UE : Immunopathologie et immunointervention – Module 2: Mécanismes effecteurs... l'immunité innée et adaptative

UE : Immunopathologie et immunointervention – Module 2: Mécanismes effecteurs de
l'immunité innée et adaptative
Date : 11/10/2010
UE : Immuno
Plage horaire : 16h -18h
Enseignant : J.L. Taupin
Ronéistes
Pinsolle Oriane
Ciss Abdoulaye Gane
Les Cytokines (Les CyCoquiiiiines)
I. Introduction: Historique
II. Propriétés générales des cytokines
III. Les cytokines de l'immunité naturelle
1. Les interférons de type I
2. Le tumor necrosis factor-α (TNF-α)
3. Interleukine-1 (IL-1)
4. Interleukine-6 (IL-6)
5. Les chimiokines
IV. Les cytokines de l'immunité adaptative
1. Les cytokines Th1:
a. Interleukine-2 (IL-2)
b. Interféron-γ (IFN-γ)
c. Interleukine-12 (IL-12)
2. Les cytokines Th2:
a. Interleukine-4 (IL-4)
b. Interleukine-5 (IL-5)
3. Implication de la dichotomie Th1/Th2
4. Les cytokines régulatrices
a. Les Transforming growth factor-β (TGF-β):
b. Interleukine-10 (IL-10)
5. Résumé
6. A suivre dans les années à venir: Les LyT Th17
V.
Les cytokines hématopoïétiques
VI. Exploration du système des cytokines
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Les Cytokines
I. Introduction: Historique:
- Définition: Les cytokines sont des hormones, c'est-à-dire, des molécules servant à la
communication entre les cellules. A priori le terme de « cytokine » est né pour les cellules du système
immunitaire, cependant certaines d'entre elles (cf exemples) ont des rôles sortant du contexte
immunologique.
Ce sont ainsi des médiateurs humoraux de la communication entre les cellules, dont les cellules du
système immunitaire.
- Étymologie: Le terme de « cytokine » vient du grec: kutos: la cellule et kineo: en mouvement, ce
qui veut littéralement dire: « qui stimule la cellule ».
- Les premières cytokines ont été « décrites » dans les années 50-60.
Mais en réalité l'étude consistait à prendre des cellules vivantes (les cellules sanguines étant les
plus faciles d'accès) pour les mettre en culture.
Le milieu change, les cellules mangent les nutriments...
On prend alors, après quelques jours, le surnageant de culture que l'on fait agir sur d'autres cellules
(cellules n°2) puis on observe: la prolifération, la mort ou la différenciation des cellules etc.
On peut ainsi dire que le surnageant de culture contient un facteur soluble produit par la cellule de la
culture d'origine et qu'il agit sur la cellule cible du deuxième milieu de culture.
Cette existence/action du facteur est prouvée par la contre épreuve (Claude on t'aimeee!!!) consistant à
cultiver les mêmes cellules (n°2) sans mettre le surnageant de la première culture. On observe alors qu'il ne
se passe rien. Il y a donc bien une molécule produite par la cellule du sang périphérique qui agit.
On met ainsi en avant une propriété de la substance, mais en général les cytokines ont de
nombreuses propriétés différentes. Aussi lorsque l'on nomme une cytokine, ce n'est pas forcément le nom
le plus adapté qu'on lui donne, car il correspond seulement à une fonction que l'on a décrite.
Ex: TNF, Facteur de Nécrose Tumorale, cependant la nécrose n'est que l'un de ses effet, ce n'est donc pas
forcément le nom le plus adapté.
Puis l'arrivée des techniques de production d'anticorps, notamment monoclonaux, a permis de
caractériser ces molécules.
Ensuite vinrent les techniques de biologie moléculaire qui permettent, elles, de cloner les gènes
correspondant à ces molécules.
Actuellement la bioinformatique permet, par homologie de séquence, de détecter dans les génomes des
molécules ressemblant à la molécule clonée et qui sont donc probablement des cytokines. On peut alors,
après les avoir détectées, les produire par génie génétique afin de recueillir des molécules pures que l'on va
pouvoir étudier.
– Les cytokines sont des protéines, c'est à dire le produit d'un gène.
Actuellement on en connait plus de 200.
II.Propriétés générales des cytokines:
NB: Les propriétés générales ne sont pas communes à TOUTES les cytokines, en effet en immuno il n'y a pas
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de règle absolue!!! Ne l'oublions pas! Cependant il s'agit de propriétés que l'on retrouve pour la plupart de
ces molécules.
– Ces molécules sont produites durant les phases effectrices de l'immunité spécifique et non
spécifique, pour médier et réguler toutes les phases de la réponse immunitaire et
inflammatoire.
– Historiquement on avait décrit plusieurs familles:
• interleukines → communication entre les globules blancs
• monokines → molécules produites par les monocytes
• lymphokines → molécules produites par les lymphocytes
• chimiokines → molécules à activité chimiotactique
•
Famille des Facteurs Stimulant les Colonies CSF (Colony-Stimulating Factors) (cf hématologie).
Les CSF ont un rôle dans la génération des cellules hématopoïétiques, (cad les cellules du
sang circulant).
Dans le sang circulant il n'y a pas que des lymphocytes. On y trouve aussi des monocytes,
des polynucléaires, des plaquettes, qui ont un rôle immunologique.
On trouve les cellules matures dans le sang et les organes lymphoïdes, les cellules
souches quant à elles sont contenues dans la moelle osseuse et dans le thymus (LT).
Ces cellules souches sont régulées, notamment en partie par les cellules matures afin
d'assurer l'homéostasie du compartiment immunitaire.
NB: Les encadrés sont de l'ordre de la culture. Ils ne sont pas essentiels à retenir.
Pour cet encadré là, il n'est pas pertinent à connaître car son contenu n'est pas vraiment valable. Il s'agit de
familles historiques (cf introduction)
– La sécrétion de ces molécules est brève (transitoire) et très régulée (pas de stockage intracellulaire)
En effet ce sont des molécules ayant des activités biologiques puissantes à de faibles quantités. De
plus elles ont de nombreux effets différents. Il n'y a donc pas intérêt à ce qu'elles « traînent » dans
le liquide biologique, d'où une très forte régulation.
– Une cytokine est, en général, produite par de nombreux types cellulaires différents.
Ex: Les monokines ne sont pas des cytokines produites exclusivement par les monocytes. Elles le sont aussi
par d'autres cellules. C'est pourquoi l'appellation « monokine » a perdu son sens. cf. Historique.
Ici c'est le modèle in vitro qui a donné le nom. Une autre équipe pourrait avoir trouvé une « autre
molécule » car produite par des cellules différentes, avec un effet différent, alors qu'il pourrait pourtant
s'agir de la même molécule. On obtient ainsi de nombreux noms différents pour une même cytokine.
– Les cibles d'actions pour une cytokine sont nombreuses: c'est le PLEIOTROPISME d'action.
Cette activité pleiotropique est l'une des grandes propriétés de ces molécules.
– Plusieurs cytokines peuvent avoir un même effet: c'est la REDONDANCE dans l'action.
On a deux sources cellulaires différentes, mais un même effet biologique sur une cellule donnée.
→ Il peut s'agir de la même protéine produite par ces deux sources.
→ Il peut sinon s'agir de deux protéines différentes ayant un effet en commun. Si l'on regardait
pour un autre effet, on verrait une différence entre ces deux molécules.
– La synthèse des cytokines est régulée. Cette régulation se fait soit par la cytokine elle même, soit
par d'autres cytokines.
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On a ainsi des cascades de cytokines qui induisent ou inhibent une ou plusieurs autres cytokines qui
vont elles mêmes agir par corrélation sur la régulation d'autres cytokines...
Ainsi, dans un sérum ou une culture de cellules, on voit la résultante des effets positifs et
négatifs du modèle, mais il y a sans doute des centaines de combinaisons possibles des divers facteurs pour
obtenir la même résultante. Ce qui complexifie l'interprétation du résultat car il faut tenir compte de toutes
les cytokines étant dans le contexte...
•
•
Exemple de pléiotropisme d'action:
L'IL-4 est produite par le LT-CD4 activé
et a un rôle sur:
– le LB → production des IgE
– le LT-CD4 lui même → favorise
leur différenciation en cellule
activée particulière. (Th2)
– les macrophages → inhibition.
Il-4 est donc à la fois activatrice et
inhibitrice.
Exemple de redondance des effets:
Il-2, IL-4 et IL-5 ont toutes un rôle sur la
prolifération des LB.
Mais elles ont aussi d'autres effets qui
leurs sont propres. (cf IL-4)
•
Synergie:
INF-γ et TNF, sont synergiques pour
augmenter l' expression des molécules de
classe I du complexe MHC. (molécules
d'histocompatibilité
augmentant la
présentation de l'Ag et donc les chances de
stimuler une réponse LT-CD4 et LT-CD8 (ici
classe 1 c'est CD8). Rôle immunostimulant)
•
Antagonisme:
IL-10 inhibe les macrophages tandis que
INF-γ les active.
– Ce sont des molécules agissant par un récepteur à la surface de la cellule cible qui confère la
spécificité d'action.
Ce récepteur est très rarement spécifique d'une seule cytokine. Dans la plupart des cas ce sont des
récepteurs avec plusieurs chaines protéiques. On y trouve, dans un cas prototypique, une chaine
commune à plusieurs cytokines, et une chaine spécifique d'une seule cytokine. Le récepteur ne fonctionne
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que quand les deux chaines sont associées entre elles par la cytokine.
La chaine spécifique ne donne pas de signal à la cellule, mais une fois qu'elle a lié la cytokine et que le
complexe s'associe, c'est la chaine commune qui transduit le signal. Ainsi pour qu'il y ai un effet de la
cytokine, il faudra les deux chaines.
On explique ainsi la redondance, qui est en fait le partage d'un même récepteur par plusieurs
cytokines. Elles utilisent la même chaine commune qui transduit le signal d'activation cellulaire.
On a ainsi des familles de cytokines qui ont des propriétés communes, mais pas identiques. La seule
présence de la chaine commune sur la cellule ne suffit pas, il faut aussi celle de la chaine spécifique.
Comme pour les hormones, ce sont des récepteurs présentant des notions de spécificité, de
saturabilité, de constante d'affinité (affinité élevée pour la cytokine,de l'ordre de la liaison Ac/Ag)...
– Les effets de la cytokine se produisent:
→ directement sur la cellule productrice elle même: autocrinie
la cellule produit la cytokine, et a toutes les chaines réceptrices.
→ à une distance courte, sur une cellule voisine: paracrinie
→ à une distance plus éloignée: endocrinie
(les hormones comme l'insuline ont surtout un effet endocrine)
– L'expression des récepteurs est elle aussi régulée.
En général les chaines sont régulées indépendamment les unes des autres.
→ Certaines sont constitutives, exprimées constamment.
→ Certaines sont inductibles, régulées.
La régulation peut se faire au niveau de l'ARNm par un effet transcriptionnel, au niveau de la protéine par
un clivage par une enzyme (en particulier les métalloprotéases de la MEC), par des épissages alternatifs. On
peut ainsi réguler l'action d'une cytokine par rapport aux autres en clivant sa chaine spécifique et en
laissant la chaine commune transductrice intacte.
La plupart du temps cette régulation est dépendante des cytokines, qu'il s'agisse de la cytokine du
récepteur elle-même ou d'une autre du même groupe ou d'un groupe différent.
Ex: LT-Th2 CD4 et LT-Th1 CD4: antagonisme entre INF-γ et IL-4. Quand INF-γ est produit par le LT, il
augmente la production d'INF-γ par le LT lui même et il bloque la production d'IL4. Ceci se joue au niveau de
la régulation de facteurs de transcription de ces deux gènes (INF et IL4). En fonction du degrés d'activation
et de production de ces facteurs, on a plus ou moins synthèse de l'ARNm correspondant.
C'est ainsi que se fait la différenciation des LT-CD4 en Th1 ou Th2.
– Classification des cytokines:
Pour les cytokines on ne fait pas de classification basée sur des structures chimiques (1 aire, 2aire, 3aire)
bien que celles-ci soient connues car c'est insuffisant pour faire une classification claire. On fait donc une
classification fonctionnelle en fonction des effets biologiques; on distingue ainsi 3 groupes de cytokines.
– Cytokines de l'immunité naturelle:
C'est l'immunité NON SPECIFIQUE de l'Ag: monocyte, macrophage, Natural Killer...
NB: stricto sensu (au sens strict ^^) les NK ne sont pas spécifiques d'un Ag, même si en général ils ont
besoin d'un Ac pour agir.
Ces cytokines ont un rôle de signal d'alerte devant le danger (le plus souvent infectieux, ou de type
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« transformation tumorale ») et déclenchent une réaction inflammatoire. Si ce danger est viral, elle
déclenchent une réponse cellulaire anti-virale.
A ce niveau là toutes les cellules ont une action plus ou moins immunitaire, mais basique (pas
forcément efficace). Elles ont une capacité à essayer de résister à l'infection virale et présentent des
cytokines.
– Cytokines de l'immunité adaptative:
C'est l'immunité SPECIFIQUE de l'Ag qui met en jeu les LT et les LB.
Ces cytokines sont surtout produites par les LT-CD4, au sein desquels on observe plusieurs sous populations
en fonction des cytokines produites. On distingue ainsi les LTh « helpers » de type Th1, Th2 ou Th17 et les
LTr « régulateurs » qui produisent tous des cytokines régulatrices.
– Cytokines hématopoïétiques:
Les lymphocytes, monocytes etc. consommés dans une réponse immunitaire doivent être
remplacés. Ce mécanisme de régulation des progéniteurs et de génération de cellules immatures, qui se
fait dans la moelle, est sous contrôle de cellules immunocompétentes situées en périphérie, en particulier
par la production de cytokines à propriétés hématopoïétiques.
III. Les cytokines de l'immunité naturelle:
1. Les interférons de type I:
NB: les INF de type II (INF-γ) interviennent eux dans une autre immunité dépendante de l'Ag.
Les interférons de type I rassemblent:
→ interférons-α (INF-α), c'est-à-dire une 20aine d'interférons différents, et autant de gènes
→ et l'interféron-β (INF-β), qui lui correspond à 1 seul gène.
On a ici 21 cytokines différentes, mais leurs effets biologiques sont identiques car ils agissent tous
sur le même récepteur.
➢ Sources:
Ils sont produits par de très nombreux types cellulaires en réponse à une infection virale.
Avant on les appelait INF leucocytaires (INF-α) ou fibroblastiques (INF-β):
→ INF leucocytaire produit par les phagocytes mononucléés: Monocyte, macrophage
mais ils sont aussi produits par de nombreuses autres cellules.
→ INF Fibroblastique produit par le fiboblaste
➢ Effets:
• Lors de l'infection virale de la cellule, celle-ci est « stressée ». Il y a alors production d'INF de type I.
Ces INF, ont un effet paracrine et endocrine afin d'anticiper l'infection en modifiant l'expression de certains
gènes, et donc l'activité de certaines enzymes. (Notamment les enzymes indispensables à la synthèse
d'acide nucléique et d'acides aminés (aa)).
Ainsi l'INF permet de diminuer la capacité de réplication virale en diminuant la production de molécules
virales (ADN ou ARN viral). Cependant le virus utilisant la machinerie cellulaire pour fabriquer ses
composants, il y a aussi des effets sur le renouvellement cellulaire lui-même.
En diminuant la synthèse d'acide nucléique, on diminue la synthèse d'ADN et d'ARN cellulaire, il y a donc un
ralentissement du métabolisme (aussi du fait de la diminution de la synthèse d'aa) et la prolifération
cellulaire s'arrête. L'INF-α est ainsi utilisé dans leucémies et tumeurs en plus de l'infection virale.
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C'est une action non spécifique!
→ Inhibent l'infection virale et la prolifération cellulaire
par la diminution de la synthèse d'aa, d'AND et d'ARN (viral et cellulaire).
Thérapeutique: Les INF de type 1 permettent de bloquer la prolifération cellulaire, ainsi ces
molécules sont intéressantes dans le cas d'une tumeur.
Les INF de type 1 étaient avant utilisés dans les cas de leucémie myéloïde chronique. Depuis de
nouvelles molécules plus efficaces sont utilisées, cependant elles présentent l'inconvénient de sélectionner
des mutants résistants insensibles à leur action. On revient ainsi dans certains cas à un traitement avec
l'INF-α.
Dans le cas de l'hépatite C chronique, le meilleur traitement est l'association d'INF avec des
molécules anti-virales.
• Ils ont aussi un effet immunologique en agissant sur les Ly NK en augmentant leur cytotoxicité.
Les Ly NK ont un rôle important dans la réponse anti-virale.
→ Activent la cytotoxicité des Ly NK
•Ils augmentent l'expression des molécules du CMH de classe 1, et ainsi la capacité de présentation
antigénique au LT-CD8 qui est une cellule cytotoxique reconnaissant les peptides, et en particulier les
peptides d'origine virale.
NB: Les CMH de classe 2 présentent les peptides extracellulaires.
2. Le tumor necrosis factor-α (TNF-α):
Le TNF-α est le principal médiateur pour la réponse aux bacilles et aux bactéries à gram négatif. Il a
des effets très importants et très puissants.
NB: Gram positif/ gram négatif, il s'agit en fait d'une question d'épaisseur de paroi microbienne. Les
bactéries à gram négatif produisent un composé glucolipidique, qui s'appelle le lypopolysaccharide (LPS)
qui est reconnu comme du non soi et qui est très pro-inflammatoire car il stimule la production du TNF-α.
➢ Sources principales:
Phagocytes mononucléés activés par le lipopolysaccharide (LPS) produit par la bactérie. Les monocytes, et
macrophages (les cellules non spécifiques de l'Ag) sont en effet les cellules qui en produisent le plus.
Cependant ce ne sont pas les seules. Les Ly T activés et NK en produisent aussi.
➢ Effets:
Les effets du TNF-α dépendent de sa concentration.
On le trouve en forte concentration dans des situations pathologiques et ses effets dépendent de sa
concentration circulante (c'est à dire de l'activation des monocytes au niveau d'un tissu).
Au point d'appel on observe une forte production (→ effets locaux), si celle-ci se poursuit dans le temps, le
TNF-α va se disséminer; on observe alors des effets locaux-régionaux, enfin on ira jusqu'à avoir des effets à
longue distance.
➔ A faible dose: dose classique dans n'importe quelle réponse inflammatoire.
L'inflammation (rougeur, chaleur, douleur etc. ) est médiée par des cytokines, et en particulier par le TNF-α.
On observe un léger œdème. En effet suite à une stimulation, les cellules endothéliales laissent passer de
l'eau, et on observe une production de molécules d'adhésion par ces mêmes cellules, ce qui permet de
recruter les cellules polynucléaires du sang périphérique afin d'éliminer l'agent infectieux.
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Le TNF-α active la fonction cytotoxique des monocytes et polynucléaires, ainsi que la production
d'autres cytokines comme l'IL-1 qui elle-même induit la production d'IL-10 et la production de chimiokines
(chimiotactiques) participant au recrutement des polynucléaires à partir du sang.
Les cellules recrutées se fixent donc à la paroi des vaisseaux, puis une fois fixées, elles traversent la paroi
(médiées surtout par les chimiokines qui agissent avec un gradient de concentration, qui permet de
« guider » les cellules).
Le TNF a deux récepteurs, un court, P55 et un long, P75. L'un induit des signaux d'activation
cellulaire sur l'endothélium et les cellules cibles; l'autre induit un signal d'apoptose via les caspases.
Cependant son action principale n'est pas de faire mourir la cellule.
- L'action antitumorale,du TNF-α:
Cette action est indirecte et ne fait pas intervenir les caspases. En effet celles-ci interviennent dans
la mort cellulaire apoptotique et non nécrotique.
→ Action nécrotique du TNF-α:
Le TNF-α, par son autre récepteur (et non par le biais des caspases), stimule une réponse
inflammatoire du vaisseaux sanguin au niveau d'une tumeur. En stimulant les cellules endothéliales, il
amène celles-ci à produire des molécules d'adhésion, ainsi que des molécules procoagulantes.
Si ces molécules procoagulantes son produites en trop grosse concentration, on observe alors une
coagulation intra-vasculaire.
Le tissu situé après le caillot n'est donc plus irrigué; les cellules meurent. C'est donc un mécanisme
inflammatoire (coagulation vasculaire), qui est responsable de cette action nécrotique du TNF-α.
NB: C'est ce qui se passe lors du choc septique. Le TNF-α est en si grande quantité que les effets sont
mortels. Ce n'est alors pas le nombre de bactéries qui nous tue mais le TNF!
à faible dose : actions locales
- ↗ molécules d'adhésion
- activation des phagocytes
- production de cytokines (IL-1, IL-6, chimiokines)
- action anti-tumorale (nécrose) et antivirale
- ↗CMH de classe I
➔ A dose modérée: actions locales et systémiques
On observe avec des doses plus importantes l'exacerbation des actions locales, et donc des effets à
distance.
- Le TNF-α agit sur l'hypothalamus ce qui induit une production de prostaglandines responsables de
la fièvre, ce qui correspond à une réponse inflammatoire normale, mais assez puissante.
- Induit de nombreuses cytokines qui vont passer dans la circulation, ce qui permet d'avoir des
effets systémiques.
- Au niveau du foie le TNF-α augmente la fabrication des protéines de la phase aiguë de
l'inflammation. Quand on a un syndrome inflammatoire aiguë le profil électrophorétique change, on a ainsi
des profils typiques.
Ces protéines de la phase aiguë de l'inflammation sont des protéines hépatiques produites lors d'une
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réponse inflammatoire. Elles ont le plus souvent un rôle anti-inflammatoire, pour réguler le versant
inflammatoire qui, si il est trop puissant, risque d'être délétère.
Ex: Le CRP, l'α-1 anti-trypsine...
L'α-1 anti-trypsine qui est une anti-protéase. Lors de l'inflammation, on a une destruction tissulaire. Des
protéases sont alors libérées et commencent à attaquer les tissus sains amplifiant ainsi l'inflammation. Il
faut donc réguler la réponse inflammatoire afin de protéger les tissus sains.
Le CRP est LE marqueur de la réponse inflammatoire, on le dose dans le sang en urgence. C'est une
molécule qui capture des ions métalliques. Ces ions sont en effet les coenzymes des enzymes de l'oxydoreduction qui sont très nombreuses dans les microbes. Ainsi en complexant ces ions on diminue l'activité
enzymatique microbienne.
- Rôle dans la coagulation
à dose modérée : actions locales et systémiques
- production de prostaglandines → fièvre
(hypothalamus)
- relargage de cytokines dans la circulation
- ↗ protéines de la phase aiguë de l’inflammation (foie)
- activation locale de la coagulation (endothélium)
➔ A dose forte:
On observe des effets cardiaques et vasculaires.
- Il peut induire un relâchement vasculaire et donc un état de choc hypotonique.
- Le TNF-α induit des populations intra-vasculaires disséminées. A forte dose il est donc toxique,
car il occasionne des thromboses intra-vasculaires (CIVD).
Ex: •Choc septique (prolifération de bactéries dans le sang), ce n'est pas la masse bactérienne qui nous tue
mais la réponse inflammatoire, par des thromboses intra-vasculaires.
• Le paludisme comporte une forme neurologique très grave. Certaines personnes en meurent, tandis que
d'autres non. Un des facteurs explicatif de cette sensibilité de certaines personnes au neuropaludisme est un
polymorphisme du promoteur du gène du TNF-α.
Si le promoteur est fort, une fois que le gène est activé, la production de TNF-α est plus importante que chez
quelqu'un qui présente un promoteur faible. Il y a donc plus de mortalité chez les gens présentant un
promoteur fort.
De nos jours l'étude des polymorphismes génétiques (puces à ADN) a permis de s'apercevoir
que les maladies immunologiques, la réponse aux infections, et aux cancers sont dépendantes du
polymorphisme génétique. 5 à10 % du génome a un rôle direct en immunologie.
Cependant, sauf déficit immunitaire, un gène n'explique pas une maladie. C'est une association de
polymorphismes, qui rend plus ou moins sensible à une maladie.
A ce jour on ne connait pas ces gènes, sauf pour le HLA, pour lequel on connait des gènes de susceptibilité.
HLA B27 favorise l'apparition de la spondylarthrite ankylosante mais 95% des gens HLA B27 ne feront
jamais cette maladie là tandis que tous ceux qui la feront seront B27.
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à forte dose :
- ↘ contractilité cardiaque et tonus vasculaire (↗ NO synthase)
- thromboses intra-vasculaires (CIVD)
- anomalies métaboliques (hypoglycémie)
3. Interleukine-1 (IL-1):
L'IL-1 se présente sous deux formes, avec deux gènes correspondant (IL-1α et IL-1β) mais elle n'a
qu'un seul récepteur. Elle est moins toxique que le TNF-α, donc sera plus largement produit.
➢ Sources:
L'IL-1 est moins toxique que le TNF, elle est donc produite par plus de cellules.
Le macrophage activé en produit, mais aussi d'autres cellules comme les cellules endothéliales qui ne
produisent pas de TNF, mais qui produisent l'IL-1 (en réponse au TNF), et les cellules épithéliales.
➢ Effets:
Les propriétés de l'IL-1 sont proches de celles du TNF-α mais moins puissantes.
A forte dose elle n'est pas létale. Elle n'est pas suffisamment puissante pour être cytotoxique.
➢ Régulation de l'IL-1:
Les récepteurs membranaires peuvent être régulés par clivage.
→ Le récepteur normal transduit le signal à la cellule quand il se lie à la cytokine.
→ S'il est clivé, il devient soluble et ne peut plus activer la cellule. Cependant il peut servir d'éponge
à cytokines (il capte les cytokines circulantes) et empêcher leur action sur un récepteur non clivé. Il a alors
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un rôle d'inhibiteur.
Avec IL-1, il y a un autre moyen naturel de régulation. IL-1RA.
C'est une IL-1 qui a été muté dans l'évolution et qui ne présente pas les propriétés de l'IL-1. Cependant elle
peut se lier au récepteur sans l'activer, c'est un antagoniste. Il y a compétition avec l'IL-1 normale. Le
contrôle du Ratio IL-1/IL-1RA permet de contrôler l'activité de l'IL1.
4. Interleukine-6 (IL-6):
➢ Sources:
Ses effets étant encore moins puissants et plus divers, l'IL-6 est produite par de plus en plus de
cellules en réponse à l'IL-1, et au TNF-α.
Fibroblastes, Ly T, monocytes/macrophages, cellules endothéliales et épithéliales.
➢ Effets:
- L'Il-6 est l'intermédiaire du TNF-α (qui agit aussi directement sur le foie) pour la production de
protéines de la phase aiguë de l'inflammation. C'est le principal stimulateur/inducteur de la réponse
inflammatoire hépatique.
Ex: C-Reactive Protein (CRP), hépatoglobines, fibrinogène qui permet la coagulation (captation et donc
neutralisation des bactéries dans un caillot).
- Il a aussi des effets sur les cellules de l'immunité adaptative. C'est un facteur de croissance des LB
(favorise leur prolifération), mais indépendamment de l'Ag.
NB: Elle agit tant sur les LB normaux que sur les LB tumoraux. C'est la maladie de Caller.
Maladie de Caller:
C'est une maladie de la moelle osseuse. Un clone plasmocyte (c'est à dire un LB mature producteur
d'Ig) produisant une Ig monoclonale envahit la moelle osseuse, ce qui occasionne une insuffisance
médullaire (car le clone est tumoral) ainsi que des fractures osseuses...
L'IL-6 intervient dans la prolifération de ces cellules.
→ Stratégie thérapeutique: empêcher l'action de IL-6.
– action sur IL-6: récepteur de l'IL-6 soluble, des Ac monoclonaux anti-IL-6
– action sur le récepteur de IL-6: Ac anti-récepteur d' IL-6 (compétition avec IL-6). Le récepteur
comportant deux chaines, une spécifique et une commune, on peut agir de deux façons. Dans le cas
d'un Ac dirigé contre la chaine spécifique on inhibera spécifiquement IL-6. Dans l'autre cas, toutes
les cytokines de ce récepteurs se verront inhibées.
5. Les chimiokines:
Ce sont des petites protéines produites par de nombreux types cellulaires différents. Elles
présentent des effets biologiques très variés.
On les classe selon une homologie structurale. On obtient ainsi plusieurs sous-groupes en fonction
du nombre de cystéines, de ponts disulfures, et de la distance entre ces cystéines.
C chimiokines → 1 cystéine
CC chimiokines → 2 cystéines accolées
CXC chimiokines → X = 1 aa séparant les deux cystéines
CX3C Chimiokines → 3 aa séparent les deux cystéines
Les récepteurs s'appellent CR, CCR, etc. Un récepteur peut correspondre à plusieurs chimiokines on a ainsi
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une redondance.
Une de ces molécules est très connue (et à connaitre) car elle a un rôle dans l'infection VIH. Il s'agit
de CCR5, le récepteur d'une chimiokine CC, qui est un corécepteur pour le VIH.
En effet pour infecter les LT4, le VIH a besoin de du CD4 et du CCR5.
NB: Il s'agit des souches lymphocytotropiques (CD4 CCR5), pour les souches monocytotropiques on aura
CXCR3, qui est un autre récepteur.
Certaines personnes sont naturellement résistantes à l'infection par le VIH par les souches
lymphocytotropiques. En effet leur génome présente une délétion de 32 bases sur le gène du CCR5.
CCR5 est normalement un récepteur à 7 domaines transmembranaires. La délétion occasionne la perte de
l'une de ses boucles, le récepteur, devenu trop instable dans la membrane, n'est donc pas exprimé par la
cellule. Il manque alors l'un des deux co-récepteur, il ne peut donc pas y avoir d'infection.
Cependant on n'observe pas de déficit immunitaire chez ces gens là, malgré l'absence de CCR5. En
effet du fait de la redondance, de nombreuses autres chimiokines compensent les propriétés de CCR5 et de
la chimiokine correspondante.
NB: Dans les chimiokines on retrouve des interleukines comme IL-8, ainsi que de nombreuses autres
molécules aux noms bizarres. En effet tout dépend du contexte de leur découverte.
➢ Sources:
Ces chimiokines sont produites par pratiquement tous les tissus et types de cellules possibles en
fonction de nombreux stimuli.
Phagocytes mononucléés, cellules endothéliales , plaquettes, fibroblastes, LT...
Leur production est induite par des agents pro-inflammatoires ,comme IL-1, TNF, LPS...
➢ Effets:
- Leurs principaux effets (que n'ont pas les autres) sont des effets chimiotactiques. Elles
correspondent à une classe fonctionnelle de cytokines ayant des capacités chimiotactiques sur d'autres
cellules (polynucléaires, Ly T, NK, B, monocytes...). Tout dépend de l'expression du récepteur correspondant
sur la cellule.
- Elles jouent aussi un rôle dans la mobilisation des molécules d'adhérence pour que les cellules
puissent interagir avec la paroi du vaisseau, puis passer à travers.
Sources :
phagocytes mononucléés, cellules endothéliales, plaquettes, fibroblastes, LyT
synthèse induite par le LPS, L'IL-1, le TNF,...
Effets :
migration (chimiotactisme),
adhérence (molécules d’adhésion : interactions cellulaires +++),
activation des phagocytes et Ly, sur le site de la réponse immunitaire
IV. Les cytokines de l'immunité adaptative:
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Beaucoup de cytokines sont produites par les lyT en particuliers par les lyT CD4.
Ces cytokines ont un effet de régulation de la réponse immunitaire spécifique de l'antigène.
Elles agissent sur les lyT en régulant leur prolifération, leur activation et leur différenciation.
Depuis 25 ans il existe 2 grandes catégories de lymphocytes T CD4 (helper) qui dans une réponse
immunitaire peuvent être transformés en cellules activées qui peuvent être soit de type Th1, soit de type
Th2. Cette transformation correspond à la capacité de produire des cytokines uniquement dans un cas et
pas dans l'autre.
Cytokine
CD4+ Th1
CD4+ Th2
Interleukine 2 (IL-2)
Interféron γ (INF γ)
Interleukine 4 (Il-4)
Interleukine 5 (IL-5)
++
++
-
++
++
Exemple: les lymphocytes Th1 produiront de l'interleukine 2 et de l'interferon γ et très peu voire pas du
tout d'interleukine 4.
Tout ça part d'un lymphocyte Th0 au repos, qui attend son antigène dans les organes lymphoïdes
secondaires et qui, en fonction du contexte de la stimulation, va être activé en Th1 ou Th2.
1. Les cytokines Th1:
a. Interleukine-2 (IL-2)
La source unique d' IL-2 dans l'organisme, c'est le lyT activé par l'antigène.
Elle agit principalement sur les lymphocytes T et va être produite très tôt dans la réponse immunitaire pour
permettre la prolifération de ces lymphocytes. Une fois que le LyT commencera à proliférer, il va devenir
Th1 (auquel cas on aura l'IL-2) ou Th2 (auquel cas l' IL-2 sera remplacée par autre chose).
S'il n'y a pas assez d'IL-2 produite, les lyT ne s'activent pas suffisamment et ne prolifèrent pas assez
entrainant une forme de résistance à l'antigène: c'est l'anervie où on ne peut plus restimuler les lyT car la
première activation s'est mal passée.
L'IL-2 agit aussi sur les lyB et lyNK en entrainant leur prolifération mais seulement grâce à des doses très
élevées.
Sur les lyNK cela a été utilisé en thérapeutique, c'est ce qu'on appelle les LAK (les lyNK activées par une
lymphokine) activés in vitro et qu'on ré-injecte aux malades.
➢ Le recepteur à l'IL2:
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Le récepteur de l'IL-2 est composé de 3 chaines: α, β et γ.
Le lyT de base au repos, avec ses 2 chaine β et γ sur sa membrane, répond très peu à l'IL-2 car celle-ci
s'accroche très mal à ces 2 chaines. Quand le lyT est activé par son antigène, en même temps que l'IL-2 il y
a aussi la troisième chaine du récepteur qui est fabriquée , la chaine α. Et à ce moment là, l'IL-2 produite
par le lyT est capable de le faire proliférer.
L'avantage de ce système c'est que lorsque l'on se trouvera dans un ganglion avec une multitude de lyT, on
va en activer un seul, car il va reconnaître avec son TCR, l'antigène qu'on lui , et avec l'IL-2, on fera
proliférer CE lyT activé, et seulement celui là, et non les autres LyT environnants.
Ce qui se passe c'est que la chaine α qui a une basse affinité pour l'IL-2 se lie à celle-ci. Et le complexe IL2chaine α interagit avec les chaines β et γ pour former un complexe de haute affinité.
➢ Pathologie :
Le déficit immunitaire combiné sévère (DICS) est un déficit en chaine γ qui est celle transduisant le
signal et qui est présente dans le récepteur final de haute affinité. Quand il n'y a pas de chaine γ, l'IL-2 n'est
pas reconnu donc les lyT ne prolifèrent pas. Il y a alors un déficit immunitaire en lyT, ainsi qu'au niveau de
l'immunité B car les lyT helper sont indispensables pour stimuler les lyB.
➢ Thérapeutique: modulation de la réponse immunitaire:
On peut stimuler le réponse immunitaire avec de l'IL2.
Exemple:
•
On prend les lyNK d'un patient qui a un cancer, on les cultive in vitro avec le l'IL2 en grande
quantité car le NK n'est pas très sensible (il n'a pas la chaine α) , ils vont proliférer et on les réinjecte au patient: c'est le système LAK (Lymphocyte NK activé par l'IL2).
•
C'est aussi le cas des Tumor Infiltrading Lymphocytes (TIL) où on prend une tumeur par chirurgie, on
essaie de purifier les lymphocytes T tumorales, on les stimule in vitro par l'IL2. Comme ils sont déjà
activés par l'antigène tumoral ils vont proliférer, puis on les ré-injecte au patient.
•
On peut aussi injecter de l'IL2 au patient mais ceci est risqué car avec les fortes doses qui sont
injectées, on stimule les lyT, les B, les NK. Ceci va entrainer une réponse inflammatoire majeure qui
peut être létale.
•
On peut aussi utiliser l'IL2 pour inhiber une réponse immunitaire en cas d'auto-immunité ou de
greffes d'organes allogéniques:
- utilisation un anticorps anti-chaine α qui ne bloque que les lyT activés,
- on peut utiliser des médicaments de synthèse qui vont inhiber l'IL2 et ça c'est typiquement
la cyclosporine qui est une molécule qui bloque l'expression du gène de l'IL2.
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b. Interféron-γ (IFN-γ)
Il n'y en a qu'un, et c'est l'interféron de type 2 ou interféron lymphocytaire.
Il est surtout utilisé pour ces propriétés d'immunorégulation, c'est la cytokine de La réponse Th1.
Il active la fonction cytotoxique des macrophages, des polynucléaires (PN) et des lyNK.
Il stimule la production de certains IgG qui fixent le complément et donc essentiellement les IgG1.
Il permet la différenciation des lyT. Un lyT Th0 en présence d'antigène va produire de l'IL-2 qui le fait
proliférer, le contexte environnant va faire qu'il va se mettre aussi à produire de l'INF γ.
L'INF γ va agir sur le lyT pour diminuer la production d'IL-4 et celui-ci va s'orienter vers un phénotype Th1
c'est à dire qu'il va:
• continuer à fabriquer de l'INF γ,
• activer la réponse macrophagique,
• entrainer la fabrication d'IgG,
• activer la réponse NK,
• activer la maturation des lyT CD8 (cytotoxiques)
• augmenter l'expression des molécules HLA de classe 1 et 2 et donc augmenter la présentation
antigénique
• entrainer une réponse inflammatoire via l'activation des macrophages
bloquer les réponses Th2 en diminuant la production d'IL-4
En gros, il stimule la réponse immunitaire cytotoxique (Th1) qui est importante pour la lutte anti-virale et
anti-tumorale.
On a une pathologie qui est liée soit à un déficit en INF γ ou en récepteur de cet INF γ
découverte à l'occasion de vaccinations chez les tout-petits. On les vaccine avec le BCG en injectant une
mycobactérie atténuée: le mycobacterium bovix et il y a des réactions croisées antigéniques,ils seront
immunisés contre le bovis et ceci les protège de la tuberculose. Chez certains enfants cela se termine par
une tuberculose généralisée car ils ont une mutation du gène de l'INF-γ avec un déficit en INF-γ ou bien un
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déficit du récepteur.
Comme traitement, on peut leur injecter de l'INF-γ en cas de déficit en celui-ci, par contre s'il s'agit
d'un déficit en récepteur il n'y a pas de traitement.
NB: le BCG est une bactérie intracellulaire (contrairement au staphylocoque) qui est phagocytée par les
macrophages et L'INF γ active les macrophages permettant la destruction de cette bactérie.
c. Interleukine-12 (IL-12)
Elle n'est pas produite par les cellules de
l'immunité adaptative.
Elle intervient dans la maturation du LyTh0.
Quand les CPA produisent de l'IL12, celle-ci
stimule la production d'INF γ par le LyT et
bloque la production d'IL4 via la régulation des
facteurs de transcription des récepteurs de
l'INF γ et de l'IL4. Ceci entraine une réponse de
type Th1.
Nous avons un agent pathogène pris en
charge par une CPA (soit un macrophage soit
une cellule dendritique ) qui produit de l'IL12
qui va agir sur les CD8 et sur les NK pour
induire leur activité cytotoxique. Il stimule aussi
la sécrétion d'INF γ avec pour but d'induire une
réponse immunitaire cytotoxique .
2. Les cytokines Th2:
a. Interleukine-4 (IL-4)
Elle est produite par les lyT Th2, les PN Basophiles
et les mastocytes.
Il a un rôle physiologique dans réponse antiparasitaire.
Un des effets indésirables de la réponse Th2 c'est
l'allergie.
C'est une cytokine qui a des propriétés antiinflammatoires.
Il stimule la commutation de classe des LyB vers les
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IgE qui sont très importants dans la réponse anti-parasitaire.
Néanmoins cette réponse anti-parasitaire ne marche pas contre les parasites intracellulaires (comme le
plasmodium) , pour ceux-ci il faut une réponse cytotoxique type Th1 (comme les CD8).
L'IL13 est très proche de l'IL4, quand l'IL4 n'est pas là certaines cytokines comme l'IL13 peuvent prendre le
relais.
Quand l'environnement de la CPA n'est pas suffisamment préparé pour déclencher une réponse de type
TH2, par défaut plus ou moins le lyT aura naturellement tendance à devenir Th2.
b. Interleukine-5 (IL-5)
Elle a un rôle sur la différenciation des LyB en synergie avec l'IL-2 et l'IL-4. L'IL-5 entraine l'activation
des PN Eosinophiles et a un rôle dans leur production au niveau de la moelle. Elle a aussi les mêmes
sources que l'IL-4 (LyT Th2, PN Basophiles et mastocytes).
3. Implication de la dichotomie Th1/Th2:
Cette dichotomie démarre à partir d'un lyT non prédéterminé (Th0) qui en fonction de l'environnement
(la quantité et la forme de l'antigène, la nature et le degrés de maturation de la CPA, la porte d'entrée de
l'antigène) va devenir soit Th1, soit Th2.
Il est important de bien choisir la voie de différenciation sinon on risque d'avoir une réponse non adaptée à
l'antigène.
4. Les cytokines régulatrices:
La réponse immunitaire est contrôlée par les lyT régulateurs qui sont produits en même temps que
les lyT effecteurs Th1 et Th2.Il y a plusieurs sous-types de lyT reg (CD4, CD8....), il y en a qui agissent par
contact cellulaire et d'autres par des cytokines (ce sont ces derniers que nous verrons).
Certaines sont d'origine périphérique: se différencient en même temps que les lyTh1 et Th2 à partir des
lyTh0 et sont spécifiques du même antigène.
D'autres sont d'origine centrale : elles sont fabriquées en même temps que les lyT CD4 ou CD8 dans le
thymus.
Il y a principalement 2 cytokines qui ont des propriétés immunorégulatrices :
a. Les Transforming growth factor-β (TGF-β):
les TGF β (Facteur de transformation tumorale): c'est une cytokine qui a tendance dans certaines
conditions à favoriser la transformation de cellules normales en cellules tumorales (d'où son nom).
C'est une cytokine plutôt immunosuppressive, elle est anti-inflammatoire (bloque les macrophages). TGF β
permet le switch des lyB vers la production d'IgA.
TGF β a un rôle dans la dans la différenciation des Treg et des Th17 (les Th17 étant des cellules effectrices).
b. Interleukine-10 (IL-10)
L'interleukine 10: c'est aussi une cytokine anti-inflammatoire . (elle diminue la production de TNF, d'IL-1 de
chimiokines, d'IL-12), et immunosuppressive.
Elle induit un switch des lyB vers les IgG4 qui n'activent pas le complément.
Donc on s'oppose à la fois à la réponse Th2 (dépendant des IgE) mais aussi à celle de type Th1 (dépendant
plutôt des IgG qui activent le complément).
Le virus d'Epstein-Barr a un gaine proche de l'IL10: c'est le gène BCRF-1. Ce gène lui permet de passer à
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côté de la réponse immunitaire.
5. Résumé:
Réponse Th1: HSR cytotixicité cellulaire
Réponse Th2: HSI réponse antiparasitaire
6. A suivre dans les années à venir: Les LyT Th17:
Ils se développent à partir du lyTh0 en présence de TGF β et d'IL-23.
L'IL-23 est une cytokine très proche de l'IL-12 (qui a un rôle pour la différenciation Th1). Les interleukines
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12 et 23 ont 2 chaines protéiques et 1 chaine en commun.
Les Th17 sont des lyT effecteurs (pro-inflammatoires), ils ont tendance à activer une réponse antibactérienne et anti-fongique (contre les champignons). Cette réponse Th17 ressemble à une réponse Th1
mais elle est plus spécialisée vers les microbes extracellulaires et vers les champignons
Les Th17 ont aussi un rôle dans l'auto-immunité.
V.Les cytokines hématopoïétiques:
Il s'agit de cytokines régulant la production des cellules hématopoïétiques, ce sont des facteurs de
croissance.
Effets (exemple):
 homéostasie des leucocytes, par action sur la moelle osseuse
IL-3:
progéniteurs myéloïdes
GM-CSF:
précurseurs granuleux et monocytaires
G-CSF:
précurseurs granuleux
M-CSF:
précurseurs monocytaires
IL-7:
précurseurs lymphoïdes B et T
 l'IL5 produite par les lyT Th2 quand la réponse Th2 commence à s'amenuiser car dans cette
réponse il y a consommation de PN Eosinophiles. Cet IL5 va favoriser la différenciation des PN
Eosinophiles au niveau de la moelle.
 Le GM-CSF, produit par les lyT Th1, est un activateur de la cytotoxicité des macrophages
VI.
Exploration du système des cytokines:
Il est possible de faire des dosages de cytokines dans les liquides biologiques. Néanmoins
l'interprétation de ces résultats reste difficile.
Exemple:
la présence d'IL6 ou d'IL1 révèle uniquement qu'il y a une réaction inflammatoire mais on ne connait ni sa
cause, ni sa gravité,ni le site d'action...
Par contre on sait que le taux de CRP (marqueur hépatique de la réponse inflammatoire aiguë) est très
corrélée au taux d'IL6 car c'est l'IL6 qui stimule le foie pour lui faire fabriquer de la CRP et les autres
protéines de la réponse inflammatoire.
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