Systeme clef de l`immunite innee le complement

UE9-IMMUNOPATHOLOGIE
Pr P.GASQUE
Date : 02/03/2015
Promo : DFGSM2 2015/2016
Plage horaire : 16h15-18h15
Enseignant : Pr GASQUE
Ronéistes :
LAW-KAM Thomas
PARATIAN Rayan
LE SYSTEME CLEF DE L’IMMUNITE INNEE:
LE COMPLEMENT
I-L ‘immunité innée
A. Immunité Innée et Immunité Adaptative
B. Qu'est-ce qu'un pathogène?
1- La reconnaissance sélective (concept 1)
2- Pathogène = microbes + débris dérivés de l'hôte (concept 2)
C. Les mécanismes de reconnaissance
1- Introduction
2- Le rôle du PRR (TLR4)
3- Le rôle du LPS
4- Les différents PRR
D. Un exemple de PRR: Les Toll Like Receptor (TLR)
II- Système de défense contre les virus
III- Système de défense contre les bactéries
A. La phagocytose
B. Le système du complément
1- Introduction, historique, généralités
2- Les 3 voies d'activation
Introduction
L'objectif de ce cours est de comprendre quel est le rôle de l'immunologie. De manière générale, son rôle
essentiel est de tuer les pathogènes.
Le mot «pathogène» devra être pris au sens le plus large possible, ça n'est pas qu'un microbe, ça peut être
une cellule cancéreuse ou une cellule apoptotique.
L'immunologie comprend deux grands volets:
-l'immunité innée (II) immunité naturelle mise en place dès qu'on sera infecté en contact avec un élément
pathogène (phase de minutes à heures)
-l'immunité adaptative (IA) ne peut se faire que si l'immunité innée a été instruite. L'objectif étant de
produire des anticorps, des cellules T, CD4, CD8 qui vont réagir beaucoup plus tardivement.
En d'autres termes, si votre II n'a pas lieu et que vous attendez l'IA, celle-ci ne pourra pas être efficace. Vous
serez déjà décédés de cette infection parce que votre système immunitaire (SI) aura mis trop de temps à
réagir contre l'agent infectieux.
L'II nous protège des éléments pathogènes tout en préservant nos cellules normales. Le système du
complément, pourtant très cytotoxique, va éliminer les pathogènes mais épargner nos propres cellules.
I-L ‘immunité innée
A. Immunité Innée et Immunité Adaptative
-L'II est la première à apparaître, les premières heures
voire les premiers jours suite à une infection.
Elle comprend les phagocytes, les macrophages, les
cytokines pro-inflammatoires (TNFα), les interférons
anti-virales α et β.
(Les interférons γ concernent l'immunité
lymphatique)
-Inéluctablement, l'IA sera beaucoup plus tardive et ne pourra être établit que si l'II a joué son rôle.
Elle comprend les lymphocytes T et les lymphocytes B capables de produire une quantité importante
d'anticorps lorsqu'ils se différencient en plasmocytes.
(Partie infection approfondie par JJH)
Cells and molecules of immunity
Voici une autre représentation de la dichotomie
mais cette fois-ci au niveau des cellules impliqués
dans la fonction des différents SI.
-On abordera essentiellement le rôle des
macrophages, du complément, du neutrophile.
-Les Natural Killer, les basophiles et les
éosinophiles ne seront pas abordés. (Vu avec JJH)
Notez juste que le basophile est impliqué dans
l'asthme et agira contre un pathogène qui est un
allergène. Les éosinophiles sont impliqués dans la
défense anti-parasitaire. Ils vont s’agréger aux
parasites et par un mécanisme de dégranulation,
libérer de nombreuses protéases responsables de la
dégradation du parasite.
-Les cellules de l'II ont des fonctions phagocytaires et de lyse (réaction allergique).
-Dans l'IA, on retrouve les lymphocytes T et B avec une production d'anticorps et de CD8 cytotoxiques.
L'activité cytotoxique est dépendante des CD8 et l'activité de lyse (neutralisation) est dépendante des
anticorps.
Dans le cas du Chikungunya ou du Zika, les Ac vont neutraliser le virus et l’empêcher de pénétrer dans la
cellule cible. Bloquer l'entrée du virus dans la cellule revient à bloquer son action puisque le virus est
dépendant de la cellule hôte pour se répliquer et se multiplier.
Cette diapo nous rappelle que l'II
est rapide (en heures) et fait
intervenir les macrophages pour
la phagocytose, le système du
complément et les Natural Killer
qui permettent d'éliminer les
bactéries.
Cette première étape permet de
créer l'IA. On parle
d’interconnexion.
B. Qu'est-ce qu'un pathogène?
1. La reconnaissance sélective
-Les cellules reconnaissent l'élément
pathogène et vont le cibler sélectivement.
Cette étape clé est la reconnaissance du nonsoi: le système immunitaire discrimine nos
cellules normales à préserver des cellules
cancéreuses/infectées qui se comportent
comme un pathogène.
-Lyse puis phagocytose.
-Le pathogène exprime un ligand appelé
PAMP (Pathogen Associated Molecular
Pattern). Ex: LPS
-La cellule immunitaire, ici le macrophage, reconnaît sélectivement ce ligand via un récepteur appelé PRR
(Pattern Recognition Receptor).
Ex: Toll-like receptor
Concept numéro 1: Les PRR reconnaissent sélectivement plusieurs ligands.
Sélectivement mais non spécifiquement car il reconnaît non pas un ligand mais plusieurs ligands exprimés
par les pathogènes.
Il faut bien que le système immunitaire reconnaisse une large variété de pathogènes (il existe 50000 virus).
Si la reconnaissance était spécifique, on aurait eu 50 000 récepteurs pour 50 000 virus!
Ce qui fait l'originalité de notre système immunitaire, c'est que seuls quelques PRR suffisent à reconnaître la
plus grande variété et la plus grande complexité de pathogènes.
-Le virus de la rougeole (à gauche)
-Bactérie (au milieu)
-Champignon (à droite)
Seuls quelques PRR sont impliqués dans
la reconnaissance de tous ces éléments
pathogènes, aussi variés et aussi
différents soit-il.
2. Pathogène = microbes + débris dérivés de l'hôte
Concept numéro 2: Les pathogènes ne se réduisent pas seulement aux microbes.
Les cellules cancéreuses et les cellules infectées sont des
pathogènes également et doivent être éliminées par le système
immunitaires.
Cette image montre une infection bactérienne pulmonaire qui a
entraîné une forte nécrose chez un patient décédé:
-en rouge: des bactéries
-en blanc: débris cellR/corps apoptotique/ vésicules/ BLEBs
Ces débris cellulaires comportent des substances toxiques et se comportent donc comme des pathogènes, au
même titre que les bactéries présentes. Ils doivent donc être éliminés.
Si l'organisme a une déficience dans l'élimination et la reconnaissance de ces débris cellulaires, cela peut
aboutir à des maladies auto-immunes:
-débris cellulaires riches en ADN dans le lupus
-myéline dans la sclérose en plaque
Dans le cerveau, l'accumulation de myéline doit être éliminée parce qu'elle fait partie des débris cellulaires.
Si elle n'est pas éliminée, des Ac ou lymphocytes T vont être auto-réactifs contre la myéline donnant la
Maladie de la sclérose en plaque.
Role of host-derived cofactors in
pathological mechanisms (hence a
pathogen)
Cette image montre une infection par un
aspergillus chez un patient décédé qui a été
atteint du VIH et fortement
immunodéficient avec un taux CD4 faible.
La flèche du haut représente l'infection par
un aspergillus.
En plus de cette infection par l'aspergillus dans le cerveau, il a eu une accumulation de neutrophiles (en
noire). Ces neutrophiles qui sont censés venir éliminer l'aspergillus, meurent par apoptose et libèrent une
grande quantité de substances toxiques.
Ce patient a donc doublement succombé:
-par l'infection à l'aspergillus
-par la toxicité des débris cellulaires (neutrophiles apoptotiques)
Les PRR vont reconnaître ces débris cellulaires par le motif DAMPs (Damage/Danger Associated Molecular
Patterns) ou Alarmins.
Innate immune response in adversity
-L'aspergillus (vu précédemment)
-Dans l'ischémie cérébrale (stroke), il y a une très forte destruction du tissu cérébral. Les neurones meurent
par apoptose (noyau en brun, technique Tunnel). Le SI doit reconnaître ces cellules apoptotiques et les
éliminer.
-Dans le cas du cancer du cerveau, le SI peut reconnaître et éliminer les cellules cancéreuses. Le
glioblastome multiforme (GBM) est le cancer du cerveau le plus dangereux. A ce stade (grade IV), l'exérèse
est nécessaire. La survie est possible que si l'exérèse est parfaitement réalisée.
A retenir: Le SI ne reconnaît pas uniquement que des microbes mais également des débris cellulaires dont la
cellule cancéreuse.
C. Les mécanismes de reconnaissance
1- Introduction
How do your cells define "self" versus "danger-sef"
and "non-self"?
(In the absence of acquired knowlegde!!!)
Entre quelque chose du soi et quelque chose du non soi,
en passant par tous les scénarios possibles (plaques
amyloïdes, protéines prions ou bactéries), la tâche du SI
est extrêmement difficile puisqu’il devra d’un côté
préserver et de l’autre reconnaître et s’engager dans
l’élimination de ce pathogène.
Le tout sans aucune connaissance de ce qui est
pathogène et de ce qui ne l’est pas.
L’apprentissage du SI peut être vu comme celui d’un enfant : si on lui donne un citron, il ne le mangera pas
car il sait que c’est acide et donc désagréable pour lui. C’est la même chose pour notre SI : nos macrophages
ont des sensors (PRR) ou dégustateurs qui vont détecter les sucres. Si ceux-ci sont plaisants, les
macrophages les phagocytent. On verra que le complément, au travers de lectines telles que Mannan
Binding Lectin (MBL), est capable de détecter des pathogènes exprimant des sucres particuliers
(carbohydrates) et qui détermineront s’il y aura phagocytose ou non.
(Ces 2 paragraphes ci-dessus sont tirés de la ronéo de l'année précédente. L'explication est plus claire que
celle donnée en cours)
La protéine amyloïde est une protéine anormale qui s'accumule chez les patients atteints d’Alzheimer.
Le prion est une protéine normale qui peut changer sa conformation et se comporter une protéine
anormale.
2- Le rôle du PRR (TLR4)
Le SI détecte des sucres (hydrate de carbone)
ou des lipides (LPS ou lipopolysaccharide).
Un virus peut aussi être détecté par notre SI
puisqu'il contient une longue chaîne de sucre:
-ribose pour les virus à ARN
-désoxyribose pour les virus à ADN
Les bactéries sont reconnues par leur
peptidoglycane (sucre).
All cells express innate immune
receptor (Pattern Recognition
Receptors, PRRs) sense and respond to
"pathogens"
Charles Janeway, le «pape de l'immunité
inné» a introduit le concept du PRR.
Le PRR est capable à la fois de
reconnaître des pathogènes, des cellules
apoptotiques et des protéines pathogènes
(prion, amyloïde).
Ces PRR agissent comme un système de surveillance qui donner l'alerte en contact avec un élément
pathogène.
L'exemple le plus connu aujourd’hui est le Toll Like Receptor 4 (TLR4) qui est le récepteur du LPS.
Le français, Jule Hoffman a beaucoup œuvré dans l’identification des mécanismes de reconnaissance et de
signalisation permettant de contrôler l'infection.
Chose inhabituelle, il n'a pas travaillé avec des souris ni chez l'homme mais sur des drosophiles.
Grand patron de l’immunologie française, il obtient son prix Nobel en 2011 en même temps que Bruce
Beutler et Ralph Steinman.
Les travaux de Ralph Steinman concernent l'IA et l'identification des cellules dendritiques tandis que ceux
de J. Hoffman et de B. Beutler se portent plutôt sur l’II.
Hypothesis: Defect in a gene coding for a PRR
of innate immune system will increase
susceptibility to infection
Si un gène codant pour un PRR est muté, est-ce
que le SI perdrait sa capacité à lutter contre l'infection?
Pour cette étude, la drosophile est un modèle de choix.
Le temps de reproduction et la durée d'exposition nécessaire pour induire une
mutation sont beaucoup plus courts chez la drosophile que chez la souris.
Une drosophile est exposée à un produit chimique ou aux UV. Sa
descendance au bout d'une semaine aura cette mutation.
The role of the Toll and imd pathways in the immunity in D melanogaster
L'image montre une drosophile morte recouverte de champignons.
L'expérience consiste à induire des mutations chez des drosophiles et ensuite à les exposer soit à des
bactéries soit des champignons. On observe alors le taux de survie des drosophiles.
Sur la courbe de survie, la flèche jaune indique un mutant marqué Tl-. Ce clone de drosophile avait une
mutation dans un gène appelé Toll.
Il s'avère que le taux de survie des drosophiles diminue fortement lorsque leur gène Toll est muté.
Toll est donc impliqué dans la lutte contre des agents infectieux de type champignon. Ce qui est vrai
également pour la bactérie E. Coli.
Charles Janeway a mis en évidence, l’homologue humain de
Toll, appelé Toll-like récepteur.
Ces études montre que les TLR sont impliqués en tant que PRR
dans l'élimination des pathogènes. Cependant, le ligand n'avait
toujours pas été identifié.
NB: Les articles scientifiques sont publiés dans des journaux scientifiques dont la réputation est représentée
par le facteur d'impact.
Impact de Cell: 40
Impact du Journal de l'île: de l'ordre de 0,00qqchose
Les meilleurs journaux sont Cell, Nature, Nature Medicine avec un très fort facteur d'impact
3- Le rôle du LPS
Quel est le ligand (exprimé par le pathogène) capable de se fixer sur Toll et d'induire les activités antiinfectieuses?
First data arguing that LPS is à ligand of TLR (4)
Une première réponse a été apportée par Bruce Beutler.
Une expérience est menée sur des souris dont le gène TLR4 est muté (appelées C3H/Hej).
On observe que ces souris n'étaient pas capables d'induire une réponse anti-infectieuse lorsqu'on leur
administre le LPS.
Ce qui laissait subodorer que le LPS serait un ligand de TLR4.
Shizuo Akira et son groupe de
recherche japonais, auteurs de
800
publications
sur
l'immunologie innée mènent des
expériences 24h/24.
Des souris mutantes (TLR4-/-)
ont été exposés à du LPS.
Au contact du LPS, les souris Wild type
ont une très bonne réponse de ses cellules
avec une grande production de TNFα.
En revanche, chez les souris knock out
(rond blanc), la production de TNFα
induite est fortement diminuée.
Cette expérience a permis d'identifier le
ligand du TLR4.
Une bactérie qui exprime du LPS sera reconnu par le TLR4 exprimés par les cellules immunitaires. Ce qui
va induire la production des cytokines et l'activation d'autres cellules immunitaires qui vont phagocyter la
bactérie.
LPS (Lipopolysaccharide) component of Gram- bacteria
Le LPS est exprimé en grande majorité par les bactéries GRAM-. Ceci explique le principe de la coloration.
Le LPS empêche le colorant de pénétrer la bactérie et lorsqu'on ajoute la -mot inaudible- elle devient rose au
lieu d'être violette. (Vu avec Jaffar Bandjee)
Le SI reconnaît la bactérie GRAM- par le LPS.
Les GRAM+ seront reconnus par les lipoprotéines, l'acide lipotéichoïque et les peptidoglycanes (rouge)
fortement exprimés.
4- Les différents PRR
Several PRRs (many are TLR) are involved against every single pathogen (PAMPs)
Le peptidoglycane (PGN) des bactéries GRAM+ est reconnu par le TLR2.
Les virus à ADN sont reconnus par TLR9. Les virus à ARN sont reconnus par TLR3 et TLR7.
Une grande famille de TLR est donc impliqué dans la reconnaissance des pathogènes:
-de TLR 1 à 11 chez l'homme
-de TLR 1 à 13 chez la souris
Ces PRR de type TLR ont la capacité de reconnaître sélectivement différents éléments pathogènes.
Dans la grande majorité des cas, les TLR sont exprimés à la membrane pour détecter des bactéries
extracellulaires.
D'autres PRR cytosoliques, sont exprimés à l’intérieur des cellules pour détecter les virus et les bactéries
intracellulaires.
Ex: RIG-1 et MDA5
Mycobacterium tuberculosis est un exemple de bactérie intracellulaire qui se cache dans les macrophages et
rendre le patient totalement immunodéprimé.
Co-engagement of many PRRs
will boost innate immune
response to clear pathogens
Représentation schématique du
tableau précédent
D. Un exemple de PRR: Les Toll Like Receptor (TLR)
TLR signaling pathways in macrophages will alert surrounding cells (role of cytokin
-Cette diapo nous illustre l’exemple du LPS (TLR Ligand) et du TLR4 exprimé par le macrophage.
-Ce qu’il faut savoir c’est que lorsqu’on aura ce type d’interaction, il y aura l’intervention de molécules
adaptatrices (retenir rôle de MYD88) qui va induire une cascade d’activation.
Ensuite NF-KB (facteur de transcription très important en immunologie) sera alors phosphorylé et donc
activé. Il va permettre l’activation de la transcription de gènes codant pour des cytokines (TnF α et IL-1 β)
ou encore des chimiokines (substance qui permet l’attraction des cellules bactériennes= chimiotactisme
Ex : MCP1).
-C’est un processus extrêmement rapide qui induit la production des cytokines et permettent ainsi
l’activation du système immunitaire.
Exemple in Sepsis:
Bacteria are detected
at entrance and lead
to cytokine and
chemokines (Alert)
-On a sur cette diapo l’exemple d’un sepsis (infection systémique par une bactérie).On aura une très forte
concentration de bactérie dans le sang. Le patient peut très rapidement décéder mais il décédera que si son
système immunitaire n’est pas efficace.
-Pour résumer le mécanisme d’action, une bactérie pénètre à l’intérieur d’une muqueuse fragilisée au niveau
de la peau. Dans la majorité des cas il n’y aura pas de sepsis. Les LPS de ces bactéries vont activer les
macrophages. Ces macrophages vont produire beaucoup de cytokines (TnF α et IL-1 β) et des
chimioquines (IL-8). Ces substances vont diffuser au niveau des vaisseaux. Ces vaisseaux sont des sources
très riches en cellules immunitaires (macrophages, neutrophiles, monocytes) qui vont alors percevoir le
signal d’infection et infiltrer le site d’infection pour aller lutter contre l’infection bactérienne.
- Si votre patient est immuno déprimé ou si la charge bactérienne est trop importante, il ne pourra pas lutter.
Il y aura deux complications : les bactéries libèrent beaucoup de LPS et le système immunitaire qui détruit
nos propres cellules. En général le patient est en choc septique, il est très vite en réanimation car il aura « un
multi organ failure » (tous les organes principaux vont lâcher) il faut rapidement le maintenir en lui donnant
des antibiotiques. Les antibiotiques tuant les bactéries vont libérer encore plus de LPS.
RESUME 1:
-Toutes nos cellules sont capables de détecter une infection.
-Toutes nos cellules sont capables d’exprimer des sensors pour détecter les pathogènes (PRRs).
-Les PRRs peuvent être extracellulaire (pour détecter les bactéries, les parasites) ou intracellulaire
(pour les virus, bactéries intracellulaire)
-Les PRRs vont engager des voies de signalisation.
-Ces voies de signalisation vont permettre de libérer des cytokines et des chimiokines pour alerter le
système immunitaire.
-Les cytokines n’ont aucun effet sur les virus.
II Virus
Model to study the innate immune response against viruses (e.g. Influenzae)
-Comment éliminer un virus ?
-Jean Lindenmann, prix Nobel, a déposé un modèle en 1957 qui a permis de répondre à cette question.
-Pour son expérience il a utilisé un incubateur naturel : un œuf qui contient l’embryon dans lequel il a pu
injecter des virus.
-Il a voulu identifier les substances qui étaient libérées par l’embryon pour essayer de se protéger de
l’infection virale.
Very simple experiment to identify a molecule called interferon (alpha/beta)
-L’expérience est illustrée ci-contre : il a injecté
dans un premier œuf (en bleu) le virus influenza
(virus de la grippe) inactivé.
-Il a considéré que ce virus serait capable
d’induire une réponse permettant de protéger un
autre embryon.
-Suite à cette expérience il a pris l’extrait de
l’embryon exposé au virus la première fois et il
l’a mis sur un autre œuf dans lequel il a injecté un
virus vivant (capable de tuer l’embryon). -On
remarque dans ce deuxième œuf que l’embryon
est protégé.
-Donc il a bien identifié un facteur qui est libéré dans la 1ere expérience et qui est capable de protéger le
2eme embryon.
- Cette substance s’appelle l’interféron.
-Il a montré que ce facteur est soluble, sensible à la trypsine et labile au contact de la chaleur.
-L’interféron est donc une protéine.
IFN-type I (alpha and beta) mode of action
-Sur ce schéma on voit que la 1ere cellule est infectée par un virus, cette cellule va répondre en produisant
ce facteur interféron.
-Cet interféron va par la suite induire la production de protéines antivirales. Ce qui fait que le virus ne
pourra pas infecter l’autre cellule.
IFN type I drives an anti-viral state in neighboring cells
-Retenir la 3eme étape sur cette diapo : quand l’interféron se fixe sur son récepteur, il va induire la
production d’ISG (interferon stimulated G).
ISG (IRG) and antiviral effects
-Illustration de toutes les ISG.
-Retenir la première ISG (encadré rouge)
qui code pour une RNASE (OAS,
RNASEL).
-L’interféron va induire la production de
ces ISG.
-Ces ISG vont empêcher les virus de se
répliquer.
RESUME 2 :
−Les virus sont des pathogènes intracellulaires
−Les PRRs comme TLR3/7 et RIG-I, ou encore MDA5 reconnaissent les virus
−Les voies de signalisations sont activées pour induire l'expression d'interférons de type I (alpha et
beta)
−Les interférons de type I se fixent à leurs récepteurs et engagent des voies de signalisations plus
poussées
−Les ISG produits contribuent à limiter l'infection.
−Mais qu’en est –il des bactéries?
III. Bactéries
-Contrairement aux virus, les bactéries vont être éliminées par phagocytose et par lyse
Engagement of one or many PRRs will induce lysis/phagocytosis of pathogens?
A Phagocytose
-Les bactéries vont être détectées par les macrophages, puis phagocytées. A l'instar des virus, nous aurons un
ligand, un pathogène et un récepteur. Mais cette fois, il y aura induction de la lyse et de la phagocytose.
Ilya Ilyich Mechnikov (Élie Metchnikoff) (15 May 1845 – 15 July 1916)
He received the Nobel Prize in Medicine in 1908, shared with Paul Ehrlich, for his work on phagocytosis
(starfish) at the root of our current understanding of innate immunity. He is also credited by some sources
with coining the term gerontology in 1903, for the emerging study of aging and longevity.
-
Elie Metchnikoff a travaillé avec Pasteur sur la compréhension des mécanismes de phagocytose. Il a
identifié dans les étoiles de mer de grandes cellules grises (image du milieu) avec à l’intérieur des bactéries
(en rouge). Il a donc décrit la capacité des cellules à ingérer des pathogènes. Il est considéré comme le père
de l’immunologie.
Pathogens and host-derived DAMPs recognized by MØ
Eating oil droplets
eating bacteria
eating uric acid crystal
MØ: Sensing and responding to all kind of danger!!!
On s’est rendu compte que cette fonction n’était pas uniquement contre les bactéries.
Image de gauche : Capacité des macrophages à reconnaître des gouttelettes lipidiques et de les éliminer. Si
on ne les élimine pas, on peut aboutir à l’athérosclérose (accumulation de lipides dans les artères).
Image de droite : La goutte est-elle due à l’accumulation d’acide urique ? Non, ce n’est pas l’acide urique
qui est à l’origine de la maladie. Le macrophage est minuscule par rapport au cristal d’acide et il tente de le
ramener vers lui pour le phagocyter. Cependant il n’y arrive pas et va se mettre à libérer énormément de
composés toxiques par hyper activation.
-Les cellules qui vont être impliquées dans la phagocytose jouent un rôle extrêmement important notamment
pour tout ce qui est pathogène extracellulaire
Rappel : quand il dit pathogène ce n’est pas uniquement microbes mais aussi les lipides, l’acide urique…
Neutrophils and macrophages are the two main phagocytes
-Les cellules qui vont jouer un rôle dans cette phagocytose sont : les neutrophiles (en orange ci- dessus) ou
les macrophages (en vert)
Phagocytosis of pathogens by macrophages
Etapes de phagocytose (pour le macrophage) :
-Le macrophage reconnaît le
pathogène
-Ingestion par phagocytose du
pathogène qui va se retrouver
dans des vésicules
-Ces vésicules vont fusionner
avec les lysosomes=
phagolysosomes
-Les enzymes du lysosome
commencent à dégrader la
bactérie
-La cellule ennemie est détruite
en petits fragments
-Ces fragments sont présentés à la
surface du macrophage
-Ils sont relâchés par exocytose
-Ces débris de cellules seront
présentés aux lymphocytes T
(voir cours de Mr LEFEVRES)
pour instruire une réponse
spécifique.
L’immunité innée est sélective et l’immunité adaptative est spécifique.
Neutrophils phagocytose and kill bacteria (role of lysozyme)
-Sur la diapo ci-dessus on observe la bactérie(en jaune), le neutrophile(en bleu) et son noyau (en mauve).
-Ce qu’on voit en zoomant c’est que cette bactérie est à l’intérieur d’une vacuole, contenu dans le
neutrophile.
-Ces neutrophiles vont libérer de nombreuses substances pour le lysozyme et de l’eau oxygénée. La bactérie
pourra donc être éliminée.
RESUME 3 :
-Les macrophages et neutrophiles sont des phagocytes
-Ils expriment des PRRs capable de reconnaître le pathogène et d’induire la phagocytose
-Ils vont répondre également à des chimioquines pour aller au site infectieux
-Ils vont ingérer le pathogène (bactérie, parasite)
-Ils vont digérer le pathogène
-Les pathogènes vont être présentés aux lymphocytes T pour instruire l’immunité adaptative
B. Facteurs du complément
1. Introduction, historique, généralités
-Les macrophages et neutrophiles ont besoin de facteurs du complément pour phagocyter et tuer les
pathogènes.
-Le complément est un élément clé de l’immunité innée. Si l’on a une déficience en complément, il y a de
forte chance qu’on ne puisse pas survivre. On peut le détecter très tôt en observant chez un patient qui a des
maladies infectieuses à répétition, on peut donc essayer de compenser cette déficience en donnant du sang.
(Car les compléments se trouvent dans le sang)
Macrophages and neutrophils will require complement to phagocytose and kill pathogens
-Le complément est un système de plusieurs protéines capable de reconnaître un élément pathogène et de se
déposer au contact des éléments pathogènes (fonction clé du complément qu’on appelle OPSONISATION).
Opsonisation vient du grec « opsos » qui veut dire « rendre plus appétissant ». Le complément sous forme
d’opsonines va permettre au système immunitaire de reconnaître plus facilement le pathogène.
-La 2eme fonction c’est à travers les récepteurs des compléments exprimés par les cellules immunitaires et
qui vont permettre de reconnaître ces opsonines ainsi induire une meilleur phagocytose.
-La 3eme fonction du complément est de lyser le pathogène par un complexe d’attaque membranaire qui
permet de former des trous à la surface des bactéries.
-La 4eme fonction du complément est de faire du chimiotactisme par libération des anaphylatoxines (C5a,
C3a).
MAC Lysis: pore-forming protein
(Other innate immune proteins such as defensins (skin) are port-forming proteins)
-Illustration de l’activité de lyse: lorsque le complément sera activé, il va former des complexes d’attaque
membranaire.
-On observe en bleu les phospholipides de la membrane
bactérienne et en marron le complément formés.
-On peut voir sur l’image au ME des trous. La bactérie va par la
suite exploser.
Complement : Three main effector functions
-Ce schéma illustre les 3 fonctions que l’on doit retenir du système de compléments: à savoir le complément
joue un rôle clé dans la phagocytose, dans la lyse et dans le chimiotactisme.
HISTORIQUE DU COMPLEMENT
Belgian immunologist (1870–1961)
Bordet was born in Soignies, Belgium, and graduated in medicine from Brussels University in 1892. In 1894
joined the Pasteur Institute, Paris, where he worked under the bacteriologist Elie Metchnikoff. In collaboration
with Octave Gengou, Bordet discovered that in an immunized animal the antibodies produced by the immune
response work in conjunction with another component of blood (which Bordet termed ‘alexin’ but which is
now called ‘complement’) to destroy foreign cells that invade the body. This component, Bordet found, was
present in both immunized and nonimmunized animals and was destroyed by heating to over 55°C.
In 1901 Bordet left Paris to found and direct the Pasteur Institute in Brussels and in 1907 he was appointed
professor of pathology and bacteriology at Brussels University. In 1906 Bordet isolated the bacteria
responsible for cough, which is named after him: Bordetella (Haemophilus) pertussis. For his discovery of
complement and other contributions to medicine, he was awarded the 1919 Nobel Prize in physiology or
medicine.
-Bordet a été le premier à caractériser le complément. En incubant le sérum d’animaux immunisés avec des
bactéries, il se rendit compte qu’il y avait dans ce sérum autre chose que des Ac, qui étaient capable de
favoriser la lyse des bactéries. Il a appelé cette substance « complément » car c’était une substance capable de
complémenter l’action des Ac.
Aujourd’hui on sait que le système du complément est composé de 30 substances.
Qu’est-ce que le Complément?
• Système ancestral de l’immunité innée (apparu avant les anticorps)
Remarque : Il y a très longtemps de cela, un virus a infecté nos ancêtres et nous a donné la
possibilité de générer plusieurs types d’anticorps grâce à deux gènes REC 1et 2 (recombinases)
• Produit par le foie et autres tissus (adipeux…)
• Reconnaît des éléments du non-soi et débris cellulaires
• Implique des protéines C3, C4, C5 thioesther capables de se fixer à des éléments du non-soi
La protéine C3 est l’élément central des compléments car c’est elle qui va s’opsoniser et se déposer à la surface
des pathogènes avec l’aide des autres protéines.
• Système de plus d’une trentaine de protéines qui vont s’activer (selon trois voies) en cascade
‘Complément’ de l’activité des Ac (criante injustice quant à son rôle majeur)
•Complément peut s’activer indépendamment de la présence des anticorps (ex : voies alterne et lectine)
•L’apparition du complément a précédé celle des Ac (dépendante de l’apparition de RAG, rétrotransposons
viral?)
•Les protéines de complément constitue le plus ancien système de l’immunité innée) (exple des protéines
TEP chez la drosophile)
-Il faut noter que le complément (en
rouge) est capable de reconnaître les
éléments pathogènes mais également
des cellules apoptotiques, des protéines
amyloïdes et des agents prions.
Les protéines du système du
complément selon leurs
activités
-Il faudra retenir toutes ces
protéines et l’ordre dans
lequel elles interviennent.
2. Les 3 voies d'activation du complément
Les compléments vont s’activer selon 3
systèmes d’activation.
-L’objectif de ces 3 voies est de générer une enzyme (C3 convertase) pour osponiser le pathogène (par du
C3)
-La voie classique s'active par un complexe immun (bactérie recouverte d’un anticorps)
-Les voies lectine et alternative n’ont pas besoin d’anticorps pour s'activer.
→ La voie classique
La voie classique : composé clef, la molécule C1 qui
reconnaît les complexes anticorps-antigènes
(pathogènes)
1 molécule de C1: C1q et 2xC1r et 2xC1s C1q:
‘defense collagen molecule’
-C1q est l’élément clé de la voie classique : c’est une molécule composée de 6 domaines globulaires et
collagènes.
-Elle est combinée avec 2 molécules de C1R et 2 molécules de C1S ce qui va donner une molécule C1.
Etapes initiation de la voie classique :
1-Formation d’un Immuncomplexe (IC) : exemple d’une bactérie (Ag) reconnue par un anticorps (Ac)
2-C1q se fixe par son domaine globulaire à cet IC [Ag-Ac] et change de conformation
3-Ce changement entraîne une activation de C1r en C1r (activé) et de C1s (activé): La cascade
d’activation de la voie classique est initiée
C1r et C1s sont couplées à la molécule de c1q. Ce couplage formant la molécule C1. C1 est en fait
constituée d’une molécule de c1q, de deux molécules de c1r et de deux molécules de c1s. Cls est une serine
protéase.
Nous avons ici les molécules associées
au pathogène en rouge, c1q qui s’est
fixé au contact de l’Immuncomplexe,
les molécules c1r et c1s qui s’activent
et en s’activant la molécule de c1s
clive c4 en c4a et c4b, c4b se fixant au
contact du pathogène. C1s clive
ensuite c2 en c2a et c2b.
-C1s clive C4 en C4a (qui diffuse) et C4b (qui se fixe au contact du pathogène)
-Ensuite C1s clive C2 en C2a (qui se fixe au contact du pathogène) et C2b (qui diffuse)
-Formation de C4b2a= C3 convertase
Le prof nous prévient ici d’une erreur récurrente dans les livres : ce n’est pas c4b2b mais c4b2a (et il risque
de nous poser la question) ! De même il s’agit du c2b et non du c2a qui va diffuser.
Le complexe c4b2a généré est en fait la c3 convertase classique puisqu’elle aura été initiée par le composé
c1q de la voie classique (c4b2a= C3 convertase classique).
Question/réponse : c’est c1s qui clive à la fois c4 et c2. C1s est une sérine protéase qui clivera donc une
sérine.
ATTENTION erreur sur le schéma : C4b2a et non
C4b2b qui est la C3 convertase classique.
-C4b2a (C3 convertase classique) va cliver C3 en
C3a et C3b (=opsonines).
-C4b2a3b (C5 convertase) va convertir C5 par la
suite.
Pour résumer la voie classique:
-Fixation de C1-Immuncomplexe
-C1s clive C4 en C4a (qui diffuse) et C4b (qui va se fixer au contact du pathogène)
-Ensuite C1s clive C2 en C2a (qui va se fixer au contact du pathogène) et C2b (qui diffuse)
-Formation de C4b2a= C3 convertase
-C4b2a (=C3 convertase classique) va cliver C3 en C3a et C3b (=opsonines).
-C4b2a3b (=C5 convertase) va convertir C5 par la suite.
- La voie classique - lectine - et
alternative ont pour but de
principal de générer du C3B
(facteur osponisant) à la surface
du pathogène.
- Une molécule de C1q peut
opsoniser massivement un
pathogène (rapport de 1 C1q
pour 1000 C3b)
-L’objectif est de rendre « plus
appétissant » le pathogène pour
qu’il soit éliminé.
→ Voix des lectines
-Elle ressemble beaucoup à la voie
classique. En effet, le composé qui
permet son activation, la protéine MBL,
est un peu comme c1q avec 6 domaines
globulaires et collagènes. A la
différence de c1q, la protéine MBL est
capable de reconnaître des sucres. Elle
n’a pas besoin d’anticorps pour se fixer.
-Les enzymes reconnaissent des sucres à la surface du
pathogène. Ces sucres sont de type mannose et
permettent, lorsqu’ils sont exposés sur les pathogènes,
la fixation de MBL. S’il y en a peu, elle ne se fixera
pas mais s’il y en a beaucoup, elle se fixe et s’active.
Dans la figure remplacer C1s par
MASP2
Attention erreur C4b2a : C3
convertase
-C1s et c1r sont des sérines protéases, mais ici on ne les appelle pas des c1r ou s mais des « MBL associated
serine protease». On aura donc MASP1 homologue de c1r et MASP2 homologue de c1s. La fonction étant la
même : ce sont des sérines protéases qui vont activer c4 en c4a et c4b, c2 en c2a et c2b et ainsi le complexe
c4b2a généré est le même que celui de la voie classique et permettra l’activation et le clivage de c3 en c3a et
c3b et à chaque fois pour une molécule de c4b2a, on aura 1000 molécules de c3b.
Rendez-vous au prochain cours de ce cher professeur pour découvrir la suite !
Annales :
2013-2014
1. Concernant l’immunité innée :
A. Elle fait appel à des récepteurs invariants.
B. Son apparition est concomitante à celle de l’immunité adaptative.
C. Elle est capable de faire face à la diversité des microbes.
D. Elle permet d’éliminer les cellules apoptotiques.
E. Elle fait intervenir uniquement des récepteurs exprimés à la membrane.
31. Concernant le rôle des opsonines du complément dans l’activation leucocytaire?
A. Elles rendent plus appétissant les pathogènes pour l’élimination par les macrophages.
B. Elles permettent le recrutement des macrophages au site infectieux.
C. Elles permettent de favoriser la phagocytose du pathogène.
D. Elles permettent le clivage de la molécule C4 du complément.
E. Elles contribuent à l’inhibition de la voie terminale du complément.
32. Remettre dans l’ordre chronologique la cascade d’activation de la voie classique du complément:
1. Le facteur C4 est clivé en C4a et C4b.
2. Le facteur C1 se lie à un agent pathogène.
3. C1r activé clive C1s.
4. Le facteur C2 est clivé en C2a et C2b pour former la C3 convertase.
A. 2431
B. 3214
C. 2314
D. 3124
E. 4213
33. Concernant le rôle de la protéine « mannan binding lectin » au contact de Candida albicans :
A. Elle reconnaît les complexes antigènes-anticorps.
B. Elle s’associe aux protéines C1r et C1s.
C. Elle se fixe aux composés riches en mannose du pathogène.
D. Elle induit la formation de la C4b2a, la C5 convertase.
E. Elle permet l’activation de sérines protéases.
34. Concernant le rôle des anaphylatoxines du complément dans l’initiation de la réponse
inflammatoire :
A. Elles stimulent le chimiotactisme des plaquettes.
B. Elles activent et induisent le chimiotactisme des neutrophiles.
C. Elles se fixent sur des récepteurs de type RCPG.
D. Elles clivent les composés C3 et C5.
E. Elles se fixent aux membranes des pathogènes.
2014-2015
1. L’immunité innée est un mécanisme de défense :
A. spécifique des antigènes.
B. qui empêche les réinfections.
C. qui peut être impliqué dans l’élimination des tumeurs.
D. qui fait appel à des agents chimiques non spécifiques.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
2. Les PAMPs (motifs moléculaires associés aux pathogènes) sont :
A. produits par l'organisme-hôte en réponse à une infection par des microbes.
B. exprimés à la surface des cellules apoptotiques.
C. communs à de grandes classes d'agents infectieux.
D. des motifs qui mutent fréquemment pour permettre l’échappement aux systèmes de reconnaissance de
l’immunité innée.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
3. Les substances chimiques de l’immunité non spécifique comprennent:
A. les interférons
B. le lysozyme
C. la cryptidine
D. le facteur du complément C3b
E. Aucune des propositions ci-dessus.
4. Les cellules phagocytaires comprennent:
A. Les mastocytes
B. Les basophiles
C. Les lymphocytes NK
D. Les éosinophiles
E. Aucune des propositions ci-dessus.
6. Un macrophage :
A. est une cellule monocytaire circulante.
B. est un phagocyte.
C. possède des lysosomes plus nombreux et plus complexes que les monocytes.
D. secrète des médiateurs solubles agissant sur leucocytes.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
5. Remettez dans l’ordre chronologique, la séquence de la phagocytose :
1. Le phagosome fusionne avec des lysosomes.
2. Les bactéries se lient aux récepteurs des phagocytes.
3. Les produits de digestion sont libérés des cellules.
4. Les bactéries sont ingérées formant un phagosome.
5. Les enzymes lysosomales digèrent le matériel ingéré.
A. 12345
B. 24153
C. 53142
D. 21453
E. 51243
7. Concernant les interactions entre les cellules endothéliales et les phagocytes :
A. Les intégrines permettent des interactions fortes.
B. La L-selectine est exprimée par les cellules endothéliales.
C. Les sélectines interviennent dans les étapes de roulement (rolling).
D. PECAM est exprimé par les cellules endothéliales et la plupart des leucocytes activés.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
8. Les récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (PRRs) :
A. reconnaissent des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMPs).
B. reconnaissent des motifs moléculaires associés à des signaux de danger (DAMPs).
C. sont présents exclusivement à la surface des cellules phagocytaires.
D. peuvent être sécrétées.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
9. La lectine liant le mannose (MBL) :
A. est un PRR endocytique.
B. appartient à la famille des lectines.
C. est synthétisée par les hépatocytes.
D. joue un rôle important dans la reconnaissance des déterminants protéiques.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
10. La reconnaissance du LPS par le TLR4 :
A. fait intervenir l’hétérodimère TLR4/TLR7.
B. requiert le facteur MD-2.
C. fait intervenir la molécule CD14 chez les monocytes.
D. active la phagocytose.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
11. La signalisation intracellulaire des TLRs :
A. nécessite des protéines adaptatrices qui interagissent avec les domaines TIR.
B. L’adaptateur le plus commun des TLRs est MyD88.
C. fait intervenir des protéines kinases.
D. permet d’activer la voie des MAP kinases.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
12. Les fonctions immunes des TLRs sont, entre autre :
A. d’induire une réponse immunitaire innée immédiate.
B. d’activer les cellules dendritiques.
C. d’induire la production de cytokines anti-inflammatoires.
D. d’induire la présentation antigénique.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
13. Concernant l’activité bactéricide intracellulaire des phagocytes :
A. Elle conduit toujours à la destruction de l’agent pathogène phagocyté.
B. Elle fait intervenir des dérivés toxiques oxygénés et azotés.
C. Elle s’effectue dans les lysosomes.
D. Elle ne présente aucun danger pour les constituants de l’hôte.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
26. Qu’est-ce que le complément ?
A. C’est un système de plusieurs protéines solubles qui s’activent en cascade.
B. C’est un système ancestral de l’immunité adaptative.
C. C’est un système qui reconnait spécifiquement des éléments du soi.
D. C’est un système qui permet la lyse d’agents pathogènes.
E. Aucune des propositions ci-dessus.
27. Remettez dans l’ordre chronologique la cascade d’activation de la voie classique du complément:
1. Le facteur C4 est clivé en C4a et C4b par C1s activé
2. Le facteur C1 se lie à un agent pathogène
3. C1r activé clive C1s
4. Le facteur C2 est clivé en C2a et C2b
A. 2431
B. 3214
C. 2314
D. 3124
E. Aucune des propositions ci-dessus
29. Concernant les C3 convertases :
A. La C3 convertase classique est la C4b2a.
B. La C3 convertase alterne est la C3bBb.
C. La voie lectine du complément conduit à la formation de la C3 convertase classique.
D. La voie lectine et alterne du complément conduisent à la formation de la C3 convertase alterne.
E. Aucune des propositions ci-dessus