les macrophages ou les lymphocytes B (1) et (2) ou encore les cellules infectées
par des virus ... digèrent les AG puis présentent à leur surface des épitopes associés aux molécules du
CMH. Un contact direct s'effectue alors entre l'ensemble HLA + déterminant antigénique et les LT. Selon
l'AG présenté par le CMH (HLA chez l'homme), ce sont les LT4 (CMH-II) ou les LT8 (CMHI) qui vont
réaliser ce contact. Chaque lymphocyte ne présentant qu'une sorte de récepteurs, le déterminant antigénique
réalise une sélection clonale des LT. Les LT4 et les LT8 ainsi sélectionnés sont activés. Cela se traduit, au
niveau des LT4, par une sécrétion de messagers chimiques activateurs : les interleukines (IL). Les LT4 (3)
et les LT8 élaborent ensuite des récepteurs membranaires spécifiques à l'IL, (4) produite uniquement par les
LT4 et qui fixent ces molécules. Il se produit alors une auto-activation des LT4 et des LT8.
2.1.2. Reconnaissance de l'AG par les LB et activation
(5) Un épitope de l'AG sélectionne les LB spécifiques (ce qui représente une sélection clonale). Le LB
sélectionné phagocyte l'AG fixé sur l'AC (6) le dégrade et présente un épitope + molécules d'HLA aux LT4
spécifiques de ce complexe. (7) Les LT4 deviennent alors des "Helpers" ou facilitateurs, sécrétant l'IL.
Cette IL auto-active les LT4, mais aussi les LB qui ont élaboré des récepteurs à l’IL.
2.2. Phase d'amplification et de différenciation
2.2.1. Les Lymphocytes T : Auto-activés (8) par la fixation de l'IL sur les récepteurs, les LT4 et les LT8
subissent de nombreuses mitoses : c'est l'expansion clonale. Les LT4 "helpers" deviennent plus nombreux.
On les appelle aussi LT auxiliaires ou LTa. Les LT8 prolifèrent également et se différencient en un clone
de cellules tueuses (killers) ou cytolytiques : les LTc qui sont les acteurs de la réaction immunitaire à
médiation cellulaire.
2.2.2. Les Lymphocytes B : Auto-activés par l'IL, les LB se multiplient eux (11) aussi puis se différencient
en plasmocytes ; cellules (12) productrices d'Ac circulants (Ig) et spécifiques de l'Ag. Ces Ac circulants
sont les acteurs de la réaction immunitaire à médiation humorale.
2.2.3. Les lymphocytes mémoire : Lorsque les clones de cellules immunocompétentes (LT4 et LB) sont
sélectionnés du fait de la présence de l'Ag, une partie ne se différencie pas : ce sont les cellules mémoire (13) qui ont une durée de vie longue et qui interviendront dans les vaccinations, les tests de dépistage, entre
autres. L'expansion clonale et la différenciation des cellules immunocompétentes en plasmocytes et en LTc
provient donc des interleukines produites spécifiquement par les LT4.
2.3. La phase effectrice
2.3.1. Les LT et la réponse à médiation cellulaire : Les LTc, c'est-à-dire les LT8 différenciés, sont
capables de lyser les cellules qui sont à l'origine de leur sélection : virus, bactéries, cellules cancéreuses ou
greffées ... Au moment du contact avec la cellule cible, les LTc sécrètent une protéine particulière : la
perforine, qui est libérée par exocytose et perfore la membrane de la cellule cible, ce qui provoque sa
destruction.
2.3.2. Les LB et la réponse à médiation humorale : Le clone de plasmocytes sécrète, dans le milieu
intérieur, un grand nombre d'AC (jusqu'à 2000/seconde) qui se fixent sur les AG et les neutralisent en
formant un complexe Ag - Ac ou complexe immun. La destruction de l'Ag se fera ensuite en deux étapes.
- Le complexe immun provoque l'activation du complément ensemble de protéines enzymatiques
produites par le foie et présentes dans le sérum.
- Lors d'un contact entre les Ac et les Ag d'une cellule étrangère (bactérie par ex.), des molécules du
complément s'intègrent à la membrane. L'ensemble Ag-Ac + complément constitue un complexe
d'attaque membranaire qui forme des pores et provoque la lyse de la cellule. Les molécules du
complément induisent aussi la réaction inflammatoire et sont à l'origine du recrutement des cellules
phagocytaires par chimiotactisme.
VI. Dysfonctionnement du système immunitaire
C’est un dérèglement du système immunitaire. Dans ce cas, certaines réponses immunitaires ont des
conséquences pathologiques pour l’organisme. On distingue :
-Le dysfonctionnement par excès : allergies et maladies auto-immunes.
-Le dysfonctionnement par défaut : déficit immunitaire ou immunodéficience.
1. Dysfonctionnement par excès
a- Les allergies
C’est une réaction exagérée ou hypersensibilité vis à vis de certains antigènes appelé allergènes qui n’ont le
plus souvent, aucune toxicité propre .Ces allergènes sont de nature très variées.
Les allergies se présentent par des réactions inflammatoires : œdème, boutons ; rougeur…
On distingue deux types d’allergies :
- Hypersensibilité immédiate à médiation humorale : troubles apparues quelques minutes après contact,
elle est due à un excès de sécrétion d’Ig E et de certains médiateurs comme l’ histamine, à une insuffisance
probable de LTs.
- Hypersensibilité retardée à médiation cellulaire : réaction cutanée survenant après des contacts répétés
de la peau avec certaines substances chimiques contenues dans des objets de la vie courante. La réaction
inflammatoire se présente après 24 à 48 heures.
b- Maladies auto-immunes
Le système immunitaire du malade présente une agressivité vis à vis de ses propres composants c’est-à-dire
les défenses immunitaires sont dirigées contre des molécules du « soi ». Il y a production d’auto-anticorps
dont le cible est un organe ou une molécule déterminée. Les organes atteints sont envahis de
plasmocytes, LTc et phagocytes.
Tous les organes peuvent être la cible du système immunitaire.
Maladie Cible Conséquences
Diabète juvénile Pancréas (cellule à insuline) Hyperglycémie
Maladie de Basedow Récepteurs de l’hormone
stimulant la thyroïde Hyperthyroïdie
Myasthénie Récepteurs de l’acétylcholine Faiblesse musculaire, paralysie
Anémie hémolytique Globules rouges Destruction des hématies
Gastrite atrophique Estomac Atrophie de l’organe
Sclérose en plaque Myéline des centres nerveux Troubles du système nerveux
Polyarthrite rhumatoïde Immunoglobulines Rhumatismes articulaires
Lupus érythémateux ADN des cellules
Érythème
facial(rougeur),lésion
multiples(rein ...)
2. Dysfonctionnement par défaut ou Immunodéficience
C’est une insuffisance d’une ou plusieurs fonctions du système immunitaire entraînant des manifestations
pathologiques. On distingue :
-Déficits congénitaux ou déficits primaires.
-Déficits acquis ou déficits secondaires.
a-Déficits congénitaux ou primaires
Certains enfants naissent dépourvus de défenses immunitaires ; ils ne peuvent pas lutter contre les
infections microbiennes, ils meurent bien avant l’âge de un an sauf si on les isole très tôt dans des
enceintes ou « bulles » stériles afin d’éviter tout risque de contamination.
Ces déficits affectent aussi bien l’immunité humorale que l’immunité cellulaire ou les deux à la fois.
-Le déficit de l’immunité humorale est caractérisé par une diminution de nombre de Lymphocyte B et
plasmocytes donc d’un défaut de production d’anticorps.
-Le déficit de l’immunité cellulaire est caractérisé par un déficit de Lymphocytes T.
b-Déficits acquis ou secondaires
Ils résultent de maladies, de carences alimentaires, de divers traitements médicaux, des infections virales
aiguës conduisant à une baisse des défenses immunitaires : cas du SIDA
VII. Les principaux tests en immunologie
1. Rappels sur la réaction antigène-anticorps et ses applications
La réaction antigène - anticorps (Ag-Ac) est due à l'interaction entre les épitopes de l’antigène et les paratopes
de l'anticorps. Elle fait intervenir quatre types de liaisons non covalentes (des liaisons hydrogènes, des liaisons
électrostatiques, des liaisons hydrophobes et les forces de Van der Waals). Les Ac constituent des sondes
moléculaires spécifiques vis à vis de n'importe quelle substance antigénique.
La réaction Ag-Ac a deux grands types d'applications :
-La détection et le dosage des antigènes (par des méthodes dont il faut vérifier la spécificité, la reproductibilité
et la sensibilité).
-La détection et le titrage des anticorps (vis-à-vis d'un Ag ou d'un mélange d'Ag).
2. Précipitation en milieu liquide
L'expérience consiste à répartir des
quantités égales d'un solution d'un Ag
multivalent avec des dilutions croissantes
d'un sérum immun.
La zone d'équivalence (qui est le point où la
courbe atteint son maximum) correspond à
la formation d'un réseau Ag-Ac.
3. Précipitation en milieu gélifié
Intérêt : Les méthodes de précipitation en milieu gélifié sont appliquées à l'analyse qualitative d'un mélange
d'Ag dans une solution ou bien au dosage immunochimique d'un Ag.
3.1. Immunodiffusion double ou réaction d'Ouchterlony
Les solutions d'Ag et d'Ac sont déposées dans des puits
percés à distance les uns des autres dans un gel d'agarose.
Les molécules diffusent dans le gel en fonction de leur taille
et forment des lignes de précipitation pour chaque système
d'Ag et d'Ac.
Chaque ligne de précipitation correspond à la zone
d'équivalence respective, c'est-à-dire à la formation d'un
réseau Ag-Ac.
Cette méthode permet l'analyse d'un mélange d'Ag et
l'identification de ses constituants. Lorsque deux protéines
diffusent dans un gel à la rencontre des Ac, on distingue
des réactions d'identité, de non-identité ou d'identité
partielle.
3.2. Immunodiffusion radiale (technique de Mancini)
Cette méthode consiste à incorporer un antisérum
spécifique dans la gélose et à déposer la solution d'Ag
dans des puits.
A l'équilibre il se forme un anneau de précipitation dont
le carré du diamètre est proportionnel à la concentration
de l'Ag. La concentration est exprimée par référence à
une courbe standard avec un Ag de concentration
connue.
3.3. Immunoélectrophorèse
Cette technique met en jeu une séparation des protéines par électrophorèse dans un gel d'agarose suivie d'une
double diffusion contre des Ac spécifiques selon une direction perpendiculaire à l'axe de migration
électrophorétique. Chaque zone d'équivalence correspond à un précipité Ag-Ac qui se traduit par un arc de
précipitation. L'immunoélectrophorèse permet de caractériser ou d'identifier des antigènes (ce n'est pas une
méthode quantitative).
3.4. Électrophorèse en fusée (rocket electrophoresis)
L'Ac incorporé dans le gel d'agarose est immobile (grâce au pH du gel),
l'Ag chargé négativement migre dans un champ électrique.
L'arc de précipitation résultant a la forme d'une fusée dont la hauteur
est proportionnelle à la concentration de l'Ag.
3.5. Immunofixation
Après séparation de la solution antigénique par électrophorèse, un Ac spécifique est déposé à la surface du
gel, il pénètre dans celui-ci et précipite en présence d'Ag correspondant. Cette méthode est plus sensible et
rapide que l'immunoélectrophorèse, cependant on lui préfère l'immunotransfert (cf ci-dessous).
3.6. Immunotransfert ou western blot
L'Immunotransfert, ou western blot, est une technique pour l'analyse et l'identification des antigènes des
protéines. Les protéines sont séparées par électrophorèse sur gel de polyacrylamide, puis transférées
électrophorétiquement sur une membrane (de nitrocellulose, par exemple). Les bandes des protéines pour
lesquelles on recherche les antigènes sont détectées par dépôt d'un Ac spécifique, suivi d'un second Ac marqué
par un isotope, un fluorochrome ou une enzyme. Le nom 'western blot' a été donné par analogie à la technique
Southern blot (utilisée pour les fragments d'ADN) et Northen blot, pour l'ARN.
4. Réaction d'agglutination
La réaction d'agglutination met en présence des Ag
sur un élément figuré (cellules, érythrocytes,
particules, bactéries) et un antisérum contenant des
Ac spécifiques agglutinants.
1. Réaction d'agglutination directe
Cette méthode est largement appliquée à la
détermination des groupes sanguins et à la
détection d'Ac.
Hémagglutination en micro-plaques
Test de Coombs
2. Réaction d'agglutination passive
L'agglutination passive consiste à fixer un Ac soluble sur un support figuré inerte n'intervenant pas dans
la réaction Ag-Ac. La présence d'Ac est décelée par l'agglutination des particules sur lesquelles l'Ag est
fixé.
Les applications sont très nombreuses :
o La détection et le titrage des facteurs rhumatoides (autoanticorps dirigés contre les IgG) se font
souvent par la réaction de Waaler-Rose ou par le test au latex.
o La recherche d'Ac présents sur les hématies du malade par le test de Coombs direct.
o La recherche d'Ac anti-GR dans le sérum du malade par le test de Coombs indirect.
3. Réaction d'inhibition de l'hémagglutination passive
Cette réaction permet de rechercher la présence d'un Ag dans un liquide biologique.
5. Techniques d'immunomarquage
Dans les techniques d'immunomarquage, l'Ag, ou le plus souvent l'Ac, est marqué, c'est-à-dire qu'il est couplé
à un isotope (ex : 125I), à un composé fluorescent (fluorochrome) ou à une enzyme (ex : peroxidase du raifort,
phosphatase alcaline). La détection se fait au compteur à scintillation, au microscope en UV
(immunofluorescence) ou en microscopie optique (techniques immunoenzymatiques).
5.1. Mise en évidence d'un antigène ou d'un Ac dans une suspension hétérogène
Les techniques d'immunomarquage permettent
d'identifier un Ag ou un Ac au sein d'une population
hétérogène.
5.2. Mise en évidence d'un antigène sur une coupe tissulaire
Les techniques d'immunomarquage permettent de localiser un Ag au sein d'un tissu sur un coupe tissulaire ou
sur un frottis cellulaire (après fixation et perméabilisation de la membrane si nécessaire). Si l'Ac spécifique
de l'Ag est couplé au fluorochrome ou à une enzyme, il s'agit de marquages directs. La sensibilité peut être
augmentée par des marquages indirects dans lesquels l'Ac marqué n'est pas l'Ac spécifique de l'Ag mais un
second Ac anti-Fc qui reconnait la région constante (Fc) de l'Ac primaire spécifique de l'Ag. Le deuxième Ac
est couplé à un fluorochrome (immunofluorescence indirecte), ou à une enzyme.
6. Techniques d'immunodosage : dosages radioimmunologiques (RIA) et immunoenzymatiques
(ELISA)
Ces techniques permettent de doser n'importe quel Ag en solution pour lequel on dispose d'Ac spécifiques.
Elles sont caractérisées par leur très grande sensibilité.
6.1. Méthodes par compétition
Les techniques d'immunodosage par
compétition utilisent un Ac spécifique
qui peut être couplé à une phase solide
et un antigène purifié marqué soit à l'125I
: RIA (Radioimmunoassay) soit couplé
à une enzyme : ELISA (Enzyme-Linked
Immunosorbent Assay).
Par référence à une courbe étalon
obtenue avec une concentration en Ag
connue, il est possible de déterminer la
concentration dans le liquide
biologique.
Immunodosage par compétition
Les méthodes dites "en sandwich" (où
l'Ag recherché se trouve entre deux
couches d'Ac) utilisent non pas des Ag
marqués mais un deuxième Ac marqué
spécifique de l'Ag. Le signal obtenu
augmente en fonction de la
concentration d'Ag ajouté jusqu'à
atteindre un plateau correspondant à la
saturation de la réaction.
Immunocapture et révélation de l'antigène par un anticorps
marqué ("sandwich")
