Sommaire. Introduction au système immunitaire Mécanismes de l immunité innée et acquise Le syndrome d immunodéficience humaine acquise La vaccination

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1 IMMUNITE 1

2 Sommaire Introduction au système immunitaire Mécanismes de l immunité innée et acquise Le syndrome d immunodéficience humaine acquise La vaccination 2

3 Introduction au système immunitaire 3

4 Introduction I- Introduction L'immunité désigne l'ensemble des mécanismes développés par un organisme pour se maintenir en bonne santé. L'immunité a donc un double aspect: * l'intégrité de l'organisme (sa cohérence, son fonctionnement intégré; c'est l'immunité au sens plus ancien mais c'est aussi une ouverture sur un sens très actuel de système de communication tourné vers l'intérieur, comme nous le verrons) * et sa défense vis-à-vis des éléments étrangers ou antigènes- éléments susceptibles de déclencher une réponse immunitaire, après reconnaissance par des cellules immunitaires - (immunité au sens plus courant). 4

5 Organisation du système immunitaire II- Structure du système immunitaire Le système immunitaire comprend trois types d'organes: - les organes centraux ou primaires: thymus et moelle rouge des os longs. -les organes périphériques ou secondaires :ganglions lymphatiques et rate -les appareils circulatoires (sanguin et lymphatique). 5

6 Les organes lymphoides primaires et secondaires II.1- Les organes lymphoides primaires a-le thymus: Le thymus est un organe qui semble être avant tout chez l'homme le lieu de maturation des lymphocytes T. Le thymus est un organe de jeunesse : il est colonisé par les cellules hématopoïétiques à la 9ème semaine de gestation et les premiers lymphocytes T matures sont produits dès la 16ème semaine de vie foetale. Après la naissance, il ne cesse de régresser et est remplacé petit à petit par de la graisse chez l'adulte. b-la moelle osseuse: C'est le lieu de formation de presque toutes les cellules sanguines (hématopoïèse) à partir de cellules souches. C'est aussi lelieu de différenciation des lymphocytes B, phénomène qui dure toute la vie sans qu'il semble y avoir de régression. II.2- Les organes lymphoides secondaires a-les ganglions lymphatiques sont les lieux de développement de la réponse immunitaire cellulaire ou humorale. b-la rate est un organe situé en dérivation de la circulation sanguine. Elle contient des LB, des LT et des macrophages. 6

7 Les cellules immunitaires II.3- Les cellules immunitaires A-La lignée lymphoide i-les lymphocytes B: 7 à 8 µm de diamètre, 5 à 15% des leucocytes, doués de diapédèse, et qui peuvent se diviser activement. ii-les lymphocytes T: 7 à 8 µm de Ø, 15 à 35% des leucocytes, doués de diapédèse, et qui peuvent se diviser activement. Ils responsables de l'immunité à médiation cellulaire iii-les plasmocytes: issu de la différenciation des lymphocytes B, Ø > 20µm. Ce sont des cellules différenciées, spécialisée avec un Reticulum Endoplasmique Granuleux et Golgi hyperdéveloppé. Ce sont des cellules sécrétrices d'ig (immunoglobulines) ou Ac (anticorps), responsables de l'immunité à médiation humorale. B-La lignée myéloide i-les neutrophiles:10 à 12 µm de Ø, 45 à 70% des leucocytes, doués de diapédèse et de pouvoir de phagocytose, très mobiles ce sont les principaux phagocytes intervenant dans la réponse immunitaire non spécifique ii- les éosinophiles:10 à 12 µm de Ø, 1 à 3% des leucocytes, doués de diapédèse, contiennent de nombreux lysosomes, interviennent essentiellement dans la réponse contre les parasites. iii-les basophiles: 8 à 10 µm de Ø, moins de 0,5% des leucocytes, noyau bilobé, rond, doués de diapédèse, Ces cellules inteviennent dans l inflammation. iv-les macrophages: diamètre >> 20 µm, Ce sont des cellules très spécialisées (phagocytose) avec de nombreuses lysosomes, des pseudopodes et un Golgi développé v-les monocytes: 10 à 14 µm de Ø, RNC moyen, doué de diapédèse, circulent dans le sang vi-les thrombocytes ou plaquettes: ce sont des fragments cellulaires anucléés qui interviennent dans la coagulation du sang 7

8 Inflammation et phagocytose III- L immunité inné III.1-L inflammation C est un ensemble de réactions complexes de défenses non spécifiques de l'agent qui les a causées. Les signes cliniques principaux de l inflammation sont : - rougeur - oedème - chaleur - douleur III.2- La phagocytose Cette réaction de type inflammatoire conduit à l'élimination des éléments étrangers essentiellement par phagocytose. Les étapes de la phagocytose sont: i-phase d attraction: chimiotactisme: les phagocytes sont attirés par chimiotactisme sur le lieu de la présence de la bactérie ii-phase d adhérence: les phagocytes s adhérent à la bactérie iii- Phase d ingestion: la capture de la bactérie se fait par émission de pseudopodes par le phagocyte. Cette capture est souvent facilitée par des molécules d'adhésion se fixant sur la bactérie : les opsonines (anticorps ou complément).la bactérie emprisonnée dans un vacuole de phaogocytose (endocytose). iv- Phase de digestion: qui consiste à détruire lyse la bactérie (bactéricidie) par des enzymes contenus dans les lysosomes. v-rejet par exocytose des débris bactériens III.3- Le sytème de complément: il s agit d un complexe plasmatique protéique intervenant dans le chimiotactisme, l inflammation et la destruction de la paroi bactérienne 8

9 Immunité acquise-les anticorps Site de fixation àl antigène ou PARATOPE Partie variable 2 Chaînes lourdes (H) Partie constante Chaîne légère (L) Structure d un d un Ac Ac 1 dirigé contre un un Ag Ag 1 Chaîne légère (L) Ponts disulfures Groupement glucidique Iv-L immunité acquise Cette immunité est acquise suite au premier contact avec un antigène. Elle est caractérisée par sa spécificité et sa mémoire immunitaire Les effecteurs de cette immunité sont des anticorps (immunité humorale) ou des lymphocytes cytotoxiques (immunité cellulaire) IV-1-Immunité humoral A- structure de l anticorps Une molécule d anticorps est une protéine (immunoglobuline) formée de quatre chaînes polypeptidiques reliées par des liaisons covalentes, les ponts disulfures : deux chaînes lourdes et deux chaînes légères. Chaque chaîne possède une partie constante et une partie variable. Chaque anticorps présente deux sites, identiques, symétriques, de reconnaissance du déterminant antigénique ou épitope : il ne peut donc en reconnaître qu un seul. Les sites de reconnaissance de l épitope varient d un anticorps à l autre. Ces anticorps ont la capacité de se fixer sur le déterminant antigénique présentant une configuration spatiale complémentaire (établissement de liaisons faibles). Un antigène ayant plusieurs épitopes, plusieurs anticorps peuvent agir sur le même antigène. On distingue 5 classes d anticorps qui sont: IgA, G, D, E et M. B-Les cellules productrices d anticorps : Les anticorps circulants dans le milieu intérieur sont sécrétés par des plasmocytes. Ces cellules proviennent de la transformation de lymphocytes B qui acquièrent des caractères sécréteurs. La comparaison de ces deux cellules montre que le plasmocyte a subit une augmentation de son volume cytoplasmique, un développement très important du réticulum endoplasmique, des dictyosomes, du nombre des vésicules de sécrétion, des ribosomes. Toutes ces modifications sont les témoins d une synthèse protéique active : le plasmocyte est une «usine» de synthèse d anticorps. 9

10 Déroulement de la réponse immunitaire humorale C-Mécanisme de l immunité humorale La reconnaissance de l antigène : Ce sont les lymphocytes B qui sont capables de reconnaître directement un antigène. Sur la surface de ces cellules se trouvent des anticorps membranaires ou immunoglobulines de même spécificité que les anticorps circulants. Sur un même lymphocyte B on ne trouve qu un seul type d anticorps membranaire. L organisme, dont les cellules ont toutes le même patrimoine génétique doit être capable de produire une très grande diversité d anticorps pour faire face à la diversité des antigènes. Le répertoire immunitaire d un individu est très important : 100 millions à 1 milliard d anticorps différents qui préexistent à tout contact avec les antigènes. La spécificité d action des anticorps est due à la variabilité des sites de reconnaissance de l antigène. Lors de la formation et de la maturation des lymphocytes B dans la moelle osseuse, un mécanisme de sélection permettra la destruction des lymphocytes autoréactifs c est à dire capables de reconnaître le soi et de réagir avec lui. Ainsi seuls les lymphocytes B qui ne possèdent pas des anticorps capables de reconnaître, donc capable de se lier avec, les peptides du soi, survivront. Dans l organisme circule ainsi une multitude de clones de lymphocytes B différents. Lorsqu un antigène se présente à l ensemble des lymphocytes dans les organes lymphoïdes périphériques (rate et ganglions lymphatiques) il y a une sélection des lymphocytes B dotés des récepteurs spécifiques appropriés. Prolifération clonale des LB Les LB activés vont se multiplier par reproduction conforme (mitose), chacun étant à l origine d un clone de lymphocytes B possédant les mêmes spécificités fonctionnelles et structurales, en particulier les mêmes anticorps membranaires et donc les mêmes particularités génétiques (gène codant pour les immunoglobulines). Les LT4 jouent un rôle important dans cette expansion clonale Différenciation des LB Une partie des LB se différencie en plasmocytes sécréteurs d anticorps circulants de même spécificité que les récepteurs membranaires (reconnaissance du même épitope), l autre partie des LB se transformant en lymphocyte mémoire, à durée de vie longue à l origine d une réponse immédiate si l organisme subit à nouveau une attaque par le même antigène. 10

11 Fonctions des anticorps D-Fonctions des anticorps Les anticorps circulants, spécifiques à un antigène, n existent pas à la naissance ; ils ont été produits à la suite du contact avec cet antigène : on parle d immunité acquise. Les anticorps ont plusieurs rôles: i-la fonction de reconnaissance et de spécificité : La liaison antigène anticorps entraîne la formation de complexes immuns, ensemble formé par plusieurs anticorps et plusieurs antigènes. Ces complexes immuns permettent une neutralisation de l antigène: La neutralisation se fait par précipitation si l AG est soluble. Cette réaction peut être mise en évidence par la technique d immuno diffusion La neutralisation se fait par agglutination avec un AG particulaire. Les complexes immuns neutralisent les antigènes, mais ne le détruisent pas. ii-la fonction effectrice : exprimée par la partie constante des anticorps (fragment Fc), grâce à la capacité de fixation sur des récepteurs membranaires (macrophages et polynucléaires). Cette fixation de l anticorps sur les macrophages ou les polynucléaires favorisent la phagocytose de l antigène fixé sur l anticorps. 11

12 Expérience de Claman L expérience de Claman Des cellules de thymus Et de moelle osseuse sont prélevées chez une Souris normale Et mises en suspension dans un milieu physiologique approprié. Elles sont ensuite injectées par voie sanguine à trois lots de Souris receveuses ayant subi, après la naissance, l'ablation du thymus puis une irradiation par les rayons X. L'importance de la réponse immunitaire (qui se manifeste par la production d'anticorps anti-- GRM) Est évaluée par un test d'agglutination. Pour cela le sérum des Souris de chacun des lots est prélevé et mis en présence de globules rouges de Mouton (GRM). Expérience: voir tableau Conclusion: les cellules de thymus ou de moelle seules sontincapables de réagir à l injection de GRM par uneproduction amplifiée d anticorps. La combinaison de cellules de thymus (LT) et de cellules de moelle osseuse (LB) permet une meilleure production d anticorps que l addition des possibilités de chaque population séparée. L hypothèse formulée par Claman est alors que l une des populations contient des cellules effectrices Capables de fabriquer des anticorps, qui ne s expriment qu en présence d autres cellules appelées auxiliaires. Nécessité d une coopération entre des LT et LB. 12

13 Mise en évidence de la réaction antigène-anticorps Electrophorèse E-Mise en évidence de la réaction antigène-anticorps i-mise en évidence d'anticorps dans le sang par électrophorèse: cette technique permettent de séparer les protéines du sang (entre autres les anticorps) selon leur charge électrique ii-le test d'ouchterlony C'est une méthode d'immunodiffusion sur gel : les solutions déposées dans les puits creusés dans le gel diffusent de façon homogène dans toutes les directions autour du puits. Deux auréoles de diffusion peuvent donc entrer en contact lorsqu'elles ont suffisamment progressé. Cette zone de contact reste invisible s'il n'y a pas de réaction entre les deux solutions. Quand il y a réaction entre les solutions, il se forme un arc de précipitation visible à l'œil nu. Celui-ci est dû à l'interaction entre de nombreux anticorps et les antigènes spécifiques. 13

14 Cibles de la réponse cytotoxique les cellules cancéreuses ; les cellules cancéreuses ; les cellules infectées par un virus ; les cellules infectées par un virus ; les cellules d un greffon. les cellules d un greffon. V-Immunité cellulaire V.1- Cellules de l immunité cellulaire - Les macrophages - Les lymphocytes T4 et Les particularités des LT4 Produits dans la moelle osseuse, les lymphocytes T4 achèvent leur maturation dans le thymus. Ces lymphocytest4 possèdent les mêmes récepteurs T que les LT8 mais ils se différencient de ces derniers par la présence d un autre marqueur membranaire nommé CD4. L organisme possède des millions de clones différents de LT4 et peut donc détecter une grande diversité d antigènes. A la suite de l entrée d un antigène dans l organisme il y a sélection et activation des lymphocytes T4 dotés des récepteurs spécifiques, qui vont se multiplier par mitose, chacun étant à l origine d un clone de lymphocytes T Rôle et mode d action des LT4 Une partie de ces lymphocytes se différencie en lymphocyte T mémoire., à durée de vie longue à l origine d une réponse immédiate si l organisme subit à nouveau une attaque par le même antigène, l autre partie se transformant en LT4 effecteur sécréteurs.de messagers chimiques comme l interleukine 2. Les interleukines sont des molécules indispensables à l expansion clonale et à la transformation : - des lymphocytes B sélectionnés en plasmocytes sécrétrices des anticorps circulants. - des LT8 sélectionnés en LT8 cytotoxiques. Les LT4, nécessaires à la production d un grand nombre d effecteurs spécifiques de l antigène (Anticorps circulants et LTc), sont ainsi les pivots des réactions immunitaires acquises. La destruction des lymphocytes T4 par le virus VIH responsable du SIDA supprime la nécessaire coopération entre les cellules du système immunitaire et provoque la diminution progressif du système de défense de l individu, ce qui permet le développement de diverses infections dite opportunistes, qui peuvent entraîner la mort. 2- Cibles de la réponse cytotoxique Ce type d immunité intervient pour détruire les cellules tumorales, les cellules infectées par les virus, et les cellules du greffon. 14

15 3-Déroulement de la réponse immunitaire cytotoxique (voir diapo) 15

16 Dynamique de la réponse immunitaire cellulaire ETAPE 1: La phagocytose par les cellules présentatrices d antigènes ex; le macrophage Après phagocytose de de l antigène. Certains de de ces ces fragments,, appelés EPITOPES, sont sont présentés àla àla surface membranaire du du macrophage Le Le macrophage est est une une C.P.A (Cellule Présentant l Antigène) La La phagocytose est est le le prélude indispensableàla suite des événements. 16

17 Dynamique de la réponse immunitaire cellulaire ETAPE 2: La sélection clonale Clone de LT 4 Clone de LT 4 Reconnaissance LT 4 1-Le 1-Le LT LT 4 4 reconnaît certains EPITOPES présentés par par la la CPA CPA 2-Le 2-Le LT LT 4 subit une série de 4 subit une série de MITOSESaboutissant àla àla formation d un d un CLONEde LT LT

18 Dynamique de la réponse immunitaire cellulaire ETAPE 3: L expansion clonale Clones Clones de de LT LT 4 4 Il-1 + LT 4 Il-1 + Le Le macrophage produit un un messager chimiqueappelél INTERLEUKINE 1, 1, qui qui stimule davantage la la DIVISION MITOTIQUEdes LT LT

19 Dynamique Immunité cellulaire de la réponse :dynamique immunitaire de la RIMC cellulaire ETAPE 4: La différenciation clonale Clone de LT 4 Clone de LT 4 1-Certains LT LT 4 du clone se 4 du clone se différencient en en LT LT 4 4 sécréteurs 2-D autres, se se différencient en en LT LT 4 4 mémoires 19

20 Dynamique Immunité cellulaire de la réponse :dynamique immunitaire de la RIMC cellulaire LT 4 LT 4 sécréteur ETAPE 5: L intervention des LT 8 1-Le 1-Le LT LT 4 un 4 sécréteur libère un messager chimique :: l interleukine 2 Il L interleukine 2 stimule le le LT LT 8 8 quise différencie en en LT LT 8 8 cytotoxique B-Les B-Les LTC LTC sont sont les les EFFECTEURS de de la la RIMC. RIMC. Ils Ils détruisent les les cellules cellules infectées (réponse cytotoxique, voir voir plus plus loin) loin) + LT 8 A-Les A-Les LT LT 8 représentent une une autre autre population de de lymphocytes T Différenciation LT 8 cytotoxique (LTC) 20

21 Dynamique Immunité cellulaire de la réponse :dynamique immunitaire de la RIMC cellulaire ETAPE 6: L action cytotoxique des LTC (réponse cytotoxique) 1-Le 1-Le LTC LTC reconnaît la la cellule infectée Granule de perforine LTC 2-La 2-La reconnaissance est est suivie de de l exocytose des des granules de de PERFORINE Cellule cible infectée 3-La 3-La cellule cible cible infectée est est détruite 21

22 Réponse immunitaire et SIDA VI- Réponse immunitaire et SIDA Phase de réaction locale: infection, avec réponse immunitaire non spécifique (inflammation) puis migration des cellules immunitaires infectées et stimulées vers les organes lymphoïdes périphériques les plus proches du point d'entrée. Une particularité de l'infection au VIH est la présence d'une phase de latence d'au moins quelques semaines au sein des cellules infectées. Cette phase locale est APPAREMMENT peu visible et peu importante. Pour insister sur cet aspect, j'ai choisi de présenter, dans le cas d'une infection par le VIH, cette phase comme celle où se met en place laréponse immunitaire spécifique, même si cette dernière se développe surtout pendant la phase généralisée. 4-Phase de réaction généralisée avec mise en mémoire de l'ag. Cette phase correspond d'abord à une multiplication des cellules immunitaires spécifiques au virus, mais aussi à une multiplication du virus lui-même (et donc à la phase de dispersion). Elle est nommée cliniquement "phase de primo-infection". Elle est suivie par une "phase asymptomatique" que l'on interprète comme due à la réaction immunitaire s'efforçant de détruire le virus, qui relève donc de la phase immunitaire suivante. 5- Phase de régulation locale dispersée. À l'inverse du mécanisme représenté lors d'une blessure, il n'y a pas à proprement parler de phase locale de régulation, car les réponses immunitaires de l'organisme à une infection par le VIH sont dispersées dans tous les tissus atteints, c'est-à-dire tous les tissus dans lesquels peuvent se trouver des cellules infectées. Comme ce sont principalement les LT4 et les monocytes/macrophages qui sont les réservoirs à virus, on peut donc les trouver dans tout l'organisme. Cette réponse locale dispersée est en quelque sorte simultanée avec la phase généralisée puisque c'est elle qui est à l'origine de la dispersion du virus. 22

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24 Le syndrome d immunodéficience humaine acquise 24

25 Généralités sur les virus I-Généralités sur les virus Les virus ne sont pas des êtres vivants, car ils ne présentent aucun des trois types de travail qui définissent le vivant: ni travail de relation (pas d'échange ni de matière ni de signal..., pas de mouvement), ni travail de nutrition (aucun métabolisme: aucun échange d'énergie ni de matière), ni travail de reproduction (une cellule procaryote ou eucaryote vivante peut multiplier la particule virale, mais on ne peut pas vraiment dire que c'est le virus qui se multiplie... en tout cas, il ne peut le faire sans cellule vivante). Un virus est donc un parasite intracellulaire obligatoire ne pouvant se multiplier qu'à l'intérieur d'une cellule hôte et utilisant sa machinerie cellulaire. Il contient : une information génétique (sous forme d'adn ou d'arn), et une structure de protection souvent protéique, compacte, pour protéger son Acide Nucléique (La Capside). Il existe de nombreux types différents de virus, parmi lesquels on retrouve en particulier les rétrovirus. Les virus sont connus sous deux formes: - la particule virale complète libre (extracellulaire) est appelée virion; - et le virus en phase intracellulaire, ou provirus, qui est essentiellement un acide nucléique étranger qui détourne le métabolisme de la cellule hôte à son profit: on peut le qualifier alors de parasite obligatoire. C'est la cellule infectée qui est modifiée dans son information génétique et qui produit ou non de nouvelles particules virales, ce qui peut causer sa mort en cas de très forte réplication virale. Les rétrovirus sont des virus d un diamètre de 110 à 125 nanomètres, très répandus dans le monde animal. Ils sont la cause de différentes formes de cancers, d immunodéficiences, dont le sida, et de dégénérescences du système nerveux central. Le génome des rétrovirus contient de l'arn et un complexe enzymatique de type ADNpolymérase ARN dépendante susceptible de synthétiser une molécule d'adn (simple brin) à partir d'une molécule d'arn simple brin. L'exemple le plus connu de tels virus est le virus du SIDA : le VIH. 25

26 Historique du VIH Monsieur Luc Montagnier II-HISTORIQUE Au début des années 1980, des décès causés par des infections opportunistes, connues précédemment surtout chez des individus ayant subi une transplantation d'organe et traités aux immunosuppresseurs pour éviter le rejet, furent observés chez des hommes homosexuels apparemment en bonne santé. En 1983, Luc MONTAGNIER et son équipe de l'institut Pasteur de Paris isolèrent un nouveau rétrovirus humain le VIH. Un pas important fut accompli en 1984 par l'équipe de Robert GALLO qui mit au point un protocole pour produire le VIH en continu: il devenait ainsi possible de lancer les premiers tests diagnostiques: si le sérum sanguin d'un individu comporte des anticorps contre le VIH (séropositivité), ceci indique qu'il a été exposé au virus. Mais être infecté par le VIH ne veut pas nécessairement dire que l'on a le Sida: en effet on peut rester séropositif pendant une longue période sans développer la maladie clinique qui définit et constitue un diagnostic du sida. Ainsi l'organisation mondiale de la santé (OMS), depuis 1993, a été amenée à établir une définition officielle pour le diagnostic du sida, basée sur le nombre de cellules sanguines particulières (CD4) et de la présence de maladies opportunistes caractéristiques (25 maladies ont été répertoriées comme étant caractéristiques du sida). C'est en 1991, que Franck MOORE, un peintre New-Yorkais, a eu l'idée de créer un symbole de compassion et de solidarité pour la cause du SIDA. 26

27 Le SIDA dans le monde III- Epidémiologie Aujourd hui, le SIDA est présent partout dans le monde. En effet, cette maladie qui était présente, autrefois, dans seulement quelques pays, s est mondialisée au fil du temps. D après les dernières estimations de l Onusida, il y a environ 33.2 millions de personnes séropositives ou contaminées par la maladie du SIDA en Sur ces 33.2 millions de personnes, 30.8 millions sont des adultes ayant entre 15 et 49 ans alors que 2.5 millions ont moins de 15ans, ce qui est un chiffre très important pour de si jeunes enfants. Au niveau mondial, le continent le plus touché est l Afrique où 22.5 millions de séropositifs sont répartis uniquement en Afrique subsaharienne. Ceci représente 68 % des personnes séropositives mondiale. L Asie, elle, regroupe 5.6 millions de séropositifs, répartis sur tout le territoire. Notre pays, la France, compte personnes séropositives et nouveaux cas cette année. Un tiers des personnes découvrant leur séropositivité sont des homosexuels. 27

28 Structures du VIH Membrane cellulaire (bicouche de phospholipides) Capside externe (p17) Glycoprotéine membranaire 120 (gp120) Glycoprotéine transmembranaire 41 (gp41) Capside interne (p24) Protéine (enzyme) associée à l ARN ARN viral (2 molécules identiques) Transcriptase réverse ou inverse (p64) VI-Structures du VIH et de son génome VI.1- Description du virus VIH Le VIH, virus de l'immunodéficience humaine (HIV en anglais, human immonodificiency virus), est un assez gros virus avec ses 100nm de diamètre. Le virion est composé : - d'une nucléocapside (dont la forme n'est pas certaine) qui englobe les deux ARN et des protéines associées (notamment deux molécules d'adnpolymérase ARNdépendante - ou transcriptase inverse, car c'est un rétrovirus) - et d'une enveloppe qui est en fait une partie de la membrane plasmique de la cellule hôte dans laquelle ont été insérées des protéines et glycoprotéines spécifiques du virus (on ne peut pas dire que c'est une membrane plasmique, car elle n'entoure pas une cellule). 28

29 Protéines virales du VIH Molécule Particularité Fonction Gp120 Protéine membranaire portée par la membrane du virus Intervient en particulier dans la fixation du virus du SIDA aux lymphocytes T4: elle est capable de se fixer aux récepteurs CD4 de ces cellules Gp41 Protéine transmembranaire traversant la membrane du virus Intervient en particulier dans la fusion des membranes du virus du SIDA et du lymphocyte T4 infecté P17 Coque protéique externe formée de la répétition d'un sous unité protéique Permet de protéger le matériel génétique du virus P24 Coque protéique interne formée de la répétition d'un sous unité protéique Permet de protéger le matériel génétique du virus ARN viral Le génome du virus du SIDA est composé d'un ARN simple brin, présent en double exemplaire Transcriptase réverse Enzyme virale: ADN polymérase Permet le synthèse de l'adnc double brin, correspondant à l'arn viral Les différentes protéines virales sont résumés dans le tableau ci-dessus 29

30 Génome du VIH VI.2- Structure du génome viral Le gémone du virus du SIDA se compose d'un ARN simple brin de 9181 nucléotides. Il comporte trois gènes principaux (Gag, Pol, et Env), ainsi que quelques gènes de régulation, de petite taille. Il comporte de plus des séquences spécifiques, situées à ses extrémités (5'UTR et 3'UTR - UTR = région non transcrite "UnTranscribed Region"). Une fois rétrotranscrit sous la forme d'un ADN double brin (voir cycle), il s'exprime par le biais de deux ARN messagers, qui aboutissent à la synthèse de trois protéines. Ces protéines sont ensuite clivées par des protéases, pour aboutir aux différentes protéines virales. (voir détails sur le schéma). 30

31 Un exemple de variabilité du VIH : le VIH-1 VII.3- Variabilité du VIH: A-Neuf sous-types de VIH-1 On distingue deux types de VIH : le VIH-1 et le VIH-2. La pandémie d'infection à VIH est essentiellement liée au VIH-1(98% des cas). Le VIH-2, est trouvé principalement dans certains pays d'afrique occidentale. En Europe, le VIH-2 est le plus souvent décrit chez des personnes originaires d'afrique. Le pronostic d'une infection par le VIH-2 est meilleur que pour le VIH-1. L'évolution est plus lente, probablement en raison d'une réplication virale moins importante. De même, le risque de transmission du VIH-2 est plus faible que celui du VIH-1, que ce soit par voie sexuelle ou de la mère au fœtus. Pour chaque type, il est possible de dégager un certain nombre de soustypes, sur la base de comparaison de séquences. Ainsi, pour le VIH-1, on ne compte pas moins de 9 sous-types. Ces différents sous-types (ou souches) peuvent être corrélés à des zones géographiques. Par exemple, la souche B est essentiellement présente en amérique du nord et en europe. Néanmoins, il est à noter que l'on trouve différentes souches au sein d'une même zone géographique, et même au sein d'un même individu infecté... La variabilité du VIH est très forte. B-Origine de la variabilité du VIH Deux mécanismes rentrent en jeu pour expliquer une telle variabilité du VIH : 1- la réverse transcriptase a un taux d'erreur très élevé, de l'ordre de 10-3 à Ceci correspond à une à deux mutation(s) par cycle de réplication; 2- le taux de renouvellement du virus est très élevé (demi-vie de 48 h), ce qui donne de 10 8 à10 9 virions synthétisés par jour. Une telle variabilité rend difficile l'élaboration d'un vaccin. 31

32 Cycle du VIH VIII- Cycle du VIH Le virus du SIDA présent dans le sang est capable de se fixer à des cellules particulières du système immunitaire : les lymphocytes T4. Ces lymphocytes sont ainsi nommés, car porteurs de la protéine transmembraire CD4. La fixation du virus à ces cellules fait intervenir CD4 (reconnu par la protéine gp120 du virus), ainsi que d'autres protéines membranaires (les co-récepteurs) (voir "entrée du virus"). A partir de cette fixation, le matériel génétique du VIH peut pénétrer dans le lymphocyte. Les différents étapes du cycle du VIH sont: (1) attachement Le virus se fixe sur le lymphocyte T4, par reconnaissance entre la protéine virale gp120 et la protéine CD4 du lymphocyte (ainsi qu'un co-récepteur). (2) (2) pénétration Les deux membranes (du virus et du lymphocyte) fusionnent, ce qui permet la pénétration de la nucléocapside (les deux capsides + le matériel génétique, etc.) du virus dans le cytoplasme. (3) décapsidation Les deux capsides se dissocient, libérant l'arn viral dans le cytoplamse. (4) réverse transcription et intégration Grâce à la réverse transcriptase virale, l'arn viral est rétrotranscrit en ADN double brin. Cet ADN pénètre dans le noyau, où il s'intègre au génome du lymphocyte. Il est ensuite transcrit en ARN. (5) traduction Après avoir été transcrits par l'arn polymérase de la cellule, les ARN messagers viraux sont traduits en trois précurseurs protéiques. Ces précurseurs sont clivés par des protéases, pour donner les différentes protéines du virus. (6) assemblage Les protéines virales et l'arn viral (transcrit par ailleurs) sont associés pour reformer des virus (sans la membrane). Les protéines virales membranaires sont intégrées à la membrane du lymphocyte. (7) bourgeonnement Le virus bourgeonne, emportant un fragment de la membrane plasmique du lymphocyte (qui contient uniquement les protréines membranaires virales). (8) libération Les nouveaux virus sont libérés dans le milieu intérieur. Ils peuvent infecter de nouveaux lymphocytes T4. 32

33 Mécanisme d'entrée du VIH dans les cellules VII- VIH, cellules cibles et mécanisme d entrée du VIH dans les cellules A-Cellules cibles du VIH Le principal récepteur des VIH est la molécule CD4. La molécule CD4 est une glycoprotéine transmembranaire. L'interaction gp120-cd4 provoque une insertion de gp41 (qui est liée à al gp120) dans l'enveloppe lipidique et la fusion virus-cellule cible. Les molécules CD4 sont exprimées: - en grande quantité au niveau des membranes des lymphocytes T auxiliaires (helpers). - en faible quantité au niveau de la membrane des cellules de la lignée monocyte/macrophage; B-Protéines virales et CD 4 Le virus du SIDA utilise pour rentrer dans ses cellules hôtes les protéines présentes à sa membrane et à celle de la cellule hôte. La protéine virale gp 120 possède en effet un domaine de liaison à la protéine CD 4. Le virus du SIDA est ainsi capable de se fixer spécifiquement aux lymphocytes T4, qui portent cette protéine à leur membrane. Cette fixation de gp 120 à CD 4 conditionne l'ensemble des étapes suivantes permettant la pénétration de la nucléocapside virale dans le lymphocyte. La fixation de gp 120 à CD 4 permet de démasquer une autre protéine membranaire virale : gp 41. Celle-ci s'insert alors dans la membrane du lymphocyte, permettant la fusion des deux membranes, et ainsi l'entrée du virus dans la cellule : C-Co-récepteurs du VIH En réalité, le récepteur CD 4 seul est insuffisant pour une pénétration du VIH dans la cellule. Des co-récepteurs sont nécessaires. Parmi ceux-ci, on peut citer deux protéines transmembranaires : CXCR-4 et CCR-5. Il est à noter que certaines personnes possédant un allèle particulier du corécepteur CCR5 (délétion de 32 paires de bases dans le gène) semblent résistantes à l'infection par le VIH. Ces individus représenteraient 1 % de la population. 33

34 Transmission du VIH V-Transmission du VIH L infection par le VIH se transmet par des véhicules bien identifiés : le sang, les sécrétions sexuelles et le lait maternel. En pratique il existe 4 modes de transmission : - transmission sexuelle: Le virus est présent dans les sécrétions génitales, et peut donc être transmis lors d un rapport sexuel, qu il soit homosexuel ou hétérosexuel, à la faveur des microlésions engendrées par la pénétration. La majorité des sidéens africains sont ainsi contaminés lors de rapport sexuels. - partage d aiguilles, de seringues et d accessoires contaminés - transfusion sanguine et injection de produits sanguins contaminés - de la mère contaminée au fœtus: Le virus est capable de traverser la barrière placentaire et ainsi de contaminer in utéro un fœtus. Le cas le plus fréquent semble être toutefois lors de l accouchement. De plus le virus se retrouve dans le lait maternel, d où une contamination lors de l allaitement, cas fréquent surtout en Afrique Conditions de la transmission : le virus VIH est fragile ; Il survit très mal et très peu longtemps en dehors de l organisme. Ce virus est notamment très sensible à la chaleur (mort si T > à 60 C). C est pourquoi pour infecter l organisme, le virus doit pénétrer à l intérieur de celui ci et rentrer en contact avec le sang du sujet exposé. Tout se passe comme si la transmission nécessitait une quantité minimum de virus ou un seuil pour provoquer une infection. Au-dessous de ce seuil, l organisme arrive à se débarrasser du virus et l empêche de s installer. Le virus a été retrouvé principalement dans le sang, le sperme et les sécrétions vaginales des personnes infectées. Ces liquides sont les principaux véhicules de transmission du virus. Le virus a été aussi retrouvé en moindre quantité dans les autres liquides corporels (salive, larmes, sueur, etc..) Cette quantité reste au-dessous du seuil nécessaire pour provoquer l infection. C est pourquoi, bien que ces liquides puissent être théoriquement source d infection s ils rentrent en contact avec le sang de la personne exposée, ils ne sont pas des véhicules de propagation du virus. 34

35 Réponse de l organisme face au VIH : VIII- Les réponses immunitaires au VIH : Durant la primo-infection : La charge virale augmente durant les six premières semaines, pouvant atteindre 10 5 à 10 6 copies d ARN par millilitre de plasma. Elle diminue ensuite pour se stabiliser vers 10 3 copies d ARN de VIH par millilitre de plasma. Pendant le même temps la concentration d anticorps anti-vih et celle des LT cytotoxiques augmentent tandis que celle des LT4 chute. L augmentation de la charge virale observée au début de l infection est due à multiplication rapide du virus. La diminution de la charge virale notée ensuite correspond à la réponse immunitaire. Durant la phase asymptomatique : Pendant cette période, les concentrations d anticorps anti-vih et de LT tueurs restent élevées. Le virus continue de se multiplier entraînant la mort des LT4 qu il parasite. Cependant le renouvellement permanent des lymphocytes T4 assure, durant cette phase, une relative constance de leur nombre. Cet équilibre apparent observé lors de cette période résulte donc de la mise en jeu permanente des réponses immunitaires qui s opposent à la progression de la charge virale. Durant la phase symptomatique : Le virus finit par échapper au contrôle exercé par les réponses immunitaires : le taux des LT4 s effondre et le SIDA se déclare. 35

36 Phases de la maladie VIII-Evolution du virus et diagnostic VIII.1- Evolution de l'infection virale On distingue 3 phases lors d'une infection par le virus du SIDA : 1- la primo-infection : Dans les semaines qui suivent l infection (environ 12 semaines), des manifestations d allure pseudo-grippale peuvent se présenter chez près de la moitié des personnes contaminées. On parle de primo-infection. Pendant cette phase, la charge virale augmente fortement (le virus se développe dans les LT4 et les macrophages) puis diminue. Le taux des LT4 diminue puis augmente.une intense réponse immunitaire se développe contre les virus, elle est caractérisée par: - La production anticorps anti-vih spécifique (anti-gp120). Une vingtaine de jours après la contamination on peut détecter les anticorps. La personne est séropositive pour le VIH. On appelle séroconversion le passage de l état de séronégatif à l état séropositif. - La production de LT8 cytotoxique spécifique, capables de détruire les cellules infectées. 2- la phase asymptomatique : la durée de cette période est variable (1 an à plus de 10 ans). l'individu atteint ne présente aucun symptome de la maladie, et le nombre de virus est faible n'augmente que très légèrement (la multiplication du virus continue dans les ganglions lymphatiques); mais le nombre de variants augmente fortement... Malgré le contrôle de la maladie par le système immunitaire, les lymphocytes T sont progressivement détruits par le virus. La concentration sanguine en anticorps est élevée et constante. La quantité de LT4 et de LT8 diminue progressivement. Pendant toutes ces années: - Les dépenses immunitaires visent à limiter la prolifréation du virus, - l infection des cellules immunitaires par le VIH entraîne leur destruction (soit par la prolifération du virus, soit à cause de l action des LT8 cytotoxiques). 3- le SIDA : Elle commence quand la quantité de LT4 devient inférieure à 200/mm3 (au lieu de 1200/mm3). L organisme est incapable de contrôler la prolifération du virus et lutter contre les autres infections. C est ainsi le nombre de virus augmente fortement (mais le nombre de variants se limite aux plus efficaces);. Le taux de LT8c, la production des anticorps diminuent. les maladies opportunistes apparaissent. 36

37 Phases de la maladie 37

38 Stade SIDA/infections opportunistes Infections opportunistes Ces maladies profitent d'un système immunitaire qui n'est plus capable de protéger l'organisme: vingt-cinq infections opportunistes ont été répertoriées et confirment le diagnostic clinique du sida chez les individus séropositifs. La candidose orale ou muguet (infection de la bouche par le champignon Candida) survient fréquemment au début de la phase symptomatique chez un grand nombre de malades. L'infection opportuniste la plus fréquente est la pneumonie par Pneumocystis carinii (un champignon qui existe dans les voies aériennes de tous les individus). On remarque aussi des pneumonies bactériennes (dues à plusieurs types de bactéries dont Streptococcus et Haemophilus) et la tuberculose (infection respiratoire bactérienne causée par Mycobacterium tuberculosis). On trouve aussi des symptômes associés à certaines infections bactériennes du tube digestif (dues à Salmonella, Campylobacter, Shigella ou d'autres bactéries). On note aussi les infections par des espèces de Cryptococcus qui provoquent des méningites. Les infections opportunistes virales, spécialement par des membres de la famille des virus de l'herpès, sont fréquentes. L'un des membres de cette famille, le cytomégalovirus (CMV), infecte la rétine et peut causer la cécité. Un autre virus de la même famille, le virus Epstein-Barr, peut entraîner la transformation cancéreuse des globules sanguins. Les infections par les virus herpétiques de type 1 et 2 provoquent des lésions orales et périanales évolutives. De nombreux malades du sida développent des cancers, dont les plus communs sont le sarcome de Kaposi (un cancer des vaisseaux sanguins qui provoque des lésions cutanées pourpres pouvant s'étendre aux organes internes et provoquer la mort) et le lymphome malin. 38

39 Détection des Ac anti-vih par le test ELISA X- Diagnostic et suivi sérologique du VIH X.1- Diagnsotic Chez les adultes, l apparition d'anticorps anti-vih est utilisée pour diagnostiquer une infection par le virus du SIDA. On recherche ainsi leur présence, par deux tests de dépistage ELISA (fixation des anticorps), puis par un test de confirmation par western blot (séparation de protéines sur gel). En cas de résultat positif, on dit que l'individu est séropositif : il possède des anticorps anti-vih dans son sérum. Il est à noter que l'infection n'est pas décelable par cette méthode lors de la primo-infection (pas d'anticorps...). On propose donc de réaliser généralement 2 tests à deux mois d'intervalle (sauf s'il n'y a pas eu de pratique à risque depuis deux mois). Toutefois, on peut déceler une primo-infection en recherchant la présence d'antigène p24 (capside interne) dans le sérum. A-Le test Elisa : consiste à repérer la présence d'anticorps dans le sang. Il s'agit d'une réaction immuno-enzymatique qui fait apparaître une coloration si le sérum contient des anticorps (séropositivité). Modalités générales d'un test ELISA Le sérum, ou tout autre échantillon dans lequel on cherche à détecter un anticorps (qu'on appellera anticorps primaire AcI), est déposé dans un puits d'une plaque "multipuits" où est adsorbé l'antigène: l'aci réagit alors avec ce dernier (réaction antigène-anticorps Ag-AcI). Après lavage, qui élimine les anticorps non fixés à l'aci, la présence du complexe immun Ag-AcI est détectée en ajoutant un anticorps secondaire (AcII) anti-aci: cet AcII est conjugué à une enzyme qui a pour propriété de réagir avec un substrat incolore pour donner un produit de réaction coloré. Les AcII libres sont éliminés par lavage et un substrat de l'enzyme est ajouté. L'intensité de la coloration obtenue après la réaction enzymatique est mesurée par spectrophotométrie. Application à la recherche d'anticorps anti-vih Dans le cas du test ELISA appliqué à la recherche d'une éventuelle séropositivité au VIH, ce sont les protéines virales qui sont adsorbées au fonds du puits en tant qu'antigènes en phase solide. Les individus, s'ils sont infectés par le VIH, possèdent dans leur sérum des anticorps dirigés contre les protéines virales. Ces anticorps sériques contre le VIH peuvent être détectés dans les six semaines qui suivent l'infection. Critique de la méthode La fiabilité du test ELISA n'est pas absolue: un faible pourcentage de sujets peuvent apparaître, à la suite d'un tel test, comme.de faux séronégatifs à cause de la "fenêtre sérologique" ou de faux séropositifs (1 à 2% des cas), car les Ag viraux peuvent se lier à des Ac non spécifiques du virus. Un test positif doit donc obligatoirement être confirmé par d'autres techniques 39

40 Principe du western-blot B-Le Western bolt Parmi ces techniques, le Western blot pourra être mis en oeuvre en tant que test de confirmation, et permettra de déterminer si le patient possède réellement des anticorps qui réagissent avec une ou plusieurs protéines virales. Les protéines virales sont séparées sur un gel par électrophorèse et transférées, par migration, sur un support solide, une membrane de nitrocellulose. Le sérum qui doit être testé est déposé sur cette dernière. Si des anticorps anti-protéines virales existent, ils se fixent sur leurs protéines de manière spécifique. Ils sont ensuite révélés par une réaction colorée. Remarque: Chez le nouveau-né, on réalise un diagnostic direct par détection de l'arn viral par PCR. En effet, les anticorps franchissant la barrière hémato-placentaire, une séropositivité à la naissance n'est que le reflet de celle de la mère du nouveau-né... 40

41 Principe du western-blot 41

42 Suivi sérologique du VIH X.2- Suivi d'un patient VIH+ a-numération des LTCD4 et LTCD8 Pour suivre l'évolution de l'infection, on procède au comptage régulier des lymphocytes LT CD4 ou T CD4 circulant dans le sang, c est ainsi la valeur normale des lymphocytes est de 690 à T CD4 par mm3 de sang. B-Évaluation de la charge virale Pour évaluer la charge virale du VIH, les laboratoires mesurent la concentration de l'arn du VIH dans le plasma et peuvent ainsi avoir une idée précise de l'intensité de la réplication du VIH. 42

43 Thérapeutique du VIH Des traitements visant à prévenir l'infection (blocage de l'attachement et de la pénétration du virus dans la cellule), qui étaient encore inefficaces il y a peu, sont en cours de développement. Les traitements actuels utilisent un mélange d'inhibiteurs de la réverse transciptase et d'antiprotéases : ces traitements sont efficaces mais ils n'éliminent pas le virus de l'organisme infecté. Leur action est essentiellement de bloquer l'expansion du virus : ceci nécessite donc un traitement à vie. On attend beaucoup également de la thérapie génique, mais pour l'instant ce type de traitement n'est pas encore appliqué. En conclusion, le meilleur traitement reste encore la prévention... 43

44 La vaccination 44

45 Immunité active et passive 1-Immunité humorale active ou passive 1.1- Immunité humorale active L'immunité humorale active se produit lorsque les lymphocytes B d'une personne rencontrent des antigènes et produisent des anticorps contre ces derniers. L'immunité active peut être : - Acquise naturellement lors d'infections bactériennes et virales. - Acquise artificiellement lors de la vaccination : Les vaccins contiennent des agents pathogènes morts ou atténués (= très affaiblis); Avantages des vaccins : (1) épargnent au patient les symptômes de la maladie; (2) leurs antigènes affaiblis fournissent des déterminants antigéniques qui stimulent la production d'anticorps et assurent la mémoire immunitaire; (3) les injections de rappel intensifient la réaction immunitaire au moment de rencontres ultérieures avec le même antigène. 1.2-Immunité humorale passive Cette immunité est soit : - communiquée naturellement au fœtus lorsque les anticorps de la mère traversent le placenta et entrent dans la circulation fœtale : Pendant plusieurs mois après la naissance, le bébé est protégé par les anticorps maternels. - acquise artificiellement ex. d'utilisation d'immun sérum (= administration d'anticorps) dans le cas des: a- traitements des intoxications dues aux morsures de serpents venimeux, b- traitements des intoxications dues aux infections causées par le botulisme, le tétanos et la rage car ces affections potentiellement foudroyantes pourraient tuer une personne avant que l'immunité active ait le temps de se constituer effet de courte durée : de 2 à 3 semaines. 1.3-Différence entre immunité humorale active et passive L'immunité humorale passive se distingue de celle active par : A-La source de ses anticorps : les anticorps sont obtenus à partir du sérum d'un donneur immunisé et ne sont pas élaborés par les plasmocytes du receveur. B-Le durée de protection qu'elle procure : - les lymphocytes B du receveur dans l immunité humorale passive ne sont pas stimulés ce qui fait que la mémoire immunitaire ne s'établit pas et par conséquent la durée de protection est courte. 45

46 Principe de la vaccination 2-Immunité humorale active 2.1-Principe de la vaccination Pasteur a prouvé qu on peut se protéger de certaines maladies par l injection de germes tués ou atténués, ou de leurs toxines atténuées, qui déterminent une maladie bénigne, souvent inaperçue. C est la vaccination, qui induit activement une immunité spécifique. Elle est durable, car il se forme des cellules à mémoire permettant une réponse secondaire importante et rapide. Leur durée de vie conditionne la fréquence des rappels nécessaires pour maintenir un bon niveau de réponse. Un délai est nécessaire à son installation, d où le caractère exclusivement préventif de la vaccination. 46

47 Types de vaccins Vivants atténuésc Vivant atténués Fragments antigéniques Vaccins viraux Vaccins bactériens tués polysaccharides Inactivés 2.2-Types de vaccins et modes d action Mode d action des vaccins Les vaccins stimulent la réponse immunitaire. La réponse immunitaire est de type: -humoral exemple les vaccins bactériens à germes entiers provoquent l apparition de multiples anticorps correspondant à leur divers épitopes. -Cellulaire exemple avec le BCG. Quelque soit le type de réponse immunitaire provoquée par le vaccin, elle doit être importante; un bon vaccin doit être immunogène sans entraîner des effets secondaires Types de vaccins Les vaccins se répartissent en vaccins bactériens et viraux, comportant soit l agent de la maladie vivant et atténué, ou tué, soit une fraction antigénique. Les différents vaccins en France sont: A-les vaccins viraux: -Vivants atténués: poliomyélite buccal, rubéole, rougeole, oreillons, fièvre jaune, variole -Inactivés complets: grippe; poliomyélite injectbale, rage -Inactivés à fraction antigénique: hépatite B B- les vaccins bactériens -Vivants atténués: BCG - tués: coqueluche, choléra, typhoide - polysaccharides: pneumocoques, méningocoques 47

48 Mémoire immunitaire Première rencontre avec l antigène Population de LB LB 1 sélectionnés par LB 2 LB 2 un contact avec un antigène (délai) LB non sélectionnés Prolifération des LB pour former un clone (délai) 2.3- la mémoire immunitaire Réponse immunitaire primaire et secondaire. A la suite de la réponse primaire, lors de l expansion clonale des différents lymphocytes (phase d amplification) il y a apparition de clone de lymphocytes T4 et de lymphocytes B, sensibles à l antigène introduit, qui n entament pas leur différenciation. Ces leucocytes à vie longue, appelés lymphocytes mémoires vont patrouiller dans l organisme. Ce sont eux qui seront à l origine d une réponse secondaire plus rapide, plus intense donc plus efficace, car le nombre de cellules capables de réagir contre l antigène mémorisé est considérablement augmenté et la réponse immunitaire peut intervenir, en cas de besoin, avant la multiplication ou la dissémination de l agent pathogène dans l organisme. Le principe de la vaccination repose sur l existence de cette mémoire immunitaire des lymphocytes T4 et B : on provoque volontairement le premier contact avec l agent pathogène préalablement modifié, tué ou fragmenté (on garde certains déterminants antigéniques). Ce vaccin, non pathogène, a un fort pouvoir immunogène. Selon la durée de vie des lymphocytes mémoires, il faudra procéder à des rappels périodiques. 48