Physiologie de l’inflammation IMMUNITE INNEE Physiologie de l’inflammation

Les réponses immunitaires Mécanismes de défenses de l’organisme qui discriminent le « soi » du «non-soi ». Eléments de défense contre les agents pathogènes (bactéries, virus, parasites, cellules tumorales) Deux types de réponses immunitaires rentrent en jeux : Réponse immunitaire innée (naturelle), immédiate. Réponse immunitaire adaptative, tardive (cours Dr E. Treiner)

L’immunité innée Première ligne de défense vis-à-vis des agents infectieux et pathogènes chez tous les organismes pluricellulaires. Elle est mise en jeu immédiatement. Elle n’est pas « non-spécifique ». Elle met en jeu différents modules de défense : Des modules constitutifs comme la barrière peau-muqueuse. Des modules induits comme la phagocytose et la réponse inflammatoire, qui nécessite les cellules phagocytaires et les cytokines.

L’immunité innée Induite par un signal danger émis suite à l’interaction spécifique entre: des récepteurs du soi appelés PRR (pour « Pattern Recognition Receptors ») Et des molécules du non-soi appelées PAMP (pour « Pathogen Associated Molecular Patterns ») présent au niveau des microorganismes qu’ils soient pathogène ou non.

Les cellules de la réponse immunitaire innée LES PHAGOCYTES Cellules capables d’endocyter des bactéries et des cellules mortes par phagocytose: Polynucléaires, Macrophages, Cellules dendritiques. LES LYMPHOCYTES NK LES MASTOCYTES

Les polynucléaires Origine : la moelle osseuse. Les polynucléaires neutrophiles (PN). Rôle principal dans la phagocytose, sont attirés sur le lieu de l’infection par les chimiokines libérées par les macrophages et les autres cellules présentes. Il passe ainsi par diapédèse du vaisseau sanguin où il situe en temps normal, vers les tissus conjonctifs cibles. Contrairement aux autres cellules phagocytaires, les PN meurent suite à la phagocytose.

Les polynucléaires basophiles (PB) rôle essentiel dans l’allergie. Après contact avec un allergène, libération du contenu de leurs granulations (histamine) qui active la réaction inflammatoire. Dans leurs granulations présence également de l’héparine qui empêchera la coagulation sanguine et qui augmentera la perméabilité des capillaires, augmentant la réaction inflammatoire et facilitant la diapédèse. Les polynucléaires éosinophiles (PE) ont une action antiparasitaire et jouent un rôle mineur dans l’allergie.

Les monocytes / macrophages Le monocyte = cellule sanguine provenant de la moelle osseuse. Différenciation dans les tissus et sera à l’origine des macrophages et des cellules dendritiques. Un des rôles principal des macrophages est le « nettoyage de l’organisme », (corps apoptotiques et nécrotiques, agents pathogènes). Les macrophages portent chacun une appellation caractéristique suivant le tissu dans lequel il se trouve : les cellules de Kupffer dans le foie, les cellules microgliales dans les tissus nerveux, les macrophages alvéolaires dans les poumons…

Les monocytes / macrophages Il joue également le rôle de cellule présentatrice d’antigène (de manière beaucoup plus occasionnelle que les cellules dendritiques). Les macrophages présentent les récepteurs membranaires CD4, B7 et CCR5, pratiquement tous les PRR membranaires (= PRR endocytique), et les molécules de classe I et II du CMH.

La cellule dendritique Cellule immunitaire présentant des expansions cytoplasmiques appelées des dendrites, et présente dans l’ensemble des tissus de l’organisme, plus spécifiquement au niveau de l’épiderme et au niveau du thymus. Elle a deux origines: soit myéloïde en dérivant du monocyte, soit lymphoïde. Elle joue différents rôles dans la réponse immunitaire

Origine de la cellule dendritique (DC) Monocytes Macrophages Progéniteur myéloïde DC immature DC mature Lymphocytes DC immature DC mature Progéniteur lymphoïde

Rôle immunitaire de la cellule dendritique Cellule phagocytaire ET cellule présentatrice d’antigènes. Intervention dans l’activation de la réponse immunitaire adaptive.

En effet une fois l’antigène phagocyté et présenté, la cellule dendritique quitte son lieu de résidence et migre vers les organes lymphoïdes secondaires où elle pourra activer les lymphocytes B et T. Au niveau du thymus elle joue un rôle essentiel dans le maintient de la tolérance au soi, dans la sélection négative des lymphocytes T. Les cellules dendritiques présentent pratiquement tous les PRR membranaires (= PRR endocytique), et les récepteurs membranaires CD4, B7 et les molécules de classe I et II du CMH

Les Lymphocytes NK (grand lymphocyte granuleux) Découle du progéniteur lymphoïde au niveau de la moelle osseuse Caractérisée par le cluster de différentiation CD56. La cellule NK est donc spontanément une cellule tueuse envers toutes les cellules, mais inhibée par la présence de molécule de classe I du CMH, d’où sont nom de cellule « Natural Killer ».

Les Lymphocytes NK (grand lymphocyte granuleux) Elle présente plusieurs types de récepteurs : des récepteurs activateurs ayant comme ligand le « ligand activateur » présent à la surface des cellules de l’organisme. des récepteurs inhibiteurs ayant comme ligand les molécules de classe I du CMH qui sont exprimées par toutes les cellules saines nucléées de l’organisme. CD16 : récepteurs reconnaissant les fragments constants (Fc) des anticorps Ig-G (ces anticorps jouent le rôle d’opsonines, sont reconnus par la cellule NK et permettent la lyse de la cellule cible).

NK Cellule leucémique CD16 LYSE Cytotoxicité dépendante des anticorps par fixation via le CD16 des IgG opsonisées sur les cellules tumorales NK Cellule leucémique - KIR2DL1 HLA-C groupe 2 KAR Ligand activateur + Surexpression du soi modifié à la surface de la cellule leucémique (type MIC-A et MIC-B)

- + Cas particuliers des mismatch KIR/HLA-Cw (# perte d’expression de molécules HLA de classe I) NK Cellule leucémique - KIR2DL1 HLA-C groupe 2 KAR Ligand activateur HLA-C groupe 1 +

Le mastocyte Rôle primordiale dans les allergies. Il est habituellement situé au niveau des tissus conjonctifs, des poumons, des ganglions lymphatiques, de la rate et de la moelle osseuse où il est produit. Il contient des granulations contenant de l’histamine, de l’héparine, de la sérotonine et des enzymes diverses: activation et amplification de la réaction inflammatoire diminution de la coagulation sanguine augmentation de la perméabilité des capillaires facilitant la diapédèse

Le mastocyte exprime des récepteurs membranaires aux fragments constants (Fc) des immunoglobulines E (IgE) qui ont également un rôle caractéristique dans les allergies. Lorsque le mastocyte, complexé avec ces IgE dirigées spécifiquement contre un allergène, rentre en contact avec cet allergène, il y a dégranulation, provoquant des réactions allergiques.

Les molécules de la réponse immunitaire innée Récepteurs du soi appelés PRR (pour « Pattern Recognition Receptors ») Groupes de récepteurs, dont les gènes ne sont pas polymorphes, ils sont tous les mêmes au sein d’une espèce. Ces récepteurs sont exprimés au niveau de différentes cellules : les macrophages, les cellules dendritiques (CD), les cellules NK (« natural killer »), les polynucléaires, les mastocytes et les cellules résidentes (fibroblastes, cellules musculaires, cellules épithéliales).

jouent un rôle important dans la phagocytose, dans Les PRR solubles ou PRR sécrétés jouent un rôle important dans la phagocytose, dans l’activation du complément, et dans l’activation de la réaction inflammatoire. Parmi eux on peut citer : Les composants du complément (cours Dr C. François) Activation de la réponse inflammatoire, facilitation de la phagocytose des bactéries virulente non phagocytable Directement. Les protéines MBP (pour « Mannan Binding Protein ») ou MBL (pour « Mannane Binding Lectin »), Les protéines CRP (pour « C-Reactive Protein »), Les protéines LBP (pour « LPS-binding protéin »).

impliqués dans la phagocytose, dans l’activation de la réponse Les PRR membranaires impliqués dans la phagocytose, dans l’activation de la réponse inflammatoire, dans l’activation de la réponse antivirale. Les récepteurs TLR (pour « Toll Like Receptors ») qui jouent un rôle dans l’activation de la réponse inflammatoire ainsi que de la réponse antivirale. Les récepteurs MMR (pour « Macrophage Mannose Receptor»), les récepteurs aux lectines, les récepteurs du complément Les récepteurs scavengers (récepteurs poubelles) qui jouent un rôle dans la phagocytose. Ces récepteurs sont présents sur les macrophages et les cellules dendritiques. Les TLR sont des exceptions et se trouvent presque partout : cellules endothéliales, muscles…

Les PRR cytoplasmiques, ou PRR de signalisation impliqués dans la reconnaissance de composants bactériens et viraux intracellulaires. Les récepteurs NLR sont une famille d’une vingtaine de protéines situées dans le cytoplasme et reconnaissant presque exclusivement des composants bactériens. Les récepteurs RLR reconnaissent essentiellement des composant viraux, principalement des acides nucléiques viraux, et vont activer toutes les voies de signalisation : NF-κB, MAP-kinases et interféron.

Les étapes de l’immunité innée (réaction inflammatoire) « Reconnaissance » de l’antigène Phase vasculaire Recrutement des cellules phagocytaires Phagocytose Réparation du tissu lésé et prise en charge de l’antigène par les cellules présentatrices de l’antigène

1ère étape = reconnaissance de l’antigène Phase d’initiation par les cellules locales Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) Ex = LPS des BGN PN Mo DC Pattern recognition Receptors (PRRs) Toll-like receptors SIGNAL DE DANGER IDENTIFICATION DU DANGER

2ème étape = phase vasculaire Activation de la réaction inflammatoire (amplification) Marqueurs biologiques Libération d’amines vaso-actives (histamine) Activation des médiateurs plasmatiques (cascade du complément, CRP..) Libération de cytokines Recrutement des cellules phagocytaires par chimiotactisme

Libération des cytokines Les cytokines sont libérées suite à l’activation du signal danger induit par les interactions PAMP-PRR. Elles permettent le recrutement de cellules au site de l’inflammation : Les cytokines pro-inflammatoires : le TNF-α, les chimiokines et les interleukines IL-1, IL-6, IL-12 et IL18. Les substances vasodilatatrices : le monoxyde d’azote (NO) et les prostanoïdes. Les cytokines anti-inflammatoires : l’interleukine-10 et le TNF-β, jouant un rôle de régulation de la réaction inflammatoire, permettant ainsi qu’elle ne devienne pas exagérée et donc pathologique.

Conséquences de la libération des cytokines Vasodilatation, induite par le monoxyde d’azote (NO), permettant une augmentation de la perméabilité vasculaire. Expression de molécules d’adhésion (sélectines et immunoglobulines) sur les cellules endothéliales, induite par le TNF-α et facilitant ainsi la diapédèse. Activation de la réponse aigüe de l’inflammation IL-1 à l’origine de la fièvre. Induction de la synthèse de la CRP (rôle d’opsonine)

3ème étape = recrutement des cellules phagocytaires Chimiotactisme. Passage dans les tissus à partir de la circulation sanguine par le phénomène de diapédèse:

La phase de capture correspond au rapprochement de la cellule vers l’endothélium. La phase d’adhésion labile et de roulement (ou rolling) est due à des liaisons entre des sélectines exprimées par les cellules immunitaires et des mucines (protéines fortement glycosylées) présentées à la surface de l’endothélium. La phase d’adhésion forte bloque la phase de roulement et est permise par des interactions supplémentaires entre des intégrines (LFA-1) La phase de transmigration correspond au passage de la cellule immunitaire à travers deux cellules endothéliales par dissociation locale des jonctions intercellulaires.

4ème étape = Phagocytose et opsonisation La phagocytose est un phénomène induit qui peut se faire de deux manières différentes: sans opsonisation : interaction directe entre le récepteur et l’antigène. La reconnaissance se fait grâce aux PRR Membranaires. avec opsonisation, l’interaction nécessite cette fois-ci une molécule intermédiaire (opsonine) qui joue le rôle d’adaptateur. Les opsonines sont souvent associées aux anticorps, mais on compte également les composants du complément, les protéines MBP et la protéine CRP

Etapes initiales de la phagocytose

La phagocytose se réalise en différentes étapes : L’opsonisation (non obligatoire) correspond à l’attache des opsonines sur le pathogène Le chimiotactisme permet d’attirer les macrophages vers le pathogène La phase d’adhérence correspond à la reconnaissance spécifique des opsonines présentes à la surface du pathogène par des récepteurs de la membrane plasmique des macrophages. Cette phase déclenche la phagocytose proprement dite.

La phase rhéologique correspond à la formation de prolongements cytoplasmiques (pseudopodes) qui enveloppent entièrement le pathogène. Il y a ainsi formation d’une vacuole dans laquelle se trouve le pathogène: le phagosome. La phase de destruction correspond à la digestion du pathogène par fusion du phagosome avec des lysosomes, formant ainsi le phago-lysosome. La digestion sera réalisée par différents mécanismes: acidification, hydrolysation (lysozyme, protéase), production de dérivés toxique de l’oxygène (ions superoxydes), production de dérivés nitrés.

5ème étape = Remodelage tissulaire Cicatrisation Prise en charge des antigènes par les cellules présentatrices d’antigènes pour l’immunité adaptative Si insuffisance de ces phénomènes de réparation = inflammation chronique

Manifestations biologiques Augmentation de la vitesse de sédimentation Modifications de l’hémogramme Modifications des protéines plasmatiques

Vitesse de sédimentation Liée aux perturbations des protéines plasmatiques Modification de la viscosité plasmatique Mesure Position verticale dans pipette graduée Mesure de la sédimentation en mm en une heure Facile, économique Non spécifique et long (1 heure) Normales Chez l’homme (< 50 ans) = 15 mm Chez l’homme (> 50 ans) = 20 mm

Vitesse de sédimentation Augmentation Sexe féminin Contraceptifs Grossesse Obésité Anémie Syndromes inflammatoires Hypergammaglobulinémies Syndromes néphrotiques Diminution Polyglobulie Hyperleucocytoses +++ Cryoglobulinémies Cachexie

Modifications de l’hémogramme Anémie (micro ou normocytaire hypochrome) par séquestration du fer dans le SRE Cf cours anémie par carence martiale Hyperleucocytose (Polynucléaires, monocytes) Thrombocytose

Modifications des protéines plasmatiques Augmentation CRP Orosomucoïdes Α1 antitrypsine Fibrinogène Fraction C3 du complément Diminution Albumine Transferrine

Modifications des protéines plasmatiques Choix d’un marqueur Spécifique de la réaction inflammatoire Indépendant des étiologies de l’inflammation Cinétique rapide Augmentation importante Dosage facile, reproductible, standardisable, coût modéré

CRP Majoritairement utilisée Marqueur précoce Intérêts : suivi des maladies inflammatoires Orosomucoïdes, Marqueur plus tardif Procalcitonine Marqueur précoce, d’infections bactériennes sévères Couteux Electrophorèse des protéines sériques Fraction α1 = orosomucoïde, α1 antitrypsine Fraction α2 = haptoglobine Fraction β1 = transferrine Fraction β2 = C3 du complément Fraction Gamma = fibrinogène