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Revue générale du système immunitaire

Par Peter J. Delves, PhD, University College London, London, UK

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Le système immunitaire distingue le soi du non soi et élimine de l'organisme les molécules et cellules potentiellement dangereuses du non soi. Le système immunitaire a également la capacité de reconnaître et détruire des cellules anormales qui proviennent des tissus de l'hôte ( Introduction à l'immmunologie des tumeurs). Toute molécule en mesure d'être reconnue par le système immunitaire est considérée comme un Ag.

La peau, la cornée et les muqueuses des voies respiratoires, gastro-intestinales et génito-urinaires forment une barrière physique qui est la première ligne de défense du corps. Certaines de ces barrières comprennent également des fonctions immunitaires actives:

  • Épiderme kératinisé externe: dans la peau, les kératinocytes sécrètent des peptides antimicrobiens (défensines) et les glandes sébacées et sudorales sécrètent des substances inhibant les microbes (p. ex., acide lactique, acides gras). De plus, de nombreuses cellules immunitaires (p. ex., mastocytes, lymphocytes intra-épithéliaux, cellules de Langerhans présentant l'Ag) sont présentes au niveau de la peau.

  • La muqueuse de l'appareil respiratoire, du tube digestif et de l'appareil génito-urinaire: le mucus contient des substances antimicrobiennes, telles que le lysozyme, la lactoferrine et des Ac IgA sécrétoires (SIgA).

La rupture des barrières anatomiques peut déclencher 2 types de réponse: innée et acquise. Plusieurs composants moléculaires (p. ex., le complément, les cytokines, les protéines de la phase aiguë) participent à l'immunité innée et acquise.

Immunité innée

L'immunité innée (naturelle) ne nécessite pas une exposition au préalable à un Ag (c.-à-d., mémoire immunologique) pour être efficace. Ainsi, elle peut répondre immédiatement à un envahisseur. Elle reconnaît essentiellement les molécules Ag qui sont largement distribuées, plutôt que spécifiques d'un micro-organisme ou d'une cellule. Ses composants comprennent

  • Les cellules phagocytaires

  • Les cellules natural killer (NK)

  • Les polynucléaires

Les cellules phagocytaires (neutrophiles du sang et des tissus, macrophages des tissus) ingèrent et détruisent les Ag envahisseurs. L'attaque par les cellules phagocytaires peut être facilitée lorsque les Ag sont revêtus d'Ac, produits en tant que partie de l'immunité acquise ou quand les protéines du complément opsonisent les Ag.

Les cellules NK (natural killer), qui tuent les cellules infectées par les virus et certaines cellules tumorales.

Les leucocytes polymorphonucléaires (polynucléaires) (neutrophiles, éosinophiles, basophiles, mastocytes) et les mononucléaires (monocytes, macrophages) libèrent des médiateurs inflammatoires.

Immunité acquise

L'immunité acquise (adaptative) nécessite une exposition préalable à un Ag et ainsi prend du temps à se développer après la rencontre initiale d'un nouvel envahisseur. Par la suite, la réponse est rapide. Le système mémorise les expositions passées et Ag-spécifiques. Ses composants comprennent

  • Lymphocytes T

  • Lymphocytes B

L'immunité acquise comprend

  • Immunité à médiation cellulaire: provenant de certaines réponses des lymphocytes T

  • Immunité humorale: dérivant des réponses des lymphocytes B (les lymphocytes B sécrètent des Ac anti-Ag solubles spécifiques)

Les lymphocytes B et T agissent ensemble pour détruire les envahisseurs. Les cellules présentatrices d'Ag ( Cellules du système immunitaire : Cellules présentatrices de l'Ag) sont nécessaires pour présenter les Ag aux cellules T.

Réponse immunitaire

Une défense immunitaire efficace exige l'activation, la régulation et la disparition de la réponse immunitaire.

Activation

Le système immunitaire est activé lorsqu'un Ag étranger est reconnu par des Ac circulants ou des récepteurs de surface cellulaire. Ces infections peuvent être

  • Hautement spécifique (Ac exprimé sur les lymphocytes B ou les récepteurs des cellules T)

  • Largement spécifiques (p. ex., récepteurs reconnaissants un motif tel que les récepteurs Toll-like, mannose, scavengers sur les cellules dendritiques et sur d'autres cellules).

Les récepteurs à large spécificité reconnaissent des motifs moléculaires associés aux pathogènes microbiens communs des ligands, tels que les lipopolysaccharides des Gram négatifs, les peptidoglycanes des Gram positifs, la flagelline bactérienne, les dinucléotides cytosine-guanosine non méthylés (motifs CpG), et l'ARN viral double brin.

L'activation peut également être observée lorsque les complexes Ac-Ag, complément-micro-organisme se lient à la surface des récepteurs du fragment cristallisable (Fc) région d'IgG (Fc γ R) et pour C3b et iC3b.

Une fois reconnus, un Ag, un complexe Ag-Ac ou un complexe complément-micro-organisme sont phagocytés. La plupart des micro-organismes sont tués après qu'ils auront été phagocytés, mais d'autres inhibent la capacité de destruction du phagocyte (p. ex., les mycobactéries qui ont été incluses par un macrophage inhibent la capacité de mise à mort de la cellule). Dans de tels cas, les cytokines dérivées des lymphocytes T, en particulier l'interféron-γ (IFN-γ), stimulent le phagocyte pour qu'il produise plus d'enzymes lytiques et autres produits microbicides, améliorant ainsi sa capacité à détruire ou séquestrer le microorganisme.

La réponse immunitaire acquise débute, sauf si l'Ag est rapidement phagocyté et entièrement dégradé (un événement rare). Cette réponse commence en

  • La rate pour les Ag circulants

  • Ganglions lymphatiques régionaux pour les Ag tissulaires

  • Tissus lymphoïdes associé aux muqueuses (p. ex., amygdales, végétations, plaques de Peyer) pour l'Ag muqueux

Par exemple, les cellules dendritiques de Langerhans de la peau phagocytent l’Ag et migrent vers des ganglions lymphatiques locaux; là, des peptides dérivés de l’Ag sont exprimés sur la surface de la cellule au sein des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (MHC), qui présentent les peptides aux lymphocytes CD4 T helper (TH). Lorsque le lymphocyte TH entre en contact avec le complexe MHC-peptide et reçoit divers signaux de co-stimulation, il est activé pour exprimer des récepteurs de la cytokine IL-2 et sécrète plusieurs cytokines. Chaque sous-ensemble de lymphocytes TH sécrète différentes associations de substances, et entraînent donc différentes réponses immunitaires ( Cellules du système immunitaire : Lymphocytes T).

Les molécules de classe II du MHC présentent typiquement des peptides dérivés d'Ag extracellulaires (exogènes) (p. ex. provenant de nombreuses bactéries) aux lymphocytes CD4 TH; à l'inverse, les molécules de classe I du MHC présentent des peptides dérivés d'Ag intracellulaires (endogènes) (p. ex., provenant de virus) aux lymphocytes T CD8 cytotoxiques. Le lymphocyte T cytotoxique activé tue alors la cellule infectée.

Régulation

La réponse immunitaire doit être régulée de façon à éviter les lésions irréversibles pour l'hôte (p. ex., anaphylaxie, nécrose tissulaire étendue). Les lymphocytes T régulateurs (dont la plupart expriment le facteur de transcription Foxp 3) aident à contrôler la réponse immunitaire via la sécrétion de cytokines immunosuppressives, telles que l'IL-10 et le transforming growth facteur-β (TGF-β), ou via un mécanisme de contact cellulaire mal défini. Ces lymphocytes régulateurs participent à la prévention des réponses auto-immunes et probablement à la disparition des réponses en cours contre l'Ag du non soi.

Résolution

La réponse immunitaire s'arrête lorsque l'Ag est piégé ou éliminé de l'organisme. Sans stimulation par l'Ag, la sécrétion des cytokines cesse et les lymphocytes T cytotoxiques activés entrent en apoptose. L'apoptose marque la cellule et la destine à une phagocytose immédiate, ce qui évite une dissémination du contenu des cellules et le développement de la réaction inflammatoire. Les lymphocytes T et B qui se sont différenciés en cellules mémoire sont épargnés.

Bases de gériatrie

Avec le vieillissement, le système immunitaire devient moins efficace de la manière suivante:

  • Le système immunitaire devient moins apte à distinguer le soi du non soi, rendant les troubles auto-immuns plus fréquents.

  • Les macrophages détruisent les bactéries, les cellules cancéreuses et d'autres Ag plus lentement, pouvant contribuer à l'augmentation de l'incidence du cancer chez les personnes âgées.

  • Les lymphocytes T répondent moins rapidement aux Ag.

  • Il existe moins de lymphocytes qui peuvent répondre à de nouveaux Ag.

  • L'organisme vieillissant produit moins de complément en réponse aux infections bactériennes.

  • Moins d'Ac est produit en réponse à un Ag et l'Ac est moins en mesure de s'associer à l'Ag, ce qui peut contribuer à l'augmentation de l'incidence des pneumonies, grippes, endocardites infectieuses et du tétanos et à un plus grand risque de mort due à ces troubles chez les personnes âgées. Ces modifications peuvent également expliquer en partie pourquoi les vaccins sont moins efficaces chez les personnes âgées.