IMMUNOLOGIE GENERALE

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1 Licence Sciences de la Vie (L3-S1) : LV341 IMMUNOLOGIE GENERALE Maître de Conférences Université Pierre & Marie Curie (Paris VI) Centre de Recherche des Cordeliers INSERM UMRS 872, équipe rue de l'ecole de Médecine PARIS sylvain.fisson@upmc.fr Plan du Cours LV341 Chapitre 1 : La physiologie du système immunitaire Chapitre 2 : Les lymphocytes et les molécules de reconnaissance de l antigène Chapitre 3 : L immunité innée Chapitre 4 : L inflammation Chapitre 5 : Le complexe majeur d histocompatibilité Chapitre 6 : Les lymphocytes T Chapitre 7 : Les lymphocytes B Chapitre 8 : Les immunodéficiences et la réponse immunitaire anti-vih 1

2 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée Immunité naturelle (non spécifique, innée) Immunité adaptative (spécifique) - Barrières Naturelles - Réaction inflammatoire - Facteurs du complément - L'Immunité Humorale - L'Immunité à Médiation Cellulaire 1. Phase de Reconnaissance 2. Phase d'activation 3. Phase Effectrice Coopération Cellulaire 2

3 Contact avec les microorganismes fréquent : Voie aérienne Eau, nourriture Piqûre d insectes, plaies Rapports sexuels Muqueuse respiratoire Muqueuse gastro-intestinale Peau Muqueuse uro-génitale Pourtant, maladies infectieuses relativement rares Surfaces épithéliales = barrières efficaces Si barrières insuffisantes, déclenchement d une réaction inflammatoire Ces mécanismes de défense sont rapides à se mettre en place et sont toujours identiques quelle que soit la nature de l Ag La plupart des micro-organismes sont ainsi détectés et détruits après quelques minutes/heures Protection par des barrières physiques Réaction inflammatoire Si cette réponse est insuffisante, il y aura mise en place d une réponse immunitaire adaptative, spécifique de l antigène 3

4 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 2.1. Les Mécanismes de Défense Superficielle : La barrière physique : - La peau - Les muqueuses (respiratoire, digestive, génito-urinaire) 4

5 2.1. Les Mécanismes de Défense Superficielle : La barrière physique La barrière biologique / biochimique : - L'acidité locale (estomac, urine, vagin) - Les enzymes (lysosyme, enzymes protéolytiques du pancréas) - Les acides gras toxiques (peau) - La lactoferrine (sang) 2.1. Les Mécanismes de Défense Superficielle : La barrière physique La barrière biologique / biochimique La barrière écologique : La flore bactérienne (intestinale ) non pathogène! 5

6 2.1. Les Mécanismes de Défense Superficielle 2.2. Les Mécanismes de Défense Profonde : Succession d'activations biologiques aboutissant à la REACTION INFLAMMATOIRE - Création d'un milieu hostile au développement des microorganismes - Elimination par phagocytose - Réparation tissulaire 6

7 2.1. Les Mécanismes de Défense Superficielle 2.2. Les Mécanismes de Défense Profonde : La Réaction Inflammatoire Les différentes phases de la Phagocytose : Invagination de la membrane plasmique Formation de pseudopodes Formation d un phagosome 7

8 CHAPITRE #4 L inflammation cf. François-Xavier DESVEAUX L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction a/ Les phagocytes mononucléés b/ Les cellules de l inflammation c/ Les cellules NK 8

9 Développement: Les macrophages Précurseur de la lignée myéloïde CFU-GM Cellule souche Précurseur de la lignée lymphoïde monocyte neutrophiles macrophage Les macrophages 9

10 Les rôles: Les macrophages S infiltrer au lieu de l inflammation Molécules d adhérence Récepteurs aux facteurs chimioattractants Cellules très mobiles Les rôles: Les macrophages S infiltrer au lieu de l inflammation Capter l antigène Reconnaissance directe par les motifs bactériens Reconnaissance indirecte : Ag opsonisés 10

11 Les rôles: Les macrophages S infiltrer au lieu de l inflammation Capter l antigène Informer le système immunitaire spécifique Fonction cellule présentatrice d antigènes (CPA) Les rôles: Les macrophages S infiltrer au lieu de l inflammation Capter l antigène Informer le système immunitaire spécifique Réguler la réponse immunitaire Cytokines (pro-, anti-inflammatoires ) Chemokines Lipides bioactifs (leucotriènes, prostacyclines, prostaglandines) Facteurs de coagulation Hormones stéroïdes (vitamine D3) enzymes 11

12 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction a/ Les phagocytes mononucléés b/ Les cellules de l inflammation c/ Les cellules NK 12

13 Développement: Précurseur de la lignée myéloïde CFU-GM Les neutrophiles Cellule souche Précurseur de la lignée lymphoïde Monocytes macrophages neutrophiles rôles Les neutrophiles Cellules phagocytaires Spécialisées dans l élimination des pathogènes opsonisés par des Ac Destruction totale et complète du pathogène Pas de fonction CPA => pas d ativation des LT 13

14 Développement: Précurseur de la lignée myéloïde Éosinophiles et basophiles Cellule souche Précurseur de la lignée lymphoïde CFU-GM CFU-B CFU-Eo basophiles éosinophiles fonctions: Éosinophiles et basophiles Éosinophiles : lutte anti-parasitaire Accrochage aux agents infectieux recouverts d IgE ou de C3b Dégranulation (peroxydase, protéines cationiques ) Régulation négative de la réaction inflammatoire (histaminase) 14

15 Éosinophiles et basophiles fonctions: Basophiles : Augmentation de la perméabilité vasculaire lors de la réaction inflammatoire (histamine, lipides bioactifs) Réactions d hypersensibilité immédiate (allergie) L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction a/ Les phagocytes mononucléés b/ Les cellules de l inflammation c/ Les cellules NK 15

16 Les cellules NK 1. Développement Précurseur de la lignée myéloïde Cellule souche Précurseur de la lignée lymphoïde LT et LB NK 2. Morphologie et phénotype Les cellules NK Classe des lymphocytes granulaires larges (LGL) Rondes, non adhérentes Granules cytoplasmiques remplis de perforines et granzyme NK petit lymphocyte 16

17 Les cellules NK 3. Activation des cellules NK - Activité lytique spontanée, pas de récepteur spécifique à l antigène - Intégration de signaux activateurs et inhibiteurs pour décider de la lyse d une cellule. - Lyse de cellules anormales par la non-reconnaissance des molécules du CMH de classe I. Signaux activateurs : ligands type lectine Signaux inhibiteurs : liaison aux molécules du CMH cl.i Faible expression ou absence de CMH cl. I CMH cl. I altéré Échappement aux LTc, reconnaissance par les NK Les cellules NK 3. Activation des cellules NK 17

18 Les cellules NK 4. Activité lytique Soit absence de reconnaissance du soi, Soit lyse par cytotoxicité dépendante des Ac (ADCC) Fixation à la cible Accumulation des granules cytotoxiques près de la cible Libération des granules Formation de pores Pas de pores Choc osmotique apoptose Les cellules NK 4. Activité lytique NK cell 18

19 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée a/ Les protéines de la phase aigue b/ Les interférons c/ - Interviennent dans la première heure après agression (cellules hépatiques, macrophages ) - Cytokines pro-inflammatoires : IL1, IL6, TNFα = molécules pyrogènes Les Cytokines : - Petites gp (PM = 10 à 50 kda) intervenant dans le dialogue entre les cellules du SI Lymphokines : Sécrétées par les lymphocytes Monokines : Secrétées par les monocytes Cytokines pro-inflammatoires : stimulent la réponse immunitaire Cytokines anti-inflammatoires : inhibent la réponse immunitaire 19

20 Les Cytokines : - Petites gp (PM = 10 à 50 kda) intervenant dans le dialogue entre les cellules du SI - Synthétisées de novo lors d une activation - Action autocrine, paracrine et/ou endocrine - Action : * en cascade (induction de la production d autres cytokines) * pléïotrope (plusieurs effets sur plusieurs types cellulaires) * redondante (plusieurs cytokines peuvent partager les mêmes fonctions) - Fixation sur des récepteurs membranaires spécifiques dont l expression est soumise à l action des cytokines elles-mêmes Les Cytokines : Répartition en cinq types selon leur fonction biologiques: - Les interférons : IFN de type I (α et β) inhibent la réplication virale IFN γ activent les CPA - Les interleukines : IL 1 à 31 assurent les échanges d informations entre leucocytes - Les facteurs de croissance hématopoïétiques : CSF stimulent la production de cellules sanguines - Les facteurs de nécrose des tumeurs : TNF α et β stimulent la réaction inflammatoire - Le facteur de croissance des tumeurs : TGF β inhibe la réponse immune 20

21 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée a/ Les protéines de la phase aigue b/ Les interférons c/ Les interférons : - IFN de type I : α par Macrophages et pdc ; β par cellules nucléées inhibent la réplication virale - IFN g activent les CPA 21

22 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée a/ Les protéines de la phase aigue b/ Les interférons c/ - Vingtaine de protéines s activant en cascade pour participer aux mécanismes de défenses - Protéines plasmatiques (diffusant dans les tissus) et membranaires (rôle de régulation) - Action non spécifique, bien que souvent de concert avec les Ig - Trois fonctions essentielles : 1) Défense contre les infections 2) Élimination des complexes Ac /Ag 3) Régulation physiologique de la RI 22

23 Découverte : début du XX ème siècle, Jules Bordet Expérience : Bactéries + Ac-anti-bactérie + sérum Bactéries + Ac-anti-bactérie + sérum Lyse Pas de lyse Conclusion : 56 C Existence dans le sérum d un composant thermolabile qui complémente l activité lytique des Ac : le COMPLEMENT Système constitué par de nombreuses protéines plasmatiques, la plupart douées d activité enzymatique, qui vont agir ensemble ou l une sur l autre pour permettre l élimination du pathogène. La plupart des éléments du complément sont des enzymes ayant une activité protéolytique, et sont elles-même activées suite à un clivage enzymatique (notion de zymogènes). Un élément du complément va donc exercer son activité enzymatique sur l élément suivant et ainsi de suite : «cascade d activation du complément» 23

24 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée 5/ Les trois voies d activation du complément : classique, alterne et des lectines Contrôle de l activation du complément : C1 INH, MCP, DAF, facteur H, C4Bb, le facteur I, CD59 24

25 Complexes immuns (Ag-Ac) Complexes immuns Surface du pathogène Mannose (parois bactériennes) Voie classique Voie alterne Voie des lectines ACTIVATION DU COMPLEMENT Même système effecteur (C3 convertase) Réaction inflammatoire Opsonisation Lyse du pathogène (complexe d attaque membranaire) Quelques éléments de nomenclature Voie classique Voie alterne Élément natif C chiffre (C1, C2.. C9) F lettre (FB, FD ) Après clivage : 1 petit et 1 grand fragment Même nom + «a» : petit fragment ou «b» : grand fragment ex : C4a ; Ba ex : C4b ; Bb 25

26 Voie alterne et/ou voie classique C3 convertase C3b + C3a C5 convertase C5b + C5a C.A.M. Les molécules du complément 26

27 Voie alterne et/ou voie classique C3 convertase C3b + C3a C5 convertase C5b + C5a C.A.M. La voie classique 27

28 Activation de la voie classique La voie classique Première étape : activation du complexe C1 + C1q Complexe C1 C1 = C1q + 2C1r + 2C1s 28

29 La voie classique Liaison du C1 au Fc des Ig La voie classique Liaison du C1 au Fc des Ig Activation du C1r Clivage du C1s Complexe C1 C1 = C1q + 2C1r + 2C1s 29

30 La voie classique Liaison du C1 au Fc des Ig Activation du C1r Clivage du C1s C1s activé = Ser protease active, Substrats = C4 et C2 C4 C1s C4a + C4b C2 C1s C2a + C2b Formation de la C3 convertase de la voie classique : C4b,2a clivage du C3 en C3a + C3b La voie alterne Clivage du C3 par la voie alterne Bactéries 30

31 La voie alterne Voie spontanément activée Point de départ = hydrolyse du C3 C3i ou C3(H2O) Formation de la C3 convertase soluble : C3i,Bb clivage du C3 en C3a + C3b La voie alterne Réaction près d une paroi bactérienne Liaison covalente de C3b Liaison du facteur B Clivage par le facteur D Formation de C3b,Bb : la C3 convertase de la voie alterne clivage du C3 en C3a + C3b 31

32 La voie alterne Formation de C3b,Bb : la C3 convertase de la voie alterne clivage du C3 en C3a + C3b C3bBb3b = C5 convertase Formation de la C5 convertase et du complexe d attaque membranaire Complexe d attaque membranaire (MAC) 32

33 Formation de la C5 convertase et du complexe d attaque membranaire Voie classique C4b,2a,3b C3b + C3 convertase = C5 convertase Voie alterne C3b,Bb,3b C5 C5a + C5b Formation de la C5 convertase et du complexe d attaque membranaire Assemblage de C5b, C6 et C7 Insertion dans la membrane du pathogène Association avec C8 Assemblage de 10 à 16 molécules C9 Formation d un pore 33

34 Formation de la C5 convertase et du complexe d attaque membranaire Le complexe d attaque membranaire : Pore hydrophobe sur sa face extérieure, hydrophile à l intérieur Passage de l eau, des solutés Mort de la cible Régulation du complément Mécanisme capital pour préserver les cellules de l hôte Plusieurs points de contrôle : Enzymes inactives ou inactivées dans le plasma mais Activation à la surface d un pathogène Auto-activation permanente de certains éléments Liaison possible à la surface de certaines cellules hôte Mécanismes de contrôle essentiels 34

35 Régulation du complément C1 inhibiteur : dissocie C1r-C1s de C1q Facteur H : dissocie le facteur Bb lié au C3b Facteur I : clive C3b et C4b à la surface membranaire MAIS ne fonctionne que si CR1 et MCP sont présents Inhibition du C1 C1-INH Inhibition des C5 convertases Facteur H, facteur I Régulation du complément Inhibition des C3 convertases DAF, CR1, facteur I + MCP C1 inhibiteur : dissocie C1r-C1s de C1q Facteur H : dissocie le facteur Bb lié au C3b Inhibition du C.A.M. CD59 Facteur I : clive C3b et C4b à la surface membranaire MAIS ne fonctionne que si CR1 et MCP sont présents CR1 : lie C4b et dissocie C2a ou lie C3b et dissocie Bb DAF : «decay accelerating factor», bloque l association entre C4b et C2a et entre C3b et Bb CD59 : «protectine», empêche la polymérisation du C9 35

36 Les molécules du complément EFFECTOR ROLES OF COMPLEMENT «ANAPHYLATOXINS» C4a, C3a, C5a C3b and derivatives C5b - C9 CR3 C5aR CR3 CR4 CR2 CR1 ACTIVATES THE INFLAMMATORY REACTION : -RECRUTMENT OF PHAGOCYTES -VASCULAR PERMEABILITY OPSONISATION EXTRACELLULAR PATHOGENS ELIMINATION OF IMMUNE COMPLEXES LYSIS EXTRACELLULAR PATHOGENS (Neisseria) ACTIVATION OF B CELLS MEMORY SOLUBILISATION OF IMMUNE COMPLEXES 36

37 EFFECTOR ROLES OF COMPLEMENT «ANAPHYLATOXINS» C4a, C3a, C5a Fonction liée aux petits fragments C3a, C4a et surtout C5a «anaphylatoxines» CR3 C5aR ACTIVATES THE INFLAMMATORY REACTION : -RECRUTMENT OF PHAGOCYTES -VASCULAR PERMEABILITY Liaison à leurs récepteurs Induction de l inflammation Injection systémique Collapsus cardiovasculaire EFFECTOR ROLES OF COMPLEMENT Exemple de réactions provoquées par le C5a Forte activation de la lignée myélomonocytaire chimiotactisme des neutrophiles expression des molécules d adhérence sur les cellules et les vaisseaux Recrutement et activation des cellules immunocompétentes Perméabilité vasculaire Dégranulation des basophiles, mastocytes 37

38 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée 5/ Les trois voies d activation du complément : classique, alterne et des lectines Contrôle de l activation du complément : C1 INH, MCP, DAF, facteur H, C4Bb, le facteur I, CD59 6/ Activation de l immunité adaptative par les cellules de l immunité innée Activation de l immunité adaptative par les cellules de l immunité innée 38

39 L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée 5/ Les trois voies d activation du complément : classique, alterne et des lectines Contrôle de l activation du complément : C1 INH, MCP, DAF, facteur H, C4Bb, le facteur I, CD59 6/ Activation de l immunité adaptative par les cellules de l immunité innée 7/ Intervention des cellules de l immunité innée dans la réponse adaptative a/ l opsonisation b/ ADCC (RFc) L opsonisation 39

40 L opsonisation Une des fonction majeure du complément = faciliter la détection, la capture et donc la destruction des pathogènes par les phagocytes 2 éléments du compléments sont appelés des «opsonines» : C3b et C4b Ces éléments vont totalement recouvrir la surface du pathogène Reconnaissance par les cellules immunitaires L opsonisation Fonction du complément liée à l existence de récepteurs au complément sur de nombreuses cellules de l organisme CR1 (CD35) Récepteur au C3b, C4b, C3bi Exprimé par : globules rouges, LB, macrophages Fonction : facilite la phagocytose transport des complexes immuns par les hématies 40

41 L opsonisation CR2 (CD21) Récepteur aux produits de dégradation du C3b Exprimé par : LB Fonction : élément du récepteur des LB CR3 (CD11b/CD18) et CR4 (CD11c/CD18) Récepteur au C3bi Exprimés par : granulocytes, macrophages, cellules dendritiques Fonction : faciliter la phagocytose faciliter l adhérence des cellules immunitaires L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée 5/ Les trois voies d activation du complément : classique, alterne et des lectines Contrôle de l activation du complément : C1 INH, MCP, DAF, facteur H, C4Bb, le facteur I, CD59 6/ Activation de l immunité adaptative par les cellules de l immunité innée 7/ Intervention des cellules de l immunité innée dans la réponse adaptative a/ l opsonisation b/ ADCC (RFc) 41

42 L ADCC (cytotoxicité dépendante des Ac) L ADCC (cytotoxicité dépendante des Ac) 42

43 L ADCC (cytotoxicité dépendante des Ac) NK cell L immunité innée 1/ Introduction : rôles de l immunité innée 2/ Les barrières de surface 3/ Les cellules impliquées dans l immunité innée et leur fonction a/ Les phagocytes mononucléés b/ Les cellules de l inflammation c/ Les cellules NK 4/ Les molécules impliquées dans l immunité innée a/ Les protéines de la phase aigue b/ Les interférons c/ 5/ Les trois voies d activation du complément : classique, alterne et des lectines Contrôle de l activation du complément : C1 INH, MCP, DAF, facteur H, C4Bb, le facteur I, CD59 6/ Activation de l immunité adaptative par les cellules de l immunité innée 7/ Intervention des cellules de l immunité innée dans la réponse adaptative a/ l opsonisation b/ ADCC (RFc) 43