1 Ronéo 4 ED1 UE6 Immunologie

UE6 Immunologie

Le 13/02/20 de 14h à 16h

Ronéotypeur : Daphné CARREIRA / Yaelle ARROUASSE

Ronéoficheur : Daphné CARREIRA / Yaelle ARROUASSE

ED1 : Immunité anti-infectieuse

Ce TD est un rappel des bases de l’immunologie. Il n’a pas changé par rapport à l’année dernière. Nous avons repris

le même plan que la ronéo de l’année dernière qui était plus logique que celui des diapos. Ce TD était très redondant

on a essayé d’être le plus clair possible. Bon courage !

2 Ronéo 4 ED1 UE6 Immunologie

Plan

I) Généralités

a. Définitions

b. Les composants

c. Immunité innée/ Immunité adaptative

II) Immunité innée

a. Les acteurs

b. Fonctionnement de l’immunité innée

c. Immunité cellulaire

d. Immunité humorale

III) Immunité adaptative

a. Les acteurs

b. Les caractéristiques de l’immunité adaptative

c. Activation de l’immunité adaptative

IV) Choix entre réponse humorale et réponse cellulaire

3 Ronéo 4 ED1 UE6 Immunologie

I) Généralités

A) Définition

Le système immunitaire est l’ensemble des moyens permettant à l’organisme de se défendre

contre les pathogènes (bactéries, virus, parasites, champignons)

Il a une importance vitale notamment dans les déficits immunitaires innées ou acquis (SIDA)

pour se défendre contre les infections à répétitions et les infections opportunistes

Les autres rôles du système immunitaire sont :

- défense anti-tumorale

- vaccinations pour développer des défenses acquises

- rôles négatifs : allergie, maladies auto-immunes, rejet de greffe

B) Les

composants

- Des barrières : peau et muqueuses (intestinale, pulmonaire, cutané…)

- Des cellules qui tuent directement les microbes (polynucléaires neutrophiles, macrophages), des

cellules infectées (NK, LTCD8) et coordonnent l’action du système immunitaire (cytokines,

chemiokines)

- Des molécules solubles qui tuent les microbes (anticorps, complément) et qui coordonnent

l’action du système immunitaire (cytokines)

- Ces composants se répartissent entre deux immunités : l’innée et l’adaptative

C) Immunité

innée/Immunité

adaptative

Le système immunitaire inné est la première ligne de défense, il permet de régler le problème

rapidement (quelques heures). Les premières cellules qui vont intervenir sont les phagocytes, le

complément et les cellules NK. Si le problème n'est pas réglé, le système immunitaire adaptatif

est activé, Il y a donc une coopération entre les deux systèmes. En pratique, les deux systèmes

sont déclenchés en même temps du fait de la mémoire du système adaptatif. En effet, celui-ci

ayant déjà rencontré l'antigène, il s'activera plus rapidement et plus spécifiquement lors du

deuxième contact avec l’antigène.

Immunité innée Immunité adaptative

Réponse précoce (immédiate) et rapide Réponse retardée (quelques jours) mais

soutenue et qui s’amplifie

Reconnaissance de substance microbiennes

(motifs communs aux pathogènes)

Reconnaissance spécifique d’antigène (motifs

spécifiques à une molécule)

Pas de mémoire immunologique Mémoire immunologique

Réponse secondaire aussi efficace que la

réponse primaire

Réponse secondaire plus efficace que la

réponse primaire

Time after infection = Entrée dans l’organisme des pathogènes à développement intracellulaire

II) Immunité innée

A) Les acteurs

Barrières cutanéo‐muqueuses

o La peau et les muqueuses sont des barrières dites "passives"

o Elles constituent des barrières physiques grâce à :

- L’étanchéité (jonctions serrées : peau, intestin)

- Les mécanismes de refoulement avec le mucus qui

empêche l'adhérence des bactéries et desquamation

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o Également des barrières chimiques :

- pH acide (estomac)

- lysozyme (larmes, salive) : ce sont des enzymes qui attaquent la paroi des bactéries

- peptides antimicrobiens (peau) : qui s’insèrent dans la paroi des bactéries et la

perméabilisent

Médiateurs de l’inflammation

- Avec les lipides, cytokines, chimiokines

- Ils permettent le recrutement, la régulation et l’activation des cellules au sein du

système inflammatoire

Cascade du Complément

- Tue les bactéries de manière directe par le complexe d’attaque membranaire et

indirectement par opsonisation qui aide à la phagocytose

Polynucléaires neutrophiles

- Ce sont les premières cellules immunitaires qui migrent du sang vers le site infectieux

- Phagocytose et lyse de l’agent pathogène

- Production des médiateurs de l’inflammation

Macrophages

- Phagocytose

- Production des médiateurs de l’inflammation

Natural Killer (NK)

- Permettent la cytotoxicité directe via les anticorps

- Production de cytokines (beaucoup d’IFN‐γ)

B)

Fonctionnemen

t de l’immunité

innée

1) Rupture des

barrières

Si les barrières étaient parfaites, il n’aurait pas de ruptures, donc pas

d’infection et nous n’aurons pas besoin de système immunitaire. Mais ces

barrières ne sont pas parfaites et peuvent se rompre, entrainant alors une

infection.

Leur rupture peut être soit mécanique par des plaies, des brûlures, ou due à un

corps étranger (comme un cathéter qui est une véritable « porte d’entrée ») ou

chimique par des antis acides gastrique ou une macération cutanée

2) Activation

de l’immunité

innée

Il y a plusieurs étapes :

1. Rupture des barrières

2. Pénétration de l’agent pathogène dans l’organisme

3. Reconnaissance des agents pathogènes par les cellules de l’immunité

innée : PNN dans le compartiment sanguin et macrophage dans le

compartiment tissulaire

4. Phagocytose avec l’internalisation, la destruction du pathogène,

l’externalisation de corps apoptotique)

5. La suicide du phagocyte (PNN ou macrophage)

6. Intervention de la cellule dendritique : qui est le lien entre l’immunité

innée et adaptative :

- Captation de l’Ag (corps apostolique résultant de la phagocytose) par

la cellule dendritique

- Migration dans les organes lymphoïdes secondaires (ganglion, rate,

malt)

- Présentation de l’Ag aux lymphocytes

- Déclenchement de la réponse immunitaire adaptative

Rappel sur la phagocytose :

Elle comporte 5 étapes et consiste en l’ingestion et à la destruction d’un

pathogène ou d’une cellule par un phagocyte.

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C) Immunité

cellulaire

1) PN

Les PN sont aussi appelées granulocytes neutrophiles. Ils sont produits par la

moelle osseuse. Leur durée de vie est courte : 2-4 jours. Ils meurent après avoir

phagocyté un agent pathogène. Ils sont les plus nombreux leucocytes dans le

sang (45‐70% soit 1800‐7000 /µl). Ils circulent dans le sang et se rendent les

premiers sur les lieux de l’infection.

2) Monocytes

Les monocytes circulants constituent la 2ème ligne de défense après les PNN. Ils

se transforment en macrophage en entrant dans les tissus. Il y a différents types

de macrophages résidents : alvéolaires, Kupffer, ostéoclastes… Leur durée de

vie est longue : plusieurs mois, ils ne meurent pas après avoir phagocyté. Ils

phagocytent des pathogènes et des cellules mortes (dont les PNN) : on les

qualifie comme les “éboueurs de l’organisme” ou « scavenger ». Ils sécrètent

des cytokines capables d’activer d’autres cellules du système immunitaire.

3) Migration

des phagocytes

Lors d'une infection, l'effraction cutanée et les macrophages résidents

déclenchent la sécrétion de médiateurs de l'inflammation : des chimiokines

(IL6). Cela crée un gradient chimiokines attractifs entre le tissu infecté et le

sang qui guide l’immunité cellulaire. Le PNN situé dans le vaisseau proche de

la paroi, capte ces médiateurs grâce à un récepteur. Il se rapproche alors de la

source de sécrétion en se collant à la paroi du vaisseau grâce à la l'expression

d'une sélectine sur la membrane du PNN qui se fixe aux mucines de la paroi

des vaisseaux. Il va alors rouler le long de la paroi. Plus le PNN se rapproche

de la source de chimiokines, plus il présente des intégrines à sa surface, qui

vont permettre l'adhésion forte aux vaisseaux. Il plonge ensuite entre les

cellules endothéliales au niveau du site infecté : c'est la diapédèse.

4)

Reconnaissanc

e du pathogène

Une fois arrivé sur le site de l'infection, le phagocyte va devoir reconnaître

l'agent pathogène, via :

o Les Pamps

Ce sont des motifs moléculaires non spécifiques associés

aux pathogènes. Ce sont des structures essentielles au

fonctionnement du pathogène. Les Pamps sont

conservées au cours de l’évolution et ne peuvent pas

muter. Les PRR sont leurs récepteurs qu’on retrouve au

niveau des cellules de l’immunité innée.

Exemple des TLR avec :

- TLR2 : peptidoglycan bactérien (gram+)

- TLR4 : paroi des bactéries (gram-)

- TLR5 : flagelline ( Hpylori)

o Opsonisation

C’est une reconnaissance indirecte. Des anticorps ou des

molécules du complément se fixent à la surface du pathogène

où il y a une reconnaissance Ag/Ac. Les phagocytes

expriment des récepteurs pour ces molécules ce qui va

permettre l’adhésion et une phagocytose plus rapide.

5) Destruction

du pathogène

Il y a tout d’abord la formation du phagosome. Puis une fusion avec le

lysosome : phagolysosome. Le phagolysosome va détruire le pathogène par

deux mécanismes :

o Destruction dépendante de l'oxygène : elle se fait par des réactions en

chaine à l'intérieure du phagolysosme grâce à des enzymes : la

NADPH- oxydase et la myélopéroxyase. La dégradation de l'agent

pathogène abouti à la production de dérivés réactifs de l'oxygène :

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péroxyde d'hydogène H2O2, anion superoxyde O2- , acide

hypochloreux

o Destruction indépendante de l'oxygène : elle se fait par destruction de

la paroi du pathogène par des peptides antimicrobiens (α- defensines),

des enzymes protéolytiques (lysozyme, élastase, etc.).

6) Complément

- Il y a une trentaine de protéines synthétisées par le foie

- Il complète l’action des Ac en participant à l’opsonisation et en détruisant les

bactéries

- Il y a 3 vois d’activations :

1. La classique (via les Ac)

2. Alterne (activation par la surface du pathogène)

3. Lectine (via les récepteurs au mannose)

Le complément permet ainsi :

o L’opsonisation

-via le C3b qui se fixe au récepteur du Cb du phagocyte

-augmente la phagocytose

o L’inflammation : via le C5a et a un effet chemo attractant (sur les PN

et monocytes)

o Le complexe d’attaque membranaire (MAC) :

- via C5b, C6, C7, C8

- Perforation de la membrane cellulaire

7) Cellules NK - Détruisent les cellules infectées par des virus (pathogène intracellulaire)

- Ont une activité cytotoxique via perforine/granzymes, via FAS/FAS‐L, via

TRAIL

- Produisent des cytokines pro‐inflammatoires (dont IFN‐γ)

- Les cellules NK reconnaissent les cellules infectées par deux mécanismes :

1) reconnaissance des molécules de stress

2) cytotoxicité dépendant des anticorps (ADCC)

- Elles reconnaissent également des domaines Fc des anticorps par les FcγR

(CD16) à la surface des cellules NK

- Inhibition des fonctions NK par la reconnaissance du CMH‐I sur la cible

III) Immunité adaptative

A) Les acteurs

On a tout d’abord

1. Les LB qui produisent des Ac

2. Puis les LT CD4+ (helper) qui amplifient la RI par activation des macrophages, la dirige,

stimule les LB et engendre l’inflammation

3. Les LT CD8+ (cytotocique) détruisent les cellules infectées

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Les lymphocytes sont produits dans la moelle osseuse. Les LB restent dans la moelle et les LT

vont maturer dans le thymus. Ils ne sortent du thymus (LT) ou de la moelle (LB) que s'ils sont

matures (s'ils sortent immatures, c'est pathologique, c'est une leucémie aiguë). Ils vont ensuite

vers les organes lymphoïdes secondaires. Mais quand ils sortent, ils sont naïfs.

Un lymphocyte naïf : c'est un lymphocyte T ou B mature qui n’a pas encore rencontré l’antigène

et qui n’est pas un descendant d’un lymphocyte mature ayant rencontré l’antigène. Il exprime la

molécule CD28.

Lorsque le lymphocyte rencontre l'Ag, il devient :

- Un lymphocyte effecteur : résultat de la différenciation d’un lymphocyte T ou B naïf

qui a rencontré son antigène spécifique. N’exprime plus la molécule CD28

- Un lymphocyte mémoire : lymphocyte T ou B produit lors de l’activation par l’antigène

spécifique pendant une réponse immunitaire primaire en vue de répondre plus

efficacement (plus forte et plus rapidement) lors d’une réinfection (réponse immunitaire

secondaire). C'est le principe de la vaccination.

B) Les

caractéristiques

- Elle dépend des lymphocytes B et T: il y a une coopération avec les acteurs de l'immunité innée.

(l’inflammation produit des facteurs chimioattractants, cytokines…)

- Elle possède des récepteurs spécifiques à l'antigène ce qui permet l’acquisition d'une diversité de

reconnaissance. En effet il y a la formation d'un répertoire de récepteurs, d’une éducation

- ll y a une sélection et expansion clonage par la production de cellules effectrices et de cellules

mémoires : processus d'amplification et de maturation en réponse au pathogène

- Il y a une mémoire immunologique ce qui permet une réponse plus efficace lors des réinfections

; concept à la base des vaccinations.

C) Réponse

primaire et

secondaire

La réponse

secondaire est plus

intense, c’est le rôle

de la mémoire

immunologique.

L’intensité de la

réponse est

spécifique de

l’antigène et de « la

mémoire » que l’on

a de cet antigène.

(Rép Primaire / Rép

Secondaire) Effet

recherché lors d’une

vaccination.

D) Les

récepteurs à

l’Ag

- Ce sont des molécules de reconnaissance spécifique de l’AG :

o Pour les LB, les récepteurs sont à la surface cellulaire : BCR. Ils sécrètent les anticorps

dans le sérum

o Pour les LT, les récepteurs sont les TCR

- La reconnaissance de l’Ag implique une spécificité et une affinité

- Il y a un répertoire immunologique, c’est l’ensemble des diverses spécificités de reconnaissance

pour faire face au grand nombre d’Ag potentiels : 10^8 spécificités différentes pour les LB et

10^7 spécificités différentes pour les LT

- L’acquisition de cette diversité se fait pendant la maturation des cellules du SI, et la

recombinaison des gènes qui codent pour les parties variables de reconnaissance pour l’antigène

- Récepteurs des LB et LT

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- Les récepteurs LB (BCR) sont des Ac à une seule spécificité. Il ne reconnait qu’un seul Ag. Ils

reconnaissent tout ce qui est.

Ex : Ag natif (solubles, complexes immuns de toute nature biochimique)

- Les récepteurs des LT (TCR) sont des récepteurs dimériques, alpha/béta, gamma/delta. Ils

reconnaissent des peptides :

- fragments dérivés d’un antigène protéique

- transformés par une « Cellule Présentatrice de l’Antigène » (CPA : cellule dendritique,

lymphocyte B, macrophage)

- présentés par une molécule du « Complexe Majeur d’Histocompatibilité » (CMH,

appelé HLA chez l’Homme)

E) Présentation

antigénique :

molécule du

CMH

C’est au niveau des domaines variables que se fixent les Ag

CMHI CMHII

- Expression ubiquitaire : carte d’identité

propre à chaque individu, sur toutes les

cellules de l’organisme

- Présente des peptides endogènes (IC)

- Reconnus par ls LT CD8+ cytotoxiques

- Expression constitutive sur les CPA

- Présentent des Ag extracellulaire

- Reconnus par les LT CD4+ auxiliaires

Pense bête : 1 x 8 , 2x4=8

- Les lymphocytes B et les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques sont directement impliqués dans

l’élimination des pathogènes ou des cellules infectées. Les lymphocytes B reconnaissent

directement les pathogènes par les anticorps. Les CD8 le reconnaissent via le CMH de classe I,

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exprimé sur toutes les cellules (mais ne reconnait pas si le CMH est modifié). Les cellules en

charge de l’élimination du pathogène ont accès à tous les éléments de l’organisme : solubles ou

cellulaires

- Les lymphocytes T CD4+ auxiliaires(helper) n’ont pas de rôle direct dans l’élimination des

pathogènes. Ils ont un rôle de soutien dans l’établissement de la réponse immunitaire, c'est à dire,

ils ont pour rôle la coordination et l’activation des différents acteurs. Ils reconnaissent un Ag via

une molécule du CMH de classe II, exprimé seulement sur les CPA.

F) Activation

de la réponse

adaptative

Elle se fait grâce à la collaboration de l’immunité innée, les LB et LT. Elle est retardée dans le

temps par rapport à l’immunité innée et se déroule en plusieurs étapes :

- capture de l’AG

- présentation (LT) et/ou détection (LB) de l’Ag

- activation des lymphocytes

- migration des lymphocytes en périphérie et au site de l’infection

Pour reprendre à la jonction entre les deux types d’immunité, au niveau du site de l’infection, la

cellule dendritique va capter les Ag qui ont été phagocytés par le phagocyte et va alors migrer

vers les organes lymphoïdes secondaires où elles vont activer les LT naïfs. Parallèlement va

maturer pour acquérir les caractéristiques d’une CPA.

1. Capture de

l’Ag

- Processus d’inflammation engagés par l’immunité innée (polynucléaires,

macrophages, etc.…) Puis, capture des antigènes par les cellules présentatrices

d’antigènes professionnelles (CPA) aussi appelées cellules dendritiques. Elles

migrent ensuite vers les ganglions lymphatiques et cela permet leurs

maturations

- Entrée de la cellule dendritique mature dans les zones T du ganglion

lymphatique drainant le site d’infection

- Présentation de l’antigène étranger au lymphocyte T spécifique naïf

- Activation du lymphocyte T naïf qui devient alors lymphocyte T effecteur

2. Maturation de

la cellule

dendritique

- La maturation de la CPA induite par :

- La phagocytose (ingestion) des antigènes au site d’infection

- Le milieu inflammatoire (cytokines relarguées par la réponse

immunitaire innée : IL-6, IL-8, etc…)

- Cette maturation induit :

- Un arrêt de la phagocytose

- Une augmentation à la surface cellulaire du nombre de molécules du

CMH de classe I et de classe II

- L’expression de molécules de co-stimulation (molécules B7)

- La capacité à produire des cytokines particulières (IL-12 notamment)

3.

Fonctionnement

de la CPA

- Une cellule dendritique, un LB ou un macrophage sont des CPA

- Les différentes étapes sont :

- Capture de l'antigène par endocytose d’un microbe extracellulaire

- Dégradation en peptides antigéniques qui permet l’apprêtement de

l’antigène

- Biosynthèse du CMH

- Fusion de la vésicule d’endocytose et celle contenant les molécules du

CMH et chargement sur les molécules du CMH

- Fusion de l'endosome avec la membrane

- Présentation du complexe CMH/peptide à la surface cellulair

- Reconnaissance par le TCR comme peptide du soi ou du non soi

La présentation de l'Ag par la CPA est indispensable pour les LT

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4. Activation

des LT

- Les cellules dendritiques présentent à leur surface des peptides antigéniques

via les molécules du CMH

- Elles produisent des cytokines (IL-12)

- Le LT spécifique naïf reconnait le complexe CMH et le peptide par son

récepteur à l’antigène TCR

o Peptide antigénique + molécule du CMH I

-> Reconnaissance par les lymphocytes T CD8+

o Peptide antigénique + molécule du CMH II

-> Reconnaissance par les lymphocytes T CD4+

- Mais la seule reconnaissance du complexe CMH/Ag est insuffisante il doit

également reconnaitre la molécule de co-stimulation B7 par son récepteur

CD28

- Le LT va ensuite se multiplier, c'est la prolifération clonale. Un clone va

devenir mémoire (=outils nécessaires à la mise en place future d’une réponse

secondaire) et l'autre effecteur (=outils efficaces pour contrer le pathogène), il

va rejoindre la circulation et le site infectieux, c'est la phase effectrice.

- La CD a un véritable rôle fondamental dans l’éducation des LT : elle fait en

sorte que ces derniers expriment des récepteurs compatibles avec le tissu

concerné. Leurs capacités fonctionnelles sont activées une fois que les LT ont

rencontré l’Ag :

o pour les CD8 + cytotoxiques : lyse des cellules infectées et

activation des macrophages qui permet la lyse des microbes

phagocytés

o pour les CD4+ helpers : amplification de la réponse des LT via la

sécrétion de cytokines, activation des macrophages et des LB et

organisation de la sécrétion d'Ac des LB

Un clone T correspond à une spécificité CMH+peptide

5. Réponses

lymphocytaire B

La cellule B naïve reconnait l’antigène par le BCR. Son activation nécessite

un second signal qui est l'interaction entre le LB naïf et le LT CD4+ helper. Il

y a alors une activation, une prolifération du LB et une production de LB

effecteurs et de LB mémoires. Les LB effecteurs sont des plasmocytes qui

sont des cellules productrices d’anticorps. 1 clone de LB produit 4000 cellules

produisant des anticorps avec 10^12 molécules d’anticorps par jour.

Cela permet de rester en phase avec le rythme de prolifération d’un

pathogène.

- Les différents acteurs de l'immunité adaptative sont :

o les acteurs humoraux : les anticorps produit par les LB

o les acteurs cellulaires : les lymphocytes T CD4+, CD8+ et B

- La réponse est spécialisée en fonction du pathogène :

o Humorale pour les pathogènes à développement extracellulaire

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6. Bilan

o Cellulaire pour les pathogènes à développement intracellulaire

- C’est un processus multi étapes de l’activation, qui explique le « retard » par

rapport à l’immunité innée et qui nécessite :

o la détection et capture de l’antigène

o l'activation des cellules naives avec différenciation en cellules

effectrices et prolifération

o une réponse fonctionnelle au site d’infection (cytotoxicité) et/ou à

distance (anticorps)

- Il existe une collaboration avec l’immunité innée via :

o L’environnement cytokinique (IL-12, IL-4…)

o Les cellules présentatrices de l’antigène

- Il y a génération d’une mémoire immunologique qui va permettre la mise

en place plus rapide de la réponse adaptative.

IV) Choix entre réponse humorale et réponse cellulaire

- La réponse humorale permet l'accès à des éléments extérieurs à la cellule (sérum...), nécessaire à l’élimination des

pathogènes à développement extracellulaires (bactéries, parasites...) et permet l’activation des lymphocytes B.

- La réponse cellulaire permet l'accès à des éléments internes à la cellule nécessaires à l’élimination des pathogènes

à développement intracellulaires (bactéries, mycobactéries, virus...) avec activation des lymphocytes T CD8+

cytotoxiques.

Le lymphocyte T CD4+ à un rôle majeur dans l’orientation de la réponse immunitaire. Il y a une polarisation des

CD4 qui engendre deux types de LT CD4+ :

o Th1, activé par la CPA qui produit IL-12, permet l’activation préférentielle des LT CD8+ cytotoxiques

et des macrophages par sécrétion d’interféron‐y et IL‐2 : activation de l’immunité cellulaire

o Th2, activé par un environnement riche en IL-4, permet l’activation préférentielle des LB effecteurs par

sécrétion d’IL‐4 et IL‐5 : activation immunité humorale

L’orientation réponse humorale (Th2) / cellulaire (Th1) réalisée par l’environnement cytokinique (IL-4) et par la

cellule dendritique (IL‐12) est en fonction du pathogène rencontré au site inflammatoire.

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