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Cours 1 Immunologie

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Immunologie
I)
Introduction
Définitions :
Immunologie : science qui étudie le système immunitaire
Système immunitaire : ensemble des cellules et tissus assurant l’immunité de
l’organisme
Immunité : ensemble des mécanismes visant à protéger l’organisme de son
environnement, de tous les agents infectieux et éléments étrangers s’y trouvant
présents.
Remarque : Dans ce cours, description du système immunitaire chez les
mammifères (notamment chez l’homme)
Le « soi » et le « non soi » en immunologie
Le « soi » d’un individu : l’ensemble des molécules résultant de l’expression de
son génome
Le « non soi » : molécules exogènes (assimilable à l’antigène) : sont Ag ou un
autre.
Rôle du système immunitaire
S.I doit finalement reconnaître de manière sélective tout ce qui sont exogènes et
pour reconnaître le « non soi », il doit avoir la capacité de reconnaître également
le « soi ».
Reconnaissance et rejet sélectif du « non soi »
On trouve une discrimination extrêmement fine entre le « soi » et le « non soi »
pour conduire ensuite à rejeter sélectivement le « non soi », ce qui est exogène
donc ce qui est finalement antigénique. C’est le but de tous les organismes se
fixent en développant des fonctions immunitaires pour se protéger finalement les
disfonctionnements apportés par le pathogène ou autres formes des éléments
extérieurs.
Cellule tumorale est le « soi » modifiée.
La conséquence de cette discrimination extrêmement fine : il y a un côté
extrêmement important dans la médicale c’est le rejet de greffe. Quand on a une
transplantation d’allogreffe (c’est le greffe d’un individu d’une espèce à un autre
individu d’une même espèce), on a des phénomènes de rejet qui sont du fait que
l’hôte receveur (la greffe) va reconnaître le défendu comme quelque chose
apparenté au non soi donc finalement il y a un rejet. La xénogreffe est le greffe
d’un individu d’une espèce chez un individu d’une autre espèce, c’est plus encore
violent, on a un rejet plus rapide.
Chez les mammifères (chez l’homme), apprentissage du « soi » durant
l’embryogenèse ;
Idée générale : Transplantation d’un tissu de donneur avant que le S.I du receveur
soit développé :
- Le tissu du donneur reconnu comme du « soi » par le receveur
- Obtention possible de chimères adultes viables « donneur/receveur ».
Les agressions par le « non soi » :
Deux dangers majeurs pour l’équilibre physiologique :
1)
-
Infections par des micro-organismes :
Virus
Unicellulaires
Pluricellulaires (champignons, métazoaires)
Les microorganismes globalement en infectant un autre peut conduire à des
déséquilibres physiologiques qui peuvent entrainer la mort de la cellule.
2) Dérèglements cellulaires, apparition d’un « soi » modifié
Transformation cellulaire (maintien de l’intégrité d’un tissu d’un organisme
pour essayer d’éviter que des incidents génétiques (mutations, translocations)
puissent conduire à des altérations, des transformations liés au développement
de cellules tumorales, développement du cancer, qui correspondent
initialement à chaque fois des incidents génétiques avec des cellules qui
dérivent et puis qui ne remplissent plus leur fonction exacte dans le tissus dans
lequel elles sont représentée et qui en commençant à proliférer finissent par
altérer le cycle des mécanismes physiologiques dans lequel ils se sont
développer. Donc ça peut devenir prédominant et chaque transformation
cellulaire, il y a un système de veille qui provoque chaque fois la mutation
arrive (des translocations chromosomiques), on a l’altération de l’expression
de génome avec des protéines modifiées. Ces molécules vont être finalement
apparentés au « soi » modifié donc ça revient au « non soi » et donc un rejet
de ces modifications quand elles sont trop importantes. On peut donc lutter
efficacement en utilisant S.I contre ces modifications, ces altérations d’une
cellule dans un tissu et on peut lutter ainsi de manière précise et focalisée.
Modifications chimiques des protéines : on entre en détails les possibilités de
modification de ces protéines par la fixation des sucres anormale et tout cela
peut conduire à l’apparition du « soi » modifié.
Le « soi » modifié : apparition de nouveaux antigènes
Expression génétique altérée :
Protéines anormales générées par :
- Mutations somatiques : dans le cas de cancer, cette mutation conduit à une
expression de la même protéine mais il y a un changement dans la
conformation, tout ce qui est au moins avec cet acide aminé différent, un
site particulier qui n’était pas présent avant le moment de l’apprentissage
du « soi » dans le S.I. Chez un adulte, la mutation finalement conduit à la
possibilité de reconnaissance des modifications, simplement parce que le
site protéique a été changé sur un seul acide aminé. Ça c’est quelque chose
qui est déjà ciblé dans le S.I vers la cellule qui présente cette protéine
anormale.
- Réarrangements chromosomiques : des chimères, des protéines, la coupure
sur l’extrémité d’un des brins du chromosome cassé fusionne avec un autre
brin de chromosomes qui s’est cassé également et on obtient finalement les
chimères de 2 gènes qui conduisent à l’expression des protéines anormales.
Dans ces cas-là on a une expression d’un nombre du « soi » qui a été
modifié, cela peut aussi conduire à une mode d’élimination de la cellule
qui aurait subi ce réarrangement chromosomique.
Protéine normale devenant repérable par :
- Surexpression : Dans les cellules d’un cancer, on a une expression
augmentée de certains gènes correspondant aux protéines et l’expression
très faible initialement devient très importante. Le S.I peut reconnaître ces
différences simplement d’un point de vue quantitatif.
- Néo-expression : correspond au fait que certaines protéines sont
simplement uniquement exprimées en état embryonnaire et parfois à l’âge
adulte du fait de l’altération génétique l’expression recommence à nouveau
de manière anormale. Dans ce cas là on a les protéines embryonnaires qui
réapparaissent à l’âge adulte et qui peuvent être reconnu comme étant
transgénique.
Modifications chimiques : Glycation, Nitration, Acétylation
Limites conceptuelles du « soi » et « non soi »
Acceptation de l’altérité du partenaire étranger :
1) Le microbiote : l’ensemble des microorganismes sont associés
fonctionnellement à la physiologie, chez l’homme on considère qu’il existe
1013 cellules du « soi » directement de produire l’expression de génome et
il y a au moins autant de microorganisme associé, autant de microflores
finalement. On dit que ce sont les microflores bénéfiques avec par exemple
le microbiote intestinal et cutané.
On a quand même les éléments qui sont les microbiotes qui ne
correspondent plus du tout au « soi » mais qui vont être toléré par
l’organisme.
Exemple de relation microbiote-hôte : Communication entre le microbiote
intestinal et le SNC => communication bidirectionnelle.
2) Le fœtus chez les placentaires :
Acceptation chez la mère d’un
organisme
aux
caractéristiques
moléculaires
différentes
(allèles
paternels), il y a donc une barrière
immunologique au niveau du placenta
qui fait que la mère va toléré le fœtus
alors qu’il est porteur de l’expression de
protéines différentes et le fœtus ne réagit
pas contre les antigènes maternels. Il y a
des cellules de l’embryon qui circule
dans la circulation maternelle et ils ne
sont pas attaqués par le SI de la mère.
Le système immunitaire chez les vertébrés et ses composantes
1) Immunité naturelle/innée/non spécifique
2) Immunité adaptative/acquise/spécifique/à mémoire
Ces deux formes d’immunités ont des composantes qui sont acellulaires et
cellulaires.
Les leucocytes : qui sont impliqués dans le S.I chez l’homme (cellules de
l’immunité naturelle et adaptative). Ce sont des globules blancs circulant et
traversant les vaisseaux sanguins et puis d’autres parties de ces cellules
circulantes dans les vaisseaux sanguins vont passer de l’autre côté, ils ont
traversé la paroi endothéliale et se retrouvés dans les tissus périphériques.
Toutes les cellules de l’immunité dérivent d’une cellule souche : les
leucocytes qui viennent de la moelle rouge des os. Les plaquettes et les
globules rouges ne font pas parties du système immunitaire, ils ne passent pas
de l’autre coté de la circulation sanguine mais dérivent du même progéniteur.
Les lymphocytes B et T sont associés à l’immunité adaptative (tous les autres
sont associés à l’immunité naturelle), ils sont à l’intérieur des vaisseaux
sanguins et se trouvent dans les tissus. Ces cellules de l’immunité sont nonadhérentes (indépendantes d’ancrage). Chaque cellule peut passer d’un tissu à
un autre => autonomie et décentralisation de la réponse immune. Les cellules
de l’immunité ont capable de survivre même quand on détache le substrat.
Immunité naturelle/innée/non spécifique
Caractéristiques :
1) Les premières lignes de défenses immunitaires
2) Présence avant l’exposition aux agents infectieux
3) Immédiatement fonctionnel, pas de latence dans la réponse aux
microorganismes (pas d’apprentissage)
4) Modes d’action invariables
5) Ne s’adapte pas au cours du temps
6) Génère les premiers signes chimiques de l’infection (fièvre, réaction
inflammatoire)
7) Pas de reconnaissance fine entre les différents agents du « non soi »
Les cellules inflammatoires liés à l’immunité naturelle sont les macrophages,
les monocytes et les cellules natural killer (NK).
L’immunité naturelle est une première forme de défense apparue au cours de
l’évolution (phagocytes chez invertébrés, protozoaires). Ce système ne suffit
pas chez les vertébrés supérieurs, il faut l’immunité adaptative en plus. Elle
est apparue au fil de l’évolution (il y a 450Ma). On parle du « big bang » du
SI.
Immunité adaptative/spécifique/acquise/à mémoire
Caractéristiques :
1) Observée chez les vertébrés à mâchoires (gnathostomes)
2) Grande évolution en complexité moléculaire
3) A retenu de nombreux mécanismes de l’immunité naturelle des invertébrés
(macrophages, cellules NK, …) et greffé des nouveaux éléments sur le
système préexistant. La greffe est pour améliorer la fonction de SI.
Ajout des cellules B et T. Ces 2 catégories de cellules représentent un
répertoire quasi-illimité d’immunorécepteurs. Les cellules B et cellules T sont
capable à partir de leur génome de reproduire 1013 /1014 protéines appartenant
à des immunorécepteurs capable de reconnaître les antigènes.
-
La discrimination fine entre « soi » et « non soi » (très haute spécificité)
Une diversité de réponses adaptées au type d’agression
Une réponse proportionnée à l’agression
La régulation et la mise en veille de la réponse (amplification / atténuation)
La mise en place d’une mémoire (lymphocytes B et T vont être capables
de se souvenir d’une infection antérieure)
Immunité adaptative
Développement d’une réponse spécifique : 3 grandes étapes
1. Phase de reconnaissance/cognitive : à la suite de l’interaction d’un
agent infectieux sous forme d’antigène, le lymphocyte (B ou T) va
reconnaitre l’agent infectieux par ses immunorécepteurs.
2. Phase d’activation : transmission dans le noyau du lymphocyte au
niveau du génome, modification de l’expression génétique. Le
lymphocyte proliféré et se différencié.
3. Phase effectrice : acquisition des propriétés effectrices qui vont
conduire à la reconnaissance et l’élimination de l’agent infectieux.
Il y a un temps de latence important entre l’arrivé de l’agent infectieux et son
élimination (7-15 jours chez l’homme), cela est dû à un apprentissage.
Immunité adaptative a deux types de réponses :
1) Réponse humorale : transfert d’une résistance acquise par un individu
(contre un pathogène donné) à un autre individu (par transfert de plasma)
qui sera lui aussi protégé contre ce pathogène. Transfert de molécules
/particules du sang en absence totale de cellules : protection. Ce sont des
anticorps antitoxines qui sont circulants et ce sont des glycoprotéines qui
sont produites par un type cellulaire (lymphocytes B).
2) Réponse cellulaire : le pouvoir protecteur est transféré par le transfert de
cellules viables. Transfert de lymphocytes T (2 catégories : T4
helper/auxiliaires et T8 cytotoxiques).
Répertoire quasi-illimité d’immunorecépteurs
Anticorps et récepteurs à antigènes => dans les 2 cas, potentiel de production
supérieur à 10^13/10¨14.
Comment un tel répertoire pouvait être généré à partir d’un nombre limité de
gènes (environ 20 000 gènes chez l’homme) ?
II) Les anticorps de la réponse humorale
Anticorps : immunoglobuline/gammaglobuline, il y a des composants
globulaires dans ces protéines impliqués dans la réponse immunitaire. Ce sont
des protéines qui sont glycosylés (glycoprotéines), produites seulement par les
lymphocytes B en réaction à la présence d’un antigène.
Caractéristiques : spécificité de reconnaissance des antigènes.
L’action des anticorps est extracellulaire, ils sont secrétés par la cellule B. ils sont
solubles et ont la capacité de diffusé librement d’une manière totalement
autonome et indépendamment de la cellule B. Les anticorps peuvent être
transmembranaire : enchâssés dans la membrane plasmique de la cellule B par
des récepteurs. Il y a entre 50 000 et 100 000 récepteurs aux anticorps à la surface
d’une cellule B.
NB : une fois que l’anticorps est secrété il ne peut plus retourné dans la cellule, il
y a des conséquences si un virus entre dans la cellule il devient inaccessible à
l’action des anticorps.
Les anticorps, une fois secrété, peuvent se liés à des récepteurs membranaires des
cellules de l’immunité naturelle (macrophages).
Plasmocytes : cellules B différenciés (évolués) qui vont produire une grande
quantité d’anticorps, plusieurs milliers d’anticorps par secondes. On y trouve une
importante quantité de membrane interne (MP, RE, appareil de Golgi).
Les anticorps sont présents dans le sérum et représentent ¼ des protéines sériques.
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