cours système immunitaire

1-    PRÉSENTATION GÉNÉRALE  (4 heures)

 Notre environnement contient une multitude d’être vivant (virus, protozoaires, champignon…) et de substances capables d’envahir notre organisme et de menacer son intégrité.
Généralement quand un élément étranger pénètre ou apparaît dans l’organisme, celui-ci répond par un ensemble de réactions appelées : RÉACTIONS IMMUNITAIRES qui lui permettent de neutraliser ou d’éliminer l’agent étranger et ainsi de maintenir son intégrité.
Une déficience au niveau du SI conduit à la maladie et parfois à la mort.
Il est intéressant de considérer le SI comme un mécanisme qui contribue à l’HOMÉOSTASIE : se définissant comme la capacité de l’organisme à s’ajuster constamment au modification de l’environnement et à rétablir l’équilibre dont il s’est momentanément écarté. 

1-1-           Définitions :

-          l’immunologie :partie de la biologie qui étudie les moyens de défense de l’organisme.
-          l’immunité : l'encyclopédie Hachette multimédia par exemple (1996) est caractéristique : l'immunité est la "propriété que possède un organisme vivant de développer des moyens spécifiques de défense (naturels ou acquis) contre un agent pathogène extérieur (infectieux, toxique, tumoral) ou contre un corps étranger (greffe, cellule d'un autre individu)". Ajouter que ceci vise à maintenir l’homéostasie (intégrité de l’organisme).

On a donc d'une part l'aspect défense contre un agent reconnu comme étranger et d'autre part, maintien de l'"intégrité".ici on commencera par définir l'identité de l'organisme. 

1-2-           Le soi et le non soi

 La RI repose sur l’aptitude de l’organisme à discriminer (reconnaître) ses propre constituants (le « soi ») des éléments étrangers (le « non soi ») puis à éliminer sélectivement ces derniers.

1-2-1-     le soi

A l’exception des vrais jumeaux chaque individu est unique. 
On nomme soi le support de l’identité biologique de chaque être vivant.
Le soi d’un individu est représenté par l’ensemble des molécules résultant de l’expression de son génome.

Ces molécules peuvent être :
-          intracellulaire comme des protéines de structure, des enzymes…
-          extracellulaire comme des hormones, des protéines plasmatiques….
-          Membranaire ( système ABO et molécule du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) ) 

En fait, l’individualité biologique de l’être vivant est surtout définie par la présence des molécules membranaires à la surface des cellules. Le plus souvent ces molécules membranaires sont de nature protéique et elles constituent une carte d’identité moléculaire. Ce sont de véritables marqueurs cellulaires déterminant l’existence :
·   des groupes sanguins = marqueurs mineurs du soi biologique (nécessité d’une compatibilité sang donneur et sang receveur c'est-à-dire compatibilité entre les glycoprotéines membranaire des GR =Ag mineurs d’histocompatibilité)
·   du CMH ou système HLA (human leucocyte antigène) = marqueurs majeurs du soi biologique.
Ces molécules du système HLA correspondent à des Ag d’histocompatibilité (tissu compatible) ce sont ces Ag qui vont déterminer s’il y aura rejet ou acceptation d’une greffe c'est-à-dire compatibilité ou non entre 2 tissus lors d’une greffe. 

Les molécules HLA appartiennent à deux classes :
-          les molécules HLA classe I sont présentent sur toutes les cellules de l’organisme qui sont nucléées
-          les molécules HLA classe II uniquement sur cellules impliqués dans réaction immunitaire (R.I).

Le système HLA est doué d’un extrême polymorphisme conférant ainsi à chaque individu sa propre identité biologique. (d’ou le fait que nous ne somme pas tous égaux devant les agressions) 

1-2-2-     Le non soi 

Tout être vivant est capable de reconnaître et de tolérer ce qui lui appartient. Mais il peut aussi reconnaître et rejeter ce qui lui est étranger. Le non soi est l’ensemble des molécules différentes du soi (c'est-à-dire qui ne sont pas codées par le génome de l’organisme considéré) qui présentent dans l’organisme vont déclencher des réactions immunitaires non spécifique ou spécifique.

L’origine du non soi est double :
-          non soi-exogène (extérieur): il s’agit d’un élément étranger à l’organisme, pathogène ou non (ex : bactéries)
-          non soi-endogène : il s’agit d’une modification des structures moléculaires du soi = soi modifié (ex : cellules cancéreuses) 

Les molécules du non-soi sont appelées antigènes. Leur nature est variée macromolécule protéiques, polyosides, acides nucléiques, lipides.

Les molécules les plus immunogènes (à chercher : capacité à induire une réaction immunitaire) sont les protéines.

Ces antigènes peuvent être :
-          fixer dans les parois des bactéries, des les champignons, des les enveloppe des virus 
-          solubles comme des venins de serpents (toxines).

L’antigènes comporte plusieurs éléments, motifs antigénique que l’on appel : épitopes ou déterminants antigénique (DA) 

1-3-            L’immunité non spécifique et l’immunité spécifique

 EXPÉRIENCES historique de Metchnikoff, celle de Jenner sur la vaccine ou encore celles de Pasteur sur le choléra des poules permettent de différencier l’immunité naturelle et l’immunité spécifique. La relation d’expériences simples (expérience sur la toxine tétanique ou diphtérique, expérience sur le BCG) peuvent également permettrent de différencier l’immunité humorale de l’immunité cellulaire. 

Les réponses immunitaires sont de deux types :             

1-3-1- l’immunité non spécifique (INS) ou naturelle

Cette immunité non spécifique (INS) ou naturelle s’exprime toujours de la même manière quelque soit l’agresseur  et ne conserve pas de mémoire
C’est une première ligne de défense naturelle et polyvalente, elle existe avant tout contact avec l'agent infectieux : sa mise en oeuvre est  immédiate, spontanée et rapide dés l’intrusion d’un élément étranger dans l’organisme et quelque soit cet agresseur (virus, bactérie, parasite).
Les acteurs principaux de cette première ligne de défense sont des cellules phagocytaires : macrophage(monocytes), polynucléaires.
Ces cellules ont toutes le même mode d'action : c'est la phagocytose (cf. cours précédent). Cette phagocytose est initiée et entretenue par la réaction inflammatoire, elle est facilitée par le système du complément  (on parle d’opsonisation : c’est l’association de molécules (protéines) à des particules, des microorganismes, leur permettant de se lier à des récepteurs spécifiques à la surface des phagocytes, et favorisant ainsi leur capture)                          

1-3-2- l’immunité  spécifique (IS) ou acquise

Cette  immunité spécifique ou acquise utilise les mécanismes effecteurs de l’immunité naturelle (coopération) auxquels s’ajoute le phénomène de reconnaissance spécifique de l’élément étranger et la  mémoire immunologique. Elle peut être a médiation humorale (Ac) et/ou à médiation cellulaire (Lymphocytes).                                                                             Elle est spécifique, donc adaptée à chaque agent infectieux, elle nécessite une reconnaissance préalable de l'agresseur : sa première mise en oeuvre est retardée (15 JOURS phase de latence de la réaction "primaire").
Les acteurs principaux de cette défense spécifique sont les lymphocytes B et T.
De plus, elle se distingue de l'INS par sa faculté à conserver en mémoire le souvenir de la première agression , en effet, une agression ultérieure par le même agent infectieux entraînera une réponse immunitaire plus rapide, plus affine (spécifique)et plus intense (amplifiée) (on parle de réaction "secondaire").                                                                                                          

 Il existe 2 grand types d’immunité spécifique :

·         l’immunité à médiation humorale
Cette immunité est mise en jeu lorsque l’agresseur est d’origine extracellulaire : bactérie, toxine, parasite.
Elle fait intervenir des lymphocytes B (LB). Chaque LB reconnaît un antigène moléculaire, le plus souvent présenté par une cellule présentatrice de l’antigène (CPA). ils peuvent également reconnaître directement les Ag libres existant dans le milieu intérieur (ex : toxines) ou les antigènes inclus dans les membranes des bactéries des virus etc…
Après reconnaissance de la molécule étrangère, le LB se différencie en plasmocyte qui sécrète des anticorps; les Ac vont se lier aux Ag (formation d’un complexe Ag-Ac = complexe immun) ce qui va conduire à l’élimination ou à la neutralisation l’agresseur.

·         l’immunité à médiation cellulaire
Cette immunité vise les cellules infectées par des agents étrangers (virus, bactéries, parasites), les cellules cancéreuses ou les cellules d’un greffon étranger.
Elle fait intervenir des lymphocytes T (LT) , il en existe 2 catégories que l’on peut différencier selon leur rôle :
- les LT auxiliaires (LT_{h (helper)} LT_CD4, LT₄) : ils  activent les LB ou les LT cytotoxiques ou encore des agents de l’immunité non spécifique (cellules NK et monocytes/macrophages).
- les LT cytotoxiques (LTc,LT_CD8, LT₈) :  ils détruisent les cellules infectées par des virus ou des parasites intracellulaires. Ils nécessites une présentation  

T : En fait, immunité non spécifique et immunité spécifique sont intimement liées (imbriquées): leur séparation facilite la distinction mais s'avère très artificielle : il n'existe qu'une immunité...C'est ainsi que l'INS est indispensable à l'activation de l'immunité spécifique en lui présentant les antigènes et qu'en retour les produits de l'immunité spécifique cellulaire et humorale améliorent les performances de l'INS. 

1-4-         Schéma général de la réaction immunitaire non spécifique et spécifique 

1-5-           Réactions non favorables du système immunitaire 

Les réactions immunitaires n’ont pas toujours un rôle favorable puisqu’elles peuvent entraîner des réactions d’hypersensibilité = réaction immunologique mal contrôlée.

ALLERGÈNE se dit de toute substance antigénique qui provoque une réaction allergique. Ce terme caractérise surtout les antigènes responsables des réactions d'hypersensibilité de type I. 
ALLERGIE sens ancien : réactivité anormale d'un sujet vis à vis d'un antigène. sens actuel : terme synonyme d'hypersensibilité ; il est surtout utilisé pour désigner les hypersensibilités de type I.   
ANAPHYLAXIE terme désignant une réaction d'hypersensibilité immédiate survenant après l'introduction d'un antigène (un allergène) chez un individu déjà sensibilisé à cet antigène. L'anaphylaxie peut être locale ou générale.  

 2-      SUPPORT PHYSIOLOGIQUE DE L’IMMUNITÉ : le système lymphoïde (4 heures) 

Le système lymphoïde constitue le support de l’immunité. Il s’agit d’un ensemble formé par :
-          Les vaisseaux lymphatiques
-          organes lymphoïdes : lieux d’origine et/ou de maturation des cellules immunitaires
-          cellules immunitaires : les leucocytes 

T : dans un premier temps nous allons voir les organes et tissus puis nous verrons les cellules de l’immunité :

2-1-           Organes et tissus de l’immunité 

Dans le système lymphoïde (ou immunitaire) on distingue classiquement :
-les organes lymphoïdes centraux ou primaires (thymus et moelle rouge des os longs)
-les organes lymphoïdes périphériques ou secondaires (ganglions lymphatiques, rate et organes lymphoïdes associés aux muqueuses)
-mais aussi les appareils circulatoires (sanguin et lymphatique).   

2-1-1-     Les organes lymphoïdes primaires ou centraux 

Immunocompétence : capacité a distinguer le soi du non soi et à mettre en place une réponse adaptée 

Caractéristique d’un lymphocyte mature qui est capable de reconnaître un Ag spécifique et de médier une réponse immunitaire.(Kuby) 

2-1-2-     Les organes lymphoïdes secondaires ou périphériques

Les Organes lymphoïdes périphériques sont les ganglions lymphatiques, la rate et les formations lymphoïdes associées au tube digestif (GALT : gastro-enteric associated lymphoid tissues) ou au système respiratoire (BALT : bronchus associated lymphoid tissues). Les lymphocytes T et B les habitent dans des territoires qui leur sont réservés. On y trouve également des macrophages. Ces organes lymphoïdes périphériques sont le siège de la réaction immunitaire.

En résumé : le thymus et la MO constituent les organes lymphoïdes centraux. C’est dans ce organes que les lymphocytes acquièrent leur immuncompétence.

La rate, le ganglions lymphatiques, les formations lymphoïdes des système respiratoire et digestif forment les organes lymphoïdes périphériques. Ce sont les organes effecteurs de l’immunité. 

2-2-           Les cellules de l’immunité (immunocytes)

Le système immunitaire comprend: des cellules spécifiques ayant une origine embryonnaire unique (foie, moelle rouge des os...) et regroupées dans des organes à fonction spécifique (ganglions lymphatiques, rate, thymus...) ou dispersées (tissus lymphoïdes associés aux muqueuses) aux lieux des points d'entrée des antigènes, et dont le caractère dynamique est assuré par l'appareil circulatoire (lymphatique et veineux).                                                                                                Les cellules sont issues de l’hématopoïèse au niveau de la MO rouge: voir schéma de l’hématopoïèse

2-2-1-     Les immunocytes : présentation des caractéristiques des cellules phagocytaires 

Ce sont des cellules myéloïdes impliquées dans la réaction immunitaire non spécifique 

·         monocytes et macrophages : voir cours précédent.
monocytes et macrophages appartiennent à une même lignée cellulaire et constituent le système des « phagocytes mononuclés ». les monocytes ont dans le sang une demi-vie brève de 3 jours environ, ils migrent ensuite vers les tissus et se différencient en macrophages tissulaires. La différenciation des monocytes en macrophages tissulaires s’accompagne de l’acquisition d’un ensemble de propriétés fonctionnelles, telles que la cytotoxicité et la bactéricidie par production de dérivés activés de l’oxygène et de monoxyde d’azote. Ces macrophages ont la capacité à présenter l’antigène = CPA

·         les granulocytes : voir cours précédent. Ce ne sont pas des CPA 

2-2-2-     Les cellules immunocompétentes 

Ce sont des cellules lymphoïdes impliquées dans la réaction immunitaire spécifique.

·         lymphocytes B  
les LB participent à la réaction spé à médiation humorale ce sont des cellules thymoindépendantes
les LB acquièrent leur immunocompétence dans la MO des os long.
Cette différenciation s’accompagne de l’acquisition de récepteurs de surface qui lui son propre on parle de BCR (B cell receptor). Et ces BCR sont des récepteurs spécifiques d’un déterminant antigénique donné.
Le récepteur du LB appelé Ac ou Ig membranaire = récepteur membranaire (est une protéine formée de 4 chaînes polypeptidiques identiques 2 à 2).
Chaque LB reconnaît un antigène moléculaire, le plus souvent présenté par une CPA, grâce à son récepteur membranaire complémentaire de l’Ag . il peuvent également reconnaître directement les Ag libres existant dans le milieu intérieur (ex : toxines) ou les antigènes inclus dans les membranes des bactéries des virus etc…
Après reconnaissance de la molécule étrangère, le LB se différencie en plasmocyte qui sécrète un anticorps de structure identique au récepteur membranaire du LB préalablement stimulé ; les Ac vont se lier aux Ag ce qui va conduire à l’élimination ou à la neutralisation des substances étrangères.

 ·         lymphocytes T
les LT participent à la réaction spé à médiation cellulaire ce sont des cellules thymodépendantes
Tous les LT acquièrent leur immunocompétence (apprennent à distinguer le soi du non soi )dans le thymus. 
Cette différenciation s’accompagne de l’acquisition de récepteurs de surface qui lui son propre on parle de TCR (T cell receptor). Et ces TCR sont couplés à un corécepteur qui (CD4 pour LTh et CD8 pour LTc) constituent un récepteur spécifique d’un déterminant antigénique donné :
-          corécepteur CD4 pour les LT h auxiliaires (T8, LT8)
-          corecepteur CD8 pour les LTc cytotoxiques (T4, LT4)

 Remarque : ce sont les récepteurs CD4 et CD8 entre autre qui sont utiliser comme marqueurs pour identifier les différents types de lymphocytes 

ØRôle des LT (rappel):
- les LT auxiliaires (LT_{h (helper)} LT_CD4, LT₄) : ils  activent les LB ou les LT cytotoxiques ou encore des agents de l’immunité non spécifique (cellules NK et monocytes/macrophages) par l’action des médiateurs chimiques qu’ils produisent (les cytokines).
- les LT cytotoxiques (LTc,LT_CD8, LT₈) :  ils détruisent les cellules infectées par des virus ou des parasites intracellulaires. Ils nécessites une présentation  

En clair : Les LT exercent donc leurs fonctions soit par action directe sur les membranes cellulaires (LTc) des cellules cibles soit par sécrétion de médiateurs chimiques, les cytokines (LTh).

Remarque sur l’acquisition de l’immunoconpétence :Seuls les clones lymphocytaires capables de reconnaître le non-soi achèvent leur maturation on parle de sélection clonale. Cette sélection clonale aboutie à former autant de LB et LT différant par leurs récepteurs membranaires qu’il y a d’Ag susceptibles d’être reconnus.  

·         lymphocytes NK (natural killer) = grand lymphocytes
Ce sont des cellules tueuses non spécifique impliquées dans la réaction immunitaire non spécifique.
Elles interviennent principalement dans l’immunité anti-virale et dans l’élimination des cellules cancéreuse.
Elles produisent des interférons (voir plus loin).                                                                                                                                           

3-    L’IMMUNITÉ NON SPÉCIFIQUE(NATURELLE)

-Peu d’agents étrangers passent les barrières naturelles de l’organisme.
-S’il y a passage, le système immunitaire déclenche immédiatement une réponse immunitaire contre l’agresseur.
-Dans un premier temps, le système immunitaire met en oeuvre une réaction immunitaire non spécifique qui suffit souvent à neutraliser l’agent étranger .   

Cette immunité non spécifique ou naturelle met en jeu : 
-          une barrière cutanéo muqueuse
-          la réaction inflammatoire
-          la phagocytose (phagocytes et cellules NK)
-          des facteurs humoraux (compléments, interféron)

3-1-           La barrière cutanéo muqueuse

La barrière cutanéo-muqueuse (= barrière physico-chimique) constitue la première ligne de défense contre l’infection en  empêchant la pénétration de l’agresseur.   

3-1-1-     La peau 

3-1-2-     Les muqueuses

Les épithéliums du rhinopharynx, des poumons, des intestins et des voie urogénitales, ouverts sur l’extérieur, sont des lieux privilégiés de la pénétration des germes pathogènes.

Remarques : des conditions peuvent favoriser la pénétration et l’implantation des agents pathogènes :  l’état de nutrition, l’âge, état physiologique (immunodéprimé, grossesse…) TOUT EST UNE QUESTION DE TERRAIN ET NOUS NE SOMMES PAS TOUS ÉGAUX FACE A L’AGRESSEUR.

En résumé :la barrière cutanéo-muqueuse en alliant : les barrières mécaniques, chimiques et biologiques constitue une première ligne de défense qui participe activement à la résistance anti-infectieuse de l’organisme.     Transition : Si cette barrière est franchie, une réaction inflammatoire locale est déclenchée. Cette réaction inflammatoire va mobiliser une armée de cellules phagocytaires et de facteurs humoraux au niveau de la lésion afin d'éliminer l’agresseur.

3-2-La réaction inflammatoire

3-2-1-     les étapes de la réaction inflammatoire 

Figure 1- :  
? a quoi correspond la pointe : blessure tissulaire
? la blessure entraîne quoi : l’entrée de bactéries
? a quoi correspondent les molécules (rouges) autour des bactéries : molécules chimioattractives
? quel est le rôle de ces molécules ? attirer les phagocytes sur le lieu de l’infection
? dans le capillaire sanguin on observe également des molécules (vertes) à votre avis de quoi s’agit il ? // plasma il est constitué majoritairement de quel type de molécules quoi ? de protéines plasmatiques. 

l la réaction inflammatoire est provoquée par une blessure septique (qui produit l’infection, qui s’accompagne d’infection)
la réaction inflammatoire est déclenchée par une blessure tissulaire. Cette dernière peut introduire un agresseur (ici les bactéries) qui peut libérer des substances chimioattractives. 

Figure 2-:  
? que constate t’on au niveau des bactéries ? il y a une multiplication bactérienne sur le site de l’infection
? au niveau du capillaire sanguin qu’elle différence peut on observer par rapport à la fig 1 ? le diamètre à augmenté donc il y a vasodilatation du capillaire sanguin
?  a quoi correspondent les flèches qui partent du cap sanguin vers le foyer d’infection ? // avec les molécules contenues dans le plasma et qui filtre vers le foyer infectieux : la vasodilatation du capillaire sanguin s’accompagne d’une augmentation de la perméabilité. Cette augmentation de la perméabilité permet le passage des protéines plasmatiques habituellement retenue vers le foyer infectieux en plus du liquide biologique qui filtre normalement.
? la vasodilatation a quelle répercussion sur le flux sanguin et la pression sanguine exercée au niveau du capillaire en question ? l’augmentation du diamètre du capillaire provoque une diminution de la pression sanguine à ce niveau et par conséquent une diminution du flux sanguin (ralentissement de la circulation)  

l Vasodilatation des capillaires et exsudation du plasma

Dans un premier temps : une vasodilatation des capillaires apparaît (= augmentation du diamètre des vaisseaux sanguins) qui s’accompagne d’une exsudation de plasma (suintement d’un liquide biologique), d’une diminution du flux sanguin.

 Figure 3-: 
?Que constate t’on au niveau de la blessure ? il y a un gonflement
? a quoi peut être du ce gonflement ? aux protéines qui réussissent à filtrer dans le liquide interstitiel. En effet, l’augmentation de la concentration en protéines dans le liq. Interstitiel « appel » des molécules d’eau afin de rétablir l’équilibre des concentrations de part est d’autre de la membrane des capillaires.
? a quoi peut correspondre ce gonflement ? a une accumulation de plasma riche en protéine au niveau de la blessure
? comment peut on nommer ce phénomène, on a formation de quoi ? d’un œdème
en parallèle :
? que représente les flèche sur ce schéma : migration des phagocytes
? pourquoi et comment ils migrent ? les molécules chimiotactiques les ont attirées et ils doivent détruire les bactéries. 

l Augmentation de la perméabilité vasculaire et attraction des phagocytes

Dans un 2^ème temps : l’augmentation de la perméabilité capillaire facilite un influx de liquide et de cellules phagocytaires venant des capillaires dilatés vers le tissu lésé. Le fluide qui s’accumule (exsudat) a un contenu en protéines plus grand que le fluide normalement libéré des vaisseaux et son accumulation contribue au gonflement du tissu et provoque la formation d’un œdème. 

Figure 4-: 
? que se passe t’il au niveau des phagocytes qui ont migrés ? initiation de la phagocytose à proprement dit 

l Induction de la phagocytose à proprement dit

les cellules phagocytaires s’accumulent au niveau du site de l’inflammation et commencent à phagocyter les bactéries. 

Transition : de la réaction inflammatoire découle des signes cliniques caractéristiques

3-2-2-     Signes cliniques traduisant la réaction inflammatoire  

La réaction inflammatoire locale met donc en jeu un ensemble de réactions vasculaires et cellulaires et elle se caractérise par l’apparition de 4 signes cliniques au niveau de la blessure :

- rubor    rougeur et calor     chaleur (ralentit la circulation sanguine et favorise la diapédèse):C’est la vasodilatation des capillaires qui est provoque de la rougeur et de l’augmentation de la température (chaleur) du tissu. Diminution flux sanguin.

- tumor   gonflement.... œdème:C’est l’accumulation de fluide avec une forte concentration en protéines qui contribue au gonflement du tissu (œdème). Drainage insuffisant par cap. lymphatiq

- dolor     douleur (amplifiée par la libération de kinines):Due à des médiateurs chimiques libérés lors de la réaction inflammatoire et qui agissent sur des fibres sensitives

T :La réaction inflammatoire fait donc intervenir les cellules phagocytaires afin d’éliminer l’agresseur (étape 3 et 4). Nous allons revenir rapidement sur le processus de phagocytose : ses caractéristiques et surtout les issues possibles pour ce processus.

3-3-           La phagocytose (voir cours précédent sur milieu intérieur)

3-3-1-     Les cellules assurant la phagocytose 

Elle est assurée par : les PN (PE et PB très peu), les MONO différenciés en MACRO 

3-3-2-     Les différentes étapes de la phagocytose 

Les étapes : rappel : chimiotactisme (attraction), adhésion, ingestion, digestion mécanisme bactéricide après fusion phagolysosomiale (vacuole lysosomiale ( hydrolases, lysosome, lipases)) puis rejet des déchets de la digestion. schéma cours précédent et travail élèves sur reclassement des étapes

3-3-3-     Le bilan de la phagocytose

Digestion : dans la plupart des cas l’issue est positive avec destruction de l’agresseur. Cependant, il arrive que la particules ne soit pas détruite
Persistance : ex de la pénétration de particule de silice, d’amiante ou de charbon par les voies respiratoires. Les macrophages pulmonaires ne peuvent détruire ces particules inertes et les retiennent indéfiniment . csq : apparition de pathologies respiratoires (fibroses)
Multiplication : certaines bactéries, des virus et des parasites peuvent survivre et se multiplier au sein des phagocytes.Ex de certaines Salmonelle qui résiste à la fusion phagolysosomiale

T : Enfin, nous allons voir les facteurs humoraux (facteurs solubles contenu dans les liquides biologiques et plus particulièrement le plasma) qui interviennent dans la facilitation de la réponse inflammatoire.

3-4-           Les facteurs humoraux

Exercice d’introduction avec des expériences de lyse des vibrio
De nombreux facteurs solubles présents dans les liquides biologiques (ex : plasma) (d’ou humoral)contribuent à l’immunité non spécifique. parmi eux figurent des protéines solubles, telles que le complément et l’interféron.

3-4-1-     Le complément

 Le complément correspond à un ensemble de 20 protéines plasmatiques thermolabiles (30 minutes à 56°C) circulant sous forme inactives. Ces protéines sont activées par clivage et engendrant une cascade d’activation comme nous avons pu le voir avec les facteurs de la coagulation.

ØIl existe plusieurs voies d’activation du système du complément et notamment :
·         la voie classique : c’est la voie d’activation par les complexe Ag-Ac (immuns) implique donc la réaction à médiation humorale (Ac) lors d’un 1^er  contact (5-7j pour produire Ac) mais dans un 2^ème contact participe à la première ligne de défense. 
·         la voie alterne: c’est la voie d’activation par les surfaces des pathogènes, elle assure donc une première ligne de défense non-adaptative contre de nombreux µorga. Cette voie développe une action anti-microbienne tout comme la voie classique mais elle à l’avantage d’être immédiate et rapide (pas nécessaire d’attendre 5 à 7 j que les Ac soient produits). 

ØLa cascade d’activation et les activités biologiques du complément:schéma inspiré du tortora

bilan :

Quelques définitions :  
-l’opsonisation : c’est l‘association de molécules à des particules, des microorganismes ou des complexes immuns, leur permettant de se lier à des récepteurs spécifiques à la surface des phagocytes, et favorisant leur capture donc leur phagocytose.
-Opsonines : se sont les molécules qui se fixent d’une part avec l’agresseur et d’autre part au phagocyte grâce à des récepteurs spécifiques. Les opsonines réalisent ainsi un pont entre l’agresseur et le phagocyte.

3-4-2-     L’interférons

L’interféron est une glycoprotéine produite par les cellules infectées par un virus. Elle est identique quel que soit le virus qui a déclenché sa synthèse, mais spécifique de l’hôte : l’interféron de l’homme est différent de celui du chat ou du chien.
L’interférons produit par une cellules infectée a la capacité à se lier aux cellules voisines saines et d’induire un état anti-viral général. En fait, l’interféron se fixe à la cellule saine et provoque la synthèse de protéines antivirales dans le cytoplasme qui empêchent la traduction des ARNm viraux. Le virus ne peut plus se multiplier et il est rapidement inactivé.

 De plus, l’interféron (IFN) stimule l’activité cytotoxique des macrophages et des cellules NK. 

Quand la réponse non spécifique n’est pas suffisante, c’est-à-dire qu’elle se prolonge, elle va interagir ensuite avec la réponse spécifique. Les mécanismes spécifiques se mettent en route et ils vont répondre spécifiquement à l’agresseur (antigène) que nous allons voir maintenant.

4-      LES ANTIGENES (4 heures)

La partie sur les antigènes se basant essentiellement sur des définitions et des connaissances théoriques, je vous propose de découvrir toutes ces notions à travers une recherche collective.
Plusieurs outils peuvent être mis à votre disposition : dictionnaire classique, dictionnaire médicale, Internet, des revues et quelques ouvrages d’immunologie.
Consigne : La recherche doit permettre d’aborder les différents thèmes du sujet 13 du bac de 1997 et d’aboutir à un document de référence pour toute la classe. Il permettra de traité en parti ou dans leur totalité plusieurs points du programme.

         4-1-           Définitions

4-1-1-     Antigènes

Le terme antigène vient de « engendrer des anticorps »
Toutes substance capable d’engendrer (d’entraîner) une réaction immunitaire. L’origine de l’antigène pouvant être endogène ou exogène. Ces derniers pouvant pénétrer dans l’organisme par différentes voies respiratoires, par  voie digestives ou par injection.
Toutes substances naturelle ou synthétique reconnue par le système immunitaire est donc un antigène.
Les antigènes complets présentent 2 propriétés fonctionnelles essentielles :
-          l’immunogénicité 
-          la réactivité antigénique (antigénicité)  

4-1-2-     Immunogénicité

l’immunogénicité ou pouvoir d’induction de la réponse immunitaire (= capacité a stimuler la prolifération de LT et LB immunocompétents spécifiques et à induire la formation d’Ac spécifiques)
une substance immunogène est forcément antigénique.  

4-1-3-     Antigénicité

la réactivité antigénique (antigénicité) ou capacité de réagir avec les produits de la réponse immunitaire. C’est-à-dire la capacité de réagir avec le lymphocytes spécifiques activés et les anticorps libérés en réponse à un antigène donné. 

4-1-4-     Déterminants antigéniques ou épitopes

La réactivité antigénique ou capacité de reconnaissance et de liaison spécifique avec l’anticorps réside dans une partie limitée de l’antigène, connue sous le nom de DA ou épitope. En effet, seules quelques parties de l’Ag sont antigénique.Cette région de l’antigène possède une structure tridimensionnelle complémentaire du site de liaison de la molécule d’anticorps. (poly) (// modèle clé serrure enz-substrat). L’épitope ou DA est donc le plus petite unité structurale reconnue par l’Ac. 
i le SI ne reconnaît que les épitopes.
Le nombre de DA à la surface d’un antigène détermine sa valence.
Chaque DA est reconnu par un lymphocyte spécifique, du coup un antigène donné possédant n DA peut mobiliser contre lui plusieurs lymphocytes et stimuler la production d’une grande variété d’Ac. (// sérotypage 1 Salmonelle induit l’apparition d’Ag pariétales et flagellaire) 

4-1-5-     Haptènes (s’attacher à)

Substance chimique de faible poids moléculaire possédant une réactivité antigénique (antigénicité) mais dépourvue de pouvoir immunogène. Les haptènes seuls ne peuvent donc pas induire la production d’Ac. 
Par contre, ils peuvent être reconnu par le SI et induire la synthèse d’anticorps spécifiques après association (couplage) à des molécules porteuses de taille importante (exemple : protéines carrier (porteuse), particule de latex)
Remarque : On peut dire que ces haptènes sont des DA isolé on parle également d’Ag incomplet ou partiel.

4-1-6-     Les différentes catégories d’antigènes

Des substances se sont montrées antigéniques quelle que soit leur origine. D’une façon générale, on distingue :
-          les auto-antigènes, présents chez l’individu lui-même. Ex : idée cellules cancéreuse , maladie autoimmunes  
-          Les allo-antigènes, qui caractérisent des groupes d’individus au sein d’une même espèce. Ex : HLA, syst ABO !?
-          Les xéno antigènes , ou hétéro-antigènes portés par les individus d’une espèce différentes. Ex : 

4-2-           Conditions de l’immunogénicité  

L’immunogénicité est la capacité qu’a l’antigène d’induire une réponse immunitaire spécifique et ce phénomène complexe dépend de plusieurs facteurs. 

4-2-1-     Caractères étrangers à l’organisme

En règle générale, un organisme n’induit pas de réponse immunitaire contre ses propres constituants. Cela signifie que l’animal est capable de reconnaître le « soi » du « non soi », donc de distinguer une substance immunogène de ses propres constituants antigéniques. Il y a tolérance vis à vis de ses propres antigènes. !! sauf soucis de maladies autoimmune 

4-2-2-     Les caractéristiques moléculaires : taille, rigidité, complexité

On considère généralement qu’à partir d’un poids moléculaire de 10 kD une protéine est immunogène. Pour les polysaccharides le caractère immunogène n’apparaît qu’à partir d’un poids moléculaire beaucoup plus élevé.
La taille de la molécule est donc un facteur déterminant du caractère immunogène d’une molécule.
De plus, une certaines rigidité de la structure tridimensionnelle est nécessaire pour assurer une bonne complémentarité Ac-Ag. 
Plus la substance est chimiquement complexe, plus le nombre de DA différents est important pour un même Ag plus la substance est immunogène 

4-2-3-     Nature chimique de antigènes

Une variété quasi infinie de molécules étrangères peuvent jouer le rôle d’antigènes complets ; elles comprennent à peu prés toutes les protéines étrangères, les acides nucléiques, certains lipides et de nombreux polysaccharides de grande taille. Parmi toutes ces substances, ce sont les protéines qui constituent les antigènes les plus puissants (100 DA par prot). 
Remarque : les grains de pollen et les µorga sont antigéniques car leur membrane portent de nombreuses macromolécules étrangères différentes.
-Les protéines sont les plus immunogènes, 
-les lipides et ac. Nu sont peu ou pas immunogènes,
-les polyosides sont modérément immunogènes. 

4-2-4-     Conditions d’administrations (voie d’introduction, dose, adjuvants)

L’introduction parentérales d’un immunogène est expérimentalement la plus utilisée. Cependant, une RI peut également être déclenchée après introduction par voie orale, respiratoire ou cutanée.
-          conditions d’administration : 
ø orale peu utilisée
ø intramusculaire et intraveineuse sont les plus utilisées et les plus immunogènes
ø sous cutanée, intradermique moins immunogène
-          Dose : L’immunogénicité d’une substance ne s’exprime que lorsque la dose injectée est adéquate. Une dose trop faible ou trop élevée induit un état de tolérance vis à vis de l’antigène. Lorsqu’un tel état a été induit, une immunisation ultérieure avec une dose normalement immunogène n’est plus efficace.

-          Adjuvant : l’intensité de la RI peut être augmenté lorsque certaines substances appelées adjuvants sont injectées en même temps que l’antigène. L’adjuvant le plus utilisée en expérimentation est l’adjuvant de Freund qui est constitué d’un mélange d’huile minérale de bacilles tuberculeux tués et d’émulsifiant. Le mode d’action des adjuvants est lié à une captation accrue et à une libération plus lente de l’antigène à partir de l’émulsion ainsi qu’à la présence d’une R inflammatoire au point d’injection. 

4-2-6-     Conditionnement de l’antigène

4-3-           Spécificité antigénique

4-3-1-      Définition

Un anticorps ou un lymphocyte reconnaît une structure particulière (un épitope) à l’exclusion de tout autre. Les épitopes correspondent à des régions dites exposées de l’antigène.
La spécificité désigne la propriété d’un antigène donné de réagir avec un anticorps donné.

 4-3-2-     Réactions croisées

On parle de réaction croisée lorsqu’un anticorps est capable de se combiner avec un antigène autre que celui qui a stimulé sa production. Cette réaction est due au fait que les deux antigènes ont un ou plusieurs épitopes (DA) communs.

5-           LE COMPLEXE MAJEUR D’HISTOCOMPATIBILITE : CMH (1 Heure)

 faire le point :
-signification CMH
-plus particulièrement chez homme : HLA
-dans quoi interviennent les molécules du CMH
-les molécules du CMH sont elles communes à tous les individus // ? précédente ?

-Mis à part les jumeaux identiques, les Ag du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de chaque personne sont uniques.
-De nature glycoprotéique, chez l’homme on parle de molécule HLA (human leucocyte antigen) car elles ont été identifiées en premier sur les leucocytes.
-Les molécules CMH sous une certaine forme sont présentes en plusieurs exemplaires sur toutes les cellules du corps, sauf sur les globules rouges et les spermatozoïdes. 

Le CMH est un ensemble de gènes regroupés sur un segment de chromosome 6 (voir p et r). poly

On indiquera que ces gènes sont regroupés en deux classes, la classe I et la classe II, et qu’ils codent pour deux types de protéines très polymorphes (le système HLA dans l’espèce humaine). Les molécules HLA appartiennent à deux classes :
-          les molécules HLA classe I sont exprimées à la surface de presque toutes les cellules nucléés de l’organisme 
-          les molécules HLA classe II sont exprimées uniquement sur les cellules impliqués dans réaction immunitaire (R.I) : cellules B, monocyte/macrophage, cellules dendritiques. 

5-1-           Expression du CMH

Le déclenchement d’une réponse immunitaire, dépend de la reconnaissance de la présence d’un Ag étranger par les LB et LT.
Les LB peuvent reconnaître directement l’Ag dans les liquides extracellulaires. Par contre, les LT ne peuvent reconnaître que les fragments de protéines antigéniques qui ont d’abord été traités et présentés en association avec les antigènes du soi du CMH. 

5-1-1-     Présentation des peptides antigéniques d’origine endogène par les molécule du CMH I 

La plupart de cellules du corps ( cellules nuclées )peuvent traiter et présenter des antigènes endogènes, qui sont des antigènes étrangers synthétisés dans une cellule du corps. Il s’agit souvent de protéines virales produites lorsqu’un virus infecte la cellule et prend le contrôle de son appareil métabolique. Les Ag endogènes s’associent habituellement aux molécules du CMH-I.

 5-1-2-     Présentation des peptides antigéniques d’origine exogènes par les molécule du CMH II 

Les CPA (macrophage, cellules dendritiques) traitent et présentent les antigènes exogènes. Ces CPA sont placées stratégiquement aux lieux de pénétration des Ag exogènes. Après avoir captées les Ag exogène les CPA migrent jusqu’aux ganglions lymphatiques par les vaisseaux lymphatiques.

5-2-           Structure des molécules du CMH pas au programme Pour montrer la poche à peptides

Les molécules du CMH de classe I sont composées de 2 chaînes polypeptidiques :
·         une chaîne a, composée de 3 domaines (a1, a2 et a3). Le domaine a3 arrime la chaîne dans la membrane cytoplasmique
·         une chaîne constante b, complètement extra-cytoplasmique, la b2-microglobuline

Les molécules du CMH de classe II sont composées de 2 chaînes polypeptidiques :
·         une chaîne a, composée de 2 domaines (a1 et a2)
·         une chaîne b, composée de 2 domaines (b1 et b2) 

Ces molécules forment une "niche" au sein de laquelle sont fixés des peptides (P) = POCHE A PEPTIDES

5-3-           Rôles biologiques du CMH 

Le rejet du greffon en cas d’incompatibilité n’est pas le seul rôle des molécules du CMH, leur fonction normale est d’aider les lymphocytes T à reconnaître les agents étrangers. Il s’agit d’un élément clé du succès des réponse immunitaires. Il intervention des molécules du CMH dans la coopération cellulaire

Lorsque des fragments peptidiques issus d’une protéine du soi sont associés à un Ag du CMH en surface d’une cellule, les LT n’en tiennent pas compte. Mais lorsque le fragment provient d’une protéine étrangère, quelques LT reconnaissent l’envahisseur et passent à l’action.

  L'ensemble des défenses de l'organisme est résumé dans le tableau ci-dessous : 

6-       MÉCANISME DE LA RÉACTION IMMUNITAIRE SPÉCIFIQUE (acquise)

Rappel : La RI spécifique est adaptée spécialement à l’agresseur et elle garde la mémoire de celui-ci (contrairement à la RI non spécifique). = relais de l’INS inefficace

Donc Important à retenir: l’immunité spécifique utilise les mécanismes effecteurs de l’immunité naturelle auxquels s’ajoutent le phénomène de reconnaissance spécifique des molécules étrangères et la mémoire immunologique. 

Cette réponse peut avoir plusieurs nature :
-médiation humorale ( fait intervenir des anticorps sécrétés par une population donnée de cellules lymphoïdes, les LB)
-médiation cellulaire (fait intervenir directement une autre population de lymphocytes, les LT)
-mixte (le plus souvent)c’est-à-dire qu’elle fait intervenir des lymphocytes B ou des lymphocytes T. 

6-1-           Interactions cellulaires 4 heures 

6-1-1.      Rôle des CPA dans le traitement de l’Ag et la présentation des épitopes

Lors d'un premier contact avec un Ag, les cellules du système immunitaire le reconnaissent comme étranger et le mécanisme de défense se met en place.
Les cellules responsables de la reconnaissance et de la présentation de l'Ag sont principalement les Mf et les L_B. On les regroupe sous le terme de CPA. 

 $Action des Mf : voir doc

cas Ag exogène :
ÆLe Mf captent et dégrade l'Ag par phagocytose. 
ÆLes fragments peptidiques (épitopes) issus de cette dégradation sont associés avec les molécules du CMH II. 
ÆLe complexe CMHII- peptide antigénique est exocyté et fixé à la surface du Mf. 
Æ(présentation épitope aux LTh) 

cas Ag endogène : voir cours CMH
Ædégradation Ag intracellulaire (bactéries, virus, parasites, cellules cancéreuse, cellules de greffons) : on parle d’Ag      endogène
ÆLes fragments peptidiques issus de cette dégradation sont associés avec les molécules du CMH I. ÆLe complexe CMHI- peptide antigénique est exocyté et fixé à la surface du Mf. 
Æ(présentation épitope aux LTc)

$Action des L_B : voir doc

cas Ag exogène :
ÆLes L_B possèdent à leur surface des Ig de membrane spécifiques (Ac de membrane) qui fixeront l'Ag qui leur correspond dès son entrée dans l'organisme.
ÆLe complexe Ag - Ac est internalise (endocyte) par le L_b, l'Ag est dégradé et les fragments issus de cette dégradation sont associés avec les molécules du CMH II, puis le complexe est exposé à la surface du L_B.

cas Ag endogène : voir cours CMH idem macrophage
L’interaction CMH- peptide antigénique- TCR (corecepteur) aboutie à l’activation de LT.  

6-1-2.     Description schématique De la Présentation de l’Ag à la prolifération des LTh voir schéma

 Les L_T auxiliaires ou L_T4 helper (L_T4H) possèdent à leur surface des récepteurs spécifiques capables de reconnaître l'association Ag-CMH II. 
-          Le TCR : il reconnaît le complexe Ag-CMH.
-          Le CD₄ : il reconnaît le CMH II. 

$Activation : 
La reconnaissance du complexe Ag - CMH II par le L_T4H déclenche la sécrétion d'IL₁ par la CPA (Mf). Cette IL₁ active alors le L_T4H qui se transforme en L_T4H activé.   doc fig 20.9:

 $Prolifération :
Le L_T4H activé va :
-          Augmenter de volume.
-          Se diviser plusieurs fois par mitose.
-          Se différencier pour former des cellules très spécialisées capables de sécréter d'autres interleukines (cytokines) comme l'IL₂ qui vont entre autres activer différents lymphocytes.
Il se forme des cellules différenciées capables de reconnaître l'Ag responsable de l'activation du premier L_T4H  ainsi que des cellules mémoires qui réagiront plus rapidement et avec plus d'intensité lorsque le même Ag se représentera.
Toutes ces cellules effectrices sont identiques et forment un clone de cellules (population de cellules identiques) capable de reconnaître le même Ag (celui qui a déclenché la réponse immunitaire). 

Avant leur première exposition à l'Ag, seuls quelques L_T4H pouvaient le reconnaître. Ils sont maintenant des milliers. On parle de sélection et d'expansion clonale. 

6-1-3.     Description schématique Activation des LB par les LTh 

Les L_T4H activés stimulent les L_B spécifiques de l'Ag (L_B qui présentent à leur surface, le soi modifié (Ag - CMH) qui a déclenché l'activation initiale des L_T4H)_.
Le contact L_T4H activé - L_B entraîne la production d'interleukines par le L_T4H activé. Voir doc
Ces IL déclenchent la prolifération et la différenciation des L_B en cellules productrices d'Ac, les plasmocytes. Ces plasmocytes sont caractérisés par :
-          Une ultrastructure de cellule sécrétrice (Reg très développé, chromatine en "roue de charrette") cf cours milieu int
-          Une spécificité dans les Ac sécrétés. Ces Ac auront une spécificité identique à celle des Ac de membrane des L_B qui ont reconnu l'Ag.
-          Une absence d'Ac de membrane.
Chaque plasmocyte sécrète environ 2000 Ac par seconde pendant 4 à 5 jours. 
Certains L_B activés ne se différencient pas en plasmocytes mais deviennent des cellules mémoires (L_B mémoires) qui réagiront plus rapidement et avec plus d'intensité lorsque le même Ag se représentera.
Voir Document I : Immunité à médiation humorale. 

Remarques :existence d’Ag thymoindépendant
-          A la différence des Ag T dépendants, les Ag T indépendants déclenchent une RIMH sans l'intervention des L_T4H ni des Mf. C'est uniquement la fixation de l'Ag sur l'Ac de membrane du L_B qui déclenche l'activation de cette cellule. Elle prolifère et se différencie en plasmocytes et L_B mémoires. 
Voir document II : Activation, prolifération et différenciation des L_B.
-          Bien que les Mf et les L_B soient des CPA pour les L_T4H, il existe une différence entre ces 2 cellules.
·          Chaque Mf peut présenter différents Ag.
·          Chaque L_B ne peut présenter qu'un seul type d'Ag car comme il est spécifique, il ne peut se lier qu'à un seul type d'Ag.
-          Toutes les réactions décrites ci-dessus, ont lieu au niveau des organes lymphoïdes secondaires. Les Ac quittent ces organes par la circulation lymphatique puis rejoignent la circulation sanguine qui permet leur dispersion dans tout l'organisme. 

6-1-4.      Indiquer la Prolifération et la différenciation des LT en cellules effectrices, en particulier cytotoxiques 

les LT8 possèdent différents récepteurs :
-          Le TCR : il reconnaît le complexe Ag - CMH.
-          Le CD₈ : il reconnaît le CMH I.
A l'origine, ces L_T8 ne sont pas cytotoxiques. Ils le deviennent lorsqu'ils sont stimulés par l'IL₂. doc 20.15
Les molécules de CMH I des cellules nucléées de l'organisme sont combinées avec les peptides endogènes et le complexe peptides - CMH I, est exprimé à la surface de la cellule. Ce complexe est reconnu par le TCR et le CD₈ des L_T8 précytotoxiques spécifiques.  

$PROLIFERATION ET DIFFERENCIATION DES L_T8 :
Suite à la sécrétion d’IL₂ par les L_T4H, les L_T8 précytotoxiques vont se multiplier activement et se différencier en L_T8 cytotoxiques (L_T8C). 

$DESTRUCTION DE LA CELLULE CIBLE : (cellules cancéreuses, cellules de greffes)
Le L_T8C se fixe à la cellule exprimant le complexe Ag - CMH I qui a déclenché son activation.
Suite à sa fixation, le L_TC libère une molécule, la perforine capable de créer un canal transmembranaire dans la cellule à détruire.
Une fois le canal formé, la cellule perd son cytoplasme et meurt. La destruction de la cellule libère les molécules étrangères qu'elle contenait (virus par exemple) qui seront alors accessibles aux Ac.Un même L_T8C peut lyser plusieurs cellules cibles à la suite.

6-2-           Réponse à médiation humorale : les anticorps 4 heures

 6-2-1.    Les anticorps

Définition : les Ac ou immunoglobuline (Ig) sont des Protéines appartenant au groupe des globulines (g globulines cf électrophorèse avec hypergammaglobulinémie) et capable de se fixer sur les déterminants antigéniques qui lui sont spécifiques pour former un immun complexe Ag-Ac ou complexe immun Ag-Ac.

 On distingue 2 catégories d'immunoglobulines (Ig) :
 -          Les Ig de membrane : elles sont synthétisées par les L_B et sont présentes à leur surface. Ces Ig de membrane servent de récepteurs membranaires aux Ag.
-          Les Ig circulantes : elles sont synthétisées et sécrétées par les plasmocytes et sont retrouvées dans le plasma, la lymphe, le liquide interstitiel et diverses sécrétions.

 Les Ac font partie des protéines sériques (= protéines contenues dans le sérum). Ces protéines peuvent être séparées par électrophorèse en 4 groupes : albumine, globulines a,b,g. Voir fig 1 illustration stage labo

Les anticorps (Ac) sont des gammaglobulines ( g-G), en vertu de leur migration électrophorétique. On les appelle encore immunoglobulines (Ig).

 6-2-1-1.     Structure et fonctionnalité des immunoglobulines

·         Modèle structural des Ig : exemple d’une IgG humaine
Il existe différentes catégories d’Ac dans le sérum qui sont toutes bâties sur le même modèle de base. Pour cette raison, nous nous intéresserons à l’Ig G qui est majoritaire dans le sérum. (= sert de référence, modèle)
Leur structure spatiale est celle d'un Y formé de 4 chaînes polypeptidiques, cette découverte a été faite en faisant agir sur une Ig G des agents réducteurs :
-          2 chaînes lourdes identiques 2 à 2 dites H (Heavy).
-          2 chaînes légères identiques 2 à 2 dites L (Light).
La structure est maintenue grâce à des ponts disulfures.
Les chaînes lourdes et légères sont formées de 2 parties différentes (partie constante et partie variable).
Voir illustration action agents réducteurs

·         Caractéristiques communes de toutes les Ig : chaînes H et chaînes L, régions constantes, domaines

-          structure des chaînes lourdes

les chaînes lourdes (H(heavy)) sont des glycoprotéines.

Dans chaque chaîne lourde, deux zones caractéristiques peuvent être mis en évidence :

-une région constante C_H

-une région variable V_H

Située du coté –COOH terminal et contenant 330 à 440 acides aminés (aa), la région constante est ainsi qualifié parce qu’on y retrouve une séquence d’aa relativement constante (pour un même type de chaîne).

Cette région constante présente une zone flexible (charnière) responsable de la forme caractéristique en Y. c’est à ce niveau que s’établissent les ponts disulfures qui réunissent les deux chaînes lourdes.

La région variable est située du coté –NH2 terminal et contient 117 aa. Elle contient 3 régions hypervariables dont la séquence en aa présente des différences importantes dans les Ac qui réagissent avec des Ag différents.

-          structure des chaînes légères

Deux types de chaînes légères (L(light)) ont été reconnues et identifiés kappa (k) et lambda (l).

Une molécule d’Ig contient soit 2 chaînes kappa (k), soit 2 chaînes lambda (l). Ces deux types de chaînes se distinguent par leur séquence en aa.

La chaîne légère est constituée :

-          d’une région constante, COOH terminale Ck ou Cl

-          d’une région variable , NH₂ terminale      Vk  ou Vl

les chaînes légères présentent tout comme les chaînes lourdes 3 régions hypervariables au sein de leur région variable.

 -          les domaines

l’analyse de la séquence des aa montre tant au niveau des chaînes lourdes que des chaines légères l’existence de séquences répétitives que l’on appelle domaines.

Chaque domaine contient une centaine d’aa et forme dans l’espace, une boucle d’une soixantaine d’aa maintenue par un pont disulfure.

Les chaînes légères comprennent 2 domaines : un domaine constant et un variable.

Les chaînes lourdes des Ig G comprennent 4 domaines : 1 variable et 3 constants (C_H1, C_H2, C_H3)

Les domaines présentent une certaine stabilité thermodynamique.

·         Localisation sur une IgG du Fab, du Fc et des paratopes

Les enzymes protéolytiques brisent les chaînes polypeptidiques en des endroits spécifiques. On obtient des fragments qui sont symbolisé par la lettre F accompagnée d’une ou plusieurs lettres minuscules indiquant une propriété particulière du fragment.

Sous l’action de la papaïne, l’Ig G est séparée en 3 fragments :

-          2 fragments identiques nommés Fab (antigen binding) puisque chacun de ces fragments porte un site anticorps. Chaque Fab contient une chaînes légère et la moitié NH₂ terminale d’une chaîne lourde.

-          1 fragment qui ne se lie pas à l’antigène mais qui possède les fonctions effectrices (récepteur cellulaire, fixation du complément) et que l’on peut cristalliser d’ou son nom Fc. Il est constitué de la moitié COOH terminale des chaînes lourdes.

L’action de la pepsine libérée un fragment F(ab’)2, constitué par les deux chaînes légères et par la moitié NH2 terminale des 2 chaînes lourdes. La partie COOH terminale des 2 chaînes lourdes est totalement hydrolysée.

bilan:
- La partie variable : (fragment Fab)
Partie supérieure de l'Ig qui forme le site de liaison de l'Ag. Elle est très spécifique d'un Ag.
Les Ac sont dits bivalents car ils possèdent 2 sites de liaison à l'Ag.

- La partie constante : (fragment Fc)
Partie inférieure de l'Ac.
Cette partie est la même pour tous les Ac d'une même classe.
Il existe 5 classes d'Ig différentes définies selon la structure des parties constantes :IgG, IgA, IgM, IgD et IgE.

En conclusion :

-          au niveau de la structure :

-les chaînes légères sont reliées aux chaînes lourdes par des ponts disulfures

-les chaînes lourdes sont reliées entre elles par un nombre variable de ponts disulfures.

-          au niveau fonctionnel :

-un site anticorps est constitué par la combinaison des domaines hypervariables d’une chaîne lourde et d’une chaîne légère (= paratope).

-des sites de liaison :

le complément se fixe au niveau du domaine CH2 (= Fc),

les Ig se fixent à des cellules par le domaine CH3,

Þ on observe donc une dualité fonctionnelle, avec un pôle de reconnaissance de l’antigène (Fab) et un effecteur (Fc).

·         Les autres classe d’Ig et leurs caractéristiques structurales (différences avec Ig G)

Les 5 principales classes d’Ig sont désignées par Ig G, Ig A, Ig M, Ig D ,Ig E . voir doc

Toutes les Ig présentent l’unité structurale précédemment décrite : 2 chaînes lourdes et 2 chaînes légères reliées par des ponts disulfures.

Chaque classe d’Ig possède un type de chaîne lourde spécifique caractérisée par une séquence particulière d’aa. Il y a donc 5 types de chaînes lourdes : g (G) ,a (A) ,m (M) ,d (D) ,e (E).

Les chaînes légères ne peuvent être que de 2 types : k ou l

A partir de cette unité fondamentale, les Ig présentent une organisation :

-          en monomère : Ig G, Ig D, Ig E

-          en dimère : Ig A

-          en pentamère : Ig M.

Chaque classe assume un rôle différent dans la réaction immunitaire :Voir tableau suivant

·         L’isotypie (spécificité d’espèce) nécessaire à l’étude des techniques d’immunofluorescence et d’immunoenzymologie

Des DA spécifiques sont présents sur les domaines constants des Ig de tous les individus d’une même espèce, mais pas sur les Ig d’individus d’autres espèces.

-isotypie des chaînes lourdes :

elle détermine 5 types de chaînes lourdes, chacun de ces types étant caractéristique d’une classe d’Ig.

De plus les classes Ig G, Ig A, Ig M se subdivisent chacune en un certain nombre de sous-classe, qui sont caractérisées par des différences antigéniques mineures portés par les chaînes lourdes.

Ex : Ig G : Ig G1, Ig G2, Ig G3, Ig G4.

-isotypie des chaînes légères:

elle a permis de distinguer les chaînes  k et l

les Ig sont produites par les plasmocytes qui se sont différenciés à partir des LB exprimant à leur surface des Ig qui ont la même spécificité pour les antigènes.

 6-2-1-2.  Dualité fonctionnelle de Ig : Réaction antigène anticorps (Fab) et mécanismes effecteurs (Fc)
 

-          caractéristique des complexe Ag-Ac: 

ünature et spécificité de la réaction
l’union Ag-Ac repose sur une complémentarité conformationnelle qu’illustre bien l’image de la clé et de la serrure. 

übases chimiques de la réaction Ag-Ac
les molécules en suspension dans un liquide sont toujours en mouvement (browniens) et donc entrent en collision. Si la collision permet la rencontre d’un DA et du site Ac qui lui est complémentaire, il se forme des liaisons faibles, qui stabilisent l’édifice Ag-Ac.

Ces forces sont de 4 types :
-          forces de Van der Waals
des dipôles caractérisés par une répartition inégale des charges électriques, entraînent l’apparition dans une molécule de zones chargées positivement ou négativement. Des dipôles de signes contraires s’attirent.
-          liaison électrostatiques (liaisons ioniques)
ces forces sont dues aux phénomènes d’attraction entre des ions de charges contraires.
-          liaison hydrogène
-          liaisons hydrophobes
les groupements hydrophobes (des aa) se rapprochent les uns des autres et entrent en contact étroit.

Þ ces quatre types de forces sont de faible intensité. De ce fait pour être efficace, ces liaisons doivent agir à courte distance et en garnd nombre. Donc l’intéraction entre l’Ag et l’Ac dépend :
            -du degré de complémentarité de l’Ag et de l’Ac
            -de la surface des zones en contact. 

üréversibilité
la nature même de ce type de forces implique que l’union de l’Ag et de l’Ac est un processus réversibilité. Ag + Ac D Ag-Ac.  Cette réversibilité est causée par l’agitation thermique. Les molécules présentes dans le milieu entrent constamment en collision et l’énergie reçu lors de ces chocs tend à déstabiliser le complexe et à permettre la dissociation. 

üaffinité et spécificité : à savoir
l’affinité d’un anticorps caractérise la force de l’interaction entre cet Ac et le DA
la spécificité d’un Ac représente la capacité de cet Ac de discriminer des DA très semblables en s’y liant par une affinité différente.

-          réaction Ag Ac = une réaction en deux étapes

üpremière étape :
la première étape est quasi instantanée, elle correspond à la rencontre aléatoire des Ac et des Ag sous l’effet du mouvement brownien. Cette  étape est indépendante du système Ag-Ac utilisé. Elle dépend de la qualité de l’affinité des Ac et de la température.

üdeuxième étape :
cette étape est la plus longue que la première (elle peut prendre plusieurs heures) et elle repose sur l’insolubilisation des complexes qui se sont formés : c’est la précipitation immunologique. La combinaison des Ac et des Ag se traduit par divers manifestation directement observables :
-formation d’agrégats visibles dans les réactions de précipitation et d’agglutination.
-neutralisation des propriétés biologiques de l’Ag. 

-in vivo: liaison aux Ag dans le but de les neutraliser et aider à leur destruction (couplage avec le complément)
-in vitro: utilisation pour le dosage des antigènes 

-liaison aux cellules présentant un récepteur au Fc:
üliaison aux récepteurs membranaires au Fc des macrophages : OPSONISATION
üLiason et transfert placentaire

-Activation de la voie classique du complément

6-2-2.     Réponse humorale primaire et réponse humorale secondaire

6-2-3. Rôle des anticorps dans l’immunité anti-infectieuse: réaction immunitaire anti-bactérienne

un agresseur doit contourner un certains nombre de barrières naturelles avant de pénétrer dans les tissus profond et de perturber des activités physiologiques.
Quand une brèche est ouverte dans cette 1^ère ligne de défense. Il va y avoir le plus souvent mobilisation de tous les éléments non spécifiques et spécifiques.
En général cet ensemble de mécanisme assure l’élimination de l’agresseur. Dans le cas de bactérie peu virulentes, la réponse spécifique peut suffire. En dans le cas de bactéries virulentes les cellules immuno-compétentes activées vont induire une réponse soit humorale soit cellulaire soit les 2. 

  Envisageons une réponse humorale unique :

Cette défense humorale repose d’une part sur la production d’Ac et d’autre part sur la participation du complément. La nature des Ac produit dépend notamment de la voie de pénétration de la bactérie et du stade de l’infection :
-          Réponse primaire : Ig M puis Ig G
-          Réponse secondaire : Ig G exclusivement

On a pu montrer que les Ac interviennent à 3 niveaux :
-          neutralisation des toxines : par blocage stérique les Ig G jouent le rôle d’antitoxines, en se liant le plus souvent aux groupes biologiquement actifs de la toxine.
-          renforcement de la phagocytose : facilite la phagocytose par leur pouvoir opsonisant (Ig G)
-          bactériolyse : Ig G et Ig M + complément exercent une action bactériolytique vis-a-vis de certaines bactéries G- 

 6-3-           Réponse à médiation cellulaire : les lymphocytes T effecteurs 2 heures

La réponse à médiation cellulaire commence par la reconnaissance d’un Ag particulier par un petit nombre de LT. S’en suit un processus de prolifération et de différenciation des LT en un clone de cellules effectrices (une population de cellules identiques qui peuvent reconnaître le même Ag ).

    6-3-1.     les lymphocytes T helpers

 voir cours précédents : coopération cellulaire et interactions cellulaires

retenir : les LTh sont des cellules de régulation qui jouent un rôle central dans la réaction immunitaire. Une fois sensibilisés grâce à la présentation d’un peptide antigénique par le macrophage, leur principale fonction consiste à stimuler chimiquement ou directement la prolifération d’autres LT et des LB qui sont déjà liés à l’Ag. En fait, sans le rôle de « chef d’orchestre » joué par les LTh, il n’y a pas de réaction immunitaire (voir exercice coopération cellulaire). Des interleukines apportent l’assistance chimique nécessaire au recrutement d’autres cellules immunitaires pour détruire l’agresseur. (revoir les interleukine impliquées dans les interactions cellulaires macrophage-LTh, LB-LTh)  

6-3-2.     les lymphocytes T cytotoxiques

 Les LTc sont les seuls LT capables d’attaquer directement d’autres cellules et de les détruire. Les LTc activés patrouillent la voie sanguine et la voie lymphatique et parcourent les organes lymphatiques à la recherche d’autres cellules qui portent des peptides antigéniques qu’ils peuvent reconnaître spécifiquement.

 ·         Les cibles des LTc :
-cellules infectées par des virus,
-cellules infectées par des bactéries intracellulaires (bacilles de la tuberculose),
-cellules infectées par des parasites,
-cellules cancéreuses ,
-cellules étrangères (hématies, organes non compatible avec CMH différent). 

·       Le mécanisme de la cytotoxicité à médiation cellulaire: 
-interaction TCR-peptide endogène-HLA I revoir les mécanisme de reconnaissance (cellules nucléées-LTc)
-liaison directe du LTc à la cellule cible
-libération de la perforine (substance chimique cytotoxique) par les granules du LTc
-la perforine s’insère dans la membrane plasmique de la cellule cible entraînant une nécrose de la cellule cible. La perforine se polymérise dans la membrane de la cellule cible et forment des pores transmembranaires agissant comme des canaux ioniques non spécifiques
-le LTc se détache de la cellule cible et peut à nouveau se lier à une autre cellule cible.

·      La sécrétion de cytokines par les LTc:
-le facteur d’activation des macrophages (MAF) : stimule l’activité microbicide des phagocytes dans le cadre de l’immunité naturelle
-le TNF alpha (facteur de nécrose des tumeurs) : comme la perforine, il cause la mort cellulaire mais agit plus lentement
-l’IFN gamma (interféron)  rend les cellules résistance à l’infection virale, accroît le chimiotactisme des granulocytes, contribue à l’activation des LT.
Augmente l’expression des protéines du CMH de classe I et II, active les macrophage, accentue l’activité des LT et la transformation des LB.

7-       APPLICATIONS 4 heures  

7-1-           Vaccination cf cours de microbiologie 

Lorsqu'une personne guérit d'une maladie infectieuse comme la rubéole, elle acquiert une immunité ACQUISE. Lors d'un contact ultérieur avec le même agent infectieux, la réponse immunitaire sera beaucoup plus rapide évitant à la personne d'être malade. Cette seconde réponse est due à l'existence d'une mémoire immunitaire.

7-1-1.     Principe et Caractéristiques

7-1-2.     Définition

La vaccination par un Ag non virulents est une méthode préventive fondée sur la faculté de faire acquérir à l'organisme ses moyens de défenses spécifiques dans le but d'éviter la maladie. L’immunité conférée par le vaccin est non immédiate, acquise, spécifique, active, durable et garde une mémoire de l’Ag injecté.

7-1-3.        les différents types de vaccins voir tableau 1

·         Les vaccins tués ou inactivés                                                                                                                                 ·         les vaccins vivants atténués                                                                                                                                               ·         les vaccins constitués de sous-unités bactériennes ou virales = vaccin antitoxine

7-2-           La sérothérapie 

7-2-1.     Caractéristiques // vaccination

Voir Tableau n°2 Comparatif des immunités conférées par les vaccins et les sérums

7-2-2.     Définitions

La sérothérapie est une méthode curative utilisée en urgence. On fournit à l'organisme les moyens immunitaires (des anticorps) pour se défendre alors que l'infection est déjà déclarée. C'est une immunité passive, immédiate qui est limitée dans le temps.

Voir exo sur tétanos et cours intro immunité sur toxine tétanique :le sérum injecté contient des Ac spécifiques contre la toxine tétanique qui vont pouvoir neutraliser la toxine.                                                                                                                              Autres utilisations : Cette technique est utilisée en urgence pour une protection immédiate contre le tétanos, la rage, le venin de serpent... ou de manière préventive si le risque infectieux est élevé (rubéole chez la femme enceinte, Ac anti-Rh⁺ lors d'histocompatibilité foeto-maternelle, tétanos, rage...).

7-2-3.     Les différents types de sérums

 ·         Origine animal : Ce sont des sérums préparés à partir de plasma de chevaux ou de moutons immunisés vis à vis d'un germe donné (animal hyper immunisé).coût faible, production d’Ac en grandes quantités. Mais: problème les Ac injectés sont eux-mêmes antigéniques pour l'individu receveur. Il y a alors un risque de réaction allergique.
·         Origine humaine :Ce sont des sérums humains contenant des IgG fabriqués à partir du plasma de donneurs volontaires vaccinés. coût élevé et nombre de donneurs limité. Ces sérums sont mieux tolérés et ont donc une action plus durable. 

7-3-           Greffe et transplantation d’organes  

7-3-1.     Définitions 

Greffe : Transfert d'un tissu ou d'un fragment d'organe dans un même organisme ou entre 2 organismes différents. 

transplantation : Greffe d'un organe entier accompagnée du rétablissement des connexions vasculaires entre les vaisseaux du receveur et ceux du greffon. 

7-3-2.     les différents types de greffe

- Autogreffe (auto = soi-même) : Greffe d'un fragment tissulaire d'un individu sur lui même (greffes de peau chez les brûlés).

- Isogreffe (iso = égal, similaire) : Greffe entre un donneur et un receveur génétiquement identiques (jumeaux).

- Allogreffe (allo = autre): Greffe entre 2 individus de la même espèce mais génétiquement différents (majorité des greffes réalisées chez l'homme). Elle est parfois considérée comme une greffe temporaire en attente de l'auto-reconstitution du tissu lésé ou malade.

- Xenogreffe (xéno = étranger): Greffe entre individus d'espèces différentes (chien et rat par exemple).

-greffe Syngenique : équivalent isogreffe mais pour les animaux (animaux syngénique= animaux de même lignée)(ex :greffe de souris Balbc chez une souris Balbc)

 7-3-3.     Les conditions de réussite d’une greffe

 ·         Histocompatibilité

On réduit les réactions de rejet en faisant correspondre au mieux les Ag du CMH du donneur et ceux du receveur. Plus la similitude entre ces Ag est grande, plus les risques de rejet sont faibles.

Les 2 types de greffes présentant le meilleur taux de réussite, sont les autogreffes, et les isogreffes. Cependant, pour des raisons de faible pourcentage de compatibilité entre donneurs et receveurs, les greffes les plus fréquentes sont les allogreffes.

·         Traitement immunosuppresseur : lutte contre le rejet de greffe

Afin de faciliter la réussite des allogreffes (type de greffe les plus fréquentes), le receveur est traité à l'aide de médicaments immunosuppresseurs. Ces médicaments en plus de supprimer, avec plus ou moins de succès, le rejet de greffe vont également supprimer les réactions immunitaires du receveur à tous les Ag.
La cyclosporine, dérivé d'un champignon, est utilisée comme immunosuppresseur pour éliminer les complications liées aux transplantations du rein, du foie et du cœur. Cette molécule inhibe la sécrétion d'interleukine 2 par les L_T4H sans perturber de façon trop importante l'action des L_B (le rejet est évité, et les moyens de luttes contre les maladies restent efficaces). 

7-3-4.     Le mécanisme de rejet

En cas d’incompatibilité, il y a rejet de greffe : L'organisme reconnaît les protéines du tissu ou de l'organe reçu comme des molécules étrangères. Une réaction immunitaire à médiation cellulaire se met en place et aboutit au rejet du greffon vers le 12^ème jour. Il y a aussi une réponse humorale contre les Ag du CMH. 

 7-4-           Anticorps monoclonaux

 7-4-1.     Définition

 Il faut d'abord distinguer les Ac monoclonaux, des Ac polyclonaux. 

7-4-2.     Production d’Ac monoclonaux

 Voir Fig. 5.26 : Production d'Ac monoclonaux. 

La technique consiste à faire fusionner 2 cellules pour former une cellule hybride appelée HYBRIDOME. 

Les 2 types de cellules qui servent à élaborer un hybridome possèdent des caractéristiques distinctes ne pouvant être exploitées seules :
¨    1^er type : cellule issue d'une tumeur cancéreuse pouvant donc être cultivée indéfiniment.
¨    2^ème type : plasmocyte produisant des Ac issus de la rate d'un animal inoculé avec l'Ag recherché. Cette cellule a par contre une durée de vie et donc de multiplication limitée. 

            La fusion de ces 2 types cellulaires donnera donc naissance à un hybridome capable de produire un seul type d'Ac et pouvant être cultivé de façon illimitée pour fabriquer de grandes quantités d'Ac. 

7-4-3.     Applications 

-Mesure de la concentration d'une substance dans le sang d'un patient (test de grossesse).

-Essais de mise au point d'une lyse spécifique de cellules cancéreuses avec des Ac monoclonaux couplés à une molécule toxique.

-Couplage à un radio-isotope ou à une molécule fluorescente.

-Neutralisation d'agents infectieux (sérothérapie).

FINFINFINFIN!!!!!  

ADRESSE INTERNET A CONSULTER

BIBLIOGRAPHIE ET REVUES

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