UE9 – Immunopathologie et Immunointervention Lefebvre d’Hellencourt
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UE9 – Immunopathologie et Immunointervention Lefebvre d’Hellencourt Date : 10/03/2017 Plage horaire : 8h30-10h30 Promo : PCEM2 2015-2016 Enseignant : Dr Lefebvre d’Hellencourt Ronéistes : BLANPAIN Amélie / MERMILLOD Aurore Introduction à l’immunologie : 1ère partie I – Présentation générale 1. 2. 3. La variole Pasteur Définitions II – Le système immunitaire III – L’infection 1. 2. Les lymphocytes naïfs Les cellules mémoires IV – L’hématopoïèse Les lymphocytes 2. Les monocytes 3. Les cellules dendritiques 4. Les neutrophiles 5. Les éosinophiles 6. Les basophiles 7. Les mastocytes 1. V - Les organes lymphoïdes 1.Les organes lymphoïdes primaires 2.Les organes lymphoïdes secondaires VI- Les antigènes (1er partie) 1.Définition 2.Propriétés 3.Les différents types d’antigène 4.Valence 1 Le cours est basé sur le livre Immunobiologie, 5e édition (accessible en ligne sur le site du NCBI) I – Présentation générale Notions historiques : L'immunologie reste un domaine assez récent, bien que les concepts soient très anciens. Dans les années 1900, il y a eu une évolution des théories avec la théorie humorale et la théorie cellulaire (humorale : théorie des anticorps et des lymphocytes tandis que la théorie cellulaire fait intervenir la phagocytose, les lymphocytes T ainsi que les notions de soi), deux théories qui ont finalement pu s’associer mais qui, au départ, étaient opposées. Les notions de système intégré ont permis de replacer le système immunitaire dans l’ensemble des systèmes, à toute la physiologie. Il y a eu des progrès techniques ayant permis d'avancer dans la compréhension de l'immunologie avec des techniques d'observations des tissus et des cellules qui ont beaucoup évolué avec l'apparition de la microscopie, de même qu'avec les progrès importants en biochimie, génétique, physique nucléaire et en biomoléculaire. On a aussi connu des évolutions au niveau des concepts, avec des notions telles que la tolérance qui ont permis de faire avancer les connaissances sur l’immunité. On est maintenant dans une ère dit postgénomique car la plupart des génomes ont été séquencés (on a ainsi une vue globale de l’ensemble des gènes quand on veut étudier un phénomène). Il existe maintenant des techniques parallèles de bioinformatique permettant d’intégrer toutes ces données génomiques. Deux grands exemples illustrent les progrès en immunologie… 1. La variole Cette pathologie a provoqué des épidémies très importantes, bien qu'elle soit de nos jours éradiquée. Il y a eu des cas d'abord importants en Asie (début en Chine), puis il y a eu des migrations vers l'Amérique du nord (où la population était non immunisée) avec des dégâts importants au niveau des populations. Cette pathologie est due à un virus du groupe des POX Virus, qu'on retrouve dans les sérosités et transmis soit par 2 contact direct (voie cutanée ou muqueuse), soit indirect (voie respiratoire ou digestive). Le taux de mortalité pouvait varier de 25 à 45% selon les souches. Les moyens présents pour lutter contre la variole étaient très variables (inoculation, prières...). Il y a plusieurs phases qui caractérisent la variole : - l'incubation : elle dure de 8 à 10 jours (phase lente) - l'invasion : avec des signes grippaux (frissons, température...) - l'éruption : avec l'apparition de vésicules et pustules (visages en premier puis le reste du corps) - la suppuration : 3 jours après la phase d'éruption - la dessiccation qui permet l'assèchement des vésicules et ainsi la formation de croûtes qui tombent laissant des cicatrices indélébiles. (pour les patients qui survivent) Lorsque l'on parle de la variole, cela concerne à la fois les personnes atteintes qui vont mourir de l'infection et les personnes qui vont survivre mais être défigurées. Parmi les techniques utilisées pour lutter contre la variole, on a d’abord eu la variolisation. Cette technique consistait à prélever du pus de patient atteint de variole puis à l'injecter à des patients sains pour essayer de les protéger. Il y avait des résultats intéressants car cela protégeait les personnes mais il y avait tout de même une mortalité de 2%, ce qui était important, et un risque de propagation de l'épidémie. Cette technique fonctionne car la mortalité par variole était de 40 à 50% mais pour les 2% qui ne survivaient pas ce n’était pas suffisant. Cette technique de variolisation a été importée de l’Asie vers l’Europe par une femme de diplomate anglais, atteinte de la variole donc très sensible à ce problème. Elle fut d’abord appliquée sur des prisonniers anglais puis plus largement sur la population. Ce n'est que plus tard que la protection fut optimale grâce à Edward Jenner en 1796, avec l'apparition de la vaccination en ayant comparé la variole humaine avec la variole animale (similitudes entre l'homme et la vache). Il a utilisé des vaches infectées pour essayer de voir si cela pouvait protéger des hommes ou pas. Il a injecté à un enfant de 7 ans sain du pus de la variole de vache ce qui a permis de le protéger. La variole chez la vache est la vaccine, cowPOX virus : ainsi la vaccine injectée à un homme protège de la variole humaine, d'où le nom de vaccin, puis « vaccination » qui a été ensuite utilisé. L’avantage par rapport à la variolisation est un taux de mortalité quasiment nul. La vaccination a permis assez rapidement d'éradiquer la variole (quand elle a été enfin utilisée de façon générale) grâce aux campagnes mondiales de vaccination qui ont commencé dans les années 60 (1977 : denier cas de variole qui est apparu en Étiopie). C'est l'exemple que l'immunologie peut combattre une épidémie dramatique. Actuellement, la variole n'est plus une menace ; il ne reste que quelques souches de ce virus présents dans des laboratoires de recherche aux USA et en Russie (approche de protection contre-terrorisme...) 3 2. Pasteur Au cours de sa vie, il a eu plusieurs carrières : - Chimiste (travaux sur la dissymétrie moléculaire) - Microbiologiste avec la fermentation : il est à l'origine de beaucoup de techniques de microbiologie. Par exemple, il a permis de démontrer que la génération spontanée n'existait pas (à l'époque on pensait que si on avait une solution riche en nutriments, l'apparition de micro-organismes était spontanée, sans explication). Il a montré que si on utilisait un bécher avec un bouchon filtrant, il empêchait l'apparition de la génération de microbes. Cela a eu des conséquences importantes, notamment en matière d’asepsie. - L'agronomie : il a travaillé sur les maladies du vin et de la bière (problèmes importants pour les industries de France de l'époque, par rapport aux parasites qui étaient dans le vin, à la fabrication de la bière…) Il a développé la pasteurisation, qui a permis de conserver de façon durable des aliments et des solutions. - La maladie des vers à soie qui était une maladie importante de l'époque dans l'agroalimentaire - Travaux sur les maladies infectieuses avec la découverte des staphylocoques, streptocoques et pneumocoques. - Travaux sur les méthodes d'atténuation de la virulence des microbes, afin de procéder ensuite à des vaccinations (choléra). Ce qui a rendu célèbre Pasteur, ce sont ses travaux de 1985 sur la rage : par sa méthode d'atténuation, il a injecté des souches atténuées à un patient atteint (enfant de 9 ans), il a pu le sauver, ce qui a été un scoop médiatique, permettant de récolter des fonds et de fonder l'Institut Pasteur. 3. Définitions L'immunité : c'est l'ensemble des réactions qui vont tendre à éliminer des substances étrangères (par exemple : virus, bactéries, champignons, parasites, macromolécules, cellules animales étrangères, cellules étrangères de la même espèce). Cela va sous-tendre aux notions de soi et de non soi. L'immunologie : c'est une discipline biologique et médicale qui va étudier les processus de reconnaissance de substance antigénique. La réponse immunitaire : c'est l'ensemble des conséquences de la reconnaissance des substances antigéniques. Le système immunitaire : C'est un système complexe de facteurs humoraux et d'interactions cellulaires qui vont permettre la réponse immunitaire. La vaccination : méthode de stimulation de l’immunité vis-à-vis d’une infection grâce à l’injection d’un microorganisme ou un de ses produits sous forme inoffensive. 4 II – Le système immunitaire Le système immunitaire va assurer 3 fonctions fondamentales : - la définition de l'individu (le soi) - la reconnaissance de signaux moléculaires étrangers (le non soi) - l'organisation de la défense du soi La définition de l'individu fait appel aux notions de soi et non soi. Or pour reconnaître ce qui n'est pas du soi, il faut reconnaître des signaux moléculaires des substances étrangères et ainsi le système immunitaire pourra organiser la défense. Dans l'immunopathologie, il y aura le dérèglement du système immunitaire : - un déficit de la réponse immunitaire (exemple : le sida, dans certains types de cancers) - l'auto-immunité (exemple : le lupus, sclérose en plaque) - hypersensibilité (exemple : l'allergie ou l'asthme) III – L’infection L'infection est due à un pathogène. Pour avoir une infection, il faut que le pathogène franchisse différentes barrières comme la barrière physique qui peut être la peau ou les muqueuses (parfois fragilisées). Si le microbe pénètre dans l'organisme, des systèmes de défense vont se mettre en place : La 1ere défense : l'immunité innée, qui peut être suffisante pour éliminer la prolifération du microbe et ainsi l'élimination du pathogène. Elle consiste en une réaction immunitaire et une réaction inflammatoire. Si l'immunité innée est insuffisante, on aura ensuite la mise de place de l'immunité spécifique. - La 2ème défense : l'immunité spécifique fait intervenir différentes cellules qui vont permettre de combattre ce pathogène. C'est le cas de cellules capables de capter l'antigène et de l'emmener dans un organe lymphoïde secondaire où elles pourront interagir avec d'autres cellules (les lymphocytes) qui vont reconnaître l'antigène capté. L'interaction entre les cellules présentatrices de l'antigène et les lymphocytes va permettre d'activer ces lymphocytes et les rendre effecteurs (à la base ce sont des lymphocytes naïfs). Ces lymphocytes effecteurs vont avoir 2 évolutions : - combattre le pathogène et l’éliminer (une fois l'élimination du pathogène faite, les lymphocytes meurent par apoptose) - la mise en place des cellules mémoires (une petite population) 1. Les lymphocytes naïfs Ce sont eux qui vont aller à la rencontre des cellules présentatrices de l'Ag et qui vont ensuite être activés en effecteurs. Il faut que ces lymphocytes naïfs aient : - la capacité de reconnaître l'Ag, avec une diversité importante ; soit une diversité de récepteurs ++ - une sélection performante pour que ces lymphocytes naïfs ne reconnaissent pas le soi (avec l’élimination des lymphocytes auto-réactifs). Les lymphocytes naïfs doivent donc reconnaître le non soi de façon suffisamment large pour pouvoir prendre en compte l'ensemble des pathogènes possibles. 5 2. Les cellules mémoires Elles sont importantes dans l'immunité spécifique. La réponse au cours du temps en Ac dirigés contre un Ag donné est la suivante: Si on met en présence un Ag A, il y aura : - d'abord, une latence - puis une augmentation d'AC - enfin, une chute Cette première réponse face à l'exposition de l'Ag A est la réponse primaire. Si on remet en présence encore une fois cet Ag A, on aura une réponse plus rapide et plus importante, c'est la réponse secondaire. Si on met en présence un Ag B, la réponse sera de type primaire. → Ainsi l'immunité spécifique permet une réponse plus importante et plus efficace lors d'une réinfection. IV - L’hématopoïèse Les cellules souches donnent les progéniteurs ; ces derniers donnent les précurseurs au niveau de la moelle, qui donnent ensuite les cellules sanguines et celles-ci iront ensuite dans les tissus. Quasiment toutes les cellules de la réponse immune viennent de l'hématopoïèse. Si on regarde en détail l'hématopoïèse, deux lignées sont générées par les cellules souches. Les cellules totipotentes donnent naissance aux cellules pluripotentes qui vont donner en effet 2 lignées principales : la lignée myéloïde (globules rouges, plaquettes, monocytes, granulocytes, cellules dendritiques) et la lignée lymphoïde (lymphocytes B, T et les NK). 6 Dans les cellules de l'immunité innée, on retrouve : 1. Les lymphocytes (lignée lymphoïde) Le lymphocyte est une petite cellule avec très peu de cytoplasme et un noyau très condensé (peu active). Ils sont majoritairement retrouvées dans la circulation au repos et représentent 20 à 40% des leucocytes chez l'adulte. En microscopie optique, on ne peut pas différencier un lymphocyte T d'un B, mais juste définir ici, en frottis sanguin, que ce sont des lymphocytes. On ne peut différencier les deux que par des marqueurs de surface en IHC mais l'étude morphologique ne le permet pas. A. Lymphocytes B Ils naissent et se différencient dans la moelle osseuse chez l'homme. Particularité : chez les oiseaux, il y a un organe spécifique → la Bourse de Fabricius qui est un organe lymphoïde primaire produisant les lymphocytes B, puis il y aura une différenciation de ces lymphocytes B au niveau des organes lymphoïdes périphériques. Ils ont différents marqueurs, dont les plus connus sont le CD19 et le CD20. Ils seront inactifs dans la circulation et pourront être activés au niveau d'un organe lymphoïde secondaire et peuvent être différenciés en immunoblastes puis en plasmocytes, qui sont des cellules sécrétrices d’Ig. Plasmocytes en microscopie. On voit qu'ils sont très différents des lymphocytes. Il y a un cytoplasme très développé. En ME : il y a des mitochondries, RE granuleux fortement présent et des appareils de Golgi ce qui prouve que ce sont des cellules actives (capacité +++ de produire des Ig). Les marqueurs sont CD19, CD20. B. Lymphocytes T Les marqueurs sont les CD3 (qui est un marqueur commun) et ensuite soit CD4, soit CD8. Il y a une différenciation centrale dans la moelle osseuse et aussi une différenciation au niveau du thymus. Leur maturation donnera des LT activés qui deviendront des effecteurs de la réponse. 7 C. Les cellules NK Cellule NK en frottis. Elles sont plus grandes en taille que les lymphocytes. Elles vont intervenir essentiellement dans les infections virales. Un marqueur courant est le CD16. NB : CD = Cluster de Différenciation. 2. Les monocytes Cellule importante dans l'immunité innée et l'immunité spécifique. Ils sont caractérisés par un noyau en forme de noyau ou de rein. Ils sont retrouvés dans la circulation et représentent 2 à 10% des leucocytes. Ces cellules vont se différencier dans les tissus pour former des macrophages. Les macrophages ont une importance ++ dans l'immunité innée et spécifique (cellules présentatrices d’Ag + phagocytose). On a selon les tissus où l'on retrouve les macrophages des noms différents : macrophages microglies : SNC Cellules de Kupffer : foie macrophages alvéolaires : poumons ostéoclastes : os 3. Cellules dendritiques Importance ++ dans l'immunité spécifique. Elles ont des dendrites importantes et vont avoir des fonctions différentes selon leur localisation et activation. Elles vont, lorsqu'elles sont dans les tissus, être capables de capter l’Ag. Lorsqu'elles vont être dans les organes lymphoïdes secondaires et qu'elles sont matures, elles sont capables de présenter l'Ag. 8 4. Les neutrophiles Ils vont capter les colorants qui indiquent pH neutre. Ils représentent entre 50 et 75% des leucocytes sanguins. Ils interviennent dans la phagocytose. Ont un rôle dans l’immunité innée et indirectement dans l’immunité acquise. 5. Les éosinophiles Ils représentent 1 à 5% des leucocytes sanguins et interviennent dans la lutte contre les parasites. 6. Les basophiles Représentent moins d'1% des leucocytes sanguins et interviennent dans les réactions d'hypersensibilité (dans la circulation) ; ils permettent la reconnaissance d’IgE, en présence d’IgE on aura une dégranulation des basophiles. 7. Les mastocytes Ce sont des cellules tissulaires qui interviennent dans les réactions d'hypersensibilité (dans les tissus) ou de type allergique ; ils permettent la reconnaissance d’IgE, en présence d’IgE on aura une dégranulation des mastocytes. 9 V – Les organes lymphoïdes Il existe des organes lymphoïdes primaires et secondaires. Les organes lymphoïdes primaires (centraux) : - La moelle osseuse - Le thymus - La bourse de Fabricius (uniquement chez les oiseaux) Les organes lymphoïdes secondaires : - Les ganglions lymphatiques - La rate - Les ganglions mésentériques - Les amygdales… 1. Les organes lymphoïdes primaires ou centraux A. La moelle osseuse La moelle osseuse est le site de maturation et de différenciation des lymphocytes. Elle contient de la moelle rouge (cellules qui donnent des plaquettes et hématies) et de la moelle jaune. En coloration histologique, on retrouve une grande quantité de mégacaryocytes dans la moelle rouge. Mégacaryocytes On a dans la moelle des cellules qui constituent le support de cette moelle : les cellules stromales, 10 importantes pour la différenciation des cellules sanguines. Principal organe à l’origine de l’hématopoïèse et de la lymphopoïèse. En effet selon une expérience, les souris irradiées meurent car elles n’ont plus de moelle osseuse active donc deviennent immunodéficientes (il n’y a plus de tissu hématopoïétique capable de régénérer les cellules). Par contre, une souris irradiée avec greffe de moelle osseuse de souris non irradiée, on rétablit l’hématopoïèse ce qui permet la survie de la cellule. B. Le thymus Le thymus est l'organe central de la différenciation des lymphocytes T. Evolution : La taille du thymus diminue au cours de la vie Il y a une croissance rapide durant l’embryogénèse. Cette croissance va continuer jusqu’à environ 10 ans. On voit qu’il y a une augmentation de la taille de la médulla et du cortex. A partir de 10-15 ans, on aura une diminution de la taille du thymus jusqu’à être quasiment absente à 6070 ans : on aura une masse graisseuse qui remplacera le cortex et la médulla au cours du temps. Remarque : Cela a une importance si on fait des thymectomie. Une thymectomie chez un patient jeune aura une plus grande influence qu’une thymectomie chez un patient âgé. Le thymus a une grande importance par rapport aux lymphocytes T. Donc pour créer des animaux immunodéficients on le fait chez de jeunes animaux. Structure du thymus Le thymus présente deux régions : le cortex et la médulla. Le cortex se trouve en périphérie, puis il y a la médulla. Il existe une vascularisation dans le thymus. Il y a également des structures appelées des corpuscules de Hassal, qui sont formés de cellules épithéliales. La structure de cet organe influence la fonction de cet organe. 11 Schéma du thymus : les cellules importantes Au niveau cortical : on retrouve les cellules épithéliales corticales qui sont des cellules importantes pour la différenciation des lymphocytes T et des thymocytes. Au niveau de la médullaire : des cellules épithéliale médullaire, des macrophages et des cellules dendritiques qui serviront à la différenciation des lymphocytes T. Les cellules épithéliales sous capsulaires composent un tapis au niveau de ce lobule. Les lobules : - région corticale - région médullaire Médulla Corticale Tissu vasculaire Vaisseau Corpuscule de Hassal composé de cellules épithéliales (Structure similaire à une structure en d’oignons) 12 B. La bourse de Fabricius Elle est présente chez les oiseaux. Elle se situe à l’extrémité caudale du tube digestif. C’est l’organe de différenciation des lymphocytes B chez les oiseaux. (Attention : cet organe n’est pas présent chez l’homme, la différenciation se fait dans la moelle chez l’homme). 2. Les organes lymphoïdes secondaires A. Les ganglions lymphatiques Une double circulation va intervenir dans les ganglions lymphatiques : - la circulation lymphatique : vaisseaux lymphatiques afférents et efférents qui vont permettre la circulation de la lymphe dans les ganglions afin de transporter les antigènes (en provenance de la circulation sanguine ou de la périphérie) dans les ganglions ; - la circulation sanguine : artères et veines. Elle permettra d'importer des lymphocytes naïfs. 13 Organisation des ganglions lymphatiques : On retrouve différentes régions avec des quantités et des concentrations différentes de différents types cellulaires : - zone corticale : essentiellement des lymphocytes B Les lymphocytes B sont dans des structures de différentes tailles appelées des follicules lymphoïdes primaires et secondaires contenant des centres germinatifs. On peut éventuellement retrouver des centres germinatifs sénescents. Ce sont des zones de forte prolifération de lymphocytes B. - zone para-corticale : grande quantité de lymphocytes T. - zone médullaire : forte quantité de cellules de type macrophages et plasmocytes. Ce qui est important avec ces différentes régions c’est quelle sont enrichies, elles ont une forte concentration en différents groupes cellulaires. La structure de l’organe va avoir une importance pour la fonction de celui-ci. Puisque les systèmes lymphatiques peuvent amener des cellules qui portent l’antigène (c’est le cas des cellules dendritiques) mais on peut aussi avoir des antigènes présentés par la circulation sanguine. (Notons la prédominance de l’action des vaisseaux lymphatiques tout de même.) Le ganglion est un lieu de rencontre entre les cellules présentatrices de l'Ag et les lymphocytes : importance de la structure dans la fonction de l'organe. La rencontre entre les cellules présentatrices d’antigène et des lymphocytes va ainsi être possible. B. La rate Organisation semblable à un ganglion lymphatique, mais les Ag entrent par la voie sanguine au lieu de la voie lymphatique (il n’y a pas de circulation lymphatique dans la rate). La rate est donc un organe extrêmement vascularisé (une fois encore, importance de la relation structurefonction). Associées aux vaisseaux, il y a des zones riches en différentes populations cellulaires. Elle est constituée de pulpe rouge ainsi que de pulpe rouge ; dans le cadre du cours, il est plus intéressant de s'axer sur la pulpe blanche. Structure de la rate : - Pulpe rouge riche en LT qui entoure le vaisseau - Pulpe blanche : riche en LB (vaisseau qui permet la circulation) - Entre les 2 zones : centre germinatif La pulpe blanche est entourée de la pulpe rouge. 14 Coupe de rate : Section transversale de la pulpe blanche colorée par hématoxyline et éosine : - zone brune : riche en Lympho T du manchon - zone colorée légèrement : riche Lympho B - Cellules non colorées = centre germinatif Schéma : vaisseaux en coupe transversale ou longitudinale. À gauche : les vaisseaux sont au centre, entourés d'un manchon péri-artériolaire composé essentiellement de lymphocytes T ; à proximité, au-dessus du manchon, on trouve une zone riche en lymphocytes B associée à un centre germinatif (lieu de prolifération intense). Enfin, tout autour on a une zone marginale. 15 Schéma de l’organisation de la rate L’organisation est faite autour de la circulation sanguine. On a autour de l’artériole un manchon périartériolaire, zone très riche en Ly T (la gaine lymphoïde péri-artérielle) et à proximité une zone riche en Ly B organisée éventuellement en follicules de Ly B, où l’on retrouve, entre les 2 zones, des centres germinatifs qui permettent la prolifération de Ly B. On retrouve au centre l’artériole, qui est entourée d’une zone riche en Ly T et plus en périphérie, on retrouve les follicules riches en Ly B. Artériole Ly T Follicules de Ly B À gauche : coupe de rate avec un marquage au CD3 (marqueur des lymphocytes T). On a bien l'artériole puis autour la gaine/manchon de lymphocytes T. Ici, puisqu'un marquage des lymphocytes B (au CD20) n'a pas 16 été effectué, il n'y a pas de coloration mais juste une zone très claire correspondant au centre germinatif et à la couronne de lymphocytes B. C. Organes lymphoïdes associés à l’intestin - Follicule : Ly B ++ (centre germinatif) - Ly T se trouvent entre les follicules - Ag entrent par des cellules spécialisées cellules M NB : à droite, sur la coupe : la lumière de l'intestin est en haut. Au niveau des tissus lymphoïdes associés à l’intestin, on aura des zones riches en Ly T, des zones riches en Ly B ainsi que des centres germinatifs. Entre la lumière de l’intestin et ces organes lymphoïdes secondaires, on va avoir des cellules particulières : les cellules M. Ces cellules captent les Ag de la lumière de l’intestin et les amènent dans les organes lymphoïdes secondaires. Donc en plus des structures similaires aux organes lymphoïdes secondaires sont présentes ces cellules particulières, les cellules M. Exemple d’organes lymphoïdes secondaires associés à l’intestin : - l’appendice - les plaques de Peyer Ils ont des structures très similaires au schéma. Ont un rôle dans la protection des muqueuses, ce sont des organes relativement diffus et qui auront un rôle sécrétoire d’immunoglobulines. On peut les retrouver au niveau du système respiratoire des conduits nasaux pharynx. En périphérie, il y a des cellules capables de capter Ag, puis par une voie sanguine ou lymphatique emmènent ces cellules (attachées à un Ag ou pas) vers des organes lymphoïdes secondaires : c’est le lieu de rencontre entre différents acteurs. Ces organes lymphoïdes secondaires vont être attachés à un réseau qui va emmener des Ag vers ces organes. Plusieurs signaux sont nécessaires pour activer les LT pour éviter d’avoir une activation anormale. On va avoir des pathogènes de différentes natures avec une localisation différente au niveau des cellules : - extracellulaires : bactéries, parasites, champignons … - intracellulaires : mycobacterium (lèpre) … - virus (intracellulaires surtout) : variole, grippe, varicelle … 17 Lors de la réponse immun, les anticorps sont caractérisés par une spécificité par rapport à des Ag donnés. Les Ac combattent les Ag par : - neutralisation : neutralise l’action entre la toxine et le récepteur - opsonisation : pathogène recouvert d’Ac - activation du complément qui va permettre de combattre des pathogènes Au niveau des infections de virus intracellulaire, les défenses de l’organisme sont : - de tuer les cellules infectées en faisant intervenir des LT cytotoxiques - les macrophages capables de phagocytose qui vont permettre d’éliminer ces pathogènes. IV. Les antigènes 1. Définitions Un antigène est une substance capable d’être reconnue par le système immunitaire et d’induire une réponse immunitaire. Cette substance peut être d’origine biologique ou synthétique. Il existe différents types d’antigènes : Exogènes : étrangers à l'individu - soit allogénique (même espèce) - soit xénogénique (espèce différente) (Exemple : si on réalise une greffe de porc chez l’humain, on aura une greffe xénogénique) Endogènes : antigène propre à l’hôte et qui peuvent éventuellement dans des cas particuliers donner des réponses immunes. 2. Les propriétés des antigènes - Antigénicité (= réactivité antigénique) : capacité d'une substance à être reconnue spécifiquement par le système immunitaire. Importance de la notion de reconnaissance. - Immunogénicité : capacité à induire une réponse immunitaire 3. Les différents types d’antigènes NB : on peut regrouper artificiels et synthétiques Un haptène est une molécule de faible poids moléculaire, un très petit peptide (en général de 1à 6 acides aminés) qui n’est pas capable d’induire une réponse immunitaire. Il est dit non immunogène. En revanche, si on couple cet haptène à une protéine porteuse, on peut développer un complexe qui sera immunogène. Il s'agit d'un cas particulier d’antigène car au départ ils ne sont pas immunogènes donc ce ne 18 sont pas des antigènes réels. Remarque : Ces haptènes ont une importance dans le développement des vaccins. Ronéo de l’an 2014-2015 : Rajout : Définition de Wikipédia : Un haptène est une molécule de faible poids moléculaire antigènique, c'est-à-dire capable d'être reconnue par le système immunitaire (notamment à travers les anticorps (Ac)), mais non immunogène ; incapable de l'induire, sauf s'il est couplé à une molécule porteuse, ce qui confère l'immunogénicité de l'haptène. Naturels Macromolécules simples Macromolécules complexes (=combinaison de macromolécules simples) Synthétiques Macromolécules de synthèse complète Haptènes - Homo-polyosides - Hétéro-polyosides - Holoprotéine - Hétéroprotéine Immunogénicité fréquente* - Lipides complexe - Acides nucléique Glycoprotéi nes Glycolipide Polypeptides Lacrylamide Immunogénicité rare** Immunogénicité très variable*** -Non immunogène → pas capable d’induire une réponse immunitaire -Si complexe haptène-protéine porteuse → formation d'un complexe immunogène Remarque : - Immunogénicité fréquente : si un organisme rencontre une de ces macromolécules, il y a de forte chance pour qu'il développe une réponse immunitaire. - Immunogénicité rare : si on a des lipides étrangers ou des acides nucléiques étrangers, l'organisme a peu de chances de développer une réponse immunitaire. - Immunogénicité très variable : il est difficile de prédire quelle va être la réponse immune pour ces macromolécules complexes car il s'agit d'un mélange de molécules simples avec des immunogénicités différentes. 19 4. Valence et déterminants antigéniques Définition de la valence : nombre d'anticorps capables de se lier simultanément à un antigène. L'épitope ou déterminant antigénique est la région de l'Ag qui va être reconnue par un Ac. La partie de l'Ac qui reconnaît l'épitope est nommée = site de liaison de l'Ac. On a toujours un nombre d'épitopes ≥ valence (on peut avoir une macromolécule pour plusieurs épitopes) On a deux types d'épitopes : - Linéaires ou continus : épitopes composés d'acides aminés adjacents les uns aux autres. Il s'agit d'une suite d'acides aminés : séquence primaire de la protéine - Conformationnels : épitopes formés par le rapprochement de plusieurs zones de la protéine lorsque cette dernière est en configuration tertiaire. À la différence des continus, ce ne sont pas forcément des Aa à la suite des uns des autres mais simplement des regroupements dans l'espace. Explications du schéma : À gauche : épitope conformationnel → Aa non placés séquentiellement dans la structure primaire mais rapprochés par la structure tridimensionnelle de la protéine Au milieu : linéaire → succession d'Aa dans la séquence primaire. À droite : il n'en parle pas. Ces notions sont notamment importantes lorsqu'on cherche à identifier une protéine car elles nous permettent de savoir dans quelles conditions on va la reconnaître. En effet, l'épitope présent sur une protéine sous forme native pourra être identifié par des techniques d'immunologique classique, alors que si on utilise des méthodes de dénaturation, on va casser le site, qui ne sera alors plus reconnu : en conditions dénaturantes, on perd l'épitope conformationnel. Si l'épitope est linéaire : en conditions natives il ne sera pas reconnu mais les dénaturants permettront linéariser la protéine et ainsi révéler un épitope qui était masqué par la structure de la protéine. Dans le cas des haptènes : si on injecte l'haptène à un animal, il n'y a pas d'Ac qui s'y lie. En revanche, si on le couple à une protéine porteuse, on obtiendra des Ac dirigés contre l'haptène (et aussi contre la protéine 20 porteuse). Selon les Ac utilisés, les réactions différentes : Monoclonaux : liaison à un épitope particulier Polyclonaux : liaison à des épitopes différents - On également des Ag dits thymo-dépendants ou thymo-indépendants. Ag Thymo dépendant(TD) : besoin de thymus pour induire une réponse immune Ag Thymo indépendant(TI) : pas besoin de thymus pour induire une réponse immune NB: Pour déterminer si on va avoir des Ag TD ou des Ag TI, on va faire des expériences sur modèles animaux (thymectomie pour voir s’il y a immunodéfficence ou non chez la souris par exemple…) On peut faire une distinction au niveau des réponses immunitaires, qui peuvent être soient thymodépendants, soit thymo-indépendants. Des modèles d’études permettent de voir l’importance du rôle du thymus dans la réponse immune. Il existe différents modèles, avec des souris qui présenteront des thymus anormaux ou quasiment inexistants. Parmi les modèles d’études, on peut citer les suivants : - les souris nudes (dépourvues de thymus) et qui, en plus, ne présentent pas de poils. Ces souris n’auront pas de lymphocytes T : elles sont dites immunodéficientes en ly T. Mais il peut quand même y avoir réponses immunitaires qui feront intervenir des anticorps : les réponses immunitaires ne 21 - - seront donc pas dépendantes du thymus. les souris jeunes thymectomisées, chez lesquelles on enlève le thymus. On aura le même phénotype c’est-à-dire l’absence de lymphocytes T chez ces souris et également possibilité d’une réponse immune indépendante du thymus. On peut être amené à thymectomiser chez des jeunes enfants qui présentent une tumeur du thymus mais on observera une immunodéficience des lymphocytes T. les souris SCID (severe combined immunodeficiency) qui sont des souris pour lesquelles on aura ni lymphocytes B, ni T. Immunodéficience en Ly B et T. les souris irradiées, cela aura un impact sur l’hématopoïèse, on aura également des souris qui seront immunodéficientes. Mais on pourra réaliser une greffe de moelle pour réintroduire des populations de cellules immunitaires. Ces modèles d’études permettent de mettre l’accent sur les réponses immunitaires dépendantes du thymus ou non, ce qui est résumé sur le tableau ci-dessous : TI : thymo-indépendant ; TD : thymo-dépendant Note ® : motifs simples et répétés pour permettre l’activation d’une réponse. 22
