Notre organisme est en contact avec de nombreux pathogènes ; virus, bactéries... Notre corps possède différentes barrières afin de se protéger. Nous allons nous intéresser seulement aux phénomènes immunitaires. Il est possible de découper la réaction immunitaire en deux grandes parties, la réaction immunitaire innée constituée par la réaction inflammatoire et la réaction immunitaire adaptative.
La réaction inflammatoire, processus de l'immunité innée
La réaction inflammatoire
Les symptômes de la réaction inflammatoire
La réaction inflammatoire qui appartient à l'immunité innée est une méthode de défense immunitaire. Elle est immédiate et active dès la naissance.
Les cellules de l'immunité innée, savent différencier les cellules et molécules du soi (appartenant à l'organisme) des cellules et molécules du non-soi (n'appartenant pas à l'organisme), par exemple par la reconnaissance de marqueurs membranaires de l'identité tissulaire (CMH ou HLA).
La réaction immunitaire se manifeste par 4 signes distinctifs :
- Une douleur
- Une rougeur
- Un gonflement
- Une augmentation de la température au niveau de la zone
La rougeur et la chaleur sont entraînées par une augmentation du flux sanguin, le gonflement, c'est-à-dire l'œdème, par une sortie du plasma sanguin des vaisseaux sanguins vers la zone attaquée. Cette vasodilatation associée est entraînée par l'histamine.
La douleur, quant à elle, est induite par la stimulation des récepteurs à la douleur et par des molécules chimiques comme les prostaglandines.
Les étapes de la réaction inflammatoire
La réaction inflammatoire a pour but de détruire tout élément pathogène pouvant altérer le fonctionnement de l'organisme. Pour cela, l'organisme a besoin de leucocytes (globules blancs) comme :
- Les granulocytes qui vont permettre la phagocytose.
- Les mastocytes qui vont permettre la libération d'histamine.
- Les monocytes, cellules immatures qui se différencient en macrophages dans les tissus réalisant eux aussi la phagocytose.
Ces leucocytes circulants sont capables de reconnaître un antigène grâce à leur récepteur. Les micro-organismes portent sur leur membrane des motifs moléculaires peu spécifiques. Dans la réaction immunitaire innée, les cellules de l'immunité possèdent des récepteurs à ces motifs nommés récepteurs PRR (Pattern recognition receptors).
Un antigène est une molécule que le système immunitaire reconnaît comme faisant partie du non-soi à l'aide de récepteurs PRR qu'il porte sur sa membrane. De ce fait, les granulocytes, les macrophages ou les cellules dendritiques reconnaissent un antigène, et en réponse produisent des médiateurs chimiques comme les cytokines.
Les médiateurs chimiques (les chimiokines par exemple) qui vont activer les leucocytes circulant afin de les attirer sur le foyer infectieux.
Les mastocytes vont produire de l'histamine qui induit la dilatation des capillaires sanguins. La dilatation des vaisseaux sanguins est à l'origine des symptômes de l'inflammation : gonflement, rougeur et chaleur par afflux de sang, douleur par compression des nerfs dans la zone.
Les leucocytes passent du réseau sanguin au site infecté lors d'un processus que l'on nomme la diapédèse. Les granulocytes et les monocytes vont ensuite détruire l'élément pathogène par phagocytose.
Structure d'un antigène
Les étapes de la phagocytose
Ce processus se déroule en plusieurs étapes :
L'adhésion : le leucocyte devenu phagocyte reconnaît l'antigène à l'aide de son récepteur PRR et s'accroche à l'agent infectieux le portant à sa surface.
L'ingestion : le phagocyte forme deux pseudopodes (extensions cytoplasmiques) qui entourent et englobent l'agent infectieux.
La digestion : le phagocyte digère l'agent infectieux au moyen d'enzymes.
Le rejet : le phagocyte rejette les déchets de la digestion de l'agent infectieux.
Les étapes de la phagocytose
Après la phagocytose, les phagocytes, et notamment les cellules dendritiques, expriment à leur surface des molécules issues de la digestion de l'agent infectieux, de façon à présenter l'antigène aux acteurs de l'immunité acquise. Elles deviennent alors des cellules présentatrices d'antigènes ou CPA.
Les molécules anti-inflammatoires
Les anti-inflammatoires sont des médicaments qui permettent de diminuer l'inflammation en diminuant la production des médiateurs chimiques.
Les anti-inflammatoires diminuent la production des médiateurs chimiques, ce qui diminue la dilatation des vaisseaux sanguins et ainsi calme les symptômes de la réaction inflammatoire aiguë sans bloquer son déroulement.
Une immunité spécifique, l'immunité adaptative
L'immunité adaptative ou acquise est l'immunité qui se met en place lorsque l'immunité innée ne parvient pas à endiguer l'infection chez les vertébrés. Elle est spécifique à un antigène donné, au contraire de l'immunité innée.
Le fonctionnement de l'immunité adaptative ou acquise
Les cellules de l'immunité adaptative sont des leucocytes, et plus précisément des lymphocytes. Il existe deux grands types de lymphocytes que nous pouvons distinguer grâce aux récepteurs membranaires qu'ils portent :
- Les lymphocytes B
- Les lymphocytes T comprenant les lymphocytes CD4 (qui expriment à leur surface des molécules CD4) et les lymphocytes CD8 (qui expriment à leur surface des molécules CD8).
Ils sont ensuite stockés en vue de leur utilisation lors d'une infection future dans les ganglions lymphatiques, la rate et le sang.
Les lymphocytes B participent à la réaction immunitaire à médiation humorale
Les lymphocytes B sont activés par un contact avec l'antigène. Ce contact s'effectue grâce à un anticorps membranaire (ou récepteur B) exprimé à la surface du lymphocyte, plus précisément par le site de reconnaissance de l'antigène. La médiation humorale est caractérisée par la présence d'anticorps.
Structure d'un anticorps
Cet anticorps ou immunoglobuline est une protéine produite par les lymphocytes B, qui reconnaît spécifiquement un antigène à l'aide de sa partie hypervariable.
Un anticorps est formé de deux chaînes lourdes et de deux chaînes légères. On retrouve une zone hypervariable qui permettra la reconnaissance de l'antigène et une zone constante qui pourra être reconnue par les macrophages, par exemple lors de l'opsonisation.
La réaction immunitaire adaptative peut se découper en 4 étapes :
- La sélection clonale, c'est la sélection du lymphocyte B, il va reconnaître l'antigène grâce à la partie variable de ses anticorps qui sont présents initialement dans sa membrane. Cette reconnaissance est spécifique.
- L'amplification clonale, les lymphocytes B sélectionnés (et qui sont spécifiques d'un antigène donné) vont se multiplier par mitose.
- La différenciation clonale, les lymphocytes B vont soit former des lymphocytes B mémoires qui serviront si une nouvelle rencontre avec l'antigène se réalise, soit des plasmocytes qui produiront l'anticorps spécifique de l'antigène qu'ils ont reconnu.
- Une phase effectrice où les anticorps des plasmocytes vont reconnaître l'antigène et former des complexes immuns.
Un anticorps est spécifique d'un seul antigène, il s'y accroche par sa partie hypervariable et forme des complexes immuns immobilisant l'agent infectieux, pour faciliter la phagocytose. Lors de cette fixation, il permet aussi l'inactivation du fonctionnement de l'antigène.
Un lymphocyte B porte toujours les mêmes anticorps.
La structure du complexe immun
Les lymphocytes T CD8 participent à la réaction immunitaire à médiation cellulaire.
Les lymphocytes T CD8 sont activés par les cellules présentatrices d'antigène (CPA). Il est possible de découper le fonctionnement des LT CD8 en 4 étapes :
- La sélection clonale, c'est la sélection du LT8 grâce à la reconnaissance du fragment antigénique présent sur une CPA à l'aide du récepteur T du lymphocyte.
- L'amplification clonale, les LT8 sélectionnés vont se multiplier par mitose.
- La différenciation clonale, les LT8 vont soit former des LT8 mémoires qui serviront si une nouvelle rencontre avec l'antigène se réalise, soit des LT cytotoxiques qui permettront de détruire les cellules infectées.
- Une phase effectrice où les LT cytotoxiques vont reconnaître les cellules infectées et les détruire.
Les LTC sont capables de reconnaître les cellules infectées par les agents pathogènes grâce à leur récepteur T, puis les détruisent en libérant des cytotoxines pour induire une cytolyse ou en libérant des médiateurs chimiques qui vont entraîner le suicide de la cellule ou apoptose.
Les rôles essentiels des lymphocytes T CD 4
Les lymphocytes T CD4 sont activés par les CPA (cellules présentatrices de l'antigène). Cette activation est spécifique, un antigène est reconnu par un LT4 particulier à l'aide de son récepteur TCR.
Une fois activés, ils sécrètent une cytokine : l'interleukine 2. Cette cytokine permet leur différenciation en lymphocytes T auxiliaires (LTa) ou lymphocytes T helper (LTh) et active leur prolifération. Il y a aussi formation de LT4 mémoires qui serviront à une réponse plus rapide si l'organisme rencontre à nouveau l'antigène.
L'interleukine 2 active la différenciation et la prolifération des lymphocytes B, des T CD4 et T CD8. Les lymphocytes T CD4 qui la produisent sont donc à la base de l'immunité adaptative.
Comme précédemment, le fonctionnement des LT4 peut se découper en 4 étapes :
- La sélection clonale, c'est la sélection du LT4 grâce à la reconnaissance du fragment antigénique présent sur une CPA
- L'amplification clonale, les LT4 sélectionnés vont se multiplier par mitose.
- La différenciation clonale, les LT4 vont soit former des LT4 mémoires qui serviront si une nouvelle rencontre avec l'antigène se réalise, soit des LTh qui produiront de l'interleukine 2.
- Une phase effectrice où les LTh à l'aide de l'IL2 vont stimuler la multiplication des LB et des LT8.
L'altération du fonctionnement immunitaire par le VIH
Le VIH est le virus de l'immunodéficience humaine qui est à l'origine du sida. Il se transmet par voie sexuelle ou sanguine. Il induit le syndrome de l'immunodéficience acquise ou SIDA qui est l'ensemble des symptômes lorsque la maladie est déclarée. Il va détruire peu à peu les LT4 qui ne pourront pas produire d'interleukine (d'IL2). L'interleukine 2 étant indispensable à la multiplication et à la différenciation des LB et des LT8, lors de la phase symptomatique, il n'y aura pas assez d'IL2. Les décès causés par le VIH sont dus à des maladies opportunistes.
Le VIH a besoin de la machinerie cellulaire de son hôte pour survivre et se multiplier, il reconnaît spécifiquement les lymphocytes CD4 et les infecte.
L'infection par le VIH se fait en plusieurs étapes :
La primo-infection dure environ 2 mois. La personne infectée a une charge virale faible, l'organisme produit des anticorps anti-VIH durant quatre à six semaines.
La phase asymptomatique dure 2 à 10 ans. La charge virale et le taux d'anticorps sont stables. Les LT4 sont en baisse, mais toujours supérieurs à 200 LT 4 par mm^{3}. Le VIH les infecte, mais la production de l'organisme en LT4 est suffisante.
La phase symptomatique est la phase de sida déclarée, elle dure quelques années. La charge virale augmente, les LT4, les LT8 et les anticorps sont en baisse, car infectés par le VIH puis détruits. Les défenses immunitaires s'effondrent et des maladies opportunistes apparaissent (tuberculose, toxoplasmose, etc.).
Le VIH, en s'attaquant au système immunitaire adaptatif, et surtout aux LT 4 qui jouent un rôle de pivot dans la réponse immunitaire adaptative, entraîne une inefficacité de ce dernier.
Il va détruire peu à peu les LT4 qui ne pourront pas produire d'interleukine (d'IL2). Une immunodéficience s'installe alors, par manque de stimulation des lymphocytes impliqués dans la réponse adaptative. L'organisme ne pourra mettre en route la réponse immunitaire adaptative et les maladies opportunistes feront leur apparition.
Le VIH n'est en lui-même pas mortel, mais il permet à d'autres agents pathogènes, normalement éliminés par l'organisme, de proliférer.
Les décès causés par le VIH le sont à cause des maladies opportunistes.
Les variations du phénotype immunitaire au cours de la vie
Les lymphocytes mémoires
Au cours de la différenciation des lymphocytes B et T, il y a production de lymphocytes mémoires. Ils permettent lors d'un deuxième contact avec l'antigène une réponse adaptative plus rapide. C'est sur cette mise en mémoire que s'appuie le principe de la vaccination.
Le mécanisme de la vaccination
La vaccination s'appuie sur la mémoire immunitaire :
On injecte un produit immunogène non pathogène couplé à un adjuvant qui favorise la réaction immunitaire innée.
La réaction immunitaire permet la formation des CPA (Cellules Présentatrices d'Antigènes).
Les CPA déclenchent l'immunité adaptative.
Des pools de lymphocytes sont mis en mémoire.
L'organisme, grâce à l'adjuvant et au produit immunogène, réagit comme s'il était en contact avec un agent pathogène vivant et actif.
La mise en mémoire permet à l'organisme, s'il est en contact avec l'agent pathogène ciblé par le vaccin, d'être apte à déclencher la réponse immunitaire adaptative pour détruire l'agent pathogène plus rapidement.
L'apparition des anticorps suite à la primo-vaccination est lente. La réaction suite à la seconde rencontre est plus forte et plus rapide. C'est le principe des rappels vaccinaux. L'immunité est de nouveau stimulée pour que, si l'organisme rencontre le pathogène, elle se mette en place très rapidement.
Le principe de la vaccination
Les éléments immunogènes peuvent être formés :
- De micro-organismes à virulence atténuée
- De micro-organismes tués, inactivés
- De fragments antigéniques
- De toxines atténuées
La maturation du phénotype immunitaire
Les cellules de l'immunité adaptative sont fabriquées par la moelle osseuse et plus particulièrement dans la moelle osseuse rouge. Elles subissent une maturation dans les organes lymphoïdes :
Les lymphocytes T portent sur leur membrane un récepteur TCR, il existe une multitude de lymphocytes T naïfs (n'ayant pas rencontré d'antigènes) qui sont ainsi en permanence en circulation dans le sang dans l'attente de rencontrer l'antigène auquel ils correspondent. Ce récepteur permet l'activation du LT qui le porte s'il correspond à l'antigène porté par l'agent pathogène responsable de l'infection, lorsqu'il est présenté par une CPA. C'est dans le thymus que les lymphocytes T (CD4 et CD8) deviennent immunocompétents. Le thymus permet ainsi de repérer les lymphocytes auto-réactifs et de les rendre inactifs.
C'est dans la moelle osseuse rouge que les lymphocytes B sont produits grâce à des gènes en mosaïque, c'est-à-dire que ces gènes après la transcription et la traduction vont former des ARN pré-messagers qui subiront un épissage alternatif. C'est aussi dans la moelle osseuse qu'ils deviennent immunocompétents, elle permet aussi de repérer les lymphocytes auto-réactifs, c'est-à-dire ceux pouvant attaquer le SOI, et les rendre inactifs.
Puis ils sont stockés dans les organes lymphoïdes secondaires :
- La rate
- Les ganglions lymphatiques