Le système immunitaire : mécanismes et réponses

Le système immunitaire permet à un organisme de se défendre contre les agressions de l'environnement : infections par des microorganismes, poussières, cancers, blessures. Il a donc pour rôle de maintenir l'intégrité de l'organisme. Toutes les substances qui déclenchent une réaction immunitaire sont appelées antigènes.

Le premier mécanisme de défense à se mettre en place est un mécanisme inné qui s'appelle la réaction inflammatoire aiguë. Elle est déterminée génétiquement et active dès la naissance. Elle est présente chez tous les animaux.

1) Les symptômes à l'échelle de l'organisme et des tissus

La réaction inflammatoire est une réaction de défense immunitaire stéréotypée de l'organisme à une agression. L'inflammation se manifeste par :

• Une rougeur (due à une vasodilatation locale)
• Un gonflement
• Une sensation de chaleur
• Une douleur

Les étapes de la réaction inflammatoire aiguë

a) La détection de l'agresseur

Lorsqu'un agent pathogène pénètre dans l'organisme, il est immédiatement reconnu par certains leucocytes, dits sentinelles (exemple : les mastocytes, cellules dendritiques), qui possèdent à la surface de leur membrane des récepteurs qui se lient aux antigènes. C'est une reconnaissance non spécifique qui déclenche la sécrétion de médiateurs de l'inflammation qui vont activer un ensemble de réactions.

b) L'action des médiateurs chimiques de l'inflammation

L'histamine libérée massivement par les mastocytes provoque la vasodilatation locale qui favorise l'afflux des cellules immunitaires à proximité du lieu de l'infection. D'autres molécules comme les interleukines assurent une communication entre les cellules immunitaires.

Ainsi, certains leucocytes tels que les granulocytes et les monocytes quittent le capillaire sanguin et s'insèrent dans les tissus infectés : c'est la diapédèse. Les monocytes se transforment en macrophages. Du plasma sort du capillaire et provoque le gonflement. Remarque : lors d'une infection, des cellules synthétisent des prostaglandines qui vont activer les récepteurs de la douleur pour alerter l'individu. Elles participent aussi à la vasodilatation et à l'apparition de fièvre.

c) L'élimination de l'agresseur par phagocytose

Sur le site de l'inflammation, les phagocytes et les monocytes différenciés en macrophages vont alors éliminer les agents infectieux en les phagocytant. La cellule entoure l'agent infectieux grâce à des extensions de la membrane puis le digère grâce à des substances toxiques.

Si l’infection persiste et que les mécanismes de l’immunité innée ne suffisent pas, c'est l’immunité adaptative qui entre en jeu. Sur le lieu de l’infection persistante, des cellules sentinelles digèrent partiellement l’agent infectieux : un fragment de l’antigène s'associe aux récepteurs membranaires du CMH. On parle alors de cellules présentatrices d'antigène (CPA). Ces cellules migrent vers les ganglions lymphatiques et présentent les antigènes aux lymphocytes. Il y a initiation de la réponse immunitaire adaptative qui est spécifique.

Dans certaines situations, il peut être utile de combattre la réaction inflammatoire. On utilise alors les anti-inflammatoires qui vont bloquer la production de certains médiateurs chimiques comme les prostaglandines et donc diminuer la sensation de douleur mais aussi l’inflammation. En effet, en diminuant l'inflammation, on diminue l'efficacité de la réaction inflammatoire et on permet alors à l'agent infectieux de s'installer.

Mode d’action des anti-inflammatoires : Nous déduisons que lorsque l'aspirine se fixe au niveau du site actif de l'enzyme, il réalise un complexe enzyme-substrat avec l'enzyme cyclo-oxygénase et le substrat acide arachidonique. Cette fixation empêche le substrat de s'y installer et arrête la réaction inflammatoire. L'aspirine inhibe l'enzyme cyclo-oxygénase, ainsi, la production des prostaglandines est très faible ou nulle ; les symptômes comme la vasodilatation, la fièvre et la douleur sont inexistants.

Un antigène est une molécule qui déclenche une réaction immunitaire. Un anticorps est une protéine produite par des lymphocytes : cette production se fait si l'organisme a détecté un antigène.

On appelle phénotype immunitaire l'ensemble des caractéristiques qui permettent à un individu de répondre aux différents agents infectieux. Il fait appel à un ensemble d'effecteurs de l'immunité adaptative.

I. La mémoire immunitaire

Au cours d'une réponse immunitaire adaptative, les LB et les LT ayant reconnu l'antigène se multiplient et se transforment en cellules effectrices à durée de vie limitée. Toutefois, une partie des lymphocytes produits persiste dans l'organisme sous forme de lymphocytes mémoires à longue durée de vie ; ils permettront une réponse secondaire rapide et plus importante en cas de nouveau contact avec le même antigène.

• La vaccination consiste à reproduire les conditions d'une immunité acquise après une première infection guérie. Elle consiste à inoculer un antigène rendu inoffensif.
• L'adjuvant est une substance associée à l'agent vaccinant afin de mimer une réaction inflammatoire et donc d'activer les cellules de l'immunité innée.
• La vaccination permet ainsi de modifier le phénotype immunitaire.
• La sérothérapie consiste en l'administration d'anticorps (sérum). Les sérums assurent une protection spécifique immédiate mais de courte durée : il n'y a pas d'immunité acquise.

Les lymphocytes sont issus de la moelle osseuse rouge puis subissent une maturation dans la moelle osseuse pour les LB, et dans le thymus pour les LT. Au cours de cette maturation, les LB sont spécifiques d’un antigène. Des milliards de clones LB et LT caractérisés par leur récepteur sont ainsi produits. Durant leur maturation, les clones capables de reconnaître le soi sont éliminés, ce qui permet la tolérance au soi.

Le phénotype immunitaire est l'ensemble des spécificités des lymphocytes B et T. La production aléatoire de lymphocytes naïfs est continue tout au long de la vie mais, au fil du temps, le nombre et le type des lymphocytes mémoires augmentent car on est de plus en plus en contact avec des agents pathogènes. Le phénotype immunitaire d'un individu évolue donc en fonction des expositions aux antigènes et permet son adaptation à l'environnement.

1) Le mode d'action des anticorps

Les anticorps circulent dans le sang et la lymphe et sont capables de se lier à des antigènes spécifiques. L'ensemble forme un complexe immun. Les antigènes sont alors neutralisés et rendus inoffensifs. Par la suite, les complexes immuns sont éliminés par les phagocytes.

Les anticorps sont des protéines appelées immunoglobulines présentant une forme tridimensionnelle en Y. Ils sont constitués de 4 chaînes protéiques :

• 2 chaînes lourdes (H) identiques
• 2 chaînes légères (L) identiques

Pour chaque chaîne, il y a :

• Une partie constante : la même pour tous les anticorps, permettant la fixation sur la membrane plasmique de certaines cellules.
• Une partie variable : possède deux sites de reconnaissance et de fixation de l'antigène, spécifiques à un antigène donné.

L'origine des anticorps circulants

Les anticorps sont sécrétés par des cellules spécialisées : les plasmocytes. Il préexiste dans l'organisme des centaines de millions de LB à l'état dormant, chacun portant sur sa surface des anticorps membranaires spécifiques (récepteurs B). Lors d'une infection, les LB spécifiques sont sélectionnés, subissent une amplification clonale, puis une différenciation en plasmocytes.

b) L'origine des lymphocytes T

Il préexiste des centaines de millions de LT qui portent chacun à leur surface un récepteur spécifique (CD8). Ces LT CD8 naïfs ne reconnaissent que les peptides antigéniques associés à une molécule du CMH. La rencontre et la sélection se font dans le thymus. Le LT CD8 sélectionné subit une amplification clonale générant des clones qui se différencient en LT cytotoxiques (LTc).

Le mode d'action des LT cytotoxiques

Les LT cytotoxiques sont spécialisés dans la surveillance des membranes plasmiques des cellules de l'organisme. Après contact, le LTc libère des protéines qui provoquent la formation de pores dans la membrane de la cellule infectée, déclenchant l'apoptose (mort cellulaire). Les fragments sont éliminés par phagocytose.

2) Le rôle clé des LT4

La présentation d'un antigène par les CPA active les LT4 qui vont se différencier en LT auxiliaires (helper) sécréteurs d'interleukines. Ces molécules stimulent la multiplication et la différenciation des clones de LB et de LT CD8 sélectionnés. Ils jouent donc un rôle clé dans la réponse immunitaire adaptative.