LE SYSTEME IMMUNITAIRE Praticien Hospitalier Réanimation CH Bourges

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Définitions et acteurs Dr Laurent VAZ Praticien Hospitalier Réanimation CH Bourges

Rappel sélection résistance Le système immunitaire généralités
Vie ? Rappels Virus Bactérie Rappel sélection résistance Le système immunitaire généralités Définitions Anticorps L'électrophorèse des protéines Rappels structure protéines Caractères généraux des Ig Hétérogénéité des Ig Activité des Ig Cellules du système immunitaire Introduction Cellules phagocytaires Cellules lymphoïdes Autres cellules

Messagers de l’immunité
Généralités Caractères des lymphokines Interleukines et cytokines Les antigènes Définition Structure de l’antigène Haptènes Fonctionnement du système immunitaire Pénétration de l’antigène Réaction inflammatoire La réponse immunitaire La réponse primaire Réponse secondaire et suivantes La tolérance immunitaire

Les caractéristiques de la vie sont :
la respiration la réactivité à des stimuli le mouvement la croissance la reproduction l'adaptabilité Les bactéries et les parasites répondent à ces critères mais les virus ne les possèdent pas. Le virus ne peut se répliquer que dans une cellule hôte.

Rappels (1) Pour les cellules eucaryotes, les chromosomes sont isolés du reste de la cellule (cytoplasme) par une enveloppe (double membrane) délimitant le noyau. Chez les procaryotes, le matériel génétique est libre. Chez les diploides, les chromosomes sont présents par paire sauf dans les cellules reproductrices, ou gamètes qui sont des cellules haploïdes et ne possèdent qu'un exemplaire de chaque paire de chromosomes.

Rappels (2) Chez l'homme, chaque cellule (exception faite des cellules reproductrices) compte 23 paires de chromosomes dont 22 sont des autosomes ou chromosomes homologues, c'est-à-dire que les deux chromosomes d'une paire sont semblables morphologiquement. Ces paires sont différenciées et numérotées sur des caryotypes, de 1 à 22.

Virus ou Bactérie ?

Définition : virus (1) Le mot "virus" signifie poison en latin.

Définition : virus (2) Un virus est organisme parasitaire intracellulaire qui s'attaque aux cellules eucaryotes (à noyau). Du fait qu'ils utilisent la machinerie d'une cellule hôte pour se développer et se reproduire, ils sont difficiles à tuer. En général les antibiotiques sont inefficaces. Les vaccins peuvent les tuer avant la maladie sinon il faut que le malade produise ses propres anticorps. Le plus commun est le rhume, un rhinovirus qui compte plus de cent variétés.

Bactérie (1) Définition
Une bactérie ou bacille est un organisme procaryote (sans noyau). Beaucoup ont une forme de bâtonnet, à l'origine de leur nom. Ce sont les plus anciens organismes terrestres. La plus connue est Escherichia Coli.

Aspect général des bactéries (1)
Selon leur aspect les bactéries peuvent être regroupées en plusieurs catégories. Ces catégories sont purement descriptives et ont peu à voir avec la phylogénie. 3 catégories : Les cocci Les bacilles Les spirilles

Les cocci Les cocci sont des bactéries rondes. Selon les cas, on peut obtenir trois types de structures : Les diplocoques : les cellules sont regroupées deux par deux. Les streptocoques : les cellules forment une chaîne linéaire. Les staphylocoques : les cellules forment une petite grappe.

Les bacilles Les bacilles sont des bactéries allongées. Elles vivent en général solitaires mais peuvent à l'occasion se regrouper en structure pseudo-pluricellulaires.

charbon

tuberculose

Les spirilles Elles ont en effet une forme hélicoïdale. Comme un tire-bouchon.

Bactérie (5) Coloration de Gram (1) Gram positif
Bactéries à Gram positif = couleur violette avec colorant Gram. Ces bactéries ont une couche de peptidoglycanes à leur surface : à l'extérieur de la membrane cellulaire.

Cocci à Gram positif, en chainettes. Streptococcus

Cocci à Gram positif en paire.
Entérocoques

Bacilles à Gram positif.
Propionibacterium

Bactérie (6) Coloration de Gram (2) Gram négatif
Bactéries à Gram négatif = couleur rouge avec le colorant Gram. Structure plus complexe. Ces bactéries ont deux membranes, dont une à la surface de la couche de peptidoglycanes, donc de l'intérieur vers l'extérieur: membrane plasmique, peptidoglycanes, membrane externe. Membrane externe qui a moins de peptidoglycanes, ne retient donc pas la couleur violette du colorant.

cocci Gram négatif en amas.

: l'angine de Vincent Bacilles à Gram négatif Fusobacterium

Bactérie (7) Conséquence pour les gram -
Parmi les bactéries PATHOGÈNES (qui causent des maladies), les espèces Gram - sont plus dangereuses que Gram + . Pourquoi les Gram- sont-elles plus dangereuses? Les lipopolysaccharides (sucres attachés aux lipides de la membrane externe) à leur surface sont souvent toxiques. Membrane extérieure les protège mieux contre les défenses de leur hôte. " Résistent " plus aux antibiotiques parce que la membrane extérieure inhibe l'entrée des antibiotiques.

Pseudomonas aeruginosa Haemophilus influenzae Legionella pneumophila
Gram - Gram + BACILLE COCCI LE TOP 21 Staphylocoques S, R Streptocoques A, B.. Entérocoques Pneumocoques Listeria Corynebacterium diphteriae Escherichia coli Proteus mirabilis Salmonella Shigella Yersinia Pseudomonas aeruginosa Acinetobacter Haemophilus influenzae Brucella Pasteurella Legionella pneumophila Helicobacter pylori Gonocoque méningocoque

Rappel sélection résistance

Le système immunitaire généralités (1)
Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments qui permet de discriminer le « soi » du « non-soi ». Il agit comme un mécanisme de défense contre les pathogènes, tels que les virus, les bactéries, les parasites, les cellules cancéreuses, et certains poisons. Il est responsable du phénomène de rejet de greffe.

Le corps humain fait, tous les jours, face à des millions de microorganismes, bactéries, virus, ou autre. S'il ne disposait d'aucune défense, ces microorganismes auraient vite colonisé et parasité l'organisme, rendant sa survie impossible. Des millions d'années d'évolution ont permis d'élaborer un système complexe d'autodéfense et de protection.

En premier lieu, la peau elle même est un barrage à la prolifération bactérienne. Or cette barrière a ses limites: la peau peut être ébréchée et permettre ainsi l'introduction de microorganismes. C'est à ce niveau qu'intervient le système immunitaire, mélangeant astucieusement défenses non spécifiques et défenses spécifiques. Il en est de même pour les muqueuses, les sécrétions lacrymales, le mucus.Tous représentent une barrière physique non spécifique.

Le système immunitaire
Définitions (1) Le système immunitaire C’est l’ensemble des molécules, cellules, tissus et organes qui participent à la réponse immunitaire ou qui représentent un aspect de cette réponse (rejet des particules étrangères). L’immunité C’est la capacité de rejet par l’organisme. L’immunologie C’est la science qui étudie les phénomènes de l’immunité.

Définitions (2) Antigène
Toute substance qui apparaissant dans un organisme qui ne la possède pas, provoque chez lui l’apparition d’un anticorps spécifique. Anticorps Protéines sériques particulières ayant la propriété de se combiner spécifiquement aux antigènes contre lesquels ils sont dirigés.

Définitions (3) Immunité naturelle
Présence naturelle dans l’organisme d’anticorps dirigés contre les antigènes qui n’y ont pas été introduits. Immunité acquise Présence dans l’organisme d’anticorps apparus après l’introduction des antigènes contre lesquels ils sont dirigés.

Réponse immunitaire (1)
Définitions (4) Réponse immunitaire (1) Production d’anticorps suite à l’introduction d’antigènes dans l’organisme. Elle est primaire Lorsque l’antigène est introduit pour la première fois. Dans ce cas, elle ne se développe qu’après un temps de latence. Elle est secondaire Si le contact avec le même antigène a déjà eu lieu auparavant. L’organisme est donc déjà sensibilisé à cet antigène. Les anticorps apparaissent dans le sang très rapidement.

Réponse immunitaire (2)
Définitions (5) Réponse immunitaire (2) Peut se manifester à deux niveaux: le niveau cellulaire : grâce aux globules blancs et à d’autres cellules spécialisées. le niveau humoral : par l’intermédiaire des anticorps présent dans le sang.

Anticorps (1) Les anticorps (Ac) sont des gammaglobulines (y-G), en vertu de leur migration électrophorétique. On les appelle encore immunoglobulines (Ig).

L'électrophorèse des protéines (1)
C’est une technique biochimique de séparation fondée sur le fait que des molécules portant des charges électriques différentes migrent à des vitesses différentes lorsqu'elles sont placées dans un champ électrique.

L'électrophorèse des protéines (2)
Anticorps (2) L'électrophorèse des protéines (2) Les globulines sériques ont été nommées par Tiselius en 1950 d'après leur vitesse de migration électrophorétique par rapport à l'albumine qui migre le plus rapidement et présente la concentration la plus élevée. On distingue ainsi les alpha (1 et 2), bêta (1 et 2) et gamma globulines dans l'ordre des vitesses de migration décroissantes. Les anticorps présents dans le sérum migrent à des vitesses différentes selon leur nature. Les IgA migrent avec les fractions alpha 2 ou bêta 1. Les IgM avec la fraction gamma rapide. Les IgG avec la fraction gamma lente.

pistes d'électrophorèse
La figure ci-contre présente le profil électrophorétique du sérum humain normal. Référence pour interpréter les résultats des électrophorèses des divers patients. pistes d'électrophorèse Profils densitométriques correspondants Profils densitométriques correspondants

pistes d'électrophorèse
La figure ci-contre présente le profil électrophorétique du sérum humain normal. Référence pour interpréter les résultats des électrophorèses des divers patients. pistes d'électrophorèse

Acides aminés et protéines structure
la structure primaire définie avant la structure secondaire est un repliement local dans l’espace d’une chaîne polypeptidique qui est due aux interactions existantes entre les différents acides aminés. la structure tertiaire (structure tridimensionnelle, repliement dans l’espace d’une chaîne polypeptidique, donne sa fonctionnalité à la protéine (notamment le site actif pour les enzymes). la structure quaternaire qui est l’association de plusieurs chaînes polypeptidiques.

Caractères généraux des Ig (1)
Anticorps (3) Caractères généraux des Ig (1) Les Ig sont des protéines, c’est-à-dire qu’elles sont formées de chaînes polypeptidiques ou chaînes d’acides aminés reliés entre eux par un lien peptidique.

Caractères généraux des Ig (2)
Anticorps (4) Caractères généraux des Ig (2) Chaque chaîne (structure primaire) possède donc 2 extrémités, l’une caractérisée par un groupement acide libre-COOH (extrémité carboxyle ou C-terminale); l’autre par un groupement amine libre (NH2), formant l’extrémité aminoterminale ou N-terminale. Dans les immunoglobulines, on rencontre 2 types de chaînes: - les chaînes lourdes H (heavy) d’une longueur de 400 résidus. - les chaînes légères L (light) longues de 214 résidus d’acides aminés. Le monomère (unité de base) a la formule H2L2.

Il y a deux types de chaînes légères, les chaînes lambda et kappa.
Neuf types de chaînes lourdes : g1, g2, g3, g4, a1, a2, d, e, f . Les chaînes lourdes peuvent être réunies à 2 types de chaînes légères : k et l (kappa et lambda). Les immunoglobulines ont une structure en "Y" : les deux branches de l'Y constituent les fragments Fab (fragment antigen binding) dont les extrémités sont les sites de fixation à l'antigène. Le pied de l'Y est appelée fragment Fc (fragment cristallisable). Il porte la spécificité de classe de l'anticorps, support des fonctions effectrices spécifiques. Dans un monomère, les chaînes lourdes et légères sont disposées de telle manière que:

1°) tous les groupements COOH sont d’un même côté et les groupements NH2 de l’autre

2°) l’ensemble possède une symétrie bilatérale, si bien qu’on peut séparer l’Ig en parties identiques.

3°) les chaînes H et L sont maintenues par des liaisons S-S et des ponts d’H2.

Dans les 2 types de chaînes, les 107 acides aminés situés du côté NH2 constituent la partie variable de l’Ig. Seule la partie variable de l’Ig participe à l’interaction avec l’Ag. C’est au niveau de la partie variable que se trouve le site actif de l’Ig.

Hétérogénéité des Ig (1)
Anticorps (5) Hétérogénéité des Ig (1) Les Ig différent l’une de l’autre : • de manière extrinsèque par leur partie variable, c’est à dire par leur affinité pour des Ag différents • de manière intrinsèque par leur partie constante même si elles ont même affinité antigénique 5 types de chaînes lourdes et chaque type est à l’origine d’une classe Ig. Toutes les Ig ont les 2 chaînes lourdes de même type.

Anticorps (6) Activité des Ig (1)
La partie variable reconnaît l’Ag et se lie à celui-ci pour réaliser un complexe Ag-Ac et ainsi inactiver l’Ag.

Anticorps (7) Activité des Ig (2)
La partie constante est responsable de l’activité biologique de l’Ig. - Elle détermine la répartition de l’Ig dans l’organisme. Les IgG passent à travers le placenta (mais pas IgM). Les IgA se retrouvent dans les sécrétions. - Elle est capable, après fixation, de fixer le complément et/ou de se fixer à certaines cellules immunitaires pour augmenter leur activité ou provoquer leur dégranulation. - Elle fournit à l’Ig la capacité de se fixer à des cellules infectées par l’Ag, permettant ainsi la reconnaissance de ces cellules par des lymphocytes tueurs.

Anticorps (8) Proportions d’Ig
Elles se retrouvent normalement dans les proportions suivantes: IgG 75% IgA 15% IgM 7,5% IgD 1% IgE < 1% Les % restants contiennent des Ig inclassables.

Cellules du système immunitaire (1)
Introduction Les cellules immunitaires sont caractérisées par leur hétérogénicité au niveau morphologique et au niveau moléculaire. L’hétérogénicité morphologique visible au microscope est évidente mais des cellules identiques peuvent avoir un comportement immunitaire très différent. De plus toutes les cellules identiques ne sont pas douées de propriétés immunitaires.

Cellules du système immunitaire (2) Cellules phagocytaires
Ce sont les microphages (polynucléaires) et les macrophages (monocytes sanguins). Ces cellules défendent l’organisme par la phagocytose. Elles possèdent un grand nombre de lysosomes grâce auxquels elles jouent un rôle primordial dans l’élimination des bactéries, virus, parasites, cellules vieillies ou endommagées. Parmi ces cellules, le macrophage est une cellule clef du système de défense. Non seulement, il réalise la phagocytose mais aussi il présente l’antigène aux cellules capables de synthétiser les anticorps.

Polynucléaire Neutrophile

Polynucléaire Eosinophile

Polynucléaire Basophile

Cellules du système immunitaire (3) Cellules lymphoïdes (1)
Les cellules lymphoïdes sont de plusieurs types. On distingue les lymphocytes et les plasmocytes. Les lymphocytes sont eux-mêmes répartis en lymphocytes T et lymphocytes B. Les premiers prennent ou arrivent à maturité dans le thymus, les seconds dans des organes mal connus.

Lymphocytes T (1) Ils sont responsables de la réponse cellulaire. Ce sont des cellules issues des cellules souches de la moëlle osseuse mais elles se différencieront exclusivement dans le thymus. Ensuite elles migrent vers les autres organes du système immunitaire. Parmi ces lymphocytes T on connaît beaucoup de sous-populations aux fonctions distinctes.

Lymphocytes T (2) Lymphocytes T cytotoxiques (C.T.L.) ou tueurs ou Killer Cells (TK). Ils ont la capacité de tuer spécifiquement les cellules étrangères ou celles qu’ils reconnaissent comme telles (contaminées par l’antigène par exemple) et devenues des cellules cibles. Les lymphocytes T auxiliaires ou HELPERS (TH). Ils contribuent à la mise en place des réponses immunitaires humorales (sécrétion d’anticorps). Ils sont indispensables pour que les cellules B puissent se différencier en cellules productrices d’anticorps (les plasmocytes). Les lymphocytes T amplificateurs. Ils interviennent dans l’amplification de la fonction des lymphocytes T auxiliaires

Lymphocytes T (3) Les lymphocytes T suppresseurs ou SUPPRESSORS (TS). Ils préviennent ou arrêtent la réponse immunitaire en bloquant ou en diminuant l’activité des autres cellules du système immunitaire. Tous les lymphocytes T ne peuvent être activés que par l’antigène modifié par le macrophage.

Lymphocytes B Ils prennent naissance dans la moëlle puis ils se différencient et gagnent ensuite les organes lymphoïdes périphériques. Chaque cellule B porte à sa surface des récepteurs pour un antigène. Quant un récepteur de surface d’un lymphocyte B reconnaît cet antigène, la prolifération de la cellule s’enclenche, induisant la formation de descendants capables de produire d’énormes quantités d’anticorps identiques et spécifiques de l’antigène en cause. Pour que leur différenciation en cellules productrices d’anticorps soit possible, il faut qu’elles interagissent avec les lymphocytes T amplificateurs.

Plasmocytes Les plasmocytes sont des cellules morphologiquement différentes des lymphocytes. Ce sont les seules cellules capables de produire des immunoglobulines. Elles proviennent de l’activation des cellules B par contact avec l’Ag d’une part et les lymphocytes T auxiliaires ou HELPERS d’autre part.

Cellules du système immunitaire (9)
Autres cellules D’autres cellules interviennent dans ces réactions immunitaires aspécifiques. Ce sont les mastocytes et les basophiles, responsables de la sécrétions de substances vasoactives.

Messagers de l’immunité (1)
Généralités Les différentes cellules immunitaires interagissent pour finalement produire le rejet de l’antigène. Elles agissent donc de façon concertée. Pour communiquer entre elles, elles utilisent un langage particulier. Elles utilisent des messagers chimiques. Ces substances solubles secrétées par les cellules immunitaires sont appelées lymphokines ou interleukines ou cytokines. Ce sont de véritables signaux captés et décodés par des récepteurs cellulaires. L’induction de la synthèse de ces facteurs solubles et leurs activités biologiques propres ne sont pas spécifiques de l’Ag.

Messagers de l’immunité (2) Caractères des lymphokines
Les lymphokines stimulent la prolifération cellulaire en induisant la modification des cellules en se fixant sur des récepteurs membranaires spécifiques de ces cellules. Les lymphokines interviennent essentiellement dans la production des cellules sanguines et dans le développement et l’expression de la réponse immunitaire.

Interleukines (1) Action de l’IL1 dans la réponse immunitaire Les macrophages qui captent l’antigène et le présentent aux cellules lymphoïdes se mettent à sécréter l’IL1. Les lymphocytes T, reconnaissant par leur récepteur de surface l’Ag étranger et les antigènes du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) présents à la surface du macrophage, sont activés par l’IL1. Ils se différencient alors en: Lymphocytes helpers ou auxiliaires qui produisent alors l’IL2. Lymphocytes cytotoxiques expriment les récepteurs IL2 mais ne produisent pas l’IL2.

Interleukines (2) Action de l’IL2 dans la réponse immunitaire Elle induit la prolifération des Lymphocytes T cytotoxiques (C.T.L.) ou tueurs qui l’ont fixée. Ces CTL sont alors dirigés spécifiquement contre l’Ag. Elle entraîne aussi la multiplication des lymphocytes B. Elle active aussi les lymphocytes TA (auxiliaires) qui sécrètent à leur tour des lymphokines.

Cytokines

Les antigènes (1) Définition
L’antigène est une substance qui en pénétrant dans l’organisme provoque la formation d’Ac spécifiquement dirigés contre lui. Un antigène peut être n’importe quoi: un microbe, un virus, mais aussi une molécule alimentaire, un GR animal...

Structure de l’antigène
Les antigènes (2) Structure de l’antigène C’est seulement une partie bien précise de l’Ag qui va se combiner avec l’Ac: on l’appelle déterminant antigénique. L’interaction se fait entre le déterminant antigénique de l’antigène et le site actif de l’anticorps. La liaison entre les deux peut s’établir grâce à une complémentarité de structure chimique. La taille du déterminant antigénique et du site actif correspond à quelques dizaines d’acides aminés. Un changement dans la structure chimique (1AA à la place d’un autre) entraîne une modification de la spécificité antigénique.

Les antigènes (3) Haptènes
Un haptène est une petite molécule qui ne peut stimuler par elle-même la synthèse d’Ac lorsque celui-ci est formé. Ces petites molécules interviennent non par leur nature chimique mais par leur configuration tridimensionnelle. Les haptènes peuvent exister spontanément dans la nature c’est le cas aussi de certains médicaments.

Fonctionnement du système immunitaire (1)
Pénétration de l’antigène Les antigènes peuvent pénétrer dans l’organisme par voie entérale ou parentérale. La voie entérale nécessite pour permettre la stimulation du système de défense le passage de l’Ag au travers de la muqueuse intestinale. Cette voie de pénétration est peu importante. Réaction inflammatoire L’inflammation est un mécanisme de défense qui contribue à la restauration du sujet, même s’il peut parfois entraîner des conséquences dommageables.

Fonctionnement du système immunitaire (2) La réponse immunitaire (1)
La réponse primaire (1) La réponse primaire correspond à la montée des anticorps lorsque l’antigène pénètre pour la première fois dans l’organisme. Elle comprend plusieurs étapes chronologiques.

Fonctionnement du système immunitaire (3) La réponse immunitaire (2)
La réponse primaire (2) 1° Un temps de latence il se passe quelques jours pendant lesquels se déroulent les interactions cellulaires entre macrophages et populations lymphocytaires (lympho T et lympho B). Cette longue latence s’explique par le grand nombre d’interactions. 2° Une phase de synthèse d’anticorps le taux des Ac croît en fonction directe du nombre de plasmocytes engendrés par les divisions cellulaires et les différentiations des lymphocytes activés. 3° Une phase de déclin métabolique qui commence dès que le stimulus antigénique est épuisé. 4° Une phase de repos durant laquelle l’Ac n’est plus détectable. Toutefois l’organisme n’est cependant pas dans le même état immunitaire qu’avant contact avec l’Ag. Il possède des cellules à mémoire susceptibles d’agir ultérieurement.

La réponse immunitaire (3) Réponse secondaire et suivantes (1) Dès que le même antigène pénètre à nouveau dans l’organisme s’amorce la réponse secondaire. Elle présente également plusieurs phases.

La réponse immunitaire (4) Réponse secondaire et suivantes (2) 1° Temps de latence beaucoup plus court car les cellules à mémoire, au contact de l’Ag, se transforment en plasmocytes et synthétisent les anticorps. 2° Phase de synthèse plus importante car les Ig sont produites d’une part par les cellules à mémoire, d’autre part par de nouveaux plasmocytes induits par une réponse immunitaire normale qui s’est amorcée dés contact avec l’Ag. 3° La phase de déclin est plus longue car plus il y a d’anticorps, plus ils mettent de temps à disparaître. 4° La phase de repos qui est plus longue pour la même raison. Ces caractéristiques ne font qu’augmenter au cours des réponses immunitaires ultérieures. C’est sur cette chronologie des réponses immunitaires que se base le principe des vaccinations en plusieurs étapes et des rappels de vaccins.

La tolérance immunitaire (1)
Définition On entend par tolérance immunitaire une réponse négative qui aboutit à accepter au sein de l’organisme un antigène. Il s’agit donc de la perte ou l’absence de la faculté de synthétiser des anticorps dirigés contre cet antigène.

La tolérance immunitaire (2)
Tolérance naturelle Le système immunitaire ne s’attaque pas à l’organisme lui-même sauf erreur et pathologie. Il n’existe toutefois pas de code universel pour dire si une cellule appartient à l’univers du soi ou du non soi. Les études actuelles suggèrent que cette capacité de discrimination est apprise ou encore acquise et non pas innée et programmée génétiquement.

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