24/10/13 BATTISTA Jennifer L2 TSSIBG Pr Frédéric Vely 14

TSSIBG- Dynamique de le réponse innée
24/10/13
BATTISTA Jennifer L2
TSSIBG
Pr Frédéric Vely
14 pages
Dynamique de la réponse innée
Plan
A. Introduction
I. Évolution d'une infection en fonction de le présence du système immunitaire
II. Différence entre le système immunitaire innée et adaptatif
III Les barrières naturelles
B. Dynamique de la réponse immunitaire
I. Mécanismes généraux
II. Reconnaissance PAMP-TLR
III. Sécrétion de molécules inflammatoires
IV. Le système du complément
V. Mécanismes lors d'une infection virale
VI. Mécanismes coopératifs avec les cellules NK
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A. Introduction
I. Évolution d'une infection en fonction de la présence du système immunitaire
On observe que chez un sujet sain, le nombre de micro-organismes va croître au début de l'infection et si le
système immunitaire fonctionne correctement on peut éradiquer l'agent pathogène.
En revanche si il n'y a pas d'immunité innée fonctionnelle, la charge d'agent pathogène croit de façon
exponentielle très tôt après l'infection et ce malgré la présence d'un système immunitaire adaptatif fonctionnel,
celui-ci risque d’être débordé par la charge infectieuse et il n'y aura pas de contrôle de cette infection.
A l'inverse lorsqu'il a uniquement le système immunitaire inné fonctionnel, on aura un contrôle de la charge
infectieuse uniquement au début de l' infection puis de nouveau une perte de contrôle sans la présence d'un
système immunitaire adaptatif fonctionnel.
Il y a donc une collaboration étroite entre les cellules de l'immunité innée et les cellules de l'immunité
adaptative.
II Différence entre le système immunitaire innée et adaptatif
La spécificité de la reconnaissance est héritée dans le
génome pour les récepteurs de l'immunité innée qui
reconnaissent des structures très conservées. Alors que pour
l'immunité adaptative on hérite pas de récepteurs mais de
segments de gênes pour le BCR et le TCR que l'on va
réarranger aléatoirement pour avoir des récepteurs ayant une
reconnaissance très particulière.
Ces récepteurs sont exprimés par tous les types des cellules
de l 'immunité innée (macrophages, polynucléaires, cellules
dendritiques), par contre le TCR uniquement les
lymphocytes T de même le BCR pour les lymphocytes B.
La réponse est immédiate pour l'innée dans les premières
heures post infection, pour l’adaptatif il faut attendre au
moins 5 jours.
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Les récepteurs de l'immunité innée reconnaissent une très large classe d'agents pathogènes : les bactéries Gramvia le lipopolysaccharide qui est un éléments très conservé parmi les souches bactériennes alors que pour
l’immunité adaptative on aura la reconnaissance d'un épitope pour une immunoglobuline donnée.
Il y a une distribution clonale pour les lymphocytes B et T qui n'expriment qu'un seul type de récepteur pour un
antigène à sa surface en multiples copies avec une spécificité très grande.
III Les barrières naturelles
Pour l'immunité innée la première protection contre les agents infectieux sont les muqueuses. Ces barrières
naturelles peuvent être:
• Mécaniques
- Cellules épithéliales attachées par les jonctions serrées
- Flux d’air ou de liquide à la surface épithéliale
- Déplacement du mucus par les cils vibratiles
• Chimiques
- Acides gras (peau)
- Enzymes : lysosyme (salive, sueur, larmes)
- pH bas (estomac)
- Peptides antibactériens
• Microbiologiques
- La flore normale est en compétition pour les nutriments et pour l’attachement à l’épithélium et peut produire
des substances antimicrobiennes.
Il faut distinguer le non soi non dangereux du non soi dangereux : au niveau du tube digestif, on note la
présence de nombreux acteurs où chacun tire parti de cette colonisation, par contre si une bactérie crée une
inflammation locale elle sera considérée comme du non soi dangereux et une réponse immunitaire se mettra en
place.
B. Dynamique de la réponse immunitaire
I. Mécanisme généraux
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Suite à une blessure, il y a franchissement des barrières naturelles et pénétration de la bactérie à l’intérieur du
derme et de l'épiderme .
A ce niveau-là on note déjà la présence de cellules de l'immunité innée comme la présence de macrophages qui
vont permettre de phagocyter puis de digérer ces bactéries dans des compartiments acides. Il va se créer une
vacuole de phagocytose qui va migrer dans les endosomes puis les lysosomes (endolysosome) pour permettre la
présentation de peptides antigéniques.
Ces peptides vont être associés à des molécules d' histocompatibilité de classe I ou II pour coopérer avec les
cellules de l' immunité adaptative.
A coté de ces macrophages on note également la présence de polynucléaires neutrophiles également capablent
de phagocytose mais surtout de bactéricide. Ces globules blancs majoritaires chez l'homme sont indispensables
pour l' élimination des agents bactériens.
D'autres cellules de l'immunité innée jouant le rôle d'intermédiaires, les cellules dendritiques, vont coopérer à
la mise en place de l’immunité adaptative. Lorsque elles sont immatures ces cellules sont en périphérie et ont
une très importante capacité de phagocytose. Une fois cette phagocytose effectuée, elles vont associer les
peptides produit à partir des agents pathogènes à leurs molécules du CMH. Au cours de leurs trajet vers le
ganglion lymphatique elles vont exprimer de nombreuse molécules de CMH de classe I ou II pour les associer
aux peptides et elles vont progressivement perdre leurs propriété de phagocytose. Dans les ganglions elles
vont stimuler les lymphocytes T. Si celui-ci présente le bon récepteur il y aura prolifération clonale. Puis
coopération avec les lymphocytes B qui vont produire des Ac, et les lymphocytes T helpers vont produire des
cytokines qui vont augmenter la réponse immune. Il y a un retour de ces cellules par voie sanguine sur le site
de l' infection.
Une des caractéristiques des cellules de l'immunité innée sont qu'elles ne présentent pas de BCR ni de TCR, il
n'y a donc pas de reconnaissance de structures très spécifiques, ni beaucoup de récepteurs pour reconnaître
l'ensemble des agents pathogènes rencontrés. Elles reconnaissent donc des structures très conservées chez les
pathogènes au cours de l'évolution.
Dans une bactérie Gram – se trouvent des composés très immunogènes : le lipopolysaccharide (LPS) et les
cellules de l'immunité innée sont capables de reconnaître tous les lipopolysaccharides de ces Gram -, il n'y a
donc pas de spécificité très fine.
Les cellules de l'immunité innée vont également reconnaître le peptido glycane, spécifique de certaines
bactéries gram + et même gram -.
Il y a donc une grande différence entre les récepteurs de l'immunité innée et adaptative.
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II. Reconnaissance PAMP-TLR
Les cellules dendritiques permettent la connexion entre l'immunité innée et adaptative. Elles sont capables de
présentation antigéniques et elles sont également équipées de récepteurs spécialisés dans la reconnaissance de
certains motifs: ces motifs appelés PAMP (Pathogen Associated Molecular Patterns) sont d’origine très diverses
(bactérie, virus, parasite) et de nature variée.
Les récepteurs sont appelés les Toll Like Receptors ou TLR. Ils appartiennent à la grande famille des PRR
(Pattern-Recognition Receptors).
Ces cellules dendritiques sont donc équipées de récepteurs les TLR qui sont capables de reconnaître les PAMPs
dérivés d'agents pathogènes.
Les différents TLR et les PAMPS
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Le TLR3 reconnaît l'ARN double brin présent chez certains virus. Présence de ce récepteur TLR non pas à la
surface mais à l’intérieur de la cellule qui pourra détecter la présence de l'ARN viral au cours de son cycle
réplicatif. Ce qui permet donc la reconnaissance des ARN viraux lorsqu' ils sont simple brin (TLR-7) ou double
brin ( TLR-3).
Le TLR4 reconnaît le LPS des bactéries Gram-négative. De même l' ADN CpG n'est présent que chez les
bactéries, et il existe au niveau intracellulaire des récepteurs capables de reconnaître cet ADN.
Au final on a peu de récepteurs pour reconnaître l'ensemble du monde infectieux à la différence de l'immunité
adaptative où l'on a une spécificité très fine qui s'établira par des réarrangements géniques.
Rem : le symosan est un composé présent chez les levures.
Cette reconnaissance PAMP-TLR va conduire à l'activation de facteurs de transcription le NF-KB qui
permettra la production de cytokines. Ces signaux permettront d'activer la réponse immunitaire sur le site de
l'infection.
La reconnaissance des PAMP par les neutrophiles et les macrophages.
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III Sécrétion de molécules inflammatoires
Au niveau du site de l'infection ces cellules de l'immunité innée ne sont pas en nombre suffisantes, elles vont
alors secréter des molécules inflammatoires: des cytokines qui vont activer d'autres cellules de l'immunité
innée et adaptative. Une fois la phagocytose effectuée, le macrophage activé secrète donc des cytokines, des
chemokines qui vont activer l’endothélium vasculaire en le perméabilisant localement sur le site de l'infection.
Grâce a cette inflammation locale, les jonctions sont plus lâches et permettent le recrutement d'autres cellules.
S'il n'y a pas cette réponse inflammatoire il n'y a pas de réponse immunitaire.
La réponse inflammatoire fait partie intégrante de la réponse immunitaire.
L’immunité innée implique les neutrophiles et les monocytes qui participent au développement de la réponse
inflammatoire.
Test in vivo chez la souris pour étudier le recrutement des lymphocytes sur le site de l'infection.
Dans un premier temps, les cytokines induisent la
synthèse de sélectines par l'endothélium
vasculaire, ces sélectines vont se lier à des sucres
présents à la surfaces des leucocytes. À un certain
moment, les cellules effectuant un « rolling » à la
surface de l'endothélium vont provoquer un
véritable clampe réduisant le débit sanguin leur
permettant de renforcer leur accrochage.
Suite à l'infection la présence de médiateurs vont
fragiliser et activer l’endothélium. Les leucocytes
s'accrochent et traversent la paroi des vaisseaux
par trans-migration et se retrouvent dans les tissus
sur le site de l'infection: c'est la diapédèse des
leucocytes.
S'il n'y a pas cette inflammation, il n'y a donc pas
de recrutement des cellules de l'immunité innée et adaptative sur le site de l'infection.
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Durant ce processus inflammatoire les macrophages activés vont donc secréter des nombreuses cytokines dites
inflammatoires qui permettra la mise en place d'une réponse immunitaire efficace.
Ces cytokines ont toutes des propriétés différentes, par exemple l'IL-12 va permettre l'activation des
lymphocytes NK et la différentiation lymphocytaire.
Ce sont ces cytokines qui sont responsables de la fièvre. Il faut distinguer la fièvre ponctuelle aiguë liée à une
inflammation qui permet la mise en place du système immunitaire, de la fièvre chronique avec lequel il faut
lutter avec des anti-inflammatoires.
IV. Le système du complément
A côté de ces cytokines il existe également des protéines sériques synthétisées dans le foie et qui jouent un rôle
dans l'étiquetage et l’élimination des agents pathogènes.
Il y a un processus dans la réponse immunitaire: « l'ospsonisation » : ce mécanisme consiste à recouvrir les
agents pathogènes de façon à ce que les agents marqués soient reconnus par le système immunitaire.
On parle de CDCC pour Cytotoxicité Dépendante du Complément.
Il se fait par deux mécanismes:
– Les anticorps spécifiques vont recouvrir des agents pathogènes, c'est un signal de danger qui va
conduire à la lyse cellulaire.
– L'agent pathogène est capable d'activer des protéines du complément et les macrophages possèdent des
récepteurs pour le complément vont reconnaître les bactéries opsonisées par les protéines du
complément.
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Trois voies du complément:
– la voie classique qui nécessite un complexe antigène anticorps pour s'activer, elle fait donc partie de
l'immunité adaptative.
– La voie des lectines qui fait intervenir des fragments du complément (le C3 qui va se fixer à la surface
des bactéries)
– La voie alternative des lectines reconnaissent des surfaces glycosylées présentes à la surface des agents
pathogènes ;
Au cours de l'activation du complément, on a donc un étiquetage des bactéries comme étant à éliminer mais
également production de petites molécules du complément qui vont jouer un rôle dans la vasodilatation de
l’endothélium.
Il y a donc une coopération entre les cytokines sécrétées par les macrophages et les protéines sériques du
complément qui vont produire des fragments protéiques impliqués dans la vasodilatation de cet endothélium.
Il est à noter que si le complément est activé jusqu'à sa voir terminale, il va être responsable de la formation
d'un complexe d'attaque membranaire qui va permettre la lyse directe de la cellule ou du pathogène.
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Certaines voies du complément jouent un rôle majeur dans l'immunité innée
rem → coated with « C3b »
De petits fragments du complément initient une réponse inflammatoire locale : se sont des anaphylatoxines
(C3a, C4a et C5a), elles vont créer une vasodilatation locale.
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V Mécanismes lors d'une infection virale
→ interférons de type 1
→ diminution du cycle réplicatif
→ activation des LT CD8+ (cytotoxiques) qui sont justement
responsables de l'immunité cellulaire.
Lors d'une infection virale, les macrophages et des cellules dendritiques vont phagocyter des particules
pathogènes, ce qui va induire leurs activations. Une fois activées ces phagocytes mononuclées vont sécréter des
cytokines de type interférons IFN-α et IFN-β (se sont des interférons de type 1).
Ces interférons vont avoir pour rôle :
-de diminuer la réplication virale,
- d'augmenter l'expression de molécules HLA classe I présente sur toutes les cellules qui sont reconnus par les
lymphocytes T par leurs TCR associés aux peptides antigéniques.
Ces interférons vont également permettre d'activer les cellules NK pour tuer les cellules infectées par les virus.
.
La charge virale croit dans les premiers jours de l'infection puis diminue grâce aux éléments de l'immunité
innée.
Les macrophages activés vont produire des cytokines inflammatoires dont les IL12 qui vont activer les cellules
NK.
Ces NK activés par les IL-12 participeront à éradiquer l'infection virale dés les premiers jours. Ces cellules NK
sont donc impliqués dans la réponse anti virale au cours de l'immunité innée.
Au final la réponse adaptative se met en place au bout d'une semaine ce qui correspond à la diminution de la
charge virale.
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VI .Mécanismes coopératifs avec les cellules NK
La cellule NK pour être fonctionnelle doit tout d'abord (si elle rencontre une cellule) reconnaître si il s'agit
d'une cellule infectée par un virus ou s'il s' agit d'une cellule saine.
Lorsqu'elle est saine, une cellule exprime des HLA classe I. C'est un marqueur du soi qui est donc un signal
d'inhibition pour les NK.
Si une cellule est infectée par un virus, elle subit un stress qui va lui faire exprimer à sa surface des ligands qu
elle n'exprimait peu ou pas quand elle n'est pas stressée.
La présence de CMH classe I et de ligands activateurs constituent une balance de signaux pour la cellule NK,
s'il y a une activation plus importante qu'une inhibition il y aura lyse cellulaire.
C'est le mécanisme de cytotoxicité naturelle des cellules NK, à côté de ce mécanisme il en existe un autre
dépendant des anticorps et qui appartient donc à la réponse adaptative.
Les cellules NK participent également au contrôle des bactéries intracellulaires ( Listeria). Ces bactéries vont
être phagocytées par les macrophages. Les lymphocytes NK possèdent des récepteurs à l'IL-12 qui sont
secrétés par les macrophages activés. Une fois activées ces NK vont produire des interférons γ qui vont agir
sur les macrophages: c'est une boucle d'amplification qui permet la réponse immunitaire.
Un macrophage seul n'arrive pas à éliminer un agent infectieux, il a besoin de collaborer avec des cellules
produisant des interférons γ. Dans le cas de l'immunité innée ces cellules sont les NK, dans le cas de
l'immunité adaptative il s'agit des lymphocytes Th1.
Certaines familles présentent des infections très sévères à des mycobactéries anodines qui engendrent des
problèmes cérébraux parce que ils présentent un déficit dans les mécanismes de collaboration: une mutation du
gène de l'interféron γ , ou de son récepteur, ou un déficit de cytokine IL-12.
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