L2 « Tissus Sanguins » 2013 – 2014 Cours N°1 - Système immunitaire (généralités) - Organes lymphoïdes - Antigènes

Système Immunitaire Ensemble des mécanismes cellulaires et moléculaires capables de répondre de manière collective et coordonnée à l'introduction d'une substance étrangère, infectieuse ou non, dans l'organisme.

Principaux acteurs cellulaires Cellules d’origine hématopoïétique Polynucléaires: Neutro, Eosino, baso Cellules NK Lymphocyte B Monocytes / Macrophages Lymphocyte T Cellules dendritiques Mastocytes

Cellules endothéliales Cellules non hématopoïétiques Cellules endothéliales Ç épithéliales: - thymiques - épithéliales (peau, muqueuses….) Autres…..

Deux grandes « variétés » d’immunité Immunité innée, non spécifique : - Polynucléaires neutrophiles - Polynucléaires éosinophiles, basophiles - Monocytes/Macrophages - Lymphocytes NK - Certaines sous-populations de lymphocytes T - Cellules dendritiques (myéloïdes, plasmacytoïdes…) - Cellules épithéliales 1ère ligne de défense Immunité adaptative ou spécifique : - Lymphocyte B - Lymphocyte T - Lymphocyte B - Lymphocyte T - Lymphocyte B - Lymphocyte T - Capacité de réponse spécifique à un antigèn - Mémoire - Capacité de réponse spécifique à un antigène - Mémoire - Capacité de réponse spécifique à un antigèn - Mémoire - Capacité de réponse spécifique à un antigèn - Mémoire

Les cellules impliquées dans la réponse immunitaire : - expriment différents récepteurs - produisent diverses enzymes (lyse bactérienne, lyse cellulaire…) - sécrètent diverses substances solubles : • cytokines (Interleukines, interférons, chimiokines...) • complément • peptides anti-bactériens

Immunité Spécifique ou adaptative LYMPHOCYTE B - Producteur d'immunoglobulines (après différenciation en plasmocytes) (IgM, IgG, IgA, IgD, IgE) paratope Ag CD79a/CD79b Ig BCR

Immunité Spécifique ou Adaptative LE LYMPHOCYTE T:  Exprime un récepteur membranaire: TCR  Contrairement aux immunoglobulines le TCR n'est pas sécrété - TCR a b - TCR g d TCR CD3 CMH

Immunité Spécifique ou Adaptative Diversité des Igs/BCR et du TCR - Immunoglobulines : Nécessité préalable d'un réarrangement des gènes codant pour les Igs (chaînes lourdes et légères) VH1 VHn DH1 DHn JH1 JHn Chaîne lourde (chr 14) DH JH VH DH JH - TCR: Nécessité d'un réarrangement des gènes codant pour les chaînes a/b ou g/d + autres mécanismes générateurs de diversité

Immunité adaptative Lymphocytes B et T - Expriment des récepteurs à l’Antigène: BCR, TCR + - Expriment divers autres récepteurs membranaires : - Costimulation/modulation - Coopération / dialogue / communication - Adhésion / Migration... - Produisent et sécrètent diverses substances solubles: cytokines (interleukines, interférons...)

Immunité Non Spécifique ou Innée Cellules: Polynucléaires neutrophiles, éosinophiles, basophiles Monocytes/macrophages Cellules dendritiques (plasmacytoïdes, myéloïdes) +++ Lymphocytes NK Sous-populations minoritaires de Lymphocytes T: T-NK, MAIT Cellules épithéliales Enzymes Récepteurs membranaires ou solubles, récepteurs intracellulaires Molécules d’adhésion Cytokines: interleukines, interférons, chimiokines, facteurs de croissance Système du complément Kinines, prostaglandines/leukotriènes Peptides anti-microbiens ……………….

Immunité Innée - Première ligne de défense - Comment sont activées les cellules de l’immunité innée? - récepteurs PPR - récepteurs NK - certains TCR (dits invariants)

Germes et immunité innée PAMP PPR Peptidoglycanes bactériens (muramyl-dipeptides) NOD (intracellulaire) Lipopeptides / Lipoprotéines TLR2 ADN double brin (virus) TLR3 (membrane) RIG1 (intracellulaire) LPS bactériens TLR4 (+ CD14) Motifs oligo CpG ADN TLR9

Récepteurs Toll-like (TLR) Immunologie L.Chatenoud, J-F Bach

Récepteurs Toll-like (TLR) NF-kB IL-1b Caspase 1 Inflammasome Adapté de « Immunologie L.Chatenoud, J-F Bach » Pro-IL1b

Cellules NK et Récepteurs NK Immunologie L.Chatenoud, J-F Bach

Les Organes Lymphoïdes

Organes Lymphoïdes ORGANES LYMPHOÏDES PRIMAIRES (Différenciation Maturation) Foetus : Foie, Rate, Moelle osseuse, Thymus... Après la naissance : - Moelle osseuse - Thymus ORGANES LYMPHOIDES SECONDAIRES (réponse aux Ag étrangers) - ganglions - rate - tissus lymphoïdes associés aux muqueuses - amygdales

Moelle Osseuse sinusoïdes Os plats spongieux : sternum, vertèbres, côtes, os iliaques... - Charpente Réticulaire (collagène III, protéoglycanes..) - Cellules Hématopoïétiques à différents stades de différenciation :  Cellules souches (stem cells) : capacité d’autorenouvellement  Polynucléaires :  neutrophiles  éosinophiles  basophiles  Monocytes  Erythroblastes  réticulocytes  Lymphocytes  Mégacaryocytes  plaquettes - Cellules stromales (cellules nourricières) - Adipocytes Lymphopoïèse (comme l’hématopoïèse) : phénomène continu TOUTE LA VIE Mort Cellulaire++ sinusoïdes

Le Thymus : Principal siège de lymphopoïèse T

Le Thymus DiGeorge - organe bilobé - médiastin antérieur - développé à partir des 3e et 4e poches pharyngées (6e semaine) - chaque lobe est divisé en lobules - chaque lobule comprend : - un cortex (riche en lymphocytes T) - une médullaire interne COMPOSITION CELLULAIRE : * cellules lymphoïdes (origine : moelle osseuse) - T : Thymocytes (précurseurslymphocytes T matures) - B : minoritaire * cellules épithéliales - parfois regroupées en amas, serrées en bulbe d’oignon : CORPUSCULE DE HASSALL (Médullaire) * cellules dendritiques RESEAU VASCULAIRE RICHE - vaisseaux sanguins - vaisseaux lymphatiques INVOLUTION LENTE++ DiGeorge

corticale Médullaire

Facteurs impliqués dans le développement thymique Facteurs de transcription FOXN1, Tbx1, Hox1, Pax1, Pax9 Facteurs de croissance EGF, KGF, Fgf 7-10, Ephrine A Hormone de croissance Autres hTid1 Crkl (adaptateur)

Le Thymus : - Progression des cellules du CORTEX  MEDULLA - Principal siège de lymphopoïèse T - Progression des cellules du CORTEX  MEDULLA - Education thymique+ - MORT CELLULAIRE ++

Ganglions Hile - Structures Nodulaires :  1 cm  - Le long des vaisseaux lymphatiques - "Filtres" - Structure Capsule fibreuse percée par des vaisseaux lymphatiques afférents vaisseaux lymphatiques afférents - Lymphocytes - Monocytes/Macrophages - Cellules dendritiques - Ag solubles Hile Vaisseaux sanguins efférents Vaisseaux sanguins afférents

Ganglions CORTEX EXTERNE MEDULLAIRE Cortex superficiel : - lymphocytes T en périphérie - cellules dendritiques Cortex profond : - follicules primaires : amas de cellules : - lymphocytes B +++ - lymphocytes T ± - cellules dendritiques folliculaires - follicules secondaires - centres germinatifs - vaisseaux sanguins afférents (HEV ++) MEDULLAIRE - populations lymphocytaires moins denses - lymphocytes B - plasmocytes - cellules dendritiques ++ - macrophages HILE : - vaisseaux lymphatiques EFFERENTS - vaisseaux sanguins

Rate - Siège hypochondre gauche -  150 g chez l’adulte - CAPSULE FINE : ● 1 artère entre par le hile HILE ● 1 veine sort par le hile (SYSTEME PORTE) Asplénie congénitale (pbx1….) : risque d’infections à germes encapsulés.

Pulpe rouge Pulpe blanche

Rate Artériole Manchon lymphoïde Pulpe blanche ZM Pulpe rouge Follicule Artériole ZM Manchon lymphoïde

Tissu Lymphoïde associé aux muqueuses Avec centre germinatif Tube digestif Interface de plusieurs centaine de m2 Cryptes Lumière intestinale épithélium Cellules M Lymphocytes intraépithéliaux Follicule secondaire Avec centre germinatif Follicule primaire Muscularis Mucosae Plaques de Peyer : Duodénum  iléon Nombre : 2  300 Analogues aux ganglions (mais pas de vaisseaux lymphatiques afférents)

AUTRES ORGANES LYMPHOÏDES SECONDAIRES - Tissu lymphoïde associé aux muqueuses : - bronches - glandes mammaires - glandes lacrymales - tube digestif (plaques de Peyer, appendice…..) - Amygdales/cercle de Waldeyer - Autres : - Peau - pas dans le SNC ++ - parfois tissu lymphoïde ectopique (en pathologie, exemple : synoviale dans la polyarthrite rhumatoïde)

Régulation de la morphogénèse des organes lymphoïdes Lymphotoxine a -/- Lymphotoxine b -/- Souris Aly/aly Absence de ganglion Absence de plaques de Peyer RANK -/- RANK L -/- Absence de ganglion HOX11 -/- Pbx1-/- Absence de rate - Syndrome de Di George: Défaut de développement des 3ème et 4ème arcs branchiaux (Tbx1….) - Mutation de FOXN1 et absence de thymus

SANG PÉRIPHÉRIQUE Les cellules immunes Lymphocytes B, T, NK (1500 - 3500 / mm3) Variable avec l’âge Petit Lymphocyte Grand lymphocyte à grains (LGL) Polynucléaires Neutrophiles (1800-6000/mm3), Eosinophiles (50-350/mm3), Basophiles (<50/mm3) Monocytes (150- 1000/mm3) Identifiables par la morphologie, les propriétés tinctoriales, l’expression de diverses molécules de surface (ou intracellulaires): CD 1 à > 200

Cellules immunitaires Hétérogénéité Lymphocyte B (stade de différenciation, CD5+ ou CD5-….) Lymphocytes T : différences morphologiques TCR ab ou gd CD4, CD8 Effecteurs auxiliaires (Th0, Th1, Th2, Th17, TFH…) Cytotoxiques ● NK ● Cellules dendritiques: myéloïdes, plasmacytoïdes, folliculaires immatures, matures

Cellules immunitaires Dans les tissus périphériques NK PNeutro Lymphocyte T Lymphocyte B Macrophage Monocytes

B B reg NK reg T régulateur T-NK MAIT (Treg) T effecteur Cellule dendritique Immature T régulateur (Treg) T effecteur (Th0, Th1, Th2, Th17) B reg B

Antigènes Substance immunogène : capable de lier un anticorps un récepteur T Antigène : capacité de lier ces structures et de déclencher une réponse immunitaire Lien entre la structure physico-chimique et cette capacité : ? Nature des antigènes : ● protéines ● lipides, glucides ● acides nucléiques (ADN, ARN) ● souvent mixte ou complexe : glycolipides glycoprotéines ribonucléoprotéines molécules de synthèse

Antigène ou EPITOPE différentes. ● Partie reconnue par un anticorps ou un récepteur T : déterminant antigénique ou EPITOPE ● Les antigènes sont souvent des mosaïques d’épitopes, d’immunogénicités différentes. ● Selon l'origine de l'organisme qui l'exprime : - AUTO ANTIGENE - ALLO ANTIGENE - XENO ANTIGENE

Antigène ANTIGENES RECONNUS PAR LES ANTICORPS A - Protéines : - structure linéaire forme soluble - structure tridimensionnelle support solide (cellule, bactérie...) 1) épitope continu ou séquentiel : séquence primaire +++ antigénicité conservée après dénaturation

Antigène B - Polysaccharides : sucre simple (5 à 6 oses) 2) épitope discontinu ou conformationnel B - Polysaccharides : sucre simple (5 à 6 oses) polymères linéaires ou branchés souvent unité répétée tout au long de la chaîne Polyfructose : LEVANE Polygalactose : GALACTANE Polyglucose : DEXTRANE

Antigène - LIPIDES rares glycolipides++ - ACIDES NUCLEIQUES : ARN et ADN - HAPTÈNE H H Réponse AC H-P1 P1 P1 H H Réponse AC H-P2 P2 P2 ● Hormones ● Métaux lourds : chrome, Nickel ● Médicaments et différents produits chimiques de synthèse : dinitrochlorobenzène, trinitrochlorobenzène

TCR : reconnaît un peptide en association au CMH (restriction par le CMH) Le TCR (récepteur T) : - reconnaît un peptide en association au CMH (restriction par le CMH) - parfois glycolipide associé à CD1 (cellules T- NK) - parfois reconnaît la protéine MR1 (cellules MAIT) CMH I CD8 Lymphocyte T CD8+ TCR CMH II CD4 TCR Lymphocyte T CD4+

Cellule présentatrice d'antigène Super-antigène CPA Cellule présentatrice d'antigène CMH II Super antigène TCR  b CD3 LYMPHOCYTE T