IMMUNOLOGIE ET INFECTION (1ère partie) Louise GAZAGNE Praticien Hygiéniste CH BEZIERS IFSI 2006

PLAN - Définition - Morphologie du système immunitaire - Cellules du système immunitaire - Le système du complément - L’inflammation - Génèse de la réaction immunitaire - Immunologie appliquée IFSI 2006

Le système immunitaire est un moyen de défense remarquable qui existe chez de nombreuses espèces (plantes, insectes, …) mais dont la forme la plus évoluée est retrouvée chez les vertébrés Il s’agit d’un ensemble de moyens (organes, tissus, cellules, molécules) qui permet de répondre rapidement et souvent de façon spécifique à l’attaque de nombreux pathogènes auxquels nous sommes confrontés Nous sommes en contact permanent avec des microorganismes qui sont des pathogènes potentiels (bactéries, virus, champignons, parasites) : Contact par l’air que nous respirons, les aliments que nous mangeons, les contacts avec les autres (hommes, animaux), lors de blessures Les voies d’entrée sont donc multiples : voie respiratoire, voie digestive, sécrétions, peau, sang, … Quand ces barrières physiques sont franchies, un ensemble de mécanismes complémentaires se mettent en place : la réponse immunitaire IFSI 2006

DEFINITION Immunité : ensemble de mécanismes biologiques permettant à un organisme : - de reconnaître et tolérer ce qui lui appartient (le soi) - de reconnaître et rejeter ce qui lui est étranger (le non soi) ex : microorganismes, substances étrangères, … Système immunitaire : ensemble des structures et mécanismes impliqués dans l’immunité Le rôle principal de l’immunité est d’empêcher la pénétration des germes quand les premières barrières de défenses de l’organisme sont dépassées (barrières externes : peau, muqueuses) Le système immunitaire contrôle aussi l’intégrité générale de l’organisme (destruction des cellules tumorales, rejet des greffes, contrôle de la relation foeto-maternelle, …) IFSI 2006

DEFINITION Barrières non spécifiques :  peau  cellules mortes de l’épiderme  substances qui recouvrent la peau et les muqueuses : sueur, sébum, salive sécrétions lacrymales, sécrétions vaginales, ... Toutes ces substances contiennent du lysozyme (action antibiotique)  mucus  acides forts sécrétés par l’estomac, sels biliaires  motricité bronchique et digestive IFSI 2006

DEFINITION L’immunité met en jeu deux processus : - l’immunité non spécifique (ou naturelle, ou innée) : ensemble des mécanismes de défense mis en place dans les tissus atteints dés le début d’une agression de toute nature et qui fait intervenir des cellules responsables de la phagocytose. L’immunité naturelle ne possède pas de mémoire ni de spécificité (même action en réponse à toute stimulation) - l’immunité spécifique (ou acquise) : se développe en quelques jours, elle vient de la reconnaissance de la substance étrangère, elle garde un souvenir de cette rencontre. Elle implique le système lymphoïde : prolifération de lymphocytes et production d’anticorps. Elle n’existe que chez les vertébrés. IFSI 2006

DEFINITION IFSI 2006

DU SYSTEME IMMUNITAIRE (SI) MORPHOLOGIE DU SYSTEME IMMUNITAIRE (SI) I. ORGANES DU SYSTEME IMMUNITAIRE Organes souches : la moelle osseuse donnent naissance aux lignées de cellules leucocytaires : monocytes, granuleux et lymphocytes. Une partie des cellules souches lymphoïdes poursuit son développement sur place (lymphocytes B) et une autre partie quitte la moelle osseuse par voie sanguine pour subir une maturation au niveau du thymus (lymphocytes T) IFSI 2006

Maturation des lymphocytes Cellules souches de la moelle osseuse Traitement par la moelle osseuse Traitement par le thymus Lymphocyte T Lymphocyte B Antigène Antigène Antigène Lymphoblaste Coopération Plasmocyte Réaction immunitaire à médiation cellulaire Réaction immunitaire à médiation humorale :Anticorps IFSI 2006

MORPHOLOGIE DU SI Organes secondaires : organes lymphoïdes périphériques (ganglions, rate, tube digestif, appareil respiratoire, glande mammaire), ils hébergent les lymphocytes B et T. Ces cellules recirculent en permanence et s’échangent avec celles des autres organes par l’intermédiaire de la lymphe et du sang Les organes secondaires sont constitués : - Des ganglions : (fabriquent et drainent la lymphe), permettent la surveillance de nombreux territoires : peau, organes profonds … Près de 1000 ganglions (réniformes, quelques mm de diamètre) sont répartis dans différents points de l’organisme - De la rate : rôle d’épuration du sang (fabrique aussi de la lymphe) et de défense de l’organisme (septicémies à germes peu pathogènes et septicémies graves à bacilles gram négatif apparaissent chez les personnes splénectomisées) IFSI 2006

MORPHOLOGIE DU SI - Du tube digestif, de l’appareil respiratoire et de la glande mammaire : Tube digestif et appareil respiratoire = protection des portes d’entrée  Dans le tube digestif on trouve : - les amygdales qui protègent l’arbre trachéobronchique - les plaques de Peyer (îlots lymphoïdes disséminés le long du tube digestif)  Dans les muqueuses digestives et respiratoire, on trouve de nombreux lymphocytes T et B isolés, ainsi que des immunoglobulines  La glande mammaire permet la protection du tube digestif de l’enfant IFSI 2006

MORPHOLOGIE DU SI Amygdales Thymus Ganglions lymphatiques Rate Vaisseaux lymphatiques Moelle osseuse IFSI 2006

CELLULES DU SI II. CELLULES DE L’IMMUNITE NON SPECIFIQUE A. Cellules présentant l’antigène : monocytes, macrophages = Système des phagocytes mononuclées : cellules provenant de la moelle osseuse que l’on retrouve dans la circulation sanguine Les monocytes effectuent un passage bref dans le sang (qlqs jours) et migrent vers les tissus pour devenir des macrophages tissulaires (ils s’adaptent souvent aux caractéristiques morphologiques de ces tissus : histiocytes du tissu conjonctif, cellules de Kupffer du foie, macrophages alvéolaires du poumon …) La durée de vie des macrophages est de quelques mois Au total : cellule circulante = monocyte, cellule mature intra-tissulaire = macrophage (natural killer : NK) IFSI 2006

CELLULES DU SI Macrophage = rôle fondamental dans la réponse immunitaire :  non spécifique : ils phagocytent et détruisent les cellules ou agents pathogènes (bactéries, parasites, mais aussi particules inertes) et produisent des molécules qui interviennent dans la réaction inflammatoire (Tumor Necrosis Factor a (TNF-a), l’interleukine 1 et 6 )  spécifique : ils jouent un rôle primordial dans la phase initiale de toute réponse immunitaire puisqu’ils présentent l’antigène aux lymphocytes (Cellule Présentant l’Antigène : CPA). Ils sécrètent l’interleukine 1 (Il-1) qui a une action sur la multiplication des lymphocytes T IFSI 2006

CELLULES DU SI B. Granulocytes (ou polynucléaires) Présents dans le sang mais exercent leur activité au sein des tissus  Granulocytes neutrophiles (PNN) : principale fonction = phagocytose (non spécifique mais aussi spécifique). Attirés vers leur cible par certaines substances (peptides) libérées par les bactéries et par certaines fractions du complément (C3, C5). Ce sont aussi des Cellules NK (natural killer)  Granulocytes éosinophiles (PNE) : cellules phagocytaires taux sanguins élevés lors de parasitoses ou d’états allergiques  Granulocytes basophiles (PNB) : présentent sur leur membrane des récepteurs de haute affinité aux immunoglobulines E C. Les Cellules NK (Natural Killer ou tueurs naturels) Ces cellules ont la capacité de tuer de manière non spécifique une cellule infectée (par un virus, une bactérie ou un parasite) ou une cellule tumorale IFSI 2006

CELLULES DU SI III. CELLULES DE L’IMMUNITE SPECIFIQUE : LES LYMPHOCYTES Sont présent dans le sang, la lymphe et tous les organes lymphoïdes (ganglions, rate, thymus, tube digestif …) La réponse immunitaire provoque l’activation de cellules lymphoïdes par l’antigène. Cette activation se traduit par la synthèse de molécules effectrices par les lymphocytes Population très hétérogène (diverses sous-populations) IFSI 2006

CELLULES DU SI A. Lymphocytes T Maturation contrôlée par le thymus = thymodépendants Les lymphocytes T ont un récepteur membranaire à l’AG = TCR (T Cell Receptor). Ce récepteur a la taille, l’aspect général et les propriétés des immunoglobulines. Chaque lymphocyte T a son propre TCR La population des lymphocytes T est hétérogène :  Lymphocytes CD4 (ou lymphocytes T auxiliaires ou T helpers) :  expriment un marqueur membranaire = CD4  cellules coordinatrices majeures du SI, leur fonction essentielle est la production de nombreuses cytokines : Interleukine 2 (Il-2), Interleukines 4, 5, 6, Interféron g (INF-g)  il existe deux types de lymphocytes CD4 :  Th1 (produisent Il-2 et INF-g) déclenchent la réponse immunitaire à médiation cellulaire qui met en jeu les lymphocytes cytotoxiques  Th2 (produisent les interleukines 2, 4, 5), participent à l’Immunité à Médiation Humorale (IMH) (aident les lymphocytes B à produirent des anti-corps (AC)) IFSI 2006

CELLULES DU SI  Lymphocytes CD8 (ou lymphocytes T cytotoxiques) :  participent uniquement à l’Immunité à Médiation Cellulaire (IMC) (possèdent des granules de perforine)  lymphocytes Tc (cytotoxiques) = effecteurs de la réponse immunitaire à médiation cellulaire, ils détruisent les cellules infectées et les cellules cancéreuses (possèdent des granules de perforine). Ils expriment le marqueur membranaire = CD8  Lymphocytes Ts (ou lymphocytes T suppresseurs) :  régulent la réponse immunitaire Ces cellules différent dans leur fonction effectrice, leur fonction de régulation et leur façon de reconnaître l’antigène (AG) IFSI 2006

CELLULES DU SI B. Lymphocytes B et Immunoglobulines  les lymphocytes B naissent et se développent dans la moelle osseuse  entrée d’un microorganisme  apparition de molécules solubles capable de se fixer sur ce microorganisme = anticorps (AC) ou immunoglobuline (Ig). Le microorganisme est alors un antigène (AG)  les Ig sont fabriquées par les plasmocytes (lymphocytes B activés), elles existent sous forme soluble dans le plasma ou sous forme de protéine membranaire sur le lymphocytes B. C’est alors le récepteur à l’AG du lymphocyte B ou BCR (B Cell Receptor)  l’Ig est donc la forme soluble du récepteur des lymphocytes B pour l’AG IFSI 2006

CELLULES DU SI Structure des Immunoglobulines  Structure bipolaire, deux parties distinctes : - une partie qui détermine la spécificité de l’AC pour l’AG = partie variable - une partie qui détermine les propriétés fonctionnelles de l’Ig = partie constante  Ig = 2 chaînes lourdes identiques (H=heavy) 2 chaînes légères identiques (L=light)  Le type de chaîne lourde est propre à chaque classe d’Ig : - chaîne g = Ig G - chaîne m = Ig M - chaîne a = Ig A - chaîne d = Ig D - chaîne e = Ig E  Ces différentes classes d’Ig sont présentes en quantités variables dans le plasma IFSI 2006

CELLULES DU SI Structure générale des Immunoglobulines VL VH Chaîne L CL CH1 Partie variable = Fab (fixation à l’AG) CH2 CH3 CH4 Chaînes H CH1 CL Chaîne L Partie constante = Fc (fixation au récepteur cellulaire) VH VL IFSI 2006

CELLULES DU SI Structure des Immunoglobulines  La partie permettant la fixation de l’AG = site AC = Fab  La partie de l’AG reconnue par l’AC = épitope ou déterminant antigénique  La partie constante permet :  la fixation du complément (IgG et IgM)  la neutralisation (fixation sur toxines bactériennes)  la traversée du placenta (IgG)  la fixation aux monocytes, macrophages, Polynucléaires Neutrophiles (PNN), lymphocytes  la fixation basophiles circulants (IgE) : réaction d’hypersensibilité immédiate  l’opsonisation : les Ig rendent les cellules phagocytaires capables d’ingérer des microorganismes et d’autres AG étrangers IFSI 2006

CELLULES DU SI Caractéristiques des différentes classes d’IG  Ig G - 75% des Ig du sérum  12 g/l de sérum - Ig neutralisant les toxines bactériennes et les virus, opsonisantes, fixant le complément, qui traversent la barrière placentaire Chaînes H de type g IFSI 2006

CELLULES DU SI  Ig M - 10% des Ig du sérum  1,5 g/l de sérum - Ig la plus volumineuse, elle fixe le complément, a un pouvoir lytique très puissant - C’est la première vague d’AC qui apparaît après une primo-infection Intérêt +++ en diagnostic (date une infection : ex : rubéole et grossesse) Chaînes H de type m IFSI 2006

CELLULES DU SI  Ig A - 2 types : IgA sérique, IgA exocrine, en général dimériques : Ig A sérique : 15% des Ig du sérum  2 g/l de sérum IgA exocrine = Ig des sécrétions (salivaire, lacrymale, nasale, bronchique, gastro-intestinale, mammaire) : rôle +++ défense des portes d’entrée (microbes inhalés, ingérés …) Pièce sécrétoire Chaînes H de type a IFSI 2006

CELLULES DU SI  Ig D - très faible quantité : 40 mg/l (300 fois moins que les IgG) - rôle dans les phénomènes de mémoire et dans la différenciation des lymphocytes B  Ig E - à l’état de trace dans le sérum : 100 µg/l - rôle dans les phénomènes d’allergie +++ et dans la défense contre les parasites IFSI 2006

CELLULES DU SI IFSI 2006

CELLULES DU SI Immunoglobulines et foetus  Seules les IgG maternelles franchissent la barrière placentaire. Ce passage reste faible jusqu’à la 20ème semaine puis augmente  Grand intérêt pour certaines infections congénitales : Ex la toxoplasmose : si taux élevé d’IgM antitoxoplasmose dans le sang du cordon  fabrication par le fœtus  mise en place d’une thérapeutique adaptée  Chez l’enfant les IgM atteignent le taux de l’adulte à 1 an, les IgG à 2 ans et les IgA à la puberté  A la naissance les IgG présentes proviennent de la mère, la synthèse des IgG commence lentement chez le bébé  à 3 mois : trou immunologique (sensibilité +++ aux infections) IFSI 2006

CELLULES DU SI B. Les leucocytes (formule sanguine) IFSI 2006

LE SYSTEME DU COMPLEMENT  Système auxiliaire de l’immunité en particulier de la réponse innée et de la réponse humorale   30 protéines plasmatiques et membranaires (sur les macrophages, les neutrophiles, les lymphocytes), synthétisées par le foie et les macrophages  Activées par un système de cascades protéolytique  2 voies peuvent activer le système du complément : - La voie alterne induite directement par les substances bactériennes (exemple : lipopolysaccharide, polyosides de capsule bactérienne ...) - La voie classique (déclenchée par les AC spécifiques de la bactérie) Toutes ces voies conduisent à l’activation de la fraction C3 qui elle-même active C5 (activité chimiotactique ++++ sur les polynucléaires neutrophiles + facilitent la phagocytose) IFSI 2006

LE SYSTEME DU COMPLEMENT  une grande moitié des protéines du complément servent à réguler l’action des facteurs C1-C9 pour éviter l’emballement du système et protéger nos propres cellules contre le complément Le complément a 3 grandes fonctions :  l’opsonisation : C3 s’attachent à la surface des bactéries ce qui facilite leur phagocytose par les macrophages et les PNN  l’inflammation : C5 se fixe sur les mastocytes (dégranulation et libération de molécules pro-inflammatoires telles que l’histamine) et les neutrophiles (chimiotactisme vers le foyer infectieux)  la lyse : les fragments C6-C9 perforent la membrane et la paroi des bactéries IFSI 2006

L’INFLAMMATION = Douleur, rougeur, chaleur, gonflement = effet de certaines molécules solubles sur les vaisseaux sanguins locaux Les phénomènes mis en jeu :  vasodilatation :  locale du  du vaisseau qui devient perméable aux leucocytes. La vasodilatation provoque l’échauffement et le rougissement de la plaie   de la perméabilité vasculaire : les jonctions entre les cellules épithéliales du vaisseau se relâchent (passage de molécules et de cellules à travers l’endothélium)  recrutement et activation des neutrophiles (sous l’action de molécules comme le C5) qui phagocytent plus et produisent des oxydants et des enzymes protéolytiques  tuent les bactéries  production de pus  fièvre produite par des agents comme l’interleukine 1, inhibe la prolifération des micoorganismes thermosensibles, augmente les performances des cellules du système immunitaire IFSI 2006