Les retrovirus

CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
1 Un rétrovirus : le VIH
Les virus sont des agents pathogènes responsables de nombreuses
maladies infectieuses. Parmi eux, le VIH (Virus de l’Immunodéficience
Humaine) est l’agent infectieux responsable du SIDA.
1.
Les virus sont à la limite du vivant
● Les virus se distinguent nettement des organismes cellulaires :
– ils n’ont pas de métabolisme propre, ils ne peuvent donc pas produire
seuls l’énergie nécessaire à leur fonctionnement ;
– ils sont constitués de protéines et d’un seul type d’acide nucléique :
l’ADN ou l’ARN ;
– ils ont besoin des cellules qu’ils infectent pour se reproduire : ce sont des
parasites intracellulaires.
●
Le VIH est un virus à ARN : c’est un rétrovirus.
Le VIH est une particule de petite taille (10–7 cm), sphérique, limitée par
une enveloppe constituée de lipides et de protéines. Les protéines de l’enveloppe du VIH sont en partie incluses dans la membrane. Ce sont ces protéines que l’organisme va pouvoir détecter.
●
2. Les mécanismes de l’infection par le VIH
A. Les cellules cibles du VIH
● Le virus du VIH infecte les cellules du système immunitaire, essentiellement une population de lymphocytes, les lymphocytes T4 (ou LT4), qui portent à la surface de leur membrane plasmique une protéine particulière : la
protéine CD4.
● Le VIH présente sur son enveloppe une protéine qui est capable de se
lier à la protéine CD4, favorisant la fixation du virus sur les LT4.
● Les macrophages et monocytes sont également des cellules cibles du
VIH, ces cellules jouant un rôle de « réservoir » pour le virus.
● Les cellules du système immunitaire, cibles du VIH se trouvent dans le
sang, la lymphe et dans les organes lymphoïdes.
140
cours
savoir-faire
s u j e t s b ac
corrigés
● La moelle osseuse et le thymus sont les organes lymphoïdes centraux où
se réalisent la formation et la maturation des cellules du système immunitaire tandis que la rate et les ganglions lymphatiques sont les organes
lymphoïdes périphériques où s’accumulent les cellules du système immunitaire et où elles rencontrent les antigènes. C’est au niveau des organes
lymphoïdes que le virus se disséminera prioritairement.
B. Le cycle du VIH
La multiplication d’un virus comprend plusieurs étapes successives que
l’on retrouve dans le cycle du VIH :
– Fixation du virus à la membrane d’une cellule. (1)
– Injection du contenu viral dans la cellule infectée. Pour le VIH : l’injection de l’ARN ainsi que des enzymes dont la transcriptase inverse permet
de convertir l’ARN viral en ADN proviral (ou provirus) (elle réalise l’opération inverse de la transcription). (2)
– Intégration du provirus à l’ADN de la cellule infectée puis transcription
et traduction par les enzymes cellulaires, ce qui aboutit à la synthèse de
protéines virales codées par le matériel génétique du virus. (3)
– Modification de ces protéines par les protéases virales puis assemblage
pour former de nouvelles particules virales. (4)
– Libération par bourgeonnement des particules virales hors de la cellule
infectée. Elles vont pouvoir infecter des cellules avoisinantes de l’organisme.
●
1
ADN viral
2
3
A
RN
vir
al
4
noyau du LT4
marqueurs viraux
(protéines)
marqueur CD4
transcriptase inverse
ADN de LT4
ARN viral
6-1. Cycle du VIH.
L’erreur classique à éviter
Un virus n’est pas une cellule. C’est un agent infectieux qui utilise
les cellules pour assurer sa propre reproduction.
141
CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
2 Le SIDA
Le système immunitaire assure la défense de l’organisme, il permet de
maintenir l’intégrité de ses constituants. Le SIDA (Syndrôme d’Immuno
Déficience Acquise) est une maladie infectieuse et contagieuse qui
touche le système immunitaire. Elle est causée par l’infection par le VIH.
1.
Différents modes de contamination par le VIH
Ce virus est transmis d’un individu à un autre :
– par voie sexuelle : le VIH est présent sur les muqueuses des organes génitaux et du rectum et dans les sécrétions de l’appareil génital :
– par voie sanguine ;
– ou au cours de la grossesse, de la mère à l’enfant.
2. Le SIDA : une maladie évolutive
On distingue plusieurs phases dans l’évolution de la maladie :
● La primo-infection correspond à la phase de contamination par le
virus. Elle se caractérise par une augmentation du nombre de particules
virales dans l’organisme. Les symptômes de l’infection sont alors légers :
fièvre, gonflement des ganglions lymphatiques, maux de tête… Ils correspondent aux symptômes d’une maladie virale bénigne.
● La phase asymptomatique débute deux semaines à quelques mois
après la contamination. Les symptômes se sont résorbés et l’organisme a
mis en place une importante défense immunitaire :
– on peut alors déceler la présence de protéines dirigées contre le VIH et
solubles dans le sang du malade : les anticorps anti-VIH. Le sujet est
séropositif ;
– des lymphocytes T dits cytotoxiques, dirigés contre les cellules infectées
par le virus sont sécrétés.
Ces effecteurs du système immunitaire spécifiquement dirigés contre le
VIH apparaissent suite à l’infection : on parle d’immunité acquise.
Au cours de cette phase qui peut durer plusieurs années, les défenses immunitaires sont maintenues mais les particules virales se multiplient lentement
et le nombre des LT4 de l’organisme diminue progressivement.
142
savoir-faire
cours
s u j e t s b ac
corrigés
● La phase symptomatique : chez un sujet qui ne suit aucun traitement,
on observe une chute du taux de LT4 accompagnée d’une augmentation
brutale de la charge virale (nombre de copies d’ARN viral par mL de sang).
Les défenses immunitaires sont alors très diminuées et l’organisme devient
vulnérable à de nombreux agents infectieux qui sont normalement tenus
inactifs par un système immunitaire efficace : des maladies dites « opportunistes » s’installent (pneumonie, tuberculose…) et certains cancers peuvent se développer (lymphomes…). Le stade de SIDA clinique n’est donc
atteint que plusieurs années après l’infection initiale.
900
800
700
600
PRIMO INFECTION
(par mm3)
PHASE
ASYMPTOMATIQUE
PHASE
SYMPTOMATIQUE
500
400
300
200
100
0
6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84
temps (mois)
contamination
quantité de virus (unités arbitraires)
concentration en anticorps anti-VIH (unités arbitraires)
concentration en LT4
6-2. Effets du VIH sur le système immunitaire.
L’erreur classique à éviter
Ne pas confondre SIDA et VIH : le SIDA est une maladie qui ne se déclare
que plusieurs années après l’infection du sujet par le VIH.
143
CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
3 Anticorps et immunité acquise
Pour diagnostiquer une infection par le VIH, on réalise un test de séropositivité qui consiste à rechercher dans le sang d’un sujet la présence
d’anticorps dirigés contre certaines protéines de surface du VIH. Ces
anticorps ne sont donc présents que chez les sujets infectés par ce virus
et indiquent que leur système immunitaire réagit à la présence du VIH.
1.
Les anticorps neutralisent les antigènes
en formant un complexe immun
● Les anticorps n’apparaissent dans l’organisme qu’après un premier
contact avec l’antigène : ce sont les effecteurs de l’immunité acquise.
● Les anticorps sont spécifiques d’un antigène précis, c’est-à-dire d’une substance capable de déclencher une réponse immunitaire visant à l’éliminer.
● Chaque anticorps est composé d’une partie constante et d’une partie
variable. À l’extrémité de chaque partie variable se trouve un site de
reconnaissance et de liaison à l’antigène.
● La partie de l’antigène reconnue par l’anticorps est le déterminant antigénique ou épitope.
déterminant
antigénique
antigène
site de
reconnaissance
de l’antigène
épitope
10 nm
antigène
PARTIE
VARIABLE
PARTIE
CONSTANTE
chaîne
légère
pont disulfure
chaîne
lourde
6-3. Structure d’un anticorps.
anticorps
6-4. Complexe immun.
● La liaison anticorps-antigène forme un complexe immun qui permet la
neutralisation des antigènes.
144
savoir-faire
cours
s u j e t s b ac
corrigés
2. Les antigènes neutralisés par les anticorps
sont éliminés par phagocytose
Les macrophages et les polynucléaires sont des cellules du système immunitaire capables de reconnaître les antigènes de façon non spécifique. Après
la reconnaissance d’un antigène, ils l’ingèrent et le digèrent grâce à des
enzymes, assurant ainsi sa destruction par phagocytose. Or, ces phagocytes
possèdent à leur surface un récepteur de la partie constante des anticorps
qui leur permet de se lier aux complexes immuns. Après leur fixation au
complexe, elles le phagocytent, permettant ainsi de l’éliminer.
bactérie recouverte d’anticorps formant
un complexe immun
lysosomes
noyau de la cellule
phagocytaire
Formation d’une vacuole de phagocytose
(ou phagosome) où les lysosomes déversent
leurs enzymes digestives.
Fixation du complexe immun aux
récepteurs de la cellule phagocytaire.
Formation d’un repli cellulaire autour
de la bactérie.
Digestion de l’élément étranger dans
le phagolysosome.
6-5. Phagocytose d’un complexe immun par un macrophage.
L’erreur classique à éviter
Ne pas confondre antigène et déterminant antigénique (épitope).
Un même antigène peut présenter à sa surface plusieurs déterminants
antigéniques. L’organisme peut donc produire plusieurs types d’anticorps
contre un même antigène.
Les anticorps ne sont pas directement responsables de l’élimination
des antigènes bien qu’ils jouent un rôle important dans la réponse
immunitaire. Ils ont seulement une action de neutralisation
des antigènes.
145
CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
4 Les lymphocytes
Les lymphocytes sont des cellules dont le rôle dans la réponse immunitaire est fondamental.
1.
Les lymphocytes, des cellules surveillant
le milieu intérieur
Les lymphocytes possèdent à leur surface des récepteurs membranaires,
capables de reconnaître un antigène précis.
A. Les LB reconnaissent directement les déterminants
antigéniques
Le récepteur des LB est un anticorps membranaire. Il existe une très grande
diversité de LB dans l’organisme, qui diffèrent par leur anticorps de surface.
Ainsi, avant tout contact avec un antigène, l’organise possède des LB
capables de reconnaître cet antigène.
B. Les LT reconnaissent les cellules infectées
● Lors de l’infection, le virus injecte son contenu dans la cellule-hôte.
Des enzymes de cette cellule fragmentent les protéines virales en peptides
qui sont ensuite exposés à la surface de la cellule.
● Les LT possèdent tous sur leur membrane un récepteur de nature protéique qui leur permet de reconnaître les cellules infectées : le TCR
(Récepteur de lymphocyte T).
● Chaque LT ne possède qu’un seul type de TCR et chaque TCR est spécifique d’un antigène donné.
● On distingue deux types de lymphocytes T : les lymphocytes T4 et les
lymphocytes T8.
La reconnaissance d’une cellule infectée par un LT provoque son activation, il subit une multiplication : c’est la sélection clonale ; les nombreux
LT produits subissent une différenciation. Cette étape est différente selon
que l’on considère les LT4 ou les LT8.
●
146
cours
savoir-faire
s u j e t s b ac
corrigés
2. L’activation des lymphocytes provoque leur
différenciation
A. Les lymphocytes B se différencient en plasmocytes
● Lorsqu’un antigène pénètre dans l’organisme, sa reconnaissance par le
LB porteur de l’anticorps spécifique à cet antigène provoque l’activation
de ce LB. Cette activation se traduit par la multiplication du LB et permet
de former un clone de LB : c’est la sélection clonale.
● Ces nombreux LB se différencient ensuite en plasmocytes, cellules
capables de produire en grande quantité et de libérer l’anticorps adapté à
l’antigène détecté.
Ces anticorps sont solubles dans les liquides extracellulaires (sang,
lymphe) et permettent une surveillance du milieu extracellulaire.
●
● Des lymphocytes B activés par la reconnaissance de l’antigène se différencient en LB mémoire, à durée de vie plus longue que les LB classiques.
B. Les lymphocytes T se différencient en LTh et LTc
Les LT8 se différencient en LT cytotoxiques encore appelés cellules
« tueuses » car ils libèrent des molécules de perforine qui s’insèrent dans
la membrane des cellules infectées et provoquent leur lyse.
●
Les LT4 se différencient en LTh (lymphocytes T helper ou lymphocytes T
auxiliaires). Les LTh sécrètent des messagers chimiques de nature protéique :
les interleukines qui vont stimuler la multiplication et la différenciation des
lymphocytes B et T sélectionnés par leur rencontre avec l’antigène.
●
● Les interleukines ne sont pas spécifiques des antigènes mais elles n’agissent que sur des lymphocytes qui ont rencontré l’antigène. En effet, les
lymphocytes n’expriment des récepteurs aux interleukines à leur surface
qu’après avoir été activés.
● Lors d’une infection par le VIH, le nombre de LT4 de l’organisme diminue. La différenciation des lymphocytes n’a pas lieu. Des maladies opportunistes s’installent car les défenses immunitaires s’affaiblissent.
L’erreur classique à éviter
Les lymphocytes B et T n’exercent pas le même type de surveillance.
Les lymphocytes B contrôlent le milieu extracellulaire (antigènes isolés)
tandis que les lymphocytes T contrôlent le milieu cellulaire
(cellule infectée).
147
CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
5 Les vaccins
Pour prévenir les infections microbiennes, on dispose actuellement d’une
gamme variée de vaccins efficaces. Leur principe de base est identique,
ils mettent en jeu la mémoire immunitaire.
1.
Le système immunitaire garde en mémoire
les contacts répétés avec un antigène
quantité d’anticorps
anti-virus A
0
40
1re injection
du virus A
atténué
temps
(jours)
2e injection
du virus A
atténué
● Au cours d’un second contact avec
un antigène, on observe que la
réponse immunitaire est plus rapide
et plus intense (10 à 100 fois). Cette
réaction s’explique par l’existence de
LB et de LT mémoire qui se différencient lors du premier contact avec
l’antigène et restent présents longtemps dans l’appareil circulatoire. Ils
réagiront ainsi très rapidement lors
du second contact et permettront la
mise en place d’une réponse immunitaire plus efficace.
6-6. Réaction du système immunitaire
à un contact répété
avec un même antigène.
● C’est cette mémoire immunitaire qui
permet de comprendre l’immunisation. Un individu qui a été en contact
une première fois avec un antigène est en effet protégé lors d’un second
contact avec ce même antigène. C’est ce qui explique que de nombreuses
maladies ne peuvent se déclarer qu’une fois dans la vie d’un individu.
2. Les vaccins stimulent la mémoire immunitaire
● Un vaccin est une préparation contenant des antigènes inoffensifs provenant d‘un microbe pathogène. Son injection entraîne donc un premier
contact avec l’antigène.
● Lors d’un contact ultérieur, le système immunitaire réagit plus rapidement et plus efficacement, ce qui aboutit à l’élimination du pathogène.
148
savoir-faire
cours
s u j e t s b ac
corrigés
● Actuellement, des recherches sont menées pour trouver un vaccin
contre le VIH, virus responsable de millions de mort à travers le monde
du fait d’une incapacité du système immunitaire à l’éliminer.
Une des difficultés rencontrées dans la mise au point du vaccin est liée
au fait que ce virus possède un génome très variable et que les protéines
exposées à sa surface changent rapidement.
●
activation du lymphocyte par contact récepteur-antigène
+
expansion clonale : multiplication de la cellule activée
+
différenciation
LB
LB mémoire
plasmocyte
LT8
LT cytotoxique
LT4
LT4 mémoire
sécrétion d’anticorps
neutralisation
des antigènes
et facilitation
de la phagocytose
+
LT helper
sécrétion d’interleukines
sécrétion
de perforine :
lyse des cellules
infectées
activation de
la multiplication
et de la différenciation
des lymphocytes
stimulation
6-7. Schéma bilan des étapes de la réponse immunitaire.
L’erreur classique à éviter
La vaccination permet de faire produire à l’organisme des cellules
mémoire (LB et LT) spécifiques d’un antigène donné. Ces lymphocytes
mémoire sont des cellules à durée de vie plus longue que les lymphocytes
classiques mais ils disparaissent au bout de quelques années,
ce qui implique de faire de nouvelles injections (rappels).
Le sérum d’un individu est la fraction du sang dépourvue des cellules
sanguines et d’une protéine qui intervient dans la coagulation. Un
transfert d’immunité par injection de sérum ne peut donc être dû qu’à
des anticorps.
149
CHAPITRE 6 IMMUNOLOGIE
6 Le phénotype immunitaire
Le répertoire des anticorps et des récepteurs des lymphocytes T présents
dans l’organisme à un instant donné de la vie d’un individu constitue le
phénotype immunitaire. Il est déterminé par le génotype de l’individu
mais peut être modifié par l’environnement.
1.
La diversité des récepteurs des lymphocytes
est d’origine génétique
Pour faire face à la grande diversité des antigènes du milieu extérieur, le système immunitaire dispose d’une importante gamme de récepteurs situés
sur la membrane des lymphocytes B et T. Il existe d’ailleurs davantage de
récepteurs lymphocytaires différents que de gènes dans l’organisme ce qui
signifie que des mécanismes complexes de recombinaison génétique permettent de créer cette immense diversité.
2. Le nombre de lymphocytes portant un même
récepteur de membrane varie au cours du temps
A. La sélection des récepteurs lymphocytaires
après leur formation
Les récepteurs des lymphocytes sont créés aléatoirement. Il est donc possible
que certains des lymphocytes reconnaissent des constituants de l’organisme
et provoquent leur élimination. Ces cellules qualifiées d’autoréactives, sont
éliminées après leur formation.
B. La sélection des récepteurs lymphocytaires
par contact avec l’antigène
Il n’existe que quelques exemplaires circulants de chaque type de lymphocyte. Lorsque l’environnement d’un individu est modifié par contact avec un
antigène, les lymphocytes aptes à reconnaître cet antigène grâce à leur récepteur spécifique sont sélectionnés et se multiplient : leur nombre augmente
rapidement puis ils subissent une différenciation qui crée des lymphocytes B
ou T mémoire, spécifiques de cet antigène. C’est cette capacité du système
immunitaire à évoluer face à l’environnement qui fait toute son efficacité.
150
cours
savoir-faire
s u j e t s b ac
corrigés
C. La vaccination fait évoluer artificiellement
le phénotype immunitaire de l’individu
L’injection d’un vaccin provoque un contact de l’organisme avec un antigène inoffensif. La reconnaissance de l’antigène provoque une sélection
de lymphocytes spécifiques et assure la protection du sujet lors d’un
second contact en créant une mémoire immunitaire propre à cet antigène.
3. Les mécanismes immunitaires mis en place
après la rencontre avec l’antigène définissent
l’immunité acquise
On distingue au sein de l’organisme deux types d’immunité :
– l’immunité innée qui correspond à l’ensemble des processus immédiatement mobilisables lors d’une première rencontre avec l’antigène. Les cellules phagocytaires font partie de l’immunité innée ;
– l’immunité acquise définie comme l’ensemble des processus qualitatifs et
quantitatifs mis en place après ce premier contact. Les étapes de sélection
de lymphocytes spécifiques de l’antigène, de leur multiplication et de
leur différenciation appartiennent à l’immunité acquise. Les plasmocytes
et LT cytotoxiques qui n’existent pas avant le premier contact avec l’antigène appartiennent à l’immunité acquise.
L’erreur classique à éviter
Un vaccin n’agit pas de façon directe. Il ne permet pas directement
l’élimination des agents pathogènes. La protection assurée par un vaccin
est liée à une stimulation des défenses immunitaires de l’individu.
151