Jeudi 6 mars 11. Immunité anti-infectieuse et vaccins 10. Cytokines et régulation des réponses immunitaires 11. Immunité anti-infectieuse et vaccins (12. Tolérance et rupture de tolérance) 13. Les hypersensibilités

Infections virales

Infections virales Particules virales libres Interaction avec un récepteur cellulaire Infection cellulaire Eventuelle phase de latence Expression de protéines virales par la cellule infectée Synthèse de nouveaux virions et infection de nouvelles cellules

Intervention précoce : neutralisation des particules virales libres par des anticorps neutralisants

Anticorps neutralisants La neutralisation virale est la perte du pouvoir infectieux du virion après liaison avec un anticorps neutralisant. Elle est le résultat de l’interaction entre le virus, l’anticorps et la cellule-hôte

Moyens par lesquels des anticorps peuvent être neutralisants Blocage de l’accès de la protéine virale d’attachement au récepteur cellulaire (encombrement ou modification conformationnelle allostérique) Inhibition de la fusion de l’enveloppe virale avec la membrane cellulaire Inhibition de la décapsidation Perte du RNA génomique par modification conformationnelle du virus après liaison à l’anticorps (fièvre aphteuse) …

Tous les anticorps ne sont pas égaux dans leur capacité neutralisante Généralement, meilleure est l’affinité de l’anticorps pour son épitope viral, plus grand sera le pouvoir neutralisant L’hypermutation somatique et la maturation d’affinité augmentent donc le pouvoir neutralisant des anticorps Les IgM sont rarement neutralisantes

Le pouvoir neutralisant d’un anticorps est difficile à étudier! Pas toujours de bonnes corrélation entre les observations in vitro et in vivo Des anticorps neutralisants in vitro n’assurent parfois aucune protection in vivo Et vice versa…

Comment un anticorps qui n’est pas neutralisant peut-il avoir un effet antiviral? Activation du complément (IgM) Complète, jusqu’au MAC (virus enveloppés) Incomplète et accrochage de fragments de compléments (p. ex. C3b) sur le complexe immun avec acquisition d’un effet neutralisant (encombrement plus important) Opsonisation

Lymphocytes T cytotoxiques Rôle essentiel pour éliminer les cellules infectées par le virus Reconnaissance de peptides viraux présentés par des molécules MHC I Aide des T CD4 de type Th1 requise

Immunité naturelle Interférons a et b Voie alterne du complément Sécrétion induite dans plusieurs types cellulaires par le RNA viral double brin Inhibe la synthèse de protéines en favorisant la dégradation des mRNA (L-RNAse) et en inactivant un facteur d’initiation de la translation (PKR) Voie alterne du complément Pour virus enveloppés Cellules Natural Killer Notamment via la perte des molécules MHC I par les cellules infectées par certains virus

Comment tous ces acteurs (anticorps, lymphocytes T cytotoxiques, immunité naturelle) se mettent-ils en place? Ça dépend du caractère primaire, secondaire ou chronique de l’infection!

Lors d’une infection primaire Pas le temps pour produire des anticorps neutralisants Première ligne de défense (généralement insuffisante) IgM et complément Immunité naturelle Seconde ligne de défense Lymphocytes T cytotoxiques

Cinétique de la réponse cytotoxique antivirale En cas de primoinfection, les réponses cytotoxiques deviennent détectables après 3-4 jours mais ne culminent qu’après 10 jours

Lors d’une exposition secondaire ou chez un individu immunisé Les anticorps neutralisants peuvent empêcher toute infection Si nécessaire, seconde ligne de défense beaucoup plus rapidement mise en place Réponse mémoire des lymphocytes T CD8 cytotoxiques

Lors d’une infection chronique (virus latents type Herpès, HIV, HPV) Rôle essentiel des lymphocytes T CD8+ dans l’établissement d’une « cohabitation pacifique » avec le virus.

Mécanismes d’échappement des virus Antagonisme des effets des interférons-a et -b Virus de l’hépatite C : protéine qui inhibe la PKR Antagonisme de la présentation des peptides viraux par le CMH Herpès simplex : inhibition des transporteurs de peptides (protéines TAP)

Transport des peptides vers le réticulum endoplasmique Transporters associated with antigen processing

Antagonisme de la présentation des peptides viraux par le CMH Inhibition des transporteurs de peptides (protéines TAP) (Herpès simplex) inhibition de l’expression des molécules CMH de classe I (CMV et nombreux autres) Inhibition de l’expression des molécules CMH de classe II (CMV, rougeole, VIH)

La parade à la perte d’expression des molécules CMH I par les cellules infectées : Les cellules natural killer (NK)

Les récepteurs KIR (Killer Inhibitory Receptors)

Mécanismes d’échappement des virus Variation antigénique (influenza, rhinovirus, VIH)

Un exemple : le virus influenza

Influenza Le récepteur viral : la glycoprotéine HA (hémagglutinine) qui se lie à des molécules d’acide sialique des glycoprotéines et glycolipides des cellules de l’hôte Lors d’une réponse secondaire : rôle protecteur (neutralisant) d’anticorps dirigés contre HA

Mais variations antigéniques majeures d’influenza! Deux types de variations Antigenic drift (dérive antigénique) Accumulation progressive de mutations ponctuelles avec modification lente des déterminants de l’HA Les anticorps neutralisants gardent une certaine compétence Antigenic shift (changement antigénique) Modification totale et subite des déterminants Perte de compétence totale et subite des ac neutralisants

Drift et shift

Mécanismes d’échappement des virus Cycles de répétition latent de certains virus (p. ex. EBV) Les protéines dont les peptides sont reconnus par les CTL ne sont plus exprimées La cellule infectée n’est donc plus repérée par le système immunitaire

Infections bactériennes Bien distinguer les bactéries purement extracellulaires (les plus fréquentes) des bactéries qui peuvent « se cacher » à l’intérieur des cellules

Infections par des bactéries extracellulaires Rôle fondamental des anticorps et des phagocytes (polynucléaires neutrophiles et macrophages) Pas de rôle direct des lymphocytes T mais participent à la réponse inflammatoire locale (avec les macrophages notamment)

Anticorps « Exclusion immune » à la « porte d’entrée » Les anticorps agglutinent ou immobilisent les bactéries au niveau épithélial : élimination plus facile par les cils et le mucus Blocage des adhésines bactériennes (p. ex certaines souches d’E Coli entérotoxigènes; vibrio cholerae,…) Rôle majeur des IgA

Anticorps Activation de la voie classique et lyse par le MAC Surtout pour bactéries Gram- Opsonisation Surtout pour bactéries Gram+ (Staphylocoque, streptocoque, pneumocoque) Propriété directe des IgG Propriété indirecte des IgM via C3b

Complément Soit voie classique soit voie alterne Soit lyse de la bactérie par le MAC (Gram-) soit opsonisation via le C3b Production d’anaphylatoxines Dégranulation des basophiles recrutement de lymphocytes T, de macrophages, de polynucléaires

Importance de la neutralisation de certaines toxines bactériennes par les anticorps Toxine tétanique Toxine diphérique

Anticorps et bactéries extracellulaires p.ex. diphtérie, tétanos

Anticorps et bactéries extracellulaires Essentiellement bactéries Gram-

Anticorps et bactéries extracellulaires L’opsonisation est ESSENTIELLE pour la phagocytose des bactéries qui possèdent des capsules polysaccharidiques (Pneumocoque, hemophilus influenzae, méningocoque)

Bactéries intracellulaires Exemple : mycobactéries (tuberculose), salmonella, listeria, brucella Peu d’efficacité des anticorps Importance de l’immunité à médiation cellulaire Les systèmes microbicides du macrophage ne sont capables de tuer les bactéries que s’il y a eu exposition à l’interféron-g

Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis Les souris IFN-g KO meurent après inoculation de BCG (bacille tuberculeux atténué)

Une forte réponse de type Th1 est indispensable pour contrôler une tuberculose

Helminthiases Infection chronique par certains helminthes (microfilaire, bilharziose à S. Mansoni,…) : développement d’une réponse de type Th2 avec mobilisation des IgE et des éosinophiles (qui jouent le rôle de cellules K et exercent un phénomène d’ADCC contre le parasite) Accroissement important des IgE et des éosinophiles dans les infestations chroniques par des vers

Immunité contre les ectoparasites Mal connue Rôle central du polynucléaire basophile?

Vaccination Vaccination = immunisation active Ne pas confondre immunisation active et immunisation passive (transfert d’anticorps d’un individu à un autre)

Vaccins Assurer le développement d’une mémoire immunitaire durable Plus grande fréquence de cellules répondeuses Réponse intrinsèquement plus efficace B : sécrétion d’anticorps de forte affinité T : différenciation plus rapide en lymphocytes T cytotoxiques (mémoire Th1+mémoire CD8 cytotoxique)

Plusieurs types de vaccins Microorganisme entier Tué Vivant atténué Macromolécule (protéine ou polysaccharide) Purifiée Synthétique

Les vaccins vivants atténués sont généralement plus efficaces que les vaccins tués (surtout pour stimuler une réponse de type Th1)

…mais ils peuvent être dangereux (récupération d’un phénotype virulent, immunodépression de l’hôte)

Les vaccins particulaires Généralement mieux tolérés que les vaccins constitués par des microorganismes entiers (vivants ou tués) Une macromolécule donnée, antigénique pour les lymphocytes B ne fournira pas nécessairement de bons peptides antigéniques pour les lymphocytes T Pas d’aide adéquate de la réponse humorale Pas de réponse à médiation cellulaire

Vaccins polysaccharidiques Certains polysaccharides ont une telle affinité pour le BCR qu’ils peuvent activer le lymphocyte B en l’absence d’aide des lymphocytes T : on parle d’antigènes thymo-indépendants Indépendance totale : T-indépendants de type I Besoin d’une certaine aide non spécifique : T-indépendants de type II

Réponse humorale contre antigènes thymo-indépendants Immunopoïèse absente ou de mauvaise qualité IgM mais peu d’autres sous-classes Pas de maturation d’affinité Pas de mémoire

Lors d’une infection L’antigène polysaccharidique est en étroite connexion avec des protéines de l’agent infectieux, des lymphocytes T CD4+ seront donc stimulés simultanément et à proximité des lymphocytes B activés par le polysaccharide Cette activation simultanée des CD4 permet une certaine immunopoïèse

Vaccin purement polysaccharidique Pas d’aide des lymphocytes T CD4 IgM mais pas d’autres sous-classes Pas de mémoire Intérêt à conjuguer le polysaccharide avec une protéine pour recruter une aide indirecte des lymphocytes T CD4

Les vaccins polysaccharidiques : application pratique du rôle des lymphocytes T CD4 dans l’immunopoïèse

Vaccins recombinants Plus sûr que la purification Moins d’effets secondaires Plus facile à produire Pas plus efficaces que les vaccins particulaires purifiés Réponses Th1 difficiles à induire Parfois problèmes d’épitopes conformationnels pour réponses humorales

Vaccins multivalents

Comment favoriser le développement d’une bonne réponse à médiation cellulaire?

Favoriser la présentation de l’antigène par les cellules dendritiques (ou des macrophages activés) et créer localement un climat cytokinique de type Th1

Effet de certains adjuvants Adjuvant : préparation qui administrée en même temps qu’un antigène, accroît la réponse immunitaire à ce dernier

Adjuvants Deux types de propriétés Physicochimiques : augmentent la dispersion de l’antigène et retardent sa dégradation Sels minéraux (hydroxyde d’alumine), substances tensio-actives (huileuses) Immunostimulantes Produits de parois microbiennes qui vont stimuler les récepteurs de l’immunité naturelle sur les cellules présentatrices d’antigènes

Adjuvant de Freund Incomplet (IFA) : agent émulsionnant Complet (CFA) : agent émulsionnant +glycolipides extraits de Mycobacterium tuberculosis

Pour faire une bonne réponse à médiation cellulaire avec lymphocytes T cytotoxiques Il faut des lymphocytes T CD4 de type Th1 Mais il faut aussi initier la réponse des lymphocytes T cytotoxiques en leur présentant leur antigène sur des molécules CMH I

La présentation des antigènes vaccinaux par des molécules CMH I est très difficile avec des vaccins tués ou particulaires

Trois solutions possibles Vecteurs viraux recombinants Liposomes, ISCOMS Vaccins DNA Induire le cross-priming?

Vecteurs viraux recombinants

Liposomes, ISCOMs

Liposomes, Iscoms

Une perspective très prometteuse: les vaccins DNA Induction très efficace des réponses Th1 et Th2 Réponse plus durable Pas de problèmes conformationnels Administration plus facile