TSSI – Dynamique de la réponse innée 05/11/2015 ANTOINE Amélie L2 CR : Orianne DODIER TSSI Professeur VELY Frédéric 18 pages Dynamique de la réponse innée Plan A. Introduction I. Évolution d'une infection en fonction de la présence du système immunitaire II. Différences entre immunité innée et immunité adaptative III. Les barrières naturelles B. Dynamique de la réponse immunitaire I. Mécanismes généraux II. Reconnaissance des PAMP III. Sécrétion de molécules inflammatoires IV. Le système du complément V. Mécanismes lors d'une infection virale C. Conclusion A. Introduction I. Évolution d'une infection en fonction de la présence du système immunitaire. Pour le système immunitaire il y a deux éléments importants: reconnaître le soi du non soi (notion de danger) et diviser la réponse immunitaire en réponse immunitaire innée et réponse immunitaire adaptative. Dans l'immunité innée, le terme «innée» veut dire que dès les premières heures de l'infection, il faut être capable de lutter contre des agents infectieux. Pour faire ceci, il faudra avoir soit des molécules déjà « prêtes à l'emploi », soit des cellules capables de réagir dans les premières minutes, les premières heures de l'infection. Si on veut agir tout de suite il faut donc avoir des structures de reconnaissance qui sont déjà présentes et efficaces et qui permettent de reconnaître un maximum d'agents pathogènes. C'est la propriété de l'immunité innée. A l'inverse, l'immunité adaptative que l'on ne retrouve que chez les vertébrés, a évolué pour donner une réponse de plus en plus spécifique. Son but n'est pas de ne pas reconnaître énormément de choses, mais plutôt une seule: une immunoglobuline ne reconnaît qu'un déterminant antigénique ou « épitope », et le récepteur pour l'antigène ne reconnaît qu'un complexe CMH-peptide. On a créé des diversités de reconnaissance avec un répertoire très important. Ces deux systèmes vont collaborer dans le temps au cours d'une infection. 1/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Dans les phases précoces de l'infection, chez un sujet sain (CR : en jaune), il y a une croissance au cours du temps du nombre de micro-organismes qui l'infectent. Le rôle de l'immunité innée est soit d'éradiquer la croissance de ce pathogène, soit d'en réduire grandement le nombre en attendant que l'immunité adaptative arrive pour supprimer totalement l'agent pathogène de l'organisme. Certains individus n'ont pas d'immunité innée fonctionnelle (CR : en rouge). Bien qu'ils aient une immunité adaptative très performante, le nombre de micro-organismes va pouvoir flamber les premières heures ou premiers jours de l'infection. À ce moment là, l'immunité adaptative est complètement débordée et n'arrive pas à supprimer les agents pathogènes. A l'inverse, on peut imaginer que l'immunité innée est fonctionnelle et que l'immunité adaptative ne l'est pas (CR : en vert). A elle seule, l'immunité innée ne réussit pas à éradiquer complètement l'agent pathogène, elle attend la cavalerie qui ne vient jamais. Petit à petit, l'infection « reflambe ». II. Différences entre immunité innée et immunité adaptative. Comment caractériser immunité innée et immunité adaptative ? 2/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée • Spécificité venant du génome ? Pour l'immunité innée, la spécificité vient de notre génome. Il y a des gènes déjà structurés, arrangés, pour donner une protéine qui sera un récepteur fonctionnel. Pour l'immunité adaptative c'est très différent. On n'a pas dans notre génome, pour l'immunité adaptative, des gènes qui codent pour des récepteurs. On a des segments géniques qui seront réarrangés de manière aléatoire pour créer une diversité de répertoire pour le lymphocyte B et pour le lymphocyte T. Il y a une grosse différence. • Expression du récepteur par toutes les cellules d'un type particulier ? Pour l'immunité innée, tous ces récepteurs sont exprimés par toutes les cellules d'un type particulier. Des macrophages, des polynucléaires, vont pouvoir exprimer à leur surface une grande partie des récepteurs destinés à l'immunité innée. Ce n'est pas le cas de l'immunité adaptative. Tous les TCR ne sont pas exprimés par un LT : il y a un seul type de TCR par lymphocyte T, un seul type d'immunoglobuline de surface par LB. • Déclenchement d'une réponse immédiate ? L'immunité innée doit déclencher une réponse immédiate pour être efficace les premières heures, premiers jours de l'infection. C'est la caractéristique de l'immunité innée. L'immunité adaptative se met en place en au moins 5 jours le plus souvent, pour avoir le temps d'avoir une réponse avec des anticorps, et une coopération avec les LT (qu'ils soient auxiliaires ou cytotoxiques). • Reconnaissance d'un spectre très large de pathogènes ? Les récepteurs de l'immunité innée reconnaissent de grandes classes de molécules présentes à la surface de nombreux pathogènes. Ces cellules reconnaissent des lipopolysaccharides, des dérivés de peptidoglycanes, de la flagelline, qui vont être des déterminants présents dans de nombreux agents pathogènes. Ce n'est pas le cas pour l'immunité adaptative. L'immunoglobuline de surface d'un LB va reconnaître un petit épitope, qui est une petite séquence d'acides aminés, présent à la surface d'un agent pathogène. Le LT via son TCR va reconnaître également un complexe peptidique associé à une molécule d'histocompatibilité. La spécificité c'est : je reconnais un tout petit peptide que je ne dois retrouver à priori que dans un seul agent pathogène. • Distribution clonale ? Dans l'immunité innée, on peut avoir plusieurs récepteurs de différentes spécificités sur la même cellule. Dans l'immunité adaptative, un récepteur correspond à un clone de cellules. • Capacité à différencier les agents pathogènes ? Dans l'immunité innée, on reconnaît des structures qui sont présentes sur de nombreux pathogènes. On n'est donc pas capable de dire si le lipopolysaccharide (LPS) provient d'une bactérie E. Coli ou Salmonella Typhi. Dans l'immunité adaptative, un récepteur reconnaît un petit morceau d'E. Coli par exemple, et ne reconnaîtra rien d'autre, même pas un autre morceau d' E. Coli. 3/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée III. Les barrières naturelles. 1) Barrières mécaniques. Les bactéries doivent souvent pénétrer des épithéliums pour entrer dans l'organisme. Ces épithéliums ont la caractéristique d'être faits de cellules très jointives avec des jonctions serrées qui ne sont pas facilement franchissables. C'est déjà une première barrière. Il y a un flux d'air ou de liquide à la surface des cellules épithéliales. Au niveau digestif ou bronchique des mucus sont produits pour constituer des barrières, pour empêcher justement les bactéries de s'accrocher à ces cellules épithéliales. Il y a aussi des cellules ciliées avec un péristaltisme, et un déplacement du mucus par des cils vibratiles. Tout ceci tend à éliminer les microbes par le flux. 2) Barrières chimiques. Les barrières chimiques sont les acides gras cutanés, les enzymes (lysozyme dans la salive, la sueur, les larmes), le pH (bas au niveau de l'estomac), les peptides anti-bactériens qui vont être sécrétés. On a déjà un environnement un peu hostile pour des bactéries qui voudraient venir stimuler les entérocytes pour s'y accrocher et pénétrer à l'intérieur. 3) Barrières microbiologiques. On a une flore commensale, comme la flore intestinale, indispensable, qui permet de digérer les aliments et qui protège de l'invasion par d'autres bactéries. La flore normale est en compétition avec les pathogènes pour les nutriments et pour l’attachement à l’épithélium et peut produire des substances antimicrobiennes. Quand on fait un traitement antibiotique par voie orale, on propose parfois de l'ultra-levure qui est un ferment lactique, des bactéries qui vont recoloniser le tube digestif. Il y a une compétition qui empêche la fixation d'autres bactéries qui pourraient être pathogènes. B. Dynamique de la réponse immunitaire I. Mécanismes généraux. Il y a un passage suite à une blessure de la peau, et il y a déjà des cellules de l'immunité innée qui sont présentes dans les tissus. Les principales sont les macrophages et les polynucléaires, qui sont déjà pourvus de récepteurs capables de reconnaître ces agents pathogènes. Ils pourront faire de la phagocytose simple, ou de la phagocytose médiée par des récepteurs. On commence déjà à dégrader certains agents pathogènes. Les polynucléaires peuvent faire de la bactéricidie. Il y a aussi des cellules qui sont à l'interface entre immunité innée et immunité adaptative, ce sont les cellules dendritiques. 4/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Les cellules dendritiques sont immatures dans les tissus. A l'état immature elles phagocytent beaucoup pour récupérer les agents pathogènes présents au niveau de la lésion. Leur rôle est de maturer par un voyage dans le système lymphatique, jusqu'au ganglion le plus proche, où elles exprimeront beaucoup de molécules HLA. Elles sont chargées de peptides dérivant du site de l'infection et elles vont les présenter à des lymphocytes dans le ganglion. Quand elles ont trouvé le bon LT avec le bon TCR, qu'il est activé, les anticorps et les LT effecteurs (ce ne sont plus des LT naïfs car il ont reconnu l'antigène au niveau des organes lymphoïdes secondaires) retournent aider l'immunité innée. Comment aident-ils l'immunité innée ? Il y a des LT auxiliaires dont le rôle est de sécréter des cytokines. Il y a des anticorps dont le rôle est de reconnaître des agents pathogènes. Quand tout ceci revient sur le site de l'infection, les anticorps se fixent sur les bactéries et des complexes antigène-anticorps sont formés. Il y a deux éléments : – Un complexe antigène-anticorps active le complément. Le complément appartient à l'immunité innée, il va pouvoir se fixer et entraîner la dégradation des bactéries recouvertes d'anticorps. – Les macrophages sont pourvus de récepteurs pour les fragments du complément, de récepteurs pour le fragment Fc des immunoglobulines, et vont réaliser une phagocytose facilitée, médiée par des récepteurs. C'est beaucoup plus efficace. Ça booste donc l'activité de l'immunité innée. Les LT auxiliaires arrivent sur le site de l'infection et sécrètent des cytokines qui boostent l'activité des phagocytes. Exemple chez l'homme : les infections à mycobactéries. La tuberculose par exemple vient d'une mycobactérie particulière, mais on est soumis dans notre environnement à des mycobactéries anodines que nous éliminons tous sans aucune difficulté. Les mycobactéries sont prises en charge par des macrophages qui les digèrent. Le macrophage reçoit un signal d'activation 1 : j'ai phagocyté, je suis activé. Sauf que pour les mycobactéries, ce signal d'activation 1 ne suffit pas pour leur élimination. Un macrophage activé sécrète des cytokines, dont l'interleukine-12 qui va activer les LT et les cellules NK. Les cellules activées par ce signal IL-12 produisent l'interféron γ. L'IFN-γ est la cytokine qui active le mieux les macrophages : signal 2. L'association du signal 1 et du signal 2 entraîne l'élimination efficace des mycobactéries par les macrophages. Il y a des familles qui font des infections très graves à des mycobactéries anodines. La révolution c'est que maintenant on peut séquencer « à tout va ». On est capable d'obtenir un génome humain complet en quelques jours. Des chercheurs ont pu voir donc qu'une famille touchée par ces infections avait des mutations dans le gène du récepteur à l'IFN-γ. Les macrophages produisaient de l'IL-12, les LT touchés produisaient de l'IFN-γ, mais il n'y avait jamais de signal 2, car pas de récepteur à l'IFN-γ. Les patients faisaient ces infections graves qui pouvaient aller jusqu'à des formes cérébrales, des granulomes, et pouvaient mourir de ces infections à mycobactéries anodines. 5/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Il y avait d'autres cohortes de patients qui avaient ces mêmes infections, mais qui n'avaient pas de mutation de ce gène. Ils avaient une mutation ailleurs, dans le gène de l'IL-12, dans le gène du récepteur à l'IL-12... Des chercheurs ont donc injecté à des souris de labo des anticorps anti-IL12 ou anti-IFNγ pour bloquer ces cytokines, pour qu'elles ne se fixent plus sur les récepteurs. Ils ont montré que ça augmentait la sensibilité aux mycobactéries. A peu près une fois par mois à l'hôpital on a des sujets qui font des infections à mycobactéries et chez qui on regarde si cette voie est fonctionnelle. C'est quelque chose que l'on suit, c'est le quotidien de l'immunologie. Les composants bactériens : Les cellules de l'immunité innée se doivent de reconnaître des composés qui sont à la surface des bactéries. La composition de la paroi d'une bactérie n'est pas exactement la même entre une bactérie gram+, et une bactérie gram-. Une caractéristique des bactéries gram- est que le peptidoglycane est moins important, mais surtout, qu'il y a un lipopolysaccharide composé de lipides A et de structures glycosylées, à l'extérieur de la paroi de ces bactéries. Ce composé peut être responsable d'un choc septique, quand on a une septicémie au passage de cette bactérie gram- dans le sang. Il y a des composés comme l'acide lipteichoic et l'acide teichoic, qui sont réservés aux bactéries gram +. On retrouve le peptidoglycane dans les deux. Ces composés bactériens sont des déterminants antigéniques. 6/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée II. Reconnaissance des PAMP. Les cellules dendritiques font la connexion entre immunité innée et immunité acquise. Nos cellules de l'immunité innée (la cellule dendritique par ex), sont équipées de sets de récepteurs capables de reconnaître ces déterminants antigéniques (décrits dans la partie précédente). Tous les récepteurs capables de reconnaître ces déterminants antigéniques sont appelés Pattern Recognition Receptor (PRR). Le prototype de cette grande famille de récepteurs est le récepteur de type Toll ou Toll-Like Receptor ou TLR. Ils reconnaissent des « motifs moléculaires conservés » chez de nombreux pathogènes. Ces motifs appelés PAMP (Pathogen Associated Molecular Patterns) sont d'origine très diverse (bactérie, virus, parasite) et de nature variée. Ces récepteurs ne sont pas propres à la cellule dendritique, ils sont aussi présents sur les macrophages, les polynucléaires. Il y a donc toute une famille de récepteurs impliqués. Il y a des récepteurs qui sont exprimés à la surface, d'autres qui sont dans des compartiments endosomaux, d'autres cellulaires, mais tous vont reconnaître des composés dérivés de l'agent pathogène. 7/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Il y a les récepteurs à la surface : – – – TLR1-TLR2 ou TLR2-TLR6 existent sous forme de dimères et reconnaissent par exemple les triacyl lipopeptides, les diacyl lipopeptides,qu'on peut retrouver sur les gram +. TLR 4 en combinaison avec CD14, reconnaît le lipopolysaccharide des bactéries gram- (toutes les gram-, pas juste une souche de bactéries). TLR-5 reconnaît la flagelline (des bactéries flagellées). Il y a aussi les récepteurs qui reconnaissent des molécules qui sont dans des compartiments endosomaux. Ces cellules de l'immunité innée vont faire de la phagocytose, elles vont dégrader des particules virales ou des bactéries, et quand elles les dégradent ça passe dans des compartiments endosomaux, lysosomaux, et ça se retrouve au niveau de vésicules. Au niveau de ces vésicules il y a le domaine de reconnaissance de ces TLR qui peut reconnaître par exemple de l'ARN double brin, qui est une propriété des génomes viraux (nous nous n'avons pas d'ARN double brin). Ces TLR peuvent aussi reconnaître des régions oligonucléotidiques riches en GC, caractéristiques de l'ADN bactérien. On a donc, au niveau des compartiments de dégradation, des récepteurs qui peuvent reconnaître des structure de type acides nucléiques pouvant provenir d'agents pathogènes, et qui vont activer les cellules de l'immunité innée. Et il y a enfin des récepteurs cytoplasmiques, ce sont les NOD (Nucleotide Oligomerization Domain). Ils sont présents au niveau intracellulaire, et ils sont capables de reconnaître des muramyl dipeptides provenant de bactéries et d'activer la production de molécules. Il y a donc de nombreux récepteurs qui entrent en jeu, dont TLR4 et CD14, TLR9, TLR 6, TLR2, TLR1, TLR3, TLR7, NOD (ni membranaire, ni dans les compartiments d'endocytose, et qui permet de reconnaître des composés au niveau du cytoplasme), etc. Il y a aussi RIG-I (qui peut reconnaître des double brin d'ADN qui proviennent de virus au niveau cytoplasmique). 8/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée On est équipé au niveau des cellules de l'immunité innée (macrophages, cellules dendritiques, polynucléaires) de tout un panel de récepteurs, de PRR (NOD, RIG-I, TLR), qui sont spécialisés dans la reconnaissance de gros motifs conservés au sein de différents agents pathogènes. Ceci conduit à la production d'interférons de type 1 (IFN-1) qui ont un rôle important dans les défenses de l'immunité innée, et à la sécrétion de cytokines inflammatoires car les macrophages sont une source importante de cytokines inflammatoires. L'inflammation fait partie des première étapes de la réponse immunitaire. La reconnaissance des PAMP par les neutrophiles et les macrophages : On voit les neutrophiles et les macrophages. Les polynucléaires sont équipés de récepteurs capables de reconnaître des structures conservées (des glycanes, du LPS), et sont également équipés de récepteurs capables de reconnaître des fractions du complément. Ces fractions du complément peuvent recouvrir une bactérie au cours d'une infection, ce qui permet leur reconnaissance par les macrophages et les polynucléaires. C'est un système relativement efficace, qui se fait lui aussi grâce à des PAMP. III.Sécrétion de molécules inflammatoires Des cellules de l'immunité innée déjà présentes dans les tissus vont commencer à faire de la phagocytose, de la bactéricidie, mais sont souvent en nombre limité dans les tissus. Ces cellules (macrophages par ex) vont être activées et vont donc sécréter des cytokines pour recruter d'autres leucocytes (polynucléaires, macrophages...) sur le site de l'infection. Elles jouent sur la perméabilité vasculaire locale, ce qui permet d'avoir des cellules endothéliales moins jointives. Ça permet une sorte de diapédèse, l'extravasation, la sortie des leucocytes du vaisseau sanguin, pour rejoindre le site de l'infection. Quand ces cellules quittent le vaisseau sanguin, il faut qu'elles retournent sur le site de l'infection, et pas ailleurs. Elles vont donc être équipées d'un set de récepteurs qui vont palper le gradient de chémokines sécrétées. Plus on s'éloigne du site, moins il y a de chémokines : il y a un gradient. Les cellules, en quittant les vaisseaux, remontent ce gradient pour se rendre sur le site de l'infection. Les cellules (neutrophiles, macrophages) vont donc pouvoir migrer. 9/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Il y a une vasodilatation et une perméabilité. Il y a la triade de l'inflammation: rougeur, chaleur, œdème (fuite de liquide dans les tissus). L'immunité innée implique les neutrophiles et les monocytes qui participent au développement de la réponse inflammatoire. Libération de cytokines et de chémokines par les macrophages achevée par les bactéries Vasodilatation et perméabilité accrue : rougeur, chaleur et œdème. Les cellules inflammatoires migrent dans les tissus et libèrent des médiateurs inflammatoires : douleur. On est capable de visualiser en temps réel la réponse inflammatoire et ces événements de passage de leucocytes du sang vers les tissus. On peut donc suivre les leucocytes, leur étape d’adhérence, etc. Le recrutement des leucocytes sur le site de l'inflammation : – Les leucocytes circulent dans le sang. – Une inflammation se crée, ce qui active l'endothélium. – L'endothélium change la composition de ses molécules d'adhérence. – Les leucocytes se rapprochent de l'endothélium là où l'inflammation a activé l'endothélium. – Par des interactions faibles, les leucocytes vont se rapprocher encore et rouler sur l'endothélium : étape de rolling. – Des intégrines interviennent ce qui permet un attachement plus ferme des leucocytes sur l'endothélium. – Les leucocytes passent à travers la jonction entre les cellules endothéliales, qui est une sorte de « fermeture éclair » qui se referme après le passage du leucocyte. – Les leucocytes arrivent dans les tissus. La sécrétion des cytokines par les macrophages activés permet la mise en place d'une réponse immunitaire efficace. Les cytokines et les chémokines changent la composition, et il y aura à ce moment là des sélectines qui permettent l'attachement par des structures glycosylées présentes à la surface des leucocytes. L'activation devient de plus en plus forte, on parle d'attachement ferme, et là ça met en jeu des intégrines (et non plus des sélectines). Il y a donc cette diapédèse de ces cellules, qui vont pouvoir rejoindre les tissus et jouer leur rôle de l'immunité innée. Chez la souris mâle on peut faire de la microscopie intra-vitale, c'est à dire qu'on met l'objectif directement au contact de la peau là où elle est très fine. La peau est tellement fine qu'on arrive à voir les vaisseaux à travers. On crée une petite inflammation (avec une aiguille ou un laser) et on regarde ce qu'il se passe. 10/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée On voit la veine, on voit un flux sanguin, on voit des leucocytes qui roulent et d'autres qui sont déjà dans le tissus. Il y a des milliards de globules rouges qui arrivent et ça ne doit pas arracher les leucocytes qui roulent et qui s'attachent. Même si ce sont des interactions de faible affinité, ça maintient les leucocytes, malgré le flux sanguin. Si on clampe, on bloque le flux sanguin, on voit que certains sont attachés, d'autres roulent, d'autres sont déjà entrain de rentrer. Les leucocytes restent accrochées au niveau de la paroi de l'endothélium malgré ces forces de cisaillement importantes. Quand on déclampe, les globules rouges se remettent à circuler à toute vitesse mais les leucocytes restent accrochés. S'il n'y a pas cette inflammation, il n'y a pas cette perméabilité vasculaire, on ne recrute pas les cellules de l'immunité innée sur le site de l'infection, et on n'arrive pas à lutter contre l'infection globale. Une réponse inflammatoire contrôlée, régulée, est nécessaire à la mise en place d'une réponse immunitaire. Une réponse inflammatoire exacerbée (choc septique, syndrome d'activation macrophagique par exemple) peut entraîner la mort. Le syndrome d'activation macrophagique peut être un déficit immunitaire de l'enfant où les macrophages sont hyper-activés par des LT qui sécrètent de l'IFN-γ. Au cours d'une réponse à une infection virale ou bactérienne, l'enfant fait une réponse par les LT cytotoxiques et produit beaucoup d'IFN-γ qui activent les macrophages. Les macrophages produisent donc des cytokines inflammatoires (IL-1, IL-6, etc). Quand la réponse immunitaire est régulée, les macrophages arrêtent à un moment car ils sont détruits par les LT hyperactivés, les macrophages hyperactivés. Donc les LT meurent, les macrophages meurent, et le système se régule. Pour qu'un LT tue, il doit dégranuler et libérer des granules cytolytiques qui contiennent de la perforine. Les granules cytolytiques libérées par les cellules NK et les LT cytotoxiques contiennent de la perforine qui fait des trous dans la membrane cytoplasmique de la cellule qu'elle rencontre. Ça permet le passage des granzymes qui sont pro-apoptotiques et qui font mourir la cellule cible. Chez ces enfants malades, il y a un déficit en perforine. Il y a bien une dégranulation mais ça n'a pas d'effet car la perforine est mutée et non fonctionnelle. Les macrophages continuent d'être hyperactivés, continuent de sécréter des cytokines inflammatoires, et il y a un syndrome inflammatoire mortel si on ne supprime pas la source d'IFN-γ. Ce sont des enfants chez lesquels on va détruire temporairement tous les LT pour qu'il n'y ait plus de production d'IFN-γ, et le traitement est une greffe de moelle osseuse puisque c'est un déficit génétique. Les macrophages activés permettent la mise en place de la réponse immunitaire de manière efficace en sécrétant tout un tas de cytokines qui vont jouer un rôle important dans l'inflammation. 11/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Cytokines sécrétées par les macrophages activés: – – – – – IL-1β qui active l'endothélium (permet le changement des molécules d’adhérence pour l'attachement ferme des leucocytes), TNF-α qui augmente la perméabilité vasculaire (permet de faire entrer les immunoglobulines du complément sur le site de l'infection), IL-6 qui va activer les lymphocytes et augmenter la production d'anticorps par les plasmocytes, CXCL8, composés chémo-attracteurs (gradients qui permettent aux leucocytes de rejoindre le site de l'infection), IL-12, qui active les cellules NK et les LT, et induit la différenciation des LTCD4 en Th1. Les macrophages initient la réponse immunitaire en créant cette inflammation. Les cellules dendritiques l'initient en partant au niveau du ganglion lymphatique pour présenter l'antigène au niveau des lymphocytes T naïfs. IV. Le système du complément. L'autre voie importante est la voie du complément. C'est un ensemble de protéines, des protéases activées en cascade. Elles vont conduire à la dégradation d'agents pathogènes en créant un complexe d'attaque membranaire sur un complexe antigène-anticorps formé, pour créer des pores et ainsi tuer la cellule. Certaines voies du complément jouent un rôle majeur dans l'immunité innée. Il y a 3 voies principales : la voie classique, la voie des lectines, et la voie alternative. 12/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Ces protéines ont besoin d'être clivées pour être actives et ont des activités protéasiques. Elles libèrent des fragments, dont les principaux (grâce à l'activité C3 convertase) sont des médiateurs de l'inflammation, les anaphylotoxines. → C3a et C5a sont libérés au cours de l'activation du complément et jouent un rôle dans l'inflammation en recrutant des cellules avec l'activité de phagocytose. Elles libèrent également des fragments C3b, qui peuvent se fixer directement sur des pathogènes. Ils marquent des composants microbiens de surface pour entraîner leur destruction. Ça opsonise les pathogènes (comme les anticorps), et c'est reconnu par des phagocytes qui ont des récepteurs au fragment C3b. On peut activer en cascade toutes les protéines du complément. Si une bactérie est recouverte d'anticorps, un complexe antigène-anticorps peut activer le complément. Un complexe d'attaque membranaire se forme et entraîne alors la lyse de la cellule. Dans le système classique il faut qu'il y ait un couple antigène-anticorps (antigène bactérien reconnu par un anticorps), ça fixe du C1q et ça peut activer la voie principale du complément. Dans le système activé par des lectines, il y a des récepteurs capables de reconnaître des structures carbohydrates à la surface d'agents infectieux. Ces récepteurs, ces Mannose-Binding Lectin, peuvent de la même manière engager la voie du complément et arriver aux mêmes effets que la voie classique. Dans le système alternatif, il y a des bactéries qui peuvent être recouvertes par des fragments du complément (C3). Les macrophages ont des récepteurs pour le C3, il y a donc une phagocytose qui se fait. Il y a donc des cascades de protéines à activité protéasique, dont le but ultime est de détruire l'agent pathogène. Ce sont des composés néo-formés, c'est vraiment de l'immunité innée. On n'a pas besoin d'attendre leur synthèse, ils existent déjà dans les fluides biologiques. 13/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Les récepteurs MBL et ficolin sont capables de se fixer directement à la surface du pathogène parce qu'il y a des structures glycosylées qu'elles peuvent reconnaître et ça engage le complément. De la même manière il y a des fragments C3 du complément pour la voie alternative, qui se fixent directement sur l'agent pathogène. Les macrophages possèdent des récepteurs : CR1 par exemple reconnaît C3b ce qui entraîne la phagocytose médiée par des récepteurs, ce qui élimine l'agent pathogène. Parmi les anaphylotoxines, C3a et C5a jouent un rôle majeur. Ces petites protéines proviennent d'un clivage protéolytique de plus grosses molécules du complément. Elles augmentent la perméabilité vasculaire et modifient le niveau d'expression des molécules d'adhérence des cellules endothéliales, qui augmente. L'augmentation de cette perméabilité vasculaire permet le passage de fractions du complément et des immunoglobulines, mais permet aussi de faire rentrer dans les tissus des cellules de l'immunité innée puis de l'immunité adaptative. Quand les LT reviennent par voie sanguine sur le site de l'infection il faut qu'ils quittent les vaisseaux également pour passer au niveau du site de l'infection. 14/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée V. Mécanismes lors d'une infection virale Les cellules elles-mêmes jouent un rôle dans la lutte contre les virus qui les infectent, en sécrétant des IFN-1. Avec NOD ou RIG-I, à la différence des autres (TLR), ces molécules induisent la sécrétion d'IFN-1. Alors que les autres TLR induisaient plutôt des réponses à cytokines inflammatoires. Les récepteurs RIG-I et NOD-2 reconnaissent des virus. Or les virus infectent les cellules de l'hôte, qui peuvent s'en protéger en partie en répondant par des sécrétions d'IFN de type 1 (IFN-α et IFN-β). Ces interférons jouent plusieurs rôles : – Induction de la résistance à la réplication virale (les virus se multiplient moins facilement) – Augmentation de l'expression des molécules HLA de classe I. Ça augmente la chance par la cellule infectée d'être reconnue par un LT cytotoxique. Il y a un côté kamikaze qui évite la dissémination virale. – Activation des cellules dendritiques, des macrophages, et des cellules NK (cellules de l'immunité innée impliquées dans le contrôle des infections virales). 15/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Réponse à une infection virale : → Production d'IFN de type 1, de cytokines inflammatoires, d'IL-12 par les cellules de l'immunité innée. → Les cellules NK par leur système de reconnaissance du soi et du non soi et des ligands induits par le stress, sont capables de lyser les cellules infectées par des virus. Ça c'est dans les phases précoces de l'infection. S'il n'y a pas l'immunité adaptative, on ne peut pas contrôler une infection virale. L'immunité innée le plus souvent n'est pas très efficace pour éliminer une infection virale, il y a besoin d'une collaboration entre cellules NK et LT (qui sont les 2 sources de production d'IFN-γ). Il y a des bactéries intracellulaires qui peuvent aussi être éliminées par cette voie. Les cellules NK participent donc à l'élimination de bactéries intracellulaires. L’élimination de certains pathogènes intracellulaires nécessite une coopération cellulaire entre des macrophages infectés et des lymphocytes sécréteurs d’IFN-γ tels que les cellules NK. 16/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée C. Conclusion Réponse immunitaire : Quels acteurs à quels moments ? . Ce tableau résume bien les étapes de la réponse immunitaire. Réponse immédiate (0-4h) : Dans les premières heures, c'est l'immunité innée qui se met en place. Il n'y a pas de mémoire. On répond toujours de la même manière, que ce soit la première fois ou la troisième fois puisqu'on a toujours les mêmes récepteurs. Dans l'immunité adaptative il y a une amélioration de la réponse pour les immunoglobulines notamment, au cours des infections : on passe des IgM de faible affinité aux IgG de forte affinité dans la réponse secondaire. À chaque fois on augmente l'affinité et la quantité d'anticorps (principe de la vaccination). Fonctions de barrières : dans les premières minutes de l'infection c'est la peau et les épithéliums. → Pour répondre aux pathogènes extracellulaires (bactéries essentiellement) il y a des cellules phagocytaires, et il y a la voie du complément (fragments solubles du complément qui se fixent directement sur les bactéries). → Pour répondre aux bactéries intracellulaires, les macrophages les prennent en charge. → Pour répondre aux cellules infectées par des virus, il y a les cellules NK. 17/18 TSSI – Dynamique de la réponse innée Réponse précoce (4-96h) : La réponse précoce est induite par des médiateurs de l'inflammation (cytokines, chémokines qui sont produites). Il n'y a pas de LT spécifiques encore, il faut attendre 5-7 jours. Les fonctions de barrières sont l'inflammation locale et le TNF-α. → Pour répondre aux pathogènes extracellulaires il y a le système du complément avec les lectines par exemple, et des anticorps. Il y a deux types d'antigènes, et donc deux types de réponse pour les LB. – Antigènes thymo-indépendants : Certains LB vont être tout de suite activés par la rencontre avec l'antigène, pour se transformer en plasmocytes très rapidement (car ils n'ont pas besoin de l'aide des LT). C'est le cas pour les antigènes thymo-indépendants. Les LB n'ont pas besoin de coopération avec des LT. C'est très rare. – Antigènes thymo-dépendants : Dans la majorité des cas, le LB reconnaît l'antigène par son immunoglobuline de surface, et a besoin d'une coopération avec le LT. Il y a besoin d'attendre, ce n'est plus de l'immunité innée ou de phase précoce. → Pour répondre aux bactéries intra-cellulaires, les macrophages activés ont commencé à sécréter des cytokines, qui peuvent coopérer avec des LT avoisinants et des cellules NK, qui vont sécréter des cytokines de type IFN-γ, et coopérer dans l'élimination du pathogène. → Pour répondre aux cellules infectées par des virus, ce sont toujours les cellules NK qui sont impliquées à ce stade. Les NK vont recevoir un signal : les cellules de l'immunité innée de la lignée myéloïde sécrètent de l'IL12, qui active les cellules NK. 18/18