Les étapes de la Phagocytose

Faculté de Médecine et de Pharmacie
Cours d’Immunologie
Les cellules phagocytaires
2ème année Pharmacie
2013-14
PLAN
I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
2
INTRODUCTION
IMMUNITÉ INNÉE







1ère ligne de défense
Bloque la plupart des micro-organismes
Précoce et rapide
Présente dès la naissance
Non spécifique de l’antigène
N’a pas de mémoire
N’est pas augmentée par une seconde exposition
INTRODUCTION
IMMUNITÉ INNÉE
IMMUNITÉ
ADAPTATIVE
NK
LT
Phagocytes
LB
Pathogènes
T Régulateurs
Complément
Barrières
naturelles
Médiateurs
de l’inflammation
Anticorps
Antigène
compléments
CPA
C
y
t
o
k
i
n
e
s
Phagocytose:
– Mécanisme de défense de l’immunité innée
– Correspond à l’ingestion et dégradation des
particules supérieures à 0,5 µm (ex: pathogènes, débris
cellulaires, cellules tumorales et apoptotiques…)
– Fonction exercée par les cellules phagocytaires
PNN
PNE
PNB
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Cellules phagocytaires ou phagocytes :
- Ensemble des cellules responsables de phagocytose
- Distribuées dans le sang circulant et dans les tissus.
- Deux types:
- Les granulocytes (= polynucléaires) (PNN, PNE).
- Les phagocytes mononuclées (monocytes,
macrophages).
granulocytes
monocytes
Cellule dendritique
PLAN
I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
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- Produits dans la Moelle osseuse
- A partir de la cellule souche myéloïde
- Subissent une série d’étapes de maturation, et de différenciation
Progéniteur
érythroide
Mégacaryocyte
Hématies
Plaquettes
- Pas d’étapes de sélection ou d’éducation
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PLAN
I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
10
Noyau
multilobé
Cytoplasme riche
en granules
spécifiques
PNN
PNE
PNB
11
1. Polynucléaires neutrophiles
 Les PNN matures:
MO
sang
Répartition dans 2 secteurs:
 Secteur marginal: PNN collés à l’endothélium vasculaire.
 Secteur circulant: séjour de 7-10h, puis passage dans
les tissus par extravasation.
12
1. Polynucléaires neutrophiles
 Morphologie:
-Cellules de 15 μm
- Noyau multilobé (3-5 lobes)
- Granulations prenant les colorants
acides et basiques.
 50 à 70% des leucocytes circulants.
 90% des polynucléaires circulants.
 Dans le sang périphérique: circulent pendant 7 à 10h.
 Dans les tissus: durée de vie de 2 à 3 jours, expression
des activités biologiques.
 Mort spontanée par apoptose, si absence de stimuli.
13
1. Polynucléaires neutrophiles
 Granulations:
Granulations primaires
Azurophiles
(gros et denses)
-Myéloperoxydase
-Défensines
-Lysozyme
-Hydrolases acides
-Protéase neutres
Granulations
secondaires
(plus petits)
-Collagénase
-Gélatinase
-Lactoferrine
-Lysozyme
-Vit B12
 Récepteurs:
 Récepteur pour le fragment Fc des IgG (Fcg RIII et Fcg RII)
 Récepteurs pour les composants du complément:
- C3b (CR1, CR3)
- C3a (C3aR)
- C5a (C5aR)
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1. Polynucléaires neutrophiles
 Fonctions des PNN:
 La phagocytose:
• PNN = 1ère barrière de défense contre un pathogène invasif, sans
spécificité vis à vis de l’antigène
rôle important dans l'immunité innée.
 Fonction sécrétoire des PNN:
•
•
Participation à la réponse immunitaire acquise par libération de
cytokines capables d'attirer les lymphocytes et les cellules
dendritiques.
Principales cytokines synthétisées :
- Interleukines (IL8, IL1, IL10 et IL12)
- TNFα
- Facteurs de croissance (GM-CSF)
15
2. Polynucléaires éosinophiles
 Morphologie
- Cellules de 12 à 13 μm
- Noyau bilobé
- Grosses granulations colorées en orange
par l’éosine
 PNE sont issus de la lignée granuleuse sous l’action de l’IL5.
 PNE = cellule phagocytaire mobile:
Passage sanguin
(qlqs heures)
Tissus
(peau, muqueuses,épithéliums)
 Attraction vers le foyer inflammatoire par des facteurs chimiotactiques
spécifiques: Eosinophil Chemotactic Factors (ECFA, ECFB) produits par
les mastocytes et PNB.
16
2. Polynucléaires éosinophiles
 Granulations:
Cytoplasme renferme de grosses granulations contenant un noyau
cristalloïde caractéristique composé de :
- protéine basique majeure MBP (55% des protéines du granule)
 libérée cause des dommages aux agents pathogènes.
- Histamisase et aryl-sulfatase
 régulent la réaction inflammatoire
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2. Polynucléaires éosinophiles
 Récepteurs membranaires des PNE:
 Récepteurs pour les composants du complément :
• CR1 et CR3 pour le C3b et C3bi.
• C1q-R pour le C1q.
 Récepteurs pour les fragments Fc des immunoglobulines :
• CD32 ou FCγR II, pour Fc des IgG
• CD23 ou FCεR II, pour Fc des IgE.
 Récepteurs pour des médiateurs et cytokines :
• Récepteur pour l’histamine.
• R-Eotaxine pour l’éotaxine (facteur chimiotactique le
plus puissant des PNE).
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Polynucléaires éosinophiles
IgE
FceR
Dégranulation : produits
à activité antiparasitaire
2. Polynucléaires éosinophiles
 Fonctions des PNE
•
•
 Phagocytose
Capacité de phagocytose plus faible que les PNN (absence de
lysozyme). Mais, ils ont une grande capacité de phagocytose des
grands complexes immuns.
 Fonction sécrétoire:
Cytokines : IL-1, IL-3, IL-5, GM-CSF.
 interviennent aussi dans:
• Réactions inflammatoires lors de phénomènes allergiques et
anaphylactiques.
• Infections parasitaires (perforation de la membrane par la MBP protéine
basique majeur).
• Neutralisation des effets nocifs d’une dégranulation mastocytaire
20
massive.
ÉTAPE 1 :
VASODILATATION ET AUGMENTATION DE LA PERMÉABILITÉ CAPILLAIRE
Lésion d’un tissu et entrée d’un pathogène
Libération de substances chimiques
( histamine, kinines…)
 diamètre des vaisseaux
 débit sanguin
 perméabilité des vaisseaux
Passage des cellules et des protéines du plasma
vers le site de la lésion
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
ÉTAPE 2:
MOBILISATION PHAGOCYTAIRE
PLAN
I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
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C. CELLULES MONONUCLEES
 Morphologie:
Monocytes:
- Cellules de 10 à 20 μm
- Noyau irrégulier en fer à cheval
- Granulations faiblement azurophiles
 MO
Sang
8 heures
Tissus
(différenciation en macrophages)
 Représente 2 a 5% des leucocytes circulants
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Macrophage:
Granulations faiblement
azurophiles= lysosomes
-Mitochondries nombreuses
-Réticulum endoplasmique
développé
Grande activité
de synthèse
Changements dans la cellule
- Grossit 5 à 10 fois
- Organites ↑
- Produit plus d’enzymes
- Capacité de phagocytose ↑
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Inflammation
épidermique
os
Épiderme normal
Espace alvéolaire
rate
Système
nerveux
central
Les macrophages acquièrent les caractéristiques histologiques, cytochimiques
et fonctionnelles spécifiques des tissus où ils se trouvent.
Macrophage:
Macrophages tissulaires du FOIE = cellules de Kupffer
Cellules de Kupffer :
- Situées le long des sinusoïdes du foie
- Eliminent la majorité des antigènes qui pénètrent
dans l’organisme par l’intestin
 Les macrophages sont disséminés dans tout l’organisme:
- macrophages résidents dans les tissus,
- macrophages libres.
 Longue durée de vie (1 à 3 mois)
 Fonctions des macrophages:
 1ère ligne de défense de l'immunité naturelle,
 Rôle important dans l’immunité adaptative.
Les macrophages/monocytes ont 3 fonctions :
- Phagocytose: fonction principale
- Présentation de l’antigène (rôle CPA) : Présentation des peptides
dérivés des Ags ingérés aux lymphocyte T
- Sécrétion de médiateurs solubles permettant de moduler la RI.
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I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
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Introduction
• IMMUNITÉ INNÉE
IMMUNITÉ
ADAPTATIVE
NK
LT
Phagocytes
LB
CPA
Pathogènes
Complément
Barrières
naturelles
Médiateurs
de l’inflammation
Anticorps
Antigène
compléments
CPA
C
y
t
o
k
i
n
e
s
Cellule dendritique: couplage entre I. innée et I. acquise
Internalisation de l’Ag par les CPAs
diverses
Cellules Dendritiques (CD)
Lymphocytes B
B
• Tissus lymphoïdes secondaires
• Non phagocytaire
• Le récepteur spécifique de l’Ag
« BCR » importe l’Ag dans les
endosomes tardifs
• Tissus périphériques
• Endocytose et
présentation
• Maturation des CD induit
Macrophages
le chargement du peptide
• Activation des cellules T • Tissus périphériques
• Phagocytose l’Ag
naïves
• L’activation induit la présentation
de l’Ag
LES CPA PROFESSIONNELLES (DC, macrophage, lymphocyte B)
Cellules
dendritiques
B7 CMHII
Macrophages
Quiescent
Lymphocytes B
Activé
Quiescent
Activé
Endocytose
via son
récepteur
CMHI
Contact avec
antigène
Endocytose
Phagocytose
Phagocytose
Phagocytose
Endocytose
via son
récepteur
Expression
des molécules
CMHII
Constitutive
(+++)
Inductible
(-)
Inductible
(++)
Constitutive
Constitutive
Costimulatin
Constitutive
B7
(+++)
Inductible
B7
(-)
Inductible
B7
(++)
Inductible
B7
(-)
Inductible
B7
(++)
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I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
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TOLL LIKE
RECEPTORS
(TLR)
 Structure:
Les TLRs sont des protéines transmembranaires constituées par :
- domaine extracellulaire: riche en Leucine (domaine LRR : Leucine
Rich Repeat ).
- partie transmembranaire: riche en cystéine.
- domaine intracytoplasmique: que l'on retrouve chez les récepteurs
des interleukines IL-1 ( domaine TIR : Toll/IL-1 Receptor )

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PAMPs
(Pathogen Associated Molecular Pattern)
 = Motifs moléculaires appartenant aux agents pathogènes et
reconnus par les récepteurs membranaires des phagocytes
(TLR)
 Les PAMPs sont caractérisés par 3 propriétés : +++
1. Non exprimés par les cellules de l’hôte (cellules du soi).
2. Communes à de nombreuses espèces de micro-organismes permet de
reconnaitre l’énorme diversité des microbes par un nombre
restreint de récepteurs
3. Essentiels à la survie des micro-organismes
pas de mutants  Pas déchappement à la reconnaissance.
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bactérie
virus
parasite
Pathogens Associated Molecular Patterns (PAMPs)
•
•
•
•
Flagelline des flagelles bactériens
Peptidoglycanne des bactéries à G+
Lipopolysaccharide (endotoxine) des bactéries à GARN double brin, ADN non méthylé
Pattern Recognition Receptors (PRRs)
•
•
•
•
Macrophages, PN
cellules dendritiques
cellules endothéliales et épithéliales
les lymphocytes T, B et NK
48
acide lipotéichoïque (LTA)
de parois Gram +,
lipopeptides bactériens
et peptidoglycane
flagelline
LPS
TLR-4
TLR-5
inconnu
TLR-10
TLR-2, TLR-6
TLR-8
TLR-7
TLR-1, TLR-2
lipopeptides bactériens et
glycosylphosphatidylinositol
(GPI) des parasites
TLR-9
TLR-3
CpG non
méthylés du
DNA
ARN viral
double
brin
Endosome
 Ligands exogènes des TLRs:
- Certains TLR reconnaissent des déterminants membranaires
- Certains TLR reconnaissent des acides nucléiques
Récepteurs membranaires
Ligands
TLR 1 ( + TLR 2)
Triacyl des lipopeptides ( bactérie)
TLR 2
lipoprotéines ( nombreux pathogènes)
peptidoglycane ( bactérie Gram positif )
lipoarabinomannane ( mycobactérie)
Champignons, glycoproteines virales
TLR 4
lipopolysaccharide ( = LPS ) ( bactérie Gram négatif )
protéine virale
TLR 5
flagelline (bactérie flagellée )
TLR 6 ( + TLR 2)
diacyl lipopeptide ( mycobactérie)
Récepteurs endosomiales
Ligands nucléiques
TLR 3
ARN double brin ( virus, parasites)
TLR 7 et TLR 8
ARN simple brin ( virus )
TLR 9
ADN CpG hypométhylé ( bactérie)
TLR 10 et 11
inconnus
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PLAN
I - Introduction
II - Origine des cellules phagocytaires
III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE)
IV - Phagocytes mononuclées
V - Les cellules dendritiques
VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR)
VII - Les étapes de la Phagocytose
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Phagocytose
• Phénomène actif et consommateur d’énergie
• Efficacité accrue par l’opsonisation
Phagocytose
Reconnaissance
et adhésion
Formation d’un
Phagosome puis
d’un phagolysosome
Digestion
intracellulaire
Formation de
pseudopodes
Exocytose
des débris
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PHAGOCYTOSE ET BACTERICIDIE
La phagocytose = Découverte par METCHNIKOFF en 1882.
Anomalies génétiques des phagocytes
fréquence et gravité des infections
(la Granulomatose septique ou Déficit en myéloperoxydase)
La phagocytose = l'endocytose = capacité d'internalisation d'un substrat quelconque
« la pynocytose et la phagocytose »
La pynocytose
= réservée aux particules solubles
La phagocytose
= intéresse uniquement des particules solides
Foyer
inflammatoire
Histiocyte
Hématie
Polynucléaires sanguins
3. Margination et diapédèse des
polynucléaires sanguins
4. Migration des polynucléaires sanguins et des
histiocytes tissulaires vers le foyer infectieux
La phagocytose = chimiotactisme (margination et diapédèse)
·
·
Margination : l’adhérence des cellules phagocytaires à l’endothélium capillaire
Diapédèse : pseudopodes entre les cellules endothéliales
ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE
La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes:
* Adhésion (après chimiotactisme)
* Ingestion
* Devenir de la substance internalisée.
ADHESION = Reconnaissance du substrat par la cellule.
deux étapes:
1) Etape d'attachement non spécifique, réversible, mettant en jeu
des forces Van der Waals.
2) Une phase de reconnaissance spécifique, irréversible mettant en
jeu des récepteurs cellulaires.
2ème étape conditionnée par
facteurs extra- cellulaires
facteurs cellulaires
facteurs liés au substrat
facteurs cellulaires
facteurs extra- cellulaires
facteurs liés au substrat
Protéines à activité opsonisante.
Opsonines non spécifiques
opsonines spécifiques
C3b et C3d (récept sur phagocy.)
Les IgG (RFc)
Primo-infection
Certains composés du milieu
les cations divalents (Ca++, Mg++)
le pH (7,2 -7,4)
facteurs extra- cellulaires
facteurs cellulaires
facteurs liés au substrat
Récepteurs de nature glycoprotéique
(TLR1,TLR2,TLR3….)
Propriétés physico-chimiques
Fixation sélective d’espèces bactériennes et virales (PRRs)
Différence d’hydrophobicité entre
mbrane phagocyte et le substrat à
Phagocyter
Ex :
Streptococcus,
Neisseria,
Haemophilus,
Salmonella,
E.Coli…
facteurs extra- cellulaires
facteurs cellulaires
facteurs liés au substrat
Propriété anti- phagocytaire ( pas d’adhésion )
Ex: polysaccharide type III du pneumocoque,
l'acide hyaluronique ou la protéine M du streptocoque A
Adhésion grâce à des récepteurs non individualisés (PAMPS)
* Particules inorganiques ( billes de latex, particules de silice… )
* Débris cellulaires
ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE
La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes:
* Adhésion
* Ingestion
* Devenir de la substance internalisée.
RECONNAISSANCE
ADHESION
INGESTION (INTERNALISATION)
Encerclement de la particule par le cytoplasme
et la membrane cellulaire.
Formation de vacuole de phagocytose ou
phagosome dont la membrane est identique
à celle entourant la cellule phagocytaire.
Granules
=
lysosomes
phagosome
ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE
La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes:
* Adhésion
* Ingestion
* Devenir de la substance internalisée.
phagolysososome
Redistribution des protéines et des
Phospholipides au niveau de la membrane
Augmentation de la consommation
de l'oxygène et de l'oxydation du glucose.
1) migration lysosomes vers la vacuole phagocytaire
2) fusionnent leur membrane avec celle du phagosome
3) déversent leur contenu dans l'espace vacuolaire
4) Formation du phagolysosome à l'intérieur duquel
s'accomplit la bactéricidie.
digestion
ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE
La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes:
* Adhésion
* Ingestion
* Devenir de la substance internalisée.
1)
Les granules spécifiques se vident en
premier.
2)
Le pH du phagolysosome est alors proche du
pH optimal (expression activité phosphatase
alcaline, du lysozyme et lactoferrine)
3)
Baisse du PH jusqu'à PH 4 (expression de
l'activité peroxydasique et action
bactéricide directe).
4)
Dégranulation extra- cellulaire du contenu
des phagolysosomes (si ingestion d'une
particule trop volumineuse).
5)
Si substrat inerte, dégradé jusqu'au stade
de petites molécules.
6)
Agents infectieux vivants (inactivation et
dégradation du micro-organisme)
digestion
Chimiotactisme
Adhérence
Activationmembranaire
membranaire
Activation
Internalisation
granules
Formation du
phagosome
Formation du
phagolysosome
Digestion
Externalisation du
substrat dégradé