Mécanismes généraux de l’immunité

MÉCANISMES GÉNÉRAUX DE L'IMMUNITÉ

L'immunologie est la science qui étudie les défenses de l'organisme, c'est-à-dire sa capacité à distinguer le "soi" du "non-soi" et à neutraliser ou détruire les éléments étrangers. Ce processus, appelé processus immunitaire, est crucial pour la protection contre les infections microbiennes (virus, bactéries, champignons, parasites), l'élimination de substances étrangères non microbiennes toxiques, et la destruction des cellules cancéreuses via la surveillance immunitaire.

Le système immunitaire est un ensemble complexe d'organes, de tissus, de cellules et de mécanismes. Les agents étrangers peuvent pénétrer par des voies naturelles (bouche, voies aériennes, génitales, urinaires, yeux) ou accidentelles (traumatismes comme une écorchure). Sans mécanismes de défense efficaces, ces agents peuvent entraîner des maladies graves.

1. Agents Pathogènes

• Bactérie : Organisme unicellulaire avec une paroi cellulaire externe et une membrane plasmique. Elles peuvent causer des lésions tissulaires ou libérer des toxines.
• Virus : Constitués d'acides nucléiques entourés d'une enveloppe protéique. Ils sont des parasites intracellulaires obligatoires, nécessitant l'équipement biochimique de la cellule hôte pour se multiplier.
• Parasite : Être vivant qui vit aux dépens d'un autre organisme, altérant parfois sa santé.
• Champignon : Végétal vivant en parasite sur une autre structure.

2. Définitions Fondamentales de l'Immunité

L'immunité est la propriété de l'organisme de se défendre contre les infections et agressions. Il existe en réalité des "immunités", combinant des mécanismes de défense spécifiques et non spécifiques qui interagissent. Par exemple, des composants de l'immunité non spécifique peuvent guider les réponses spécifiques.

a- L'immunité non spécifique (ou immunité naturelle/innée)

C'est l'ensemble des mécanismes de défense qui protègent contre les substances ou cellules étrangères sans nécessiter une reconnaissance spécifique. Ces mécanismes ne sont pas uniques à une substance donnée et agissent rapidement, disparaissant avec la fin de l'agression.

• Activateurs endogènes : Constituants cytoplasmiques libérés lors d'une souffrance cellulaire ou produits de nécrose tissulaire.
• Barrières et moyens de défense propres aux tissus : Toux, éternuement, pH, cils.
• Mécanismes permanents : Activité antimicrobienne intrinsèque des tissus.
• Mécanismes inductibles : Mis en place dès le début de l'agression, comme la fièvre.

b- L'immunité spécifique (ou immunité acquise)

Elle se développe après un contact avec un agent pathogène ou une toxine, nécessitant des semaines ou des mois. Elle repose sur la reconnaissance spécifique de la substance ou cellule à détruire par des lymphocytes. La réaction est particulière à cette cible.

Elle s'appuie sur trois principes :

1. Diversité des lymphocytes : Une grande variété de lymphocytes capables de reconnaître de multiples antigènes.
2. Dynamique clonale : Seul le clone lymphocytaire spécifique à l'antigène prolifère et agit par production d'anticorps ou de cytokines.
3. Mémoire immunitaire : La réponse est amplifiée et modifiée lors de stimulations ultérieures par le même antigène, grâce à l'enrichissement et la différenciation des clones lymphocytaires.

L'immunité spécifique agit souvent en complémentarité avec l'immunité non spécifique. Ses réactions s'installent progressivement (quelques heures à quelques jours) et sont durables (plusieurs mois, voire années).

c- La cellule immunocompétente

C'est une cellule qui participe à la réponse immunitaire spécifique. Les lymphocytes fixent spécifiquement les antigènes, tandis que d'autres cellules immunocompétentes interagissent indirectement avec les complexes antigènes-anticorps.

d- L'antigène (Ag)

Toute substance chimique (molécule, cellule, tissu) capable de déclencher la production d'un anticorps spécifique ou d'être reconnue par d'autres mécanismes de la réponse immunitaire spécifique. Les antigènes sont les cibles des défenses immunitaires.

e- L'anticorps (Ac)

Une protéine produite en réaction à la présence d'un antigène, à laquelle elle se lie spécifiquement pour le détruire.

3. Intérêt de l'Immunologie

L'exploration de l'immunité permet d'évaluer les capacités de défense de l'organisme. Elle lutte contre les infections, les substances toxiques, contrôle l'intégrité de l'organisme en détruisant les cellules anormales (cancéreuses), gère le rejet des greffes et la relation fœto-maternelle.

I. ORGANES ET TISSUS LYMPHOÏDES

Les organes lymphoïdes sont des structures anatomiques et histologiques où naissent et résident les cellules de l'immunité. La plupart de ces cellules circulent également dans le sang, la lymphe ou sont disséminées dans les muqueuses et la peau.

On distingue les organes lymphoïdes primaires et secondaires (comme la moelle osseuse et le thymus pour les organes primaires).

1. Cellules Sanguines et Immunité

Les leucocytes (globules blancs) sont les cellules du système immunitaire, produites dans les organes hématopoïétiques (moelle osseuse). Ils ont une durée de vie courte dans le sang (quelques heures à quelques jours) et pénètrent dans les tissus par diapédèse.

Les lymphocytes entrent continuellement dans le sang depuis la circulation lymphatique et peuvent retourner au sang. Leur durée de vie varie de quelques semaines à plusieurs mois. Ils sont essentiels pour la reconnaissance antigénique dans les réponses immunitaires spécifiques.

2. Communication entre cellules immunocompétentes

Les cellules immunocompétentes interagissent entre elles et avec les cellules tissulaires environnantes par :

• Contact direct : Via des ligands déterminant leur type et état d'activation.
• Cytokines : Substances chimiques médiatrices des interactions, agissant localement (paracrine/autocrine) ou à distance (endocrine). Plus de 140 cytokines sont regroupées en familles. Elles sont essentielles à la régulation et au bon déroulement chronologique de la réaction immunitaire.
• Contact avec la matrice extracellulaire : Via des ligands modifiant l'état d'activation cellulaire en fonction du tissu.
• Sensibilité aux hormones et neuromédiateurs.

3. Maturation et Migration des Lymphocytes

Les lymphocytes naissent dans la moelle osseuse :

• Les lymphocytes B (LB) maturent dans la moelle osseuse, puis rejoignent les organes lymphoïdes secondaires via le sang.
• Les lymphocytes T (LT) sont transportés vers le thymus pour leur maturation, puis rejoignent les organes lymphoïdes secondaires. Le thymus, avant son atrophie à la puberté, est riche en LT matures et sécrète des thymopoïétines régulatrices.

Ce processus de maturation et de migration est continu. Dans les organes lymphoïdes secondaires, les lymphocytes matures peuvent se diviser pour former des clones de cellules identiques.

Outre les lymphocytes B et T, il existe les cellules NK (Natural Killer), non spécifiques d'un antigène donné, qui naissent également dans la moelle osseuse.

II. LES GRANULOCYTES

Les granulocytes sont des cellules formées dans la moelle osseuse, considérées comme les "soldats" du système de défense. Ils utilisent le sang comme transport et quittent la circulation pour exercer leur fonction dans les tissus.

Ils comprennent :

• Polynucléaires neutrophiles : Les plus abondants (60-70% des leucocytes). Ils ont un noyau en lobes et de nombreuses granulations. Spécialisés dans la phagocytose, ils constituent la première ligne de défense et participent activement à la réponse inflammatoire. Ils peuvent aussi former des Neutrophil Extracellular Trap (NET), des filets protéiques pour piéger les bactéries.
• Polynucléaires éosinophiles : 1-4% des leucocytes. Impliqués dans la défense contre les parasites et les réactions allergiques.
• Polynucléaires basophiles : 0,25-0,5% des leucocytes. Partagent de nombreuses caractéristiques avec les mastocytes, libérant des médiateurs comme l'histamine.

Les mastocytes, bien que morphologiquement similaires aux basophiles, se différencient dans les tissus conjonctifs (et non dans le sang). Ils sont riches en vésicules sécrétant des messagers chimiques locaux comme l'histamine, notamment au niveau des surfaces épithéliales.

III. LES AGRANULOCYTES

Les agranulocytes regroupent les lymphocytes et les monocytes.

1. Les Lymphocytes

Constituent 25-33% des leucocytes. Ils se divisent en :

• Lymphocytes B (LB) : Après activation, se différencient en plasmocytes, dont le rôle principal est la synthèse et la sécrétion d'anticorps.
• Lymphocytes T (LT) : Se subdivisent en :
  • LT auxiliaires (T helper) : Environ 75% des lymphocytes T. Ils régulent toutes les fonctions immunes par la production de lymphokines (cytokines) qui stimulent la croissance et la prolifération des LT cytotoxiques et suppresseurs (via IL-2), activent les LB en plasmocytes et le système macrophage. Leur activation nécessite la présentation de l'Ag par des cellules présentatrices d'antigènes (CPA) via le CMH.
  • LT cytotoxiques (cellules tueuses) : Exercent un effet direct sur les antigènes. Ils utilisent des récepteurs protéiques de surface et des perforines pour transpercer les parois microbiennes et d'autres substances chimiques pour désagréger les cellules cibles. Ils s'attaquent aux cellules infectées par des virus, aux cellules cancéreuses ou toute cellule anormale. Ces cellules reconnaissent les antigènes endogènes présentés par le CMH de presque toutes les cellules nucléées.
  • LT suppresseurs : Limittent la réponse immunitaire pour éviter qu'elle ne soit excessive.
  • Lymphocytes T natural killers (NK) : Bien que nommés LT, ce sont des cellules NK. Ils naissent dans la moelle osseuse et ne sont pas spécifiques d'un Ag donné.
• Cellules NK (Natural Killer) : Nées dans la moelle osseuse, elles ne sont pas spécifiques d'un antigène.

Les lymphocytes T ne peuvent fixer un antigène que s'il est présenté à la surface d'une cellule hôte, lié à des protéines du Complexe Majeur d'Histocompatibilité (CMH), aussi appelé système HLA. Les cellules qui présentent ces complexes sont des Cellules Présentatrices d'Antigènes (CPA).

2. Les Monocytes et Macrophages

Les monocytes (2-6% des leucocytes) traversent la paroi des capillaires pour pénétrer dans les tissus, où ils se transforment en macrophages tissulaires.

Les macrophages sont présents dans presque tous les organes et tissus (épithéliums, peau, voies respiratoires et digestives) et sont chargés de la défense locale. Ce sont des phagocytes capables d'engloutir et de détruire des substances étrangères. Les cellules dendritiques, bien que ne dérivant pas des monocytes, exercent des fonctions macrophagiques et sont également des CPA.

3. Cytokines : Messagers de l'Immunité

Les cellules du système immunitaire libèrent des cytokines, des messagers qui régulent la division cellulaire, la prolifération et la différenciation des lymphocytes, et interviennent dans les réponses immunitaires spécifiques et non spécifiques.

• Elles agissent à très faible dose, comme des hormones protéiques.
• La plupart agissent localement (paracrine ou autocrine) mais peuvent circuler dans le sang pour des effets hormonaux à distance.
• Elles forment un réseau de communication chimique essentiel.
• Il existe des cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6, IL-8, IL-11, IL-12) et pyrogènes (IL-1, IL-6).
• Les interleukines (IL-1 à IL-30) ont des activités cytolytiques, régulatrices des lymphocytes et des leucocytes, ou chimiotactiques.
• Les Colony Stimulating Factors (CSF) régulent le nombre de leucocytes.
• Exemple: l'IL-2 module la fonction de presque toutes les cellules immunitaires.

Les interférons (IFN) sont des cytokines antivirales. Les IFN et (Type I) sont produits par presque toutes les cellules en réponse à une infection virale et inhibent la réplication virale de manière non spécifique. Ils activent la synthèse de protéines antivirales dans les cellules hôtes.

IV. TYPES D'IMMUNITÉ

A. Immunité non spécifique (ou innée) - Mécanismes Généraux

Cette immunité protège sans reconnaissance spécifique de l'identité de l'envahisseur, mais en détectant des propriétés générales (hydrates de carbone, lipides des parois microbiennes). Des récepteurs de membranes et des protéines circulantes (comme le complément) se lient à ces structures.

Elle s'exerce via :

• La phagocytose par les macrophages, impliquant lysosomes et peroxysomes.
• Des produits de sécrétions endogènes : HCl gastrique, salive, larmes, mucus.
• Des matières biologiques : système du complément, urines, matières fécales.
• Des barrières physiques : peau intacte (acidité, sébum antimicrobien), muqueuses (mucus collant, cils, poils), réflexes de toux et d'éternuement.
• Des substances antimicrobiennes : lysozymes (détruisent les parois bactériennes), lactoferrine (empêche l'approvisionnement en fer des bactéries).

B. Immunité acquise (ou spécifique) - Composantes

Elle est déclenchée par la présence d'antigènes (protéines ou polysaccharides) et se divise en deux composantes :

• Immunité humorale : Médiée par les anticorps (immunoglobulines) synthétisés par les lymphocytes B. Les anticorps se fixent sur les antigènes dans les liquides extracellulaires pour les neutraliser ou les détruire. Ils constituent la défense principale contre les bactéries, virus et toxines dans le LEC.
• Immunité cellulaire : Médiée par les lymphocytes T.

La vaccination confère une immunité acquise grâce aux cellules à mémoire qui "se rappellent" de l'antigène initial.

Actions des Anticorps (Immunoglobulines - Ig)

Les Ig sont des protéines plasmatiques (20% des protéines plasmatiques), composées de chaînes polypeptidiques légères et lourdes, avec des parties variables (spécificité antigénique) et constantes. On distingue cinq classes : IgM, IgG, IgA, IgD, IgE.

• IgG : Les plus abondantes (75%), présentes dans les réponses secondaires.
• IgE : Souvent associées aux phénomènes d'allergie.
• IgM : Impliquées dans la défense anti-infectieuse primaire.

Les anticorps agissent selon deux modalités :

• Action directe : Agglutination, précipitation, neutralisation et lyse des micro-organismes.
• Action indirecte : Activation du système du complément. Les anticorps activent C1, déclenchant la voie classique du complément. La voie alterne peut être activée directement par des hydrates de carbone à la surface des microbes. Le complément (C) aboutit à la formation de C3b (une opsonine qui facilite la phagocytose) et au complexe d'attaque membranaire (CAM) qui perfore les cellules cibles.

V. L'INFLAMMATION

L'inflammation est une réponse locale de l'organisme à une agression, visant à détruire ou inactiver les envahisseurs étrangers et à initier la réparation tissulaire. Elle implique des cellules phagocytaires (neutrophiles, macrophages, cellules dendritiques) et peut être déclenchée par des infections, le froid, la chaleur, ou des traumatismes. L'inflammation amplifie également de nombreuses réactions de défense spécifique.

A. Réaction inflammatoire non spécifique : Séquence des événements

1. Pénétration des bactéries : Provoque des lésions tissulaires et la libération de substances chimiques.
2. Vasodilatation : Augmentation du débit sanguin dans le territoire infecté (rougeur, chaleur).
3. Augmentation de la perméabilité capillaire : Les protéines plasmatiques et le liquide s'échappent dans l'interstitium, formant un œdème (gonflement).
4. Chimiotactisme : Migration des leucocytes des veinules vers l'interstitium infecté. Les polynucléaires neutrophiles s'ancrent d'abord (margination) puis traversent la paroi vasculaire (diapédèse) grâce à des molécules d'adhésion et des facteurs chimiotactiques. Les monocytes suivent et se transforment en macrophages.
5. Destruction des bactéries : Par phagocytose des germes par les polynucléaires et macrophages. Des opsonines (comme C3b et la protéine C-réactive) facilitent la fixation du phagocyte au microbe. Le microbe est englouti dans un phagosome, qui fusionne avec un lysosome pour former un phagolysosome, où les enzymes lysosomiales et les dérivés de l'oxygène dégradent le microbe. Les phagocytes peuvent aussi libérer des substances antimicrobiennes dans le LEC.
6. Réparation tissulaire : Étape finale, impliquant la division des fibroblastes, la sécrétion de collagène et l'angiogenèse (prolifération des vaisseaux sanguins), sous l'influence de facteurs de croissance. Elle peut laisser une cicatrice.

Les manifestations locales (rougeur, chaleur, gonflement, douleur) sont dues à des médiateurs chimiques, notamment des cytokines. Les médiateurs peuvent être des peptides (kinines), des composants du complément, des dérivés de la coagulation sanguine, l'histamine (des mastocytes), des eicosanoïdes, des facteurs d'activation plaquettaire, des cytokines (chémokines), des enzymes lysosomiales et des dérivés de l'oxygène.

VI. L'ALLERGIE

L'allergie est une réponse immunitaire inappropriée ou excessive à des substances inoffensives (allergènes). Par exemple, dans l'hypersensibilité retardée, l'exposition répétée à un allergène active les LT, entraînant une libération de substances toxiques et l'envahissement des sites lésés par les macrophages.

Caractérisée par :

• Production excessive d'IgE.
• Prédisposition génétique (terrain allergique).
• Sollicitation des granulocytes : les basophiles se modifient en mastocytes.
• Libération de substances comme l'histamine et l'héparine, provoquant vasodilatation locale, augmentation de la perméabilité capillaire, attraction d'éosinophiles, et contraction des muscles lisses.

Exemple : l'asthme bronchique.

CONCLUSION

Une défense adéquate de l'organisme exige une production suffisante de leucocytes et un système immunitaire fonctionnel. Toute diminution de cette capacité ouvre la porte aux infections et aux maladies.

L'homéostasie, essentielle à la survie cellulaire, est maintenue par les systèmes de l'organisme. Les cellules du système immunitaire contribuent de manière fondamentale à cette homéostasie en éliminant les menaces internes et externes.