II- Le système immunitaire en action1- Immunité innée / Immunité acquise 

Deux systèmes complémentaires et coopératifs

Immunité innée Immunité acquise

Chronologie

Primo-infection

Réponse rapide: Première barrière

contre les pathogènes

deuxième ligne de défense: Temps de latence (env 7 jrs)

Infections répétées Identique à la réponse primaire

Mémoire immunitaire => Temps de latence

quasi nul

Spécificité Réponse non spécifique

Réponse spécifique(Ig et TCR)

Motifs moléculaires reconnus

Invariables et communs à de

nombreux pathogènes

Propres à l’agent infectieux

Effecteurs cellulaires et moléculairesComplément, cellules

phagocytaires et certaines cytokines

CTL (L cytotoxiques) et plasmocytes

producteurs d’Ac, avec l’aide des effecteurs innés

II-1- Le système du complément

• Constitué d’environ 30 protéines plasmatiques

• Chronologie de l’activation: 2 étapes:

- Clivages en cascade de pro-enzymes en enzymes actives aboutissant à la formation du fragment C3b qui se lie à la membrane du pathogène.

- Assemblage séquentiel de protéines à la surface du microorganisme => formation du CAM

• Les déclencheurs de l’activation:

- Ac déjà liés à la surface du microorganisme ou complexes immuns solubles (voie classique): C1 interagit avec la région constante de l’Ac déjà lié à l’Ag et s’auto-active.

- les composants pariétaux de microorganismes (voie alterne)

II-1- Le système du complément

Actions :

- Lyse directe du micro-organisme par le CAM,

- Facilitation de la phagocytose par opsonisation du microorganisme via C3b

- Initiation de la réaction inflammatoire: Les cellules inflammatoires sont activées par certains fragments du complément.

II-1- La phagocytose

Qui ?• Macrophages• cellules dendritiques

• cellules dérivées de la moelle osseuse.• Sentinelles immunologiques, phagocytaires dans les tissus, puis, migration dans les OL II où elles jouent le rôle de CPA

• polynucléaires neutrophiles

II-1- La phagocytose

Comment ?• Reconnaissance et adhésion à la paroi ou membrane de la cellule cible

• Reconnaissance directe de motifs conservés (polysaccharides,…) du microbe grâce à des récepteurs divers (TLR: Toll-like receptors)• Reconnaissance indirecte via des récepteurs à des opsonines déjà fixées sur le microbe (RFc pour les Ig et récepteur à C3b)

• Ingestion => formation du phagosome• Fusion phagosome – lysosomes => Digestion (protéases + radicaux libres oxygénés toxiques)• Association des peptides issus de la digestion avec les molécules de classe II (voir apprêtement de l’Ag)• Libération extracellulaire des autres produits de digestion

II-1- Les cytokines de l’immunité innée

• Rappel: Cytokines s.l.= protéines produites par des cellules du S.I. et ayant, entre autres, une action régulatrice sur la réponse immunitaire : Interleukines, Interférons, chemokines,…• Cytokines de l’immunité innée sont produites par les phagocytes.• 2 grands types

• cytokines pro-inflammatoires (TNF- et diverses IL)• cytokines capables d’orienter la balance TH1 / TH2 vers le pôle TH1 (IL 12 et IFN-)

Conclusion du II-1: Retrouver dans le paragraphe II-1 tous les niveaux de coopération entre immunités acquise et innée

II-2- De l’entrée du pathogène dans l’organisme à l’activation des lymphocytes spécifiques en cellules effectrices ou mémoire.

a- Capture et apprêtement et présentation de l’antigène

Cellules impliquées dans ces 3 fonctions = CPA • Maraudeurs immunologiques: capturent l’Ag dans les

tissus infectés puis migrent vers les OL II pour les présenter aux cellules T naïves.

• Expression CMH classe II (et I)• Exs: Macrophages, cellules dendritiques et LB

II-2- a-La capture de l’Ag par les CPA

• 3 modes de capture:• endocytose (pour une macromolécule)• phagocytose (pour une cellule). Optimisée par opsonisation préalable• entrée « passive », contre le gré des cellules, pour les pathogènes intracellulaires (bactéries, virus). Intervention de récepteurs (gp120- CD4)

• LB: Capture optimisée par l’Ig membranaire => CPA très efficace

II-2- a-

L’apprêtement (processing) et la présentation de l’Ag

Conclusion: Un apprêtement préalable de l’Ag par la CPA est nécessaire à sa reconnaissance par les LT.

Traitement chimique bloquant tout mouvement membranaire

II-2- a-

• Ag endogènes (issus de pathogènes intracellulaires):

• apprêtés par le protéasome• présentés par le CMH classe I aux LT CD8

• Ag exogènes:• apprêtés par les hydrolases endo-et lysosomales• présentés par le CMH classe II aux LT CD4

Les deux voies d’apprêtement et de présentation de l’Ag

II-2- bActivation du chef d’orchestre immunitaire,le lymphocyte T CD4 auxiliaire (= LT helper)

Transduction du signalVoie de signalisation intracellulaire = Cascade enzymatique: Phosphorylations par des PK, recrutement de protéines adaptatrices, production de 2d messagers, amplification

Réponse: Activation de gènes cibles en 3 vagues séquentielles: Activation immédiate des gènes de facteurs de transcription => - Activation des gènes de CK et de leurs récepteurs (IL2, IL2-R, IL6, IFN-g)-Activation de gènes de molécules d’adhésion

B7

CD28

Reconnaissance double:• Reconnaissance du complexe (CMH II – peptide du non soi) par l’ensemble TCR-CD4 = 1er signal• Reconnaissance des molécules de costimulation = 2d signal

II-2- bActivation des LT helper:Le rôle clef de l’IL2

Double reconnaissance => Transduction =>

Activation des gènes de l’IL2 et de son récepteur

IL2 active prolifération et différenciation des LT

Effet centuplé par l’augmentation

du nombre de IL2-R

Boucle auto-amplificatrice

Expansion clonale du LT spécifique

II-2-c- La balance TH1 / TH2 et le choix du type de réponse adaptative,humorale ou cellulaire

Mise en évidence de deux sous-populations de TH

• Lèpre: Maladie causée par Mycobacterium leprae, pathogène intracellulaire, notamment dans les macrophages• 2 formes:

• Lèpre tuberculoïde: Forme atténuée avec destruction de la plupart des mycobactéries• Lèpre lépromateuse: forme mortelle: Pathogène très abondant dans les macrophages puis les tissus périphériques.

• Analyse du profil de sécrétion de CK dans les TH des 2 types de malades par Northern Blot

Conclusion: 2 types de THselon la palette de CK secrétées:TH1: IL2, IFN-, TNF- TH2: IL4, IL5, IL10

II-2-c-

Chaque type de TH stimule un type de réponse adaptative

Réponse à médiation cellulaire

Réponse à médiation humorale

II-2-c-

Comment se réalise le choix d’une réponse TH1 ou TH2 ?

Cohérence fonctionnelle: Un pathogène intracellulaire (extracellulaire) active la voie TH1 (TH2) qui stimule une réponse immune cellulaire (humorale) qui assure sa destruction.

• Voie TH1: Induction intiale par IL12 puis auto-renforcement• Voie TH2: Induction par défaut puis auto- renforcement par IL4

Infection des CPA par parasites intracellulaires

++ +

--

II-2-c- La différenciation terminale des lymphocytes effectrices, plasmocytes et CTL

Activation (prolifération puis différenciation) d’un LB naïf en plasmocyte ou LB mémoire

Comment activer un LB au repos?

Exps classiques de Terminale : Attention: Ne pas les sur-interpréter: Elles montrent que, dans la plupart des cas, la stimulation antigénique ne suffit pas à elle seule à activer un LB. Nécessité de la co-présence d’1 LT.Cette exp ne renseigne aucunement sur la nature de cette coopération B-T, notamment sur la nécessité d’un contact physique entre les 2 cellules.

• Signal 1: Cross-linking des Ig de surface par reconnaissance de l’Ag

• LB fonctionne comme CPA(Endocytose du complexe Ac-Ag, apprêtement et présentation)

• Interaction LB – LTH: - Reconnaissance du complexe (CMH II – peptide) par TCR

- Costimulation B7-CD28=> LTH activé Expression de CD40L Interaction CD40L-CD40 = Signal 2

• Signal 3: CK émises par le LTH activé

Les trois phases de l’activation d’un LB naïfCascade de transduction

du signal 1

Not

er le

s an

alog

ies

avec

la tr

ansd

uctio

n vi

a le

TC

R-C

D3

S1 + S2 + S3 => proliférationS3 => Différenciation

Les évènements-clef de la différenciation terminale des lymphocytes B activés

• Maturation d’affinité par hypermutation somatique (Tx de mutation x 105) puis sélection antigénique des clones les plus affins

• Choix de la lignée plasmocytaire ou mémoire

• Pour les plasmocytes, - Passage d’une Ig de membrane à une Ig

secrétée- Commutation isotypique (Switch) vers Ig G, E ou A) selon le cocktail de CK du signal 3- Enorme augmentation du taux de production d’Ig (activation transcriptionnelle)

Exemple de commutation de classe: Ig M -> Ig G1

Activation d’un LT CD8 naïf en LT cytotoxique (CTL)

II-2-c-

12

3

LTH1 activé

LT CD8 au repos

CTL effecteur

Petit exercice:- Légender les molécules.- S1 = ?- S2 = ?- S3 = ?

CPA

Proliférationdifférenciation

CTL effecteur

CTL effecteur

Coopération cellulaire tripartite

Idées-clef sur l’activation lymphocytaire

• L’activation du S.I. est basée sur de multiples coopérations cellulaires bi- ou tripartite entre le chef d’orchestre (LTH), les CPA et les autres lymphocytes futurs effecteurs (LB et LT8)

• L’activation des lymphocytes requiert une double stimulation:• Signal 1: Signal spécifique fourni par la reconnaissance de l’Ag• Signal 2: Signal non spécifique, dit de costimulation, délivré par un spectre très limité de cellules « autorisées » (CPA pour LT et LTH pour LB):

• Signal 2a: Signal membranaire (CD28-B7 ou CD40-CD40L)• Signal 2b : Signal soluble = CKs

- IL2 pou les CTL- IL4 pour les LB

• La nécessité d’une co-stimulation est un garde-fou contre l’auto-immunité (Une activation des CTL par une simple reconnaissance (CMH I – Peptide) pourrait déclencher des R.I. anti-soi au regard de l’ubiquité de l’expression du CMH classe I).

II-3- La phase effectrice : L’élimination du pathogène

En amont de la réponse immune, il existe une exclusion des pathogènes par les barrières cutanées et muqueuses :

- Barrières physiques (cellules épithéliales jointives + mucus empêchant l’adhérence du pathogène)

- Barrières chimiques via certaines sécrétions:- Elimination des pathogènes (Lysosyme attaquant paroi

bactérienne)- Inhibition de leur croissance (peptides antibiotiques,…)

II-3- a- La réponse à médiation humorale induite par des LTH2 contre les pathogènes extracellulaires

• Exemples de pathogènes extracellulaires:– Certaines bactéries (Streptococcus pneunomoniae, Salmonella typhi, Clostridium tetani)

– Champignons (levures (candidose), Aspergillus)

– Vers (Ascaris, Schistosome (Bilharziose))

• Les effecteurs de la réponse humorale: – Les anticorps– Le complément

• Mode d’action des effecteurs spécifiques– Opsonisation des pathogènes par les Ac via reconnaissance spécifique– Double intervention de la région constante de l’Ac pour éliminer l’intrus:

Fixation de la région constanteau RFC du macrophage puis

phagocytose des complexes immuns

Fixation de la région constanteau complément puis

lyse du pathogène par le CAM

II-3-b- La réponse à médiation cellulaire induite par des LTH1

contre les pathogènes intracellulaires

• Exemples de pathogènes intracellulaires:– Certaines bactéries (Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis)

– Certains protozoaires (Toxoplasme, Plasmodium, Leishmanies, Trypanosome)

– Tous les virus: à ADN (Herpes, Hépatite) et à ARN (HIV, Influenza)

• Les effecteurs de la réponse cellulaire: – Les lymphocytes T cytotoxiques– Les macrophages

• Mode d’action des effecteurs spécifiques: Le baiser du tueur

Interaction Fas-FasLinduisant l’apoptose

de la cellule cible

Perforation membranaireinduisant lyse osmotique et apoptose de la cellule cible

Poignard Venin

Induction d’apoptose après perforation membranaire

Reconaissance spécifique

Moléculesd’adhésion

intercellulaire

Posistionnementdes granules

vers la cellule cible

Mort parapoptose

• Emission de signaux membranaires pro-phagocytaires• Fragmentation de l’ADN• Fragmentation de la cellule en corps apoptotiques• Phagocytose

Mort parlyse osmotique

Voie Fas Voie perforante

Les 2 voies d’induction de l’apoptose dans la cellule cible par un CTL

Activation séquentielle de caspases (protéases spécifiques de l’aspartate)

Les caspases activent des endonucléases, hydrolysent des protéines du cytosquelette

Fas: Récepteur de mort sur la cellule cible

FADD: Protéine adaptatriceinitiatrice de transduction

Fas-L: Ligand inducteur de mort présent sur le CTL

Voie extrinsèque=

Voie desrécepteurs de mort

Voie intrinsèque (via perméabilisation des membranes

mitochondriales)

Sur les lieux du crimeMarqueur

de PMADN cellule cible

seuleADN cellule cible

après contact CTL

ADN intègre

ADN fragmenté =>

figure en barreaux d’échelle

Corps apoptotiques

Condensationde la chromatine

Pores membranaires

Bilan du II-

Attention à la dichotomie trop simpliste« réponse humorale contre pathogènes extracellulaire

versusréponse cellulaire  contre pathogènes intracellulaire »

La réponse aux virus (tous intracellulaires) comprend également un important volet humoral ciblé sur les particules virales extracellulaires:

- Ac neutralisants se fixent aux virus avant leur entrée dans leur cellule hôte. Ils empêchent alors la fixation du virus à son récepteur cellulaire et bloquent donc l’infection.

- Ac facilitateurs: Ac anti-viraux opsonisants facilitant leur phagocytose

- Ac agglutinants les particules virales