26/09/2013 AGARD Geoffray L2 Tissu sanguin et système

TSSIBS – Différenciation et Fonctions des Cellules Myéloïdes
26/09/2013
AGARD Geoffray L2
Tissu sanguin et système immunitaire - Bases générales
BONGRAND Pierre
12 pages
Différenciation et Fonctions Immunitaires des Cellules Myéloïdes
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Plan
A. Introduction
B. Définition, Description et Cinétique
I. Définition et Caractérisation
II. Distribution Tissulaire et Maturation
III.Activation des Phagocytes Mononucléés
C. Les Fonctions des Cellules Myéloïdes
I. Migration (interaction avec l'endothélium, chimiotactisme)
II. Phagocytose
III. Présentation de l'Antigène
IV.Libération des Facteurs Biologiquement Actifs
V. Cytotoxicité
VI. Phagocytose Mononucléée et Athérosclérose
VII. Fonctions Ostéoclastiques

TSSIBS – Différenciation et Fonctions des Cellules Myéloïdes
A. Introduction
Le système immunitaire est très important : il a un rôle déterminant dans de très nombreuses situations
pathologiques comme par exemple les infections, les maladies cardiovasculaires, les allergiques, les maladies
auto-immunes, les réactions vis-à-vis des greffons, des biomatériaux, les cancers …
2 mécanismes fondamentaux
•Immunité Innée : Apparue au début de l'évolution. Codé génétiquement, c'est un système de défense
général, efficace mais insuffisant.
•Immunité Spécifique : Reconnaissance spécifique des agents étrangers.
Les cellules myéloïdes sont impliquées dans ces 2 mécanismes. Le système inné s'active en premier et va
stimuler le système spécifique qui va améliorer la réponse.
2 systèmes de reconnaissance des antigènes
•Anticorps fabriqués par les lymphocytes B
•Lymphocytes T : Met plus de temps à agir et est moins bien connu.
B. Définition : Description et Cinétique
I. Définition et Caractérisation
a. Généralités - Histoire
Le terme de macrophage a été utilisé par Metchnikoff dès le siècle dernier. En 1924, Ashoff définissait le
système réticuloendothélial comme une famille de cellules réparties dans l'organisme et susceptibles de capter
des particules colloïdales qui y étaient introduites.
Cette classification a été critiquée dans la mesure ou ce système comprenait des populations cellulaires
d'origines et de fonctions très différentes (macrophages, mais aussi fibroblastes, cellules endothéliales ...). C'est
pourquoi, en 1969, il a été proposé d'individualiser le système des phagocytes mononucléés, appartenant à la
lignée myéloide, issu de la moelle osseuse.
Dans les années 70, Van Furth propose une autre classification en s'intéressant aux cellules responsables de la
phagocytose appelées aussi phagocytes professionnel mononucléés.
Les critères de définition des phagocytes mononucléés sont essentiellement :
•Leur capacité de phagocytose de particules couvertes d'anticorps, particules de latex...
•Leur capacité d'adhérer aux récipients de culture et, après un délai variable suivant leur état
d'activation, de s'étaler. Cette propriété a conduit à utiliser assez souvent le terme de Cellules
adhérentes pour désigner cette population cellulaire.
•Une morphologie permettant de les distinguer sans ambiguïté des granulocytes (dont la forme du
noyau a conduit à la dénomination erronée de polynucléaire).
•L'expression d'estérases non spécifiques donnant un marquage cytoplasmique diffus, inhibable par les
ions fluorures.
•L'expression de certains marqueurs antigéniques. Les meilleurs sont sans doute CD14 (un récepteur
des lipopolysaccharides couplés à la LPS-BP) et CD68 (molécule acide et fortement glycosylée dont
l'équivalent murin est la macrosialine). On cite aussi CD13 (aminopeptidase N) et CD33 (membre de la
superfamille des immunoglobulines fixant l'acide sialique, sans doute bloquée par des interactions en cis
dans la cellule non activée).
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On peut distinguer trois populations
•Phagocytes Mononucléés : Vie longue, nombreuses fonctions notamment pour initier la réponse
spécifique, noyau polylobé, descendants des monocytes. 2 types de fonctions :
Effecteurs, à peu près comme les granulocytes.
Fonctions métaboliques et dans le développement immunitaire.
•Granulocyte : Surtout effecteurs, cellules les plus abondantes. Durée de vie courte. Ils détruisent des
antigènes infectieux via phagocytose.Il y a plusieurs familles en fonctions des granulations et de leur
coloration.
•Cellules Dendritiques : Initiation de la réponse spécifique. Avalent l'antigène infectieux pour le
présenter aux lymphocytes T afin qu'ils développent la réaction immunitaire. Expression constitutive du
CMH II (inductible par activation chez les macrophages). Nécessite une dégradation incomplète des
agents étrangers. Forme spécialisée de Cellule Présentatrice d'Antigène (= CPA). Proviennent en partie
ou en totalité de précurseurs myéloides, qui peuvent se différencier dans cette voie en présence de GM-
CSF et d'IL-4 ou de TNFα.
Parmi les marqueurs utiles, on peut citer CD1 (structure analogue à celle des molécules d'histocompatibilité de
classe I, aussi exprimée par les thymocytes corticaux), et CD83.
Cinétique : les cellules naissent dans la moelle osseuse puis passent dans le sang. Les granulocytes survivent
quelques jours dans le sang puis passent dans les tissus (1 semaine). Les phagocytes mononucléé passe un ou
deux jours dans le sang sous forme de monocytes puis une fois dans les tissus ils vivent plusieurs moi. Une fois
leur phagocytose entamée, les phagocytes deviennent des cellules migratrices et se déplacent vers les ganglions
pour présenter les antigènes aux lymphocytes T.
La définition des populations cellulaires a des limites à cause de la Plasticité. Les populations cellulaires ne
sont pas bien définies car on peut transformer une cellule en une autre (adipocytes → macrophage). La
différenciation est donc moins absolue que ce qu'on pensait et on parlera plutôt "d'Etat d'Activation".
Comment définir / reconnaitre une population cellulaire ? : La méthode classique consiste à colorer une
population cellulaire (au MGG) et étudier ensuite la morphologie, ou encore la cytochimie (coloration des
enzymes). Les immunologistes ont une approche différente et donc ils utilisent :
•Les Fonctions (+++) : phagocytose, adhésion, présentation …
•Marqueurs Antigéniques : Par cytométrie de flux. Utilisation d'anticorps Monoclonaux qui
reconnaissent une molécule particulière ou un cycle particulier. Fabrication d'anticorps monoclonaux
contre les cellules du système immunitaire pour marquer les molécules de membrane. En comparant les
anticorps, on s'est aperçu qu'il y avait des familles d'anticorps qui réagissaient avec les mêmes choses,
on les a donc définis par leur "Classe de Différenciation" (CD) ≈ 300. C'est une classification des
antigènes de membrane des leucocytes.
•Transcriptome : Statistique multivariée, clustering. Méthodes permettant d'étudier toutes les protéines
synthétisées par les cellules par étude des RNA par micro puces d'ADN.
En routine on étudie les antigènes exprimés par les leucocytes grâce à la Cytométrie de Flux :
•On prend les cellules que l'on fait passer dans un jet d'eau très fin (quelques centaines de µm).
•Les cellules passent ensuite une par une devant un laser et diffusent sa lumière ce qui indique la taille et
la forme du leucocyte.
•On peut marquer la cellule avec des anticorps fluorescents ce qui entraine une absorption et une
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émission photonique à une longueur d'onde plus élevée.
•Puis par des filtres dichroïques, on dissocie la lumière et on calcul l'intensité de la lumière en fonction
de la longueur d'onde.
Cette méthode permet d'analyser environ 10 000 cellules par minute
Cytométrie de Flux :
Quelques marqueurs des phagocytes :
•CD14 (récepteur LPS) → Spécifique des cellules Myéloïdes qui reconnaissent les lipopolysaccharides
bactériens.
•CD11 / CD18 (LFA-1, MAC-1/CR3, CD150/95 CR4) → Intégrines spécifiques des Leucocytes
•CD16, CD32, CD64 (monocytes) → Récepteurs aux immunoglobulines spécifiques des cellules
phagocytaires.
Remarque : MAC = Macrophage
L'Analyse en Composants Principaux (PCA) : Une manière abstraite de traiter des données
multidimensionnelles. L'étude de 5 000 cellules revient à considérer un espace à 5 000 dimensions. Ces cellules
sont représentées par des groupes de points appelés "Clusters". Le traitement de données est très complexe.
II. Distribution Tissulaire et Maturation
•Le Granulocyte : Effecteur a vie courte
•Le Monoblaste : Dans la moelle osseuse, se différencie en promonocyte puis en monocyte. Exprime
des récepteurs pour les immunoglobulines G et peut phagocyter des hématies couvertes d'anticorps.
•Le Monocyte : Passe dans le sang (où il existe une fraction de cellules libres et une fraction dite
"marginée", liée aux parois vasculaires) puis, avec une demi-vie estimée à 70 heures chez l'homme, dans
les tissus périphériques. Cette cellule se différencie ensuite en fonction des stimulations de
l'environnement, donnant naissance aux cellules de Kupffer (foie), aux macrophages alvéolaires,
pleuraux, péritonéaux, péricardiques, spléniques, ganglionnaires, aux histiocytes (conjonctifs),
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probablement aux cellules de Langerhans , aux ostéoclastes , aux cellules de la microglie. Ces cellules
peuvent survivre plusieurs mois et elles ne se divisent pratiquement plus.
•Les Cellules Dendritiques Immatures : Se trouvent en périphérie. En présence d'antigènes, ces
cellules migrent vers les organes lymphoides en subissant une maturation qui se traduit par une
diminution de la capacité de phagocytose et une augmentation de la capacité de présentation (due à une
densité élevée de molécules d'histocompatibilité ou de molécules accessoires telles que CD86).
Le développement des phagocytes mononucléés est régulé par des facteurs de croissance tels que :
•Le M-CSF ou CSF-1 → Macrophage Colony Stimulating Factor
•Le GM-CSF ou Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor
•Le multi-CSF ou interleukine 3 (IL-3)
Ces facteurs peuvent stimuler à la fois les cellules souches et des formes différenciées. La régulation de la
synthèse de ces cytokines est complexe. L'IL-3 peut être libérée par les lymphocytes T ainsi que certaines
lignées myélomonocytaires. Le M-CSF et le GM-CSF sont produits par les macrophages, mais aussi par les
fibroblastes et les cellules endothéliales, qui peuvent être stimulés par le TNF alpha (Tumor Necrosis Factor
alpha) ou l'IL-1, libérés par les macrophages.
Remarque : Ostéopétrose provient d'un déficit de fonctionnement des ostéoclastes ce qui fait que l'os trop
dense
III. Activation des Phagocytes Mononucléés
Les macrophages présents dans les tissus en l'absence de réaction inflammatoire sont qualifiés de résidents .
Leur activité de synthèse est réduite. Leur capacité de phagocytose et de digestion des microorganismes est
faible. Le terme "elicited macrophage" a été utilisé pour définir les macrophages apparaissant à la suite d'une
inflammation locale (injection intrapéritonéale de milieux de culture ou de certaines protéines).
Ces cellules ont une capacité d'étalement augmentée, une activité métabolique (réponse oxydative en
particulier) plus importante que celle des macrophages résidents.
Cette activation nécessite en règle l'intervention de facteurs lymphocytaires dont le plus important est
l'interféron gamma, principal constituant de l'activité MAF (Macrophage Activating Factor). Ce phénomène
d'activation est très important, puisqu'il peut décider de l'issue d'une infection causée par une bactérie ou un
parasite à développement intracellulaire.
Certaines cytokines (IL-4) peuvent induire une activation partielle des monocytes, voire inhiber certaines
fonctions. Les fonctions des phagocytes mononucléés dépendent donc de manière critique de la nature des
cytokines libérées par les lymphocytes T.
Les macrophages peuvent être activés par la reconnaissance directe de substances microbiennes
(lipopolysaccharides, sucres, RNA à deux brins, Séquences CpG déméthylées).
Les lipopolysaccharides bactériens stimulent le récepteur CD14. Récemment, on a mis en évidence les "Toll-
like receptors", analogues de récepteurs caractérisés chez la drosophiles, et présentant également une
homologie avec les récepteurs de l'IL-1.
Les Voies d'Activation
•M1 / M2
◦M1 : Activation contre des agents au développement intracellulaire → Toxicité prioritaire
◦M2 : Activation contre des agents au développement extracellulaire → Phagocytose prioritaire
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