VIII- Déficits immunitaires combinés: immunités cellulaires
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DUVAL Ellie MARREC Louise 24/03/2011 EC immunodep, immunité acquise et déficits immunitaires, A. Faili Le prof n'a pas traité le diaporama en entier, les diapos non traitées sont signalées dans ce cours. Le diaporama sera disponible à la corpo. IMMUNITE ACQUISE ET EXPLORATION DES DEFICITS IMMUNITAIRES. I- Introduction: Dans l'antiquité l'espérance de vie de l'Homme était de 23 ans. Aujourd'hui en France, elle est d'environ 84 ans. Comment sommes-nous passés de 23 à 84 ans ? -grâce à une diminution de la mortalité infantile. -grâce à la microbiologie et l'immunologie (lutte contre les maladies infectieuses). L'immunologie est la science de défense de l'organisme contre les agents pathogènes. Cette discipline a permis le développement des vaccins et des médicaments. C'est un problème de santé publique: ¼ des français souffre d'une maladie du système immunitaire (SI). Ex: Allergies, MAI. A- Quand le SI se met-il en route ? Quand il rencontre un agent infectieux (bactérie, virus, parasite, champignon, cellule tumorale). Lutte contre les pathogènes: par les ATB mais il faut toujours trouver de nouvelles classes chimiques pour empêcher le développement de résistances. par les anti-viraux qui agissent en perturbant le cycle de la réplication virale. Cependant, ils ont des effets néfastes car ils perturbent le fonctionnement cellulaire et développent des résistances. Nous devons donc compter sur un système immunitaire efficace. Devant une infection: Une réponse correcte: le sujet est immunisé et guéri. Une absence de réponse: infection récurrente. Une réponse correcte mal ciblée. B- Inconvénients du SI: Réponse contre les substances inoffensives (pollen...) : allergies. Réponse contre les greffons. Conséquences: rejet de greffes. Réactions contre nos propres constituants et perte de tolérance: auto-immunité. Perte immunité anti-tumorale: développement cancer. C- Ce système de défense est divisé en trois parties: ante-immunité immunité innée ou naturelle ou non spécifique immunité spécifique ou adaptative ou acquise à un Ag spécifique. D- Ces étapes ont plusieurs partenaires: Barrières: -physiques -chimiques et biochimiques -microbiologiques ex: peau, acidité gastro-intestinale, muqueuses, voies respiratoires et uro-génitales. Acteurs: les cellules (LB, LT, NK, DC, mastocytes, phagocytes, neutrophiles, macrophages) Molécules: complément, cytokines, Ac L'immunologie, c'est mettre ces partenaires ensemble et regarder comment ils interagissent entre eux pour nous protéger. II- Ante-immunité: C'est la première ligne de défense de l'organisme. Elle protège à 99,9% des infections. -Barrière mécanique: -peau -cellules épithéliales -flux d'air et de liquides (toux, éternuement, flux urinaire, mouvement des cils au niveau des poumons). Remarque: les particules sont éjectées à la vitesse de 800km/H lors d'un éternuement. -Barrière chimique, biochimique: -les acides gras des glandes sébacées. -les lysosomes dans la salive. -NaCl dans la sueur. -peptides anti-bactériens. -pepsine de l'estomac. -Barrière microbiologiques: Exemple de symbiose La flore bactérienne du TD est indispensable à la digestion des aliments. Les cellules épithéliales du vagin produisent du glycogène qui nourrit le lactobacilus qui maintient en réponse l'acidité vaginale (pH 3) et empêche ainsi l'installation de bactéries et de champignons. NB: 12 14 L'être humain est composé de 10 cellules qui cohabitent avec 10 bactéries ! Il y a autant de bactéries dans la salive que dans les matières fécales (100 millions par gramme). Si la barrière ante-immunitaire est franchie, il y a mise en route d'une deuxième ligne de défense. III- Immunité innée associée à l'inflammation L'inflammation n'est pas néfaste. Elle permet aux facteurs de l'immunité innée d'accéder à la zone lésée. L'induction d'une réponse inflammatoire nécessite la reconnaissance pathogène/cellules du SI. A- Reconnaissance: Elle se fait entre des motifs moléculaires très conservés chez les pathogènes (GP, polysaccharide) et des récepteurs à ces motifs sur les cellules du SI. PRR = Pathern Recognition Receptor. Ils sont sur les cellules du SI. PAMPs = Pathogen Associated Molecular Patterns. Ce sont les motifs du non soi. Ils sont présents au niveau des micro-organismes pathogènes ou non. Pour déclencher l'inflammation, il faut une interaction entre PRR/PAMPs. B- Activation du SI La DC rencontre le pathogène, il y a synthèse de cytokines inflammatoires. La DC phagocyte le pathogène et présente le peptide antigénique aux LT CD4 par le CMH II. Les LT activés prolifèrent et s'orientent vers Th1 ou Th2 grâce aux cytokines synthétisées. Le Th2 synthétise IL4 pour la production d'Ac de haute affinité par le LB. Le Th1 synthétise IFN γ qui active les CTL. C- Les PRRs Sont des groupes de récepteurs dont les gènes ne sont pas polymorphes, ce sont tous les mêmes au sein d'une espèce. Ils sont exprimés sur différentes cellules: macrophages, DC, NK, lymphocytes et PN et aussi sur les cellules résidentes: fibroblastes, cellules musculaires, cellules épithéliales. Trois types suivants la localisation: 1- PRR solubles ou sécrétés dans les fluides corporels. Rôle important dans la phagocytose, l'activation du complément, et la réaction inflammatoire. Le plus souvent ce sont des opsonines dont les composants mènent à l'activation du complément. -protéines MBP (mannan-binding-protein) ou MBL. -protéines CRP. -protéines LBP (LPS-binding-protein). Le complément est un système de vingt protéines qui réagissent en cascade. Certaines sont des zymogènes (protéines circulantes) activés par clivage protéolytique. Son but est d'activer la réponse inflammatoire et de détruire la membrane du pathogène grâce au complexe d'attaque membranaire formé. 2- PRR membranaires à la surface des cellules. Ils sont impliqués dans la phagocytose, l'activation de la réponse inflammatoire et anti-virale. Ils sont beaucoup plus diversifiés. Parmi eux on trouve: -les R MMR -les R aux lectines -les R du complément -les R Scavengers (phagocytose) Ces récepteurs ne sont présents que sur les DC et les macrophages. -famille des TLR Les TLR se trouvent partout même sur les cellules endothéliales. Les TLR ont un rôle dans la réponse immunitaire innée, la phagocytose, la réponse inflammatoire et la reconnaissance couplée des parasites, bactéries et virus. Il y a deux groupes de TLR a- TLR 1, 2, 4, 5, 6: Sur les membranes plasmiques pour la reconnaissance de la paroi des agents infectieux. Ex: TLR 4 reconnaît le LPS. TLR 5 reconnaît la flagelline. TLR1, 2, 6 reconnaissent le PG, les lipoprotéines et les glycophospholipides. b- TLR 3, 7, 8, 9: Sur les endosomes pour la reconnaissance des composants viraux et bactériens (surtout les acides nucléiques). Ex: TLR 3 reconnaît ARN double brin viral. TLR 7 et 8 reconnaissent l'ARN simple brin viral. 3- PRR cytoplasmiques ou de signalisation dans le cytoplasme. Reconnaissance des composants bactériens et viraux intracellulaires. -NLR: Nod Like Receptor. En intracellulaire. C'est une famille de vingt protéines qui reconnaît presque exclusivement les composants bactériens. -RLR: Rig Like Receptor. Reconnaissance essentiellement des composants viraux (Nf κβ). D- Les PAMPs Molécules du non-soi qui se trouvent sur les pathogènes. Ces motifs microbiens ont été conservés au cours de l'évolution. Ils peuvent être de nature lipidique ou protéique. Ex: Gram + : acide téichoïque et lipotéichoïque. Gram - : LPS Si l'immunité innée n'arrive pas à neutraliser les pathogènes, on va déclencher la dernière ligne de défense de l'organisme. IV- Immunité acquise Elle a deux composantes: -Immunité humorale: LB. Immunité antibactérienne, synthèse d'Ac. -Immunité cellulaire: LT Réponse anti-virale. L'immunité acquise est impliquée dans la vaccination, la mémoire immunitaire, l'hypersensibilité, l'allergie, les MAI, le rejet de greffe, les défenses anti-tumorales... Les cellules du SI sont toutes formées à partir de la CSH ( CD34 + ) Deux lignées: -lymphoïde: LB, LT, NK -myéloïde: monocytes, éosinophiles... A- Les LB Leur maturation a lieu dans la moelle osseuse. La formation du BCR nécessite des réarrangement: -VJ pour la chaîne légère -VDJ pour la chaîne lourde. Les Ac sont des glycoprotéines composées de 2 chaînes lourdes identiques reliées par des pont di-sulfures à 2 chaînes légères identiques. La partie variable de l'Ac est le fruit des réarrangements géniques. Les LB formés dans la moelle osseuse, rejoignent les OLS par la circulation sanguine. Ils y restent et attendent d'être activés par l'Ag. NB: Il y a environ 1000 ganglions dans l'organisme. L'Ag est présenté par la DC. B- Les LT Ils sont produits dans la moelle osseuse et vont dans le thymus pour la maturation. La formation du TCR utilise les même mécanismes de réarrangement VJ et VDJ que le BCR pour les LB. Dans le thymus, les LT apprennent la tolérance du soi grâce aux cellules épithéliales qui synthétisent les protéines du soi. Les LT rejoignent ensuite la zone T des OLS par la circulation sanguine et attendent l'arrivée du pathogène. C- Entrée du pathogène dans l'organisme: La réponse immunitaire innée se met en place. La DC arrive au niveau du site d'inflammation où elle phagocyte le pathogène. Elle présente le peptide antigénique dans le CMH II, elle migre dans les OLS et active le LT. Le LT activé reste vigilant et prolifère pour agir rapidement si l'immunité innée ne suffit pas à l'élimination du pathogène. D- CMH 1- CMH I Toutes nos cellules produisent des protéines en continu comme une usine donc il y a un contrôle qualité. Le protéasome dégrade en peptides une protéine produite. Le peptide de 8 à 12 aa retrouve le CMH I dans le RE. La cellule va présenter ce peptide à sa surface dans le CMH I afin de vérifier la qualité de la protéine produite. Le complexe CMH I/peptide active les LT CD8. 2- CMH II NB: Les CPA de l'organisme sont les macrophages, les LB et les DC. 3- Si on est infecté par un virus. Le virus est un pathogène intracellulaire, il rentre dans la cellule et utilise la machinerie cellulaire pour synthétiser ses constituants, donc une partie de ses protéines va être prise en charge par le contrôle qualité si le CMH I est fonctionnel. Pour agir efficacement, le pathogène a compris qu'il devait éviter d'être reconnu par le CMH. E- Schéma récapitulatif Si le pathogène n'est pas capté par la DC au niveau du site inflammatoire. Il passe dans la circulation sanguine et arrive dans la rate où il rencontrera une CPA. F- Activation des cellules T par les cellules dendritiques. La DC arrive dans le ganglion et présente dans le CMH II le peptide antigénique. Si le TCR reconnaît le complexe CMHII/peptide il va activer le LT. G- Activation du LB: Le LB capte le pathogène par le BCR. Le LB présente sur son CMH II le peptide antigénique. E- Collaboration LT / LB Liaison TCR/ CMH II-peptide TCR induit expression de CD154 (=CD40L) à la surface du LT. CD154 se lie à CD40 du LB. CD40 stimule B7 qui interagit avec CD28 du LT. CD28 stimule la synthèse de IL4 par le LT. IL4 va se fixer sur le récepteur à la surface du LB ce qui active le LB: prolifération intense de LB. IL4 active aussi les LT. F- Prolifération des cellules B et formation du centre germinatif (CG) après collaboration avec les cellules T La collaboration LB/LT entraîne une importante prolifération de LB. Les LB forment alors une structure autoréactive dans les OLS: c'est le centre germinatif (CG). Dans le CG: les LB activés subissent des mutations ponctuelles sur la partie variable du gène des Ig afin de former un Ac de haute affinité. On produit donc des LB avec un BCR ayant des Ac de haute affinité. Ces LB très affins doivent passer une barrière de contrôle. Ce contrôle est assuré par les LT qui vérifient que les LB produits ne vont pas attaquer les Ag du soi. L'infection devient plus importante et envoie un signal aux LT qui autorisent la sortie des LB. Une fois cette barrière franchie, les LB se transforment: -en plasmocytes pour la synthèse d'Ac de haute affinité qui viennent piéger le pathogène. -en cellules B mémoires. (Principe de la vaccination: créer des LB mémoire afin d'activer immédiatement l'immunité innée si un jour il y a rencontre du pathogène). La séquence VDJ est différente d'un lymphocyte à l'autre. Sur le site de liaison de l'Ag: -trois régions sont hypervariables (CDR: complementarity determining region). CDR1, CDR2, CDR3. -le reste de la partie variable présente moins de variabilité. Il est nommé « Fr » pour Framework region. V- Mécanisme moléculaire du processus d'hypermutation somatique des gènes des Ig. Les questions qui se posent: Quels sont les facteurs qui ciblent le gène variable des Ig ? Comment provoque-t-on une lésion dans l'ADN sur le gène variable ? Quelle est l'ADN polymérase impliquée dans la réparation des lésions ? Par quels moyens met-on une mutation dans l'ADN ? Mécanisme : Faute d'absence d'un système d'induction de ce processus in-vitro les approches par transgenèse chez la souris montrent que : Le mécanisme est spécifique aux cellules B La fréquence des mutations est de l'ordre de 10-3/pdb/division = 1 mutation sur 1000 pdb. Les signaux de régulation de la transcription sont indispensables. Les mutations touchent environ 2kb en amont du promoteur. Il n'est pas spécifique du réarrangement VDJ. Les quatre bases sont mutées (transition/ transversion) et il y a des délétions et des insertions. Il y a un hotspots des mutations: RGYW. La diversité des Ac est sous la dépendance de 3 paramètres : 1- le réarrangement des gènes Ig 2- L'hypermutation somatique 3- La recombinaison isotypique (switch) a une fonction effectrice. Selon Brenner et Milstein (1966), une mutation se fait en quatre étapes: 1- clivage de l'ADN 2- dépolymérisation de l'ADN par une exonucléase. 3- réparation erronée par une polymérase. 4- réplication. VI- AID: Activation Induced cytidine Déaminase. C'est une molécule découverte par le groupe de T.Honjo en 1999. Elle est décrite comme indispensable au mécanisme d'hypermutation et de la recombinaison isotypique chez l'homme et la souris. (Découverte par soustraction des lignée lymphoïdes activées et non activées chez la souris). Cette enzyme (AID) a une très forte homologie avec APOBEC1; APOBEC1 est une enzyme qui produit l'Apo-B48 dans l'intestin par son action déaminase sur l'ARNm de l'Apo-B100 qui est le transporteur de LDL et VLDL dans l'organisme. Explication schéma: Sur l'exon 26 il y a une glutamine (CAA). APOBEC1 par son action cytidine déaminase transforme CAA en UAA (codon stop). Au final on obtient deux protéines différentes: -CAA donne Apo-B100. -UAA donne Apo-B 48. AID est une enzyme exprimée uniquement dans les LB activés, le gène codant pour cette enzyme appartient à la famille des cytidine déaminases. Ce gène se trouve sur le chr 12 et fait environ 11kb. Il est composé de 5 exons, l'ADNc fait environ 594 pb et la protéine est de 198 résidus. Collaboration LB et LT après leur activation. Initiation de la réponse à l'Ag. La finalité de la collaboration est la synthèse de l'IL4 par le LT. Le LB a un récepteur à l'IL4 à sa surface. La fixation de l'IL4 à son récepteur induit la production d'AID par la voie JAK3/STAT6. Mécanisme d'action le plus probable (similaire au mécanisme de synthèse de l'Apo-B48). L'AID déamine la cytosine en uracile. Il y a réplication des deux brins, lors de la transcription l'U est transformé en T. Le T est ensuite traduit en A. VII- Exploration des déficits immunitaires (DI) Le DI est une situation pathologique liée à l'insuffisance d'une ou plusieurs fonctions immunologiques. Il peut être de type congénital (décelé chez l'enfant) ou de type acquis (décelable à tout âge). Les conséquences d'un déficit immunitaire sont surtout d'ordre infectieux. Chez ces patients les germes pathogènes pouvant provoquer des infections très sévères mais les germes habituellement non pathogènes peuvent aussi infecter ces patients. Ce sont les infections opportunistes. Un DI peut-être à l'origine d'autres pathologies notamment les tumeurs malignes, les cancers ou les leucémies. Les DI sont classés en fonction de leur place dans l'organisation physiologique de l'immunologie. VIII- DICS Le déficit complet de l'immunité adaptative correspond au Déficit Immunitaire Combiné Sévère DICS Il y a un déficit de toute la lignée lymphocytaire. Le DICS se manifeste selon quatre mécanismes: 1- La mort des thymocytes/lymphocytes: déficit en LT, LB et NK. Ceci est dû à un déficit en adénosine déaminase (ADA). Le déficit en ADA provoque un trouble du métabolisme des purines qui affecte principalement le développement et le fonctionnement les lymphocytes. Il se manifeste habituellement dans les premiers mois de vie et par des infections graves (bactériennes, virales, mycosiques). Il existe une lymphopénie extrême et radiologiquement une absence d'ombre thymique. C'est une maladie récessive autosomique (AR) et qui représente 20 à 30% des DICS. Le gène codant ADA se trouve sur le chr20 q13.12. Le diagnostic se fait par la mesure de l'activité ADA érythrocytaire. Les traitements sont la greffe de moelle osseuse. Plusieurs tentatives de thérapie génique ont été effectuées lors des quinze dernières années, mais une correction durable du déficit n'a été obtenue que très récemment pour quatre patients ayant bénéficié d'une greffe de leurs cellules souches génétiquement modifiées associée à une myéloablation de faible intensité. Fréquence: 1/100 000 Signes clinique: infections opportunistes, fongiques, virales ou bactériennes. Examens: -NFS: lymphocytes < 1500/mm3 (N: 4000) -Absence de thymus. Exploration des DICS: 2- Défaut de signalisation cytokinique: déficit en LT, les LB sont présents. Dû à un déficit en IL2RG, IL7RA, JAK3 On remarque que ces récepteurs ont tous en commun la sous-untié γc. Certains patients sont déficients en γc, leurs récepteurs ne sont donc pas fonctionnels. La sous-unité γc nécessite JAK3 pour transmettre le message des IL. Si JAK3 est déficient, le message n'est pas transmis. 3- Défaut de réarrangement VDJ: Déficit en LT, LB mais les NK sont présents car ils ne subissent pas de réarrangement VDJ. Dû à un déficit en RAG1, RAG2 et Artémis. Ce défaut représente 20% des DICS. C'est une transmission autosomique récessive. Ce réarrangement se fait par un ensemble de jonctions entre trois segments V, D et J pour la chaîne lourde. RAG1 et RAG2 interviennent dans la rapprochement VDJ. Si ces enzymes sont déficientes, il n'y a pas de réarrangement, les lymphocytes restent immatures. Artémis intervient dans la réparation lors de la recombinaison. 4- Anomalie du TCR ou du pré-TCR: déficit en LT Dû à un déficit en CD45, CD3E, CD3D, CD3G, CD3Z et ZAP70. Pour transmettre son message, le TCR doit être associé à : CD3 composé des sous-unités γε et δε. Deux sous-unités ζ. Si une de ces sous-unités n'est pas fonctionnelle ou manquante, le TCR ne peut pas fonctionner. Schéma récapitulatif du DICS: DICS en pratique: VIII- Déficits immunitaires combinés: immunités cellulaires et humorales touchées. Il y a de nombreuses entités clinicobiologiques: 4exemples: -déficit en CD40L (sd hyper IgM de type 1) -défaut d'expression des molécules HLA II -syndrome de Wiskott-Aldrich -syndorme de DiGeorge Exploration: Phénotypage lymphocytaire T et B. Prolifération lymphocytaire T. Exploration humorale (Ig et sérologie). A- Déficit en CD40L et CD40 Mode de transmission: -liée à l'X (CD40L) dans 95% des cas -autosomique récessive (CD40) dans 5% des cas. Défaut de coopération T-B/ monocytes défaut de l'immunité cellulaire: infection à germes opportunistes (pneumocystose et cryptsporidies) infections bactériennes. défaut humoral: - taux élévé ou normal d'IgM - absence d'IgG et d'IgA - neutropénie Les diapos 75 à 89 n'ont pas été traitées en cours. B- Déficit en AID = HIGM2 Transmission autosomique récessive. Signes cliniques: -Infections broncho-pulmonaires dans plus de 90% des cas. -hypertrophie ganglionnaire dans 75% des cas. -Auto-immunité (uvéite, diabète) dans 25% des cas. Déficit intrinsèque des LB: AID est impliquée dans les cassures et la réparation de l'ADN (anomalies de commutation isotypique et des mutations somatiques). Déficit humoral: taux élevé d'IgM, pas d'IgG, pas IgA. Les diapos 91 à 98 n'ont pas été traitées.
