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1 Aux termes de la loi belge du 22 mars 1986 sur le droit d auteur, seul l auteur a le droit de reproduire ce livre ou d en autoriser la reproduction de quelque manière et sous quelque forme que ce soit. Toute photocopie ou reproduction sous une autre forme est donc faite en violation de la loi. Centre d Impression Bénévole D/2004/2725/23

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3 UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN Faculté de Médecine Immunologie Tome II Pierre COULIE Sophie LUCAS Jean-Christophe RENAULD Benoît VAN DEN EYNDE CENTRE D IMPRESSION BENEVOLE Cercle médical Saint-Luc

4 UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN Faculté de médecine et médecine dentaire Faculté de pharmacie et des sciences biomédicales IMMUNOLOGIE GENERALE Tome II Pierre COULIE Sophie LUCAS Jean-Christophe RENAULD Benoît VAN DEN EYNDE Louvain-en-Woluwé, Bruxelles Année Académique "Aux termes de la loi belge du 22 mars 1986 sur le droit d'auteur, seul l'auteur a le droit de reproduire ce livre ou d'en autoriser la reproduction de quelque manière et sous quelque forme que ce soit. Toute photocopie ou reproduction sous une autre forme est donc faite en violation de la loi."

5 TABLE DES MATIERES A. La coopération T-B Lymphocytes T et production d anticorps L immunisation anti-haptène révélatrice du rôle des lymphocytes T Rôle des molécules MHC dans la coopération T-B Comment le lymphocyte T H active le lymphocyte B 128 B. Réponses primaire et secondaire 129 C. Mémoire immunitaire et lymphocytes B mémoire 130 D. Localisation et circulation des lymphocytes B 131 E. Antigènes T-indépendants 132 A. Lymphocytes T cytolytiques Mise en évidence Clones de lymphocytes T Mécanismes de lyse Les cibles des CTL 138 B. Les cellules NK 139 Récepteurs activateurs 139 Récepteurs inhibiteurs 140 Rôle des NK 141 C. Les lymphocytes T H Protection contre les bactéries intracellulaires Mise en évidence des lymphocytes T H L hypersensibilité retardée Le test de transformation lymphoblastique Les cytokines des lymphocytes T H 1: IL-2, IFN- et TNF- 146 Interleukine Interféron- Facteur de nécrose tumorale L interleukine 17 et les lymphocytes T H Le sang et la lymphe Lymphocytes T naïfs et lymphocytes T activés Veinules postcapillaires et HEV 151 B. Les molécules d adhérence Structure moléculaire Comment les leucocytes sortent des vaisseaux L adhérence des cellules immunitaires entre elles et avec les cellules cibles 155

6 C. Costimulation 155 D. Les cellules dendritiques 157 E. Les cytokines Les propriétés générales des cytokines Les cytokines hématopoïétiques Les cytokines T H 1/T H Récepteurs des cytokines et transmission du signal 165 A. Les barrières naturelles 167 B. Les récepteurs de l immunité naturelle: Pattern Recognition Receptors (PRR) Les récepteurs de la famille Toll (TLR: Toll-Like Receptors) Autres récepteurs de surface Récepteurs cytoplamiques Les protéines de la phase aiguë 172 D. Les macrophages Présentation des antigènes par les macrophages La fonction effectrice des macrophages 174 E. Les Leucocytes neutrophiles 174 Respiratory burst 175 F. Les cellules NK 176 G. Le système du complément L activation de C La voie classique La voie des lectines La voie alternative Le processus de lyse Inhibiteurs et inactivateurs du complément Activités biologiques du complément Le complément en pathologie 188 A. Tolérance Tolérance centrale Tolérance périphérique 192 Tolérance naturelle 192 Tolérance induite Mécanismes de la tolérance périphérique 193 Absence de costimulation 193 Lymphocytes T régulateurs 194 Inhibition de l activité des lymphocytes T 197 Sites immunologiquement privilégiés 198 Le cas particulier de la tolérance fœtomaternelle 198

7 B. Auto-immunité et maladies auto-immunes Exemples de maladies auto-immunes 201 Maladies auto-immune systémiques Causes et mécanismes de l auto-immunité 203 Facteurs génétiques 203 Mimétisme moléculaire 205 Facteurs de l environnement Modèle animaux de maladies auto-immunes 206 C. Immunité antitumorale Lymphocytes T anti-tumoraux Nature des antigènes reconnus par des clones CTL anti-tumoraux Anticorps monoclonaux dirigés contre des cellules tumorales 211 D. L immunologie de la transplantation Réaction lymphocytaire mixte Les antigènes majeurs d histocompatibilité Les antigènes mineurs d histocompatibilité Le rejet des greffes 215 A. Immunité contre les virus Immunité naturelle antivirale 219 Détection des virus 219 Les interférons de type Echappement des virus à la réponse des IFN de type Les cellules NK L immunité acquise antivirale Mécanismes d échappement des virus 223 B. Immunité contre les bactéries extracellulaires L immunité naturelle contre les bactéries extracellulaires 224 C. Immunité contre des bactéries intracellulaires L intervention des CTL Résistance des bactéries intracellulaires et granulomes 228 D. Immunité contre les parasites 229 E. Superantigènes 230 Les conséquences de l infection par VIH 234 La propagation du VIH dans l organisme 235 A. Immunisations active et passive 236

8 B. Types de vaccins Vaccins contenant des agents infectieux entiers 238 Vaccins antiviraux ou antibactériens atténués 238 Vaccins antiviraux ou antibactériens inactivés Vaccins contenant des composants du pathogène 241 Anatoxines ou toxoïdes 241 C. Adjuvants Nature des adjuvants Mode d action Cinétique Accès aux cellules présentatrices d antigène Action sur les cellules présentatrices d antigènes 247 A. Hypersensibilité immédiate ou allergie Manifestations cliniques Modèles expérimentaux Le rôle de l IgE Les allergènes Les cellules en cause et les récepteurs de l IgE Les médiateurs de l allergie 253 Les médiateurs préformés 253 Les médiateurs lipidiques 254 Les cytokines Les facteurs étiologiques 255 Le terrain génétique 256 Environnement 256 B. Hypersensibilité de type II Le système ABO 257 Antigènes 257 Anticorps 258 Réactions transfusionnelles Système Rh Anémie hémolytique induite par des médicaments 260 C. Hypersensibilité de type III et maladies à complexes immuns Les affections du type maladie sérique Les maladies du type réaction d Arthus 262 D. Hypersensibilité retardée ou de type IV 263

9 122 Depuis le début des années 60, on sait que si on enlève le thymus à une souris peu de temps après sa naissance, elle sera non seulement incapable de rejeter des greffes, mais sa production d anticorps sera syngénique. Cet organe est donc non seulement nécessaire à l immunité cellulaire, mais est aussi important pour la production d anticorps. A. LA COOPÉRATION T-B 1. Lymphocytes T et production d anticorps La première expérience qui a montré clairement la coopération entre deux populations de lymphocytes est celle de Claman et ses associés (1966). Ils ont étudié la réponse de souris aux globules rouges de mouton, au moyen du test de PFC (Fig. 8-1). Après irradiation létale, le système immunitaire de ces animaux a été reconstitué par injection intraveineuse de lymphocytes syngéniques. Les cellules provenaient du thymus ou de la moelle osseuse. Le lendemain, les souris ont reçu une injection de globules rouges de mouton. La Fig Test de plaque-forming cells (PFC) ou des plages de lyse. Pour détecter les anticorps anti-globules rouges, le procédé courant était la technique des plages de lyse ou plaque forming cells (PFC), inventée par Niels Jerne. Voici un exemple d application. Chez un lapin immunisé par injection de globules rouges de mouton dans une patte, on prélève le ganglion poplité correspondant, et les lymphocytes obtenus par dilacération tissulaire sont mélangés à une suspension de globules rouges de mouton dans une solution d agar chaud. La préparation est versée sur des lames, sur lesquelles l agar en se refroidissant forme un gel. Après incubation à 37 C pendant une heure, les lames sont immergées dans une solution contenant du complément de cobaye. Autour de certains lymphocytes emprisonnés dans le gel se forme alors un halo clair dû à la lyse des globules rouges. Ces lymphocytes ont sécrété des anticorps qui, globules rouges. Ce halo est appelé plaque par analogie aux plages de lyse formées par les bactériophages dans un tapis de bactéries. Ce test PFC direct ne détecte que les lymphocytes producteurs d anticorps appartenant à la classe IgM. Pour dénombrer les lymphocytes sécréteurs d anticorps IgG, il faut utiliser le test PFC indirect, qui diffère du précédent par l addition d anticorps anti-igg après la première incubation. Après une heure, le complément est ajouté. L apport

10 123 production d anticorps a été mesurée 8 jours plus tard. Les résultats ont montré que les deux populations, celle de la moelle osseuse et celle du thymus, avaient des rôles complémentaires. (Fig. 8-2), le système immunitaire de souris CBA, après irradiation, a été reconstitué avec des cellules soit de moelle osseuse, riche en lymphocytes B, soit du canal thoracique, qui contient une majorité de lymphocytes T, soit avec un mélange de ces deux populations. Après immunisation avec des globules rouges de mouton, k b chez les souris C57BL. Comme les souris avaient été reconstituées avec des lymphocytes médullaires de CBA et des lymphocytes de canal thoracique de souris hybrides (CBA x b en présence de complément juste avant la recherche d anticorps anti-globules rouges, Miller tuait sélectivement les lymphocytes F1 provenant du canal thoracique. Dans ce cas, il n a constaté aucune diminution de la production d anticorps. Par contre, celle-ci s effondrait si les lymphocytes avaient été k. Les anticorps étaient donc bien produits par les lymphocytes provenant de la moelle osseuse, c est-à-dire les B. iv Nombre de PFC dans la rate Fig Démonstration de la production d anticorps par les lymphocytes B. PFC = Plaque Forming Cells. GRM = Globules rouges de mouton. MO = Moelle Osseuse. Voir Fig. 8-1 pour des explications complémentaires (adapté de Med., 128:821). 2. L immunisation anti-haptène révélatrice du rôle des lymphocytes T Claman, puis Miller, ont étudié des réactions primaires, c est-à-dire des réactions d animaux ou de lymphocytes qui n ont pas eu de contact antérieur avec l antigène. Ils ne démontraient donc pas que les

11 124 Les lymphocytes T auraient pu par exemple sécréter un facteur de croissance nécessaire pour la multiplication ou la différenciation des lymphocytes B. Ce sont les expériences d immunisation contre les haptènes qui ont permis d en savoir plus. Rappelons que les haptènes ne sont immunogéniques que s ils sont couplés à une protéine porteuse ou carrier. Dans une première série d expériences (Fig. 8-3), on a constaté les faits suivants. Pour obtenir beaucoup d anticorps anti-haptène, on doit inoculer la souris au moins deux fois avec le même conjugué haptènecarrier. Si l immunisation secondaire est faite avec un autre carrier, la réponse est faible. Mais elle est forte si les souris ont été préalablement immunisées avec le second carrier, même si celui-ci ne portait pas l haptène. Il faut aussi que l animal ait été sensibilisé antérieurement vis-à-vis de l haptène conjugué à un carrier quelconque. Fig Expérience de double immunisation montrant la necessité d une sensibilisation à l haptène et au carrier. Dans cette expérience, l haptène est le dinitrophénol (DNP) et le carrier soit la protéine ovalbumine (complexe DNP-OVA) soit des Ig bovines (DNP-BGG). Les animaux ont reçu une injection primaire de DNP-OVA et certains ont reçu trois semaines plus tard une injection secondaire de DNP-OVA ou de DNP-BGG. Les taux d anticorps anti-dnp sont mesurés une semaine plus tard. L intensité de la réponse primaire est indiquée pour les deux premiers groupes. BSA : Bovine Serum Albumin, BGG : Bovine Gammaglobulins. - ± Pour induire beaucoup d anticorps anti-haptène, il faut donc respecter deux conditions. - L animal doit avoir été sensibilisé à une protéine porteuse et à un haptène. La sensibilisation vis-à-vis du carrier ou de l haptène peut se faire indépendamment, mais la sensibilisation à l haptène nécessite toujours un carrier quel qu il soit. - L inoculation de rappel doit être effectuée au moyen d un conjugué qui contient l haptène et un carrier auxquels l animal a été sensibilisé. Ces conclusions, ajoutées à la nécessité des lymphocytes T pour produire des anticorps anti-haptène, ont amené à proposer que la production d anticorps anti-haptène nécessitait la coopération de deux populations

12 125 anticorps, on pouvait supposer que les T reconnaissaient le carrier. Ce qui a été prouvé par des expériences de transfert adoptif (Fig. 8-4). Si, avant le transfert, les lymphocytes T d une souris immunisée contre le réponse est abolie. Le même traitement appliqué aux lymphocytes d une souris immunisée contre l haptène est sans effet. NIP-OVA rate au j21 BSA l > NIP-OVA, B > NIP-OVA, ou T > NIP-OVA l > BSA, B > BSA, ou T > BSA l (B et T) l NIP-OVA Anti-NIP NIP-BSA Fig Coopération de lymphocytes B antihaptène et de T anti-carrier lors d un transfert adoptif. L haptène NIP (4-hydroxy-5-iodo-3- nitrophénacétyle) est conjugué à l ovalbumine (NIP-OVA) ou à l albumine bovine (NIP-BSA). Une souris irradiée à 700 rads est reconstituée, par voie intraveineuse ou intrapéritonéale, avec des lymphocytes spléniques (l ) provenant de deux souris syngéniques. La première souris est immunisée avec NIP-OVA, l autre est non immunisée ou immunisée contre BSA. Un jour après la reconstitution, les souris reçoivent une injection de NIP-OVA ou de NIP-BSA. Quatre jours après, les taux d anticorps anti- NIP sont mesurés dans le sérum. Le signe > désigne l antigène auquel les lymphocytes ont été sensibilisés. l l l l l NIP-OVA NIP-OVA BSA NIP-OVA BSA NIP-OVA BSA NIP-OVA BSA BSA NIP-OVA NIP-OVA NIP-BSA NIP-BSA NIP-BSA NIP-BSA NIP-BSA NIP-BSA NIP-BSA Des expériences in vitro in vivo lymphocytes T participant à la coopération (Table 8-1). Des lymphocytes T spléniques de souris immunisées lymphocytes B provenant de souris immunisées contre l haptène TNP (Trinitrophenyl), en présence de des lymphocytes B avec production d anticorps anti-tnp détectés par la technique des plages de lyse (Table 8-1). Les cellules spléniques comprennent des macrophages et cellules dendritiques qui jouent le rôle de cellules présentatrices d antigène. Si les lymphocytes T ont été mis au préalable en contact avec des des anticorps anti-cd8 n affecte pas la production d anticorps. Donc ce sont uniquement les lymphocytes T CD4 + qui coopèrent avec les lymphocytes B pour la production d anticorps.

13 126 Table 8-1. Stimulation par des lymphocytes T de la production d anticorps Cellules PFC anti-tnp 10 6 splc + B anti-tnp splc splc + ( splc + (10 6 Les splénocytes (splc) proviennent de souris non immunisées. Ils contiennent les cellules présentatrices d antigène. Toutes les cellules (splénocytes, lymphocytes T, lymphocytes B) production d anticorps. 3. Rôle des molécules MHC dans la coopération T-B Des expériences de transfert adoptif de lymphocytes T anti-carrier et de lymphocytes B anti-haptène, T-B (Table 8-2). On a immunisé un premier groupe de souris contre le complexe haptène-carrier DNP- Quelques semaines plus tard, on a isolé les lymphocytes B anti-dnp du premier groupe et les lymphocytes T anti-bgg du second. Les T ont été injectés à des animaux receveurs non immunisés. Le lendemain, les souris ont reçu les lymphocytes B anti-dnp, puis du DNP-BGG. Les anticorps anti-dnp ont été titrés dans se sont révélées capables de coopérer. Le recours à des souris recombinantes a permis de démontrer que la Table 8-2. Restriction H-2 dans les interactions entre lymphocytes T et B e ayant fourni les Réponse anti-dnp des souris F1 a b ) immunisées contre DNP-BGG a a +++ b b +++ a b - b a - b a b ) +++ a a b ) +++ a b a +++ a b ) b +++ À la suite de ces travaux, on a pu conclure que la coopération T-B se passait comme suit (Fig. 8-5). Le et du récepteur. Suite à la dégradation dans les lysosomes, des peptides dérivés du carrier sont pris en charge

14 de l un de ces peptides entre en contact avec le lymphocyte B, est activé par l engagement de son TCR et stimule alors le lymphocyte B. 127 MHC CD4 TCR Fig Coopération T-B pour la production d anticorps contre un haptène. Les Ig à la surface du lymphocyte B captent l antigène, et la polymérisation de ces Ig stimule l endocytose du complexe. La vésicule fusionne avec un lysosome, qui dégrade l antigène. Des peptides provenant du carrier se lient à II nouvellement synthétisées, et sont ainsi présentés à la surface du lymphocyte B. Un lymphocyte T dont le TCR contact avec le lymphocyte B, est activé suite à cet engagement, molécules CD40L en surface et la sécrétion de cytokines comme l IL-4. Dans le cas de la reconnaissance d une protéine non porteuse d haptène (Fig. 8-6) ou d un antigène plus complexe (virus, bactérie, etc.), l anticorps servant de récepteur au lymphocyte B se lie à un déterminant reconnaissance dite liée (linked recognition) implique que les lymphocytes B et T reconnaissent le même antigène, mais n implique pas qu ils se lient au même déterminant antigénique. Ce qui importe c est que les deux épitopes soient unis. Dans le cas d un virus ou d une bactérie, ils peuvent être localisés sur des protéines différentes, mais doivent être présents dans le même agent infectieux. Fig Coopération T-B pour la production d anticorps contre une protéine. = épitope correspondant au peptide présenté par la molécule = épitope reconnu par les Ig de surface.

15 Comment le lymphocyte T H active le lymphocyte B Un marqueur des lymphocytes B est la molécule membranaire appelée CD40, qui est d ailleurs présente sur toutes les cellules présentatrices d antigènes. On a constaté que des anticorps dirigés contre CD40, à la prolifération des lymphocytes B et les transformations caractéristiques des réponses secondaires. Plus tard, on a découvert le ligand de CD40 (CD40L) sur les lymphocytes T. l exception de l IgD et de l IgM, celle-ci étant présente en quantité anormalement élevée. Cette affection, appelée hypergammaglobulinémie IgM liée à X, est due à l absence fonctionnelle du CD40L. Les lymphocytes B ne peuvent être activés par les antigènes T-dépendants. Les seuls anticorps produits sont de type IgM et IgD, suite à l absence de commutation isotypique dans les lymphocytes B, qui sont par ailleurs normaux. Les organes lymphoïdes ne contiennent pas de centres germinatifs. Les patients souffrent d infections répétées par des bactéries extracellulaires mais aussi par des pathogènes intracellulaires comme Pneumocystis carinii. CD40L est nécessaire à l activation non seulement des lymphocytes B, mais également des T. L activité auxiliaire du lymphocyte T passe également par la sécrétion de diverses interleukines dont la principale est l IL-4, un facteur de croissance important pour les lymphocytes B. Nous verrons plus loin que, d après les cytokines qu ils sécrètent, les lymphocytes T sont classés en deux catégories, les T 1 qui sécrètent principalement de l IL-2 ou de l IFN-, et les T 2 qui produisent eux surtout de l IL-4. Ce sont donc les cellules T 2 qui sont les auxiliaires principaux des lymphocytes B. Les conséquences de la stimulation des lymphocytes B par les T sont les suivantes. L expansion clonale. In vitro, diverses cytokines telles que IL-2, IL-4, ou IL-6, favorisent la prolifération des B. In vivo, il est probable qu elles interviennent à des moments différents sur des populations de B un nombre normal de lymphocytes B. La commutation isotypique. Un lymphocyte B producteur d IgM contre un épitope donné peut évoluer vers la favorise celle de l IgA. Les mutations somatiques seront préférentiellement stimulés par l antigène concerné, surtout lorsque la concentration de ce dernier décline.

16 129 Les lymphocytes B mémoire. L existence de ces cellules est bien prouvée, mais il reste à leur propos, plusieurs questions sans réponse. Par exemple, faut-il que l antigène persiste dans l organisme pour assurer la survie des B mémoire? B. RÉPONSES PRIMAIRE ET SECONDAIRE Les conséquences de la stimulation du lymphocyte B par un T expliquent les différences, décrites dans le premier chapitre, entre réponses primaire et secondaire (Fig. 8-7) Fig Réponses primaire et secondaire. Le changement de forme de la partie variable de l IgG symbolise Quantité d anticorps produits jours 1 immunisation 2 immunisation 1. Au cours de la réponse secondaire, le délai d apparition des anticorps est nettement plus court : 2 ou 3 jours contre 8 à 15 jours pour la réponse primaire. 2. Leur taux se maintient beaucoup plus longtemps. Par exemple, lorsque des souris sont inoculées avec des globules rouges de mouton, un taux supérieur à 10 % du taux maximal persiste durant 3 semaines dans la réponse primaire mais pendant plus de 3 mois dans la réponse secondaire. 3. Il atteint des valeurs beaucoup plus élevées. La différence peut aller d un facteur 10 à moyenne augmenterait, puisque l antigène se lie toujours de manière préférentielle aux lymphocytes B porteurs d intervalle par l IgG. Les taux maximaux d IgM et d IgG sont du même ordre de grandeur. Par contre, au cours de la réponse secondaire, les IgG apparaissent en même temps que les IgM et les dépassent nettement en quantité. Cette forte augmentation des IgG explique presque entièrement la différence d intensité entre réponses primaire et secondaire.

17 130 C. MÉMOIRE IMMUNITAIRE ET LYMPHOCYTES B MÉMOIRE La réponse secondaire montre ce qu est la mémoire immunitaire, mais n en donne pas le mécanisme. Celui-ci est-il vraiment lié au développement de B mémoire ou bien ne pourrait-il s expliquer uniquement par l intervention des T mémoire? Dans le cadre de la sélection clonale, les différences de rapidité, d intensité et des B déclenchée par le premier contact avec l antigène conduit à la production d un grand nombre de B - Dans l expérience qui montrait la coopération entre T anti-carrier et B anti-haptène, une souris dont le système immunitaire a été reconstitué avec des T anti-carrier et des B anti-haptène ne produit des anticorps anti-haptène en quantité importante que dans la mesure où les B proviennent d un animal déjà sensibilisé à l haptène. - L observation du «péché originel antigénique» vaccinés contre la grippe. À cet effet, on a utilisé comme antigènes non seulement la souche vaccinale mais également diverses autres souches du virus. Or, chez beaucoup de ces personnes, le titre d anticorps contre la souche vaccinale était inférieur à celui des anticorps dirigés contre certaines autres souches. L explication a été trouvée quand on a réalisé que ces anticorps en titre supérieur étaient dirigés contre les souches impliquées dans des épidémies antérieures, parfois plus de 30 ans auparavant. Des expériences Lors d une immunisation ultérieure avec un antigène qui présente une réaction croisée avec le premier, les B mémoire seront activés de manière préférentielle et sécrèteront un anticorps qui aura évidemment La persistance à long terme de lymphocytes mémoire, aussi bien B que T, peut s expliquer de trois manières. - Les lymphocytes mémoire sont des cellules au repos, qui survivent pendant de nombreuses années sans proliférer. cette hypothèse, plaide la persistance de complexes antigènes-anticorps dans les centres germinatifs, où ils sont attachés aux excroissances d une cellule particulière appelée cellule folliculaire dendritique ou FDC. Nous verrons plus loin que ces complexes immuns sont liés à la fois par un Fc R et un récepteur (CR2) pour un facteur du complément (C3dg) attaché au complexe immun. - La stimulation est assurée périodiquement par des antigènes différents des antigènes initiaux mais avec une antigénicité croisée.

18 131 D. LOCALISATION ET CIRCULATION DES LYMPHOCYTES B Dans les organes lymphoïdes secondaires, les lymphocytes B sont concentrés dans les follicules, qui contiennent également les cellules folliculaires dendritiques (FDC, voir Chapitre 10). Cet environnement lequel ils meurent en quelques jours. L activation d un lymphocyte B naïf par son lymphocyte T partenaire nécessite que ces deux cellules se rencontrent. Mais, comment est-ce possible alors que leur fréquence est de l ordre de 10-4 à 10-6? La réponse se trouve dans l organisation des organes lymphoïdes secondaires. Les T ou B naïfs accèdent aux ganglions par le sang, sortent à hauteur des veinules postcapillaires, traversent la zone T (paracortex), et quittent par le lymphatique efférent pour rejoindre la circulation sanguine par le canal thoracique. Or, c est dans cette zone T que l antigène va aboutir. Imaginons qu il ait pénétré dans l organisme lors d une inoculation souscutanée. Il est capté à cet endroit par des cellules présentatrices d antigène qui le transportent par voie lymphatique jusque dans le paracortex du ganglion de drainage, l endroit de passage de tous les lymphocytes T naïfs. Si l un de ceux-ci rencontre son antigène, il prolifère, sécrète des cytokines et exprime des molécules d adhérence qui assurent son maintien sur place et favorisent les contacts avec les cellules présentatrices rencontre avec les quelques rares lymphocytes B naïfs porteurs des récepteurs ad hoc, en train de traverser la zone T pour rejoindre le lymphatique efférent. Ces B, au contact des T qui les activent, eux aussi, restent sur place et prolifèrent. Plus tard, certains lymphocytes B gagneront la médullaire pour s y différencier en plasmocytes sécréteurs des premiers anticorps IgM ou IgG. Les autres migreront, avec leurs lymphocytes T partenaires, dans un follicule, où ils continueront à proliférer intensément et constituer ainsi les centres germinatifs. Les FDC, par leurs récepteurs Fc R et CR2, y retiennent l antigène associé à ses anticorps et au facteur C3dg du anticorps. La prolifération des lymphocytes B est tellement intense, et la sélection par l antigène tellement seule cellule, comme le montrent les résultats de l analyse de l ADN extrait des lymphocytes B récupérés après microdissection d un centre germinatif. Les réarrangements des gènes codant la région variable des anticorps sont presque identiques. Les lymphocytes B du centre germinatif deviennent soit des plasmocytes qui vont sortir des organes lymphoïdes secondaires et sécréter les anticorps, soit des lymphocytes B mémoire qui ne produiront pas d anticorps mais persisteront dans l organisme et pourront être rapidement réactivés lors d un contact concentrent dans la moelle osseuse où ils produisent les anticorps, ne peuvent plus être activés parce qu ils

19 132 E. ANTIGÈNES T-INDÉPENDANTS La coopération entre lymphocytes T et lymphocytes B n est pas nécessaire pour la production d anticorps contre tous les antigènes. Une classe restreinte d antigènes, dits T-indépendants, sont capables d induire la production d anticorps dans des souris privées de thymus (athymiques). Ce sont des molécules non protéiques, contenant une répétition d épitopes identiques. Il s agit principalement de polysaccharides comme le Certaines bactéries résistent à l ingestion par les macrophages grâce à une épaisse capsule polysaccharidique (bactéries encapsulées). Beaucoup de ces polysaccharides sont des antigènes T-indépendants, contre lesquels la production d anticorps est le principal moyen de défense. Les polysaccharides de capsule d Haemophilus ou de Streptococcus pneumoniae sont des exemples classiques. La réponse anticorps est principalement des T peuvent aider ces lymphocytes B et seraient responsables de la présence chez l homme d IgG2 anti-polysaccharide du pneumocoque. Le mécanisme par lequel les antigènes T-indépendants stimulent la production de ces lymphokines n est pas connu. Un autre exemple de réponse B T-indépendante est la production des anticorps naturels anti-groupes sanguins ABO, induits par des antigènes glycolipidiques présents sur des bactéries intestinales (voir le chapitre sur les hypersensibilités). Table 8-3. Caractéristiques des antigènes T-dépendants et T-indépendants Antigènes TD Antigènes T-indépendants Nature chimique Protéine Polysaccharides, acides nucléiques Production d anticorps chez l animal normal + + Production d anticorps chez l animal athymique - + Stimulation des T + - d anticorps IgG.

20 133 Pendant longtemps, les seuls effets mesurables des immunisations furent les productions d anticorps réponse immunitaire humorale. Mais certaines immunisations, en particulier les vaccinations avec le bacille de Koch ne sont pas transférables par le sérum. phénomène immunitaire car elles ne sont pas observées en absence d antigène et sont beaucoup plus intenses pris le nom d immunité cellulaire. Il est resté d usage courant de distinguer l immunité humorale (lymphocytes B et anticorps) de l immunité cellulaire (lymphocytes T et macrophages). Cela a surtout des vertus didactiques, car l ensemble de ces cellules interviennent conjointement dans la majorité des réponses immunitaires. Nous avons vu comment les lymphocytes T auxiliaires (T helper, T ), coopèrent à la production des anticorps par les lymphocytes B. Ici seront décrites les deux autres fonctions exercées par les CTL T H 1 T H 2 IFN IL-4 M B Marqueur CD8 CD4 CD4 Restriction MHC classe I classe II classe II Activité principale apoptose de la cellule cible sécrétion IFN-, activation macr sécrétion IL-4, activation l B Cible principale cellule infectée par un virus bactéries intracellulaires bactéries extracellulaires, toxines Fig Principales catégories de lymphocytes T effecteurs.

21 134 lymphocytes T : la cytolyse et l activation des macrophages (Fig. 9-1). Chacune de ces trois fonctions relève prioritairement d une catégorie de lymphocytes T. La cytolyse est exercée avant tout par les lymphocytes T CD8 + catégories de lymphocytes T CD4 + de ces deux types de T repose sur la nature des cytokines qu ils sécrètent. Les T qui coopèrent avec les lymphocytes B et qui produisent surtout de l IL-4 sont appelés T 2, alors que ceux qui sécrètent l interféron- sont dits T 1. Les lymphocytes T 1 sont les acteurs principaux de l hypersensibilité retardée (Delayed Type of Hypersensitivity, DTH). L interféron- qu ils sécrètent recrute les macrophages et les active, c est-à-dire les rend capables de tuer les agents infectieux intracellulaires, dont le représentant le plus typique est le bacille de Koch. A. LYMPHOCYTES T CYTOLYTIQUES 1. Mise en évidence Prenons comme exemple (Fig. 9-2) l activité des lymphocytes T cytolytiques (Cytolytic T Lymphocytes, CTL) dirigés contre le virus d Epstein-Barr ou EBV. Cet agent est la cause de la mononucléose infectieuse mais aussi de la tumeur de Burkitt, une forme de lymphome ou cancer des ganglions qui touche des enfants en lymphocytes B, dans le génome desquels l ADN viral s intègre. In vitro in vitro les leucocytes mononucléaires avec des lymphocytes B provenant de la même personne, infectés in vitro prolifèrent plus. De l IL-2 est ajoutée comme facteur de croissance pour les CTL. Les mononucléaires sont les cellules répondeuses stimulantes. Après une semaine, certains lymphocytes T commencent à se multiplier. Il faut entretenir cette prolifération par un apport hebdomadaire de nouvelles cellules stimulantes et du milieu de culture frais contenant de l IL-2. Après 2 à 3 semaines, le nombre de cellules répondeuses a augmenté considérablement. On teste alors leur activité lytique par le test au chrome 51 marquées sont ensuite lavées, et distribuées en nombre égal dans des puits qui contiennent des cellules répondeuses en nombre croissant. Le mélange est incubé à 37 pendant 4 h, puis après centrifugation, la radioactivité est comptée dans une fraction du surnageant. Si les cellules cibles ont été lysées, le chrome 51 qu elles contenaient a été libéré dans le surnageant. Les résultats s expriment en pourcentage de la valeur maximale, celle qui est obtenue par un détergent qui lyse 100 % des cellules.

22 135 Si les cellules répondeuses sont traitées avec un anticorps anti-cd8 et du complément avant le test, la lyse ne survient pas. Parmi les cellules répondeuses, ce sont donc les T CD8 + qui sont actifs. La réaction de répondeur ne sont pas lysés. d une immunosuppression sévère, par exemple lors de certains traitements visant à empêcher un rejet de greffe, cette réponse CTL peut être fortement atténuée. Ces patients développent alors des lymphomes B- virus EBV sang lymphocytes B lignée de lymphocytes B transformés par le virus EBV (B-EBV) sang cellules mononucléées Dupont HLA-A2-A24-B7-B44-C2-C9 Dupond HLA-A1-A28-B8-B35-C6-C7 B-EBV % Lyse spécifque IL-2 0,1 0, à 3 semaines, restimulation hebdomadaire avec B-EBV irradiés et IL-2 lymphocytes répondeurs (effecteurs) + cellules cibles marquées au chrome 51 : Rapport effecteurs / cibles 0 0,1 0, Fig Obtention in vitro de lymphocytes T cytolytiques anti-ebv. Le test de lyse utilise 1000 cellules cibles marquées au chrome et 100, 300, 1000, 3000, ou cellules effectrices, mélangées dans des puits contenant 0,1 ml de milieu. Les puits contrôles contiennent 1000 cibles seules, ou 1000 cibles sans effecteurs mais en présence d un détergent. La radioactivité mesurée dans le surnageant du premier contrôle donne le niveau de lyse spontané des cibles pendant l incubation de 4 h. Il est nécessaire, car certaines cellules ne supportent pas le marquage ou les manipulations. La radioactivité mesurée dans le surnageant de l autre contrôle donne le niveau de lyse maximale. Si le minimum est de 250 cpm et le maximum de cpm et si un échantillon donne cpm, le niveau de

23 Clones de lymphocytes T L expérience précédente ne dit pas combien d antigènes différents les CTL reconnaissent. Pour l étude de la des puits de culture ne soit ensemencé que par une seule cellule. Toutes les cultures sont périodiquement n en produisent pas assez dans ces conditions de culture. Après quelques semaines, chaque clone obtenu est une population homogène de lymphocytes T, tous porteurs d un TCR identique. L activité lytique de est possible de répéter les tests de lyse, les cellules effectrices restant identiques. Cellules répondeuses : PBMC Dupont Cellules stimulantes : B-EBV Dupont Dupont A2-A24 B7-B44 C2-C9 Cellules cibles : lignées B-EBV Marchal A1-A2 B27-B51 C2-C7 Durant A2-A28 B8-B53 C6 Masson A3-A24 B8-B44 C3-C16 Coulie A2-A3 B18-B35 C3-C7 60 clone clone 2 clone 3 % Lyse spécifique clone ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, ,1 0, Rapport effecteurs / cibles Les quatre clones, qui proviennent de Dupont, après stimulation in vitro cibles lysées par ce clone. Pour le clone 2, l allèle commun est A24 ou B44. Pour le clone 3, c est C2. Quant au clone Le clone 4 est soit différent de 1, soit identique. Dans ce cas, ils proviendraient tous deux d un même CTL. Si 4 est quelques dizaines.

24 La Fig. 9-3 montre les résultats de la cytolyse exercée par quatre clones dérivés à partir des CTL obtenus divisions, variable d un clone à l autre, les CTL cessent de proliférer. Le clonage décrit ici pour des CTL peut s effectuer aussi pour des lymphocytes T auxiliaires. Le clonage par dilution limite. Cette méthode s applique aussi bien aux cellules adhérentes qu aux cellules en suspension. On les répartit dans ait moins d une chance sur dix que les puits contiennent la descendance de plusieurs cellules, il faut diluer les k clones qui croissent dans chaque puits si on a distribué en moyenne par puits n clonage répond à la formule suivante : P (k,n) = (e -n x n k clonage est de 1, la proportion de puits négatifs sera de P(0,1)=e - l ou 37 % et la proportion de puits contenant un seul clone sera de P(1,1)=e - l la population d un puits positif ne soit pas clonale doit être inférieure à 10 %, il faut déposer en moyenne dans varie très fort ; elle est proche de 1 pour certaines cellules mais inférieure à 0,01 pour d autres Mécanismes de lyse La lyse d une cellule cible par un CTL nécessite un contact entre les deux cellules. Après ce contact, CTL et étaient en contact. On distingue donc classiquement ces trois étapes du processus de lyse : adhérence, coup léthal, mort cellulaire. peut inhiber la lyse des CTL. Mais l étape d adhérence fait intervenir aussi des interactions réversibles entre des molécules dites d adhérence. Une protéine membranaire du lymphocyte, l intégrine LFA-1 (Lymphocyte Function Associated), se lie à une protéine de surface de la cellule cible, ICAM-1 (Intercellular Adhesion Molecule). Si le CTL est stimulé, ses molécules LFA-1 changent de conformation, et acquièrent ainsi de manière quelques minutes, LFA-1 reprend sa conformation initiale. La phase d adhérence s accompagne dans le lymphocyte d une réorientation de l appareil de Golgi et d une accumulation des granules au pôle cellulaire en contact avec la cible. La lyse proprement dite survient en moyenne une heure après le coup létal. Chaque CTL est capable de tuer successivement plusieurs cibles. La victime meurt par apoptose ou mort programmée. Le noyau

25 138 décroissantes, qui donnent au tracé l aspect d une échelle dont les barreaux correspondent aux différents morceaux d ADN. Le plus petit, qui contient 200 nucléotides, a la taille d un nucléosome, l unité structurale de base d un chromosome. Le principal mécanisme du déclenchement de l apoptose des cellules cibles fait intervenir le contenu des granules que l on observe au microscope électronique dans les CTL. Ces granules, suite à l activation des CTL par l engagement du TCR, sécrètent leur contenu dans l interstice entre les deux cellules. Ces granules granzymes. La perforine change de conformation au contact du calcium présent à plus grande concentration en microscopie électronique, à ceux qui sont formés par la molécule C9 du complément, dont la structure moléculaire est d ailleurs semblable. C est pourquoi on a cru que le processus lytique était le même que celui du complément : le milieu extracellulaire en pénétrant dans la cellule où la pression osmotique est plus forte fait éclater la cellule. Mais cela n explique pas la mort par apoptose : la dégradation caractéristique de l ADN ne s observe pas dans les phénomènes de lyse osmotique. Les granzymes sont des sérine-estérases capables de déclencher l apoptose si elles sont micro-injectées dans des cellules. Le granzyme B agit sur une protéine appelée Bid, laquelle va ensuite agir sur la membrane pores à travers lesquels les granzymes ont accès au cytoplasme de la cellule cible. Il y a donc d autres mécanismes par lesquels les CTL déclenchent l apoptose. Le principal fait intervenir L engagement de Fas par FasL va activer une caspase qui clive Bid et déclenche l apoptose. Fas, qui a une structure homologue au récepteur du TNF, alors que FasL ressemble au TNF, se trouve sur une grande variété de cellules, cibles potentielles des CTL. 4. Les cibles des CTL Les CTL sont particulièrement utiles pour nous défendre contre des agents pathogènes qui, par leur localisation intracellulaire, échappent aux anticorps. Les peptides qui sont présentés par les molécules de classe I aux CTL proviennent dès lors de virus, de certaines bactéries intracellulaires ou de divers parasites, par exemple le Plasmodium de la malaria. D autres peptides antigéniques peuvent appartenir à des protéines cellulaires qui ont subi des mutations. C est

26 139 de certains peptides étrangers qui est en cause. là d un des mécanismes de l eczéma de contact. B. LES CELLULES NK Les CTL ne sont pas les seules cellules effectrices du système immunitaire qui sont capables de lyser des cellules. Parmi les leucocytes mononucléaires du sang, on trouve 5 à 10 % de cellules qui ne sont pas adhérentes sur du verre ou du plastique, et ne sont donc pas des monocytes, et qui n expriment ni Ig de surface, ni CD2, ni CD3 et ne sont donc pas des lymphocytes B ou T. Ces cellules ont une activité lytique naturelle, c est-à-dire sans immunisation préalable ou restimulation in vitro. Quand ces cellules sont isolées à partir du sang et incubées avec de l interleukine-2, elles sont capables de lyser certaines cellules telles que des cellules cancéreuses ou des cellules infectées par des virus. Cette activité lytique spontanée leur vaut le nom de cellules tueuses naturelles (Natural Killer, NK cells). Les cellules NK sont un élément important de l immunité naturelle. Le processus lytique utilisé par les NK est semblable à celui des CTL : il cause l apoptose en faisant intervenir la perforine et les granzymes. Par contre, le système de reconnaissance des cibles est différent. Des anticorps de l engagement de récepteurs de surface activateurs, comme l est le TCR pour les CTL, et de récepteurs de surface inhibiteurs, qui ne sont pas présents sur les CTL. Récepteurs activateurs Lorsqu une cellule est couverte d anticorps IgG, les NK engagent ces IgG par l intermédiaire du Fc RIII (CD16). CD16 est un récepteur Fc cible pour obtenir une reconnaissance. Cette activité cytolytique s appelle ADCC (Antibody-Dependent Cell Cytotoxicity retrouvent exposées à la membrane plasmique lors du bourgeonnement de nouvelles particules virales, et lorsque des anticorps IgG contre ces protéines sont présents. Les NK peuvent aussi contribuer à éliminer des cellules greffées, si elles sont reconnues par des IgG. L ADCC intervient dans l activité thérapeutique de

27 140 testée in vitro. L interaction IgG-CD16 fait intervenir les sucres du côté des IgG (N-glycosylation dans le in vivo Les cellules NK peuvent aussi lyser des cellules non couvertes d anticorps (Fig. 9-4). Dans ce cas, la reconnaissance implique du côté des NK des récepteurs activateurs, au moins trois types différents, et du côté des cellules cibles des ligands qui ne sont pas tous caractérisés et dont l expression peut être ubiquitaire. cellule cible FcγR III CD16? autres récepteurs activateurs récepteurs inhibiteurs (KIR) HLA de classe I cellule NK activation (via des adaptateurs qui lient des tyrosine kinases) inhibition de l'activation (via des tyrosine phosphatases) Fig Régulation de l activité lytique des cellules NK ici, elle contient deux domaines Ig et lient les IgG ; les autres agissent comme CD3 et sont responsables, via leurs motifs ITAM, de l activation cellulaire. La lyse peut être déclenchée aussi par d autres récepteurs activateurs, dont certains sont des lectines. Par ailleurs il existe une famille de récepteurs inhibiteurs qui reconnaissent les molécules motifs reconnus par des tyrosine-phosphatases, responsables de l inhibition. Récepteurs inhibiteurs d une même famille, on a constaté que la sensibilité à la lyse avait un caractère récessif (Table 9-1). C était le phénotype résistant à la lyse qui était dominant. Le contrôle de ce phénotype fut localisé sur le chromosome sur les cellules cibles. Ces récepteurs inhibiteurs sont appelés KIR pour Killer cell Inhibitory Receptors. Il y a plusieurs de classe I. Toutes les cellules NK ne portent pas tous les récepteurs inhibiteurs.

28 141 Table 9-1. Inhibition de l activité lytique des NK Cellules cibles Lyse par un clone NK A père A1-A3-B8-B51-C4-C7 - mère A2-A24-B44-B51-C5-C B cellules cellules 221 transfectées C5 - cellules 221 transfectées C7 - cellules 221 transfectées C4 + cellules 221 transfectées C6 + cellules 221 transfectées C7 + anti-kir + Un clone NK est utilisé dans des tests de lyse avec les cellules cibles indiquées. Le clone NK est obtenu à partir d un cible. Le phénotype non lysé est dominant. Des expériences non illustrées ici montrèrent que cette résistance à la lyse C7 est associée à une absence de lyse, leur absence est associée à une lyse. Dans l expérience B, le même clone NK est Le mécanisme impliqué est révélé par l addition dans le test de lyse d anticorps monoclonaux reconnaissant le clone Rôle des NK Comme effecteurs lytiques, ils sont complémentaires des CTL. D abord ils interviennent plus vite parce qu ils ne doivent pas être préalablement stimulés par un antigène pour acquérir une fonction lytique. ou perdue. Or ceci est fréquent lors d infections virales: beaucoup de virus ont des protéines qui interfèrent mécanismes de résistance aux CTL. Mais les NK reconnaissent et lysent ces cellules à cause de la perte Les cellules NK activées sécrètent beaucoup d IFN- sur les cellules présentatrices d antigènes, ce qui va améliorer les réponses lymphocytaires T, et favoriser la différenciation des T vers les T 1.

29 142 Les lymphocytes T naturels ou NKT. Les lymphocytes dits T naturels ou NKT forment une sous-population des lymphocytes T, venus, comme les autres, à maturation dans le thymus, mais qui expriment à la fois des marqueurs typiques des T et des NK. Les fonctions des NKT, comme celle des T habituels, seraient la cytolyse et la régulation de la réponse immunitaire par sécrétion de cytokines. La particularité principale des NKT est que leurs TCR ont comme ligands des I, les molécules CD1 contiennent la classes I est de 30 %. Cependant elles ne présentent pas de polymorphisme allélique. Une autre caractéristique des NKT est le caractère homogène de leurs TCR (souvent V 24 V 11). C. LES LYMPHOCYTES T H 1 1. Protection contre les bactéries intracellulaires Le premier modèle expérimental qui a permis la mise en évidence de ces lymphocytes, que l on appelle aujourd hui T 1, est celui de l infection par Listeria Monocytogenes, une bactérie intracellulaire. Des souris ont été infectées par une injection intraveineuse d un nombre connu de bactéries (Fig. 9-5A). après incubation à 37 C. Dans des souris normales, le nombre de bactéries augmente rapidement dans la rate jusqu à tuer l animal. Si les animaux reçoivent préalablement des lymphocytes T provenant de souris immunisées avec Listeria (elles ont survécu à une inoculation d un petit nombre de bactéries), le nombre de germes dans la rate n augmente pas, et ces souris survivent. Ce n est pas simplement l augmentation du nombre de lymphocytes T qui est en cause, car le transfert de lymphocytes T provenant de souris non immunisées ne protège pas. L apport d anticorps anti-listeria A transfert de lymphocytes T non-immuns transfert de lymphocytes T immuns B transfert de sérum non-immun transfert de sérum immun Nombre de Listeria vivantes dans la rate (log 10) Nombre de Listeria vivantes dans la rate (log 10) Jours après l'injection Jours après l'injection Fig Rôle de l immunité cellulaire dans la protection contre Listeria monocytogenes. Listeria : elle n a pas d effet sur l élimination d autres bactéries intracellulaires comme des mycobactéries.

30 143 Dans des souris inoculées avec Listeria, les bactéries se retrouvent surtout dans des macrophages, sauf si le nombre de bactéries injectées est très élevé, ce qui ne correspond pas aux modalités d une infection naturelle. On peut suivre in vitro la capture des bactéries par des macrophages isolés par exemple de la rate selon le aux macrophages non activés, mais si ces cellules proviennent de souris récemment infectées par Listeria, les bactéries sont rapidement tuées. Cette destruction ne s observe que dans les macrophages, et pas dans les lymphocytes T. Par contre, ce sont les lymphocytes T qui rendent les macrophages capables de détruire Listeria. Si des macrophages normaux sont incubés pendant 24 heures avec des lymphocytes T de souris immunisées contre Listeria, ils sont activés et détruisent les bactéries qui sont ajoutées in vitro (Fig. 9-6A). Les lymphocytes T immuns seuls ne peuvent pas détruire les bactéries, et des lymphocytes T provenant de souris normales ne sont pas capables d activer les macrophages. Dans ce modèle, il est alors facile de montrer que ce sont des lymphocytes T CD4 + qui activent les macrophages. Ces lymphocytes produisent de l IFN-. Ce dernier peut remplacer les CD4 et activer les macrophages. A 100 Macrophages + Lymphocytes T souris normales Macrophages + Lymphocytes T souris immunes Lymphocytes T de souris immunes B 100 Macrophages normaux Macrophages + IFN-γ Bactéries vivantes (%) ,1 Bactéries vivantes (%) ,1 0, Temps (min) 120 0, Temps (min) 120 Fig Destruction de Listeria dans des macrophages activés par des lymphocytes T. A. Des macrophages provenant de souris normales sont mis en culture pendant une nuit avec des lymphocytes T isolés de la rate de souris normales ou de souris immunisées contre Listeria macrophages, qui les phagocytent. Les bactéries non phagocytées sont éliminées par lavage. Au départ et à intervalles réguliers, on compte les bactéries au microscope ou par le test de colonies à partir du lysat des macrophages. Le nombre de départ est considéré comme 100 %. B. On a utilisé le même schéma expérimental, mais les macrophages ont été incubés pendant une nuit en présence ou en absence d IFN-. servent d effecteurs. Les lymphocytes T CD4 + qui ont reconnu les peptides antigéniques de protéines bactériennes présentés par les macrophages se différencient en T 1. Ceux-ci produisent l IFN-, lequel active les macrophages et leur permet ainsi de détruire les bactéries intracellulaires. Des souris knock-out pour l IFN-, c est-à-dire dont les deux copies du gène de l IFN- sont détruites par insertion d un gène marqueur, sont extrêmement sensibles aux infections par des bactéries intracellulaires.

31 Mise en évidence des lymphocytes T H 1 La distinction entre les lymphocytes T 1 et T 2 provient d expériences effectuées chez la souris dans les années 80. Après infection par le parasite Leishmania, les animaux de certaines races, comme les Leishmania. La majorité des clones T anti-leismania (IFN-, tandis que l inverse s observe, en stimulant les macrophages, permet de détruire les parasites intracellulaires. La prédominance de l un ou l autre type de T a été également observée dans des maladies humaines comme la tuberculose et la lèpre, dont le pronostic est nettement plus favorable quand la proportion de T dite lépromateuse, la forme la plus grave, les malades ont des titres élevés d anticorps contre le bacille de macrophages et la prolifération de ces cellules mène à des destructions cutanées et osseuses étendues. Par contre, dans la lèpre tuberculoïde et les titres d anticorps faibles. Ces différences de résistance paraissent liées aux types de cytokines produites lépreux, les ADNc correspondants sont obtenus avec une transcriptase inverse, et les ADNc de diverses PCR (Polymerase Chain Reaction). Ce type d analyse de l expression de gènes, très sensible, est appelé couramment RT-PCR (Reverse Transcriptase-PCR). Les lymphocytes des malades qui se défendent bien expriment surtout les gènes de l IL-2 et de l IFN- (T 1), alors que les autres expriment surtout ceux de l IL-4, IL-5 et IL-10 (T 2). 3. L hypersensibilité retardée Au cours de ses travaux sur la tuberculose, Koch inoculait des bacilles tuberculeux dans la peau d animaux qui avaient été infectés par le même bacille quelques semaines auparavant. Après environ 24 à 48 h survenaient sur plusieurs centimètres autour du site d injection et être douloureuse. Au microscope, on constate un envahissement important par des monocytes. Le transfert de lymphocytes, et non de sérum, d un animal immunisé à un animal naïf lui donne la capacité + ) qui gardent la mémoire s exprimant avec des lymphocytes T provenant d une souris immunisée appartenant à une autre race ne montre pas de

32 145 provenant de précurseurs médullaires en division rapide. ), qui est un mélange de protéines du bacille précipitées du surnageant de culture par le sulfate d ammonium. Dans le test habituel, on utilise la tuberculine ou le PPD en injection intradermique. Jadis, on pratiquait faisait une primo-infection, ce qui déclenchait sa mise sous surveillance et une enquête dans l entourage en Mycobacterium leprae), peut aussi être diagnostiquée par injection intradermique d extraits bacillaires (lèpromine) obtenus comme la tuberculine. La plupart des infections virales (rougeole, herpès) déclenchent ce type de réponse immunitaire, ainsi d ailleurs que les mycoses, par exemple à Candida albicans ou Aspergillus. Les infections par protozoaires, par exemple la leishmaniose et la toxoplasmose, sont aussi décelables par cellules tumorales. Certains métaux, comme le mercure, le chrome et le nickel, des substances chimiques comme la térébenthine ou certains colorants, le dinitrochlorobenzène (DNCB) ou le trinitrophénol, mis en contact de la peau, peuvent causer chez certaines personnes une dermatite de contact ou, qui d antigènes contre lesquels la plupart des individus sont normalement immunisés. Si le patient ne réagit contre bactérienne (streptokinase, streptodornase). 4. Le test de transformation lymphoblastique présence de cet antigène, ils prolifèrent plus que les lymphocytes T d un sujet normal. Cette réaction, qui peut être suivie par incorporation de thymidine tritiée, requiert la présence de macrophages, et l antigène peut être remplacé par des macrophages exposés au préalable avec cet antigène. Prenons l exemple d une personne vaccinée avec l anatoxine tétanique. À partir d un échantillon de sang, on isole les leucocytes mononucléaires (lymphocytes et monocytes) par centrifugation sur une solution de Ficoll d anticorps, on peut montrer que les cellules qui prolifèrent sont des lymphocytes T CD4 +. La prolifération est beaucoup plus faible, voire nulle, en absence d anatoxine, en présence d une protéine étrangère que la personne n a jamais rencontrée, ou avec les mononucléaires d une personne non vaccinée. Il s agit donc d une transformation lymphoblastique, parce que beaucoup de petits lymphocytes deviennent blastiques. Il faut souligner le fait que la prolifération des produire des anticorps contre l antigène en question et que la réponse est thymo-dépendante, des lymphocytes T vont également proliférer.

33 Les cytokines des lymphocytes T H 1: IL-2, IFN- et TNF- Interleukine-2 L IL-2 est le principal facteur de croissance à activité autocrine pour les lymphocytes T. La quantité produite par les T mais l IL-2 est illustré par le fait que le mode d action de la cyclosporine, médicament immunosuppresseur utilisé l activation du facteur de transcription NFAT, qui se lie au promoteur du gène de l IL-2 et l active. -11 (55 kd), (70 kd) et (64 kd) cette dernière étant commune à plusieurs récepteurs de cytokines. Les cellules T au repos expriment et -9 M. L activation du lymphocyte T suite à la reconnaissance de l Ag induit l expression du gène qui code pour la sous-unité (CD25). Interféron- L IFN- fut découvert indépendamment par des virologistes, qui l ont décrit comme une protéine antivirale sécrétée par les lymphocytes T, et par des immunologistes, qui l ont décrit comme un produit des T capable d activer les macrophages. 1. L IFN- active les mécanismes par lesquels les macrophages tuent les microorganismes qu ils ont ingérés, en particulier les enzymes qui mènent à la production de substances bactéricides comme l anion superoxyde O - 2 ou le NO. Le principal résultat d une réponse immunitaire dominée par des T 1 est donc l activation des macrophages et l augmentation de la capacité de ceux-ci d éliminer des microorganismes. Les macrophages par des lymphocytes T 1 sont parfois appelés les. 2. L IFN- codent pour les principaux acteurs de l apprêtement antigénique comme les constituants du protéasome, les qui déclenche une commutation vers l IgG3, sous-classe qui active le complément et est une puissante opsonine.

34 147 macrophages TH1 neutrophiles IFN- TNFß IL-2 lymphocytes T IFN- IgG CTL Fig Principales fonctions des lymphocytes T H 1. Facteur de nécrose tumorale L injection de lipopolysaccharide (LPS ou endotoxine, constituant majeur de la paroi des bactéries gram - ) à facteur de nécrose tumorale (Tumor Necrosis Factor). À fortes doses ou à doses répétées, le LPS cause des lésions tissulaires, une coagulation intravasculaire et un état de choc éventuellement mortel. La plupart des effets biologiques du LPS surviennent par l entremise du TNF- la réponse contre les bactéries Gram -. Non seulement l injection de TNF- est suivie des mêmes effets protège les animaux contre les effets toxiques du LPS. Les macrophages stimulés par le LPS sont dans ce cas la source principale de TNF-. Chez l homme, le choc septique souvent mortel que l on peut observer en cas d infection massive par des bactéries Gram - relève, en partie, du même mécanisme. Le TNF- ou lymphotoxine, produit par les lymphocytes T, a les mêmes effets que le TNF-, produit par les macrophages. Malgré une ressemblance assez faible (30 % d homologie au niveau de la séquence protéique), le TNF- a le même récepteur que le TNF-, et exerce donc la même activité. Pratiquement toutes les cellules de l organisme possèdent des récepteurs pour le TNF. Les effets sont donc très variés. 1. L activité physiologique principale est dirigée vers les granulocytes, les monocytes et les cellules endothéliales. Le TNF- induit la production par les cellules endothéliales de molécules d adhérence qui vont retenir les leucocytes (successivement les granulocytes, les monocytes et les lymphocytes) et favoriser leur accumulation

35 148 active ces différentes populations leucocytaires. L activation des monocytes va mener entre autres à la sécrétion de l IL-1, de l IL-6, et de chémokines. 2. Dans les infections chroniques, le TNF intervient dans le développement de la cachexie, d où le nom de cachectine parfois donné au TNF-. L atrophie du tissu musculaire et du tissu adipeux est liée entre autres à la perte d appétit et à la suppression de la synthèse de la lipoprotéine-lipase, qui libère les acides gras des lipoprotéines sériques et les rend ainsi utilisables par les tissus. hypothalamiques. Les effets du TNF peuvent être bloqués par une forme soluble de son récepteur ou par des anticorps 6. L interleukine 17 et les lymphocytes T H 17 L interleukine 17 est une cytokine produite principalement par des lymphocytes T mais qui agit surtout sur mal aux infections par Klebsiella pneumoniae diminue le recrutement local de neutrophiles. Par ailleurs, si on neutralise l IL-17 chez des souris en les traitant avec un anticorps monoclonal contre la cytokine, les animaux deviennent résistants à l induction d une encéphalomyélite autoimmune qui est un modèle pour la sclérose en plaques humaine. Ces résultats et Les lymphocytes T qui sécrètent l IL-17 produisent souvent peu ou pas d IFN- et d IL4, ce qui leur vaut d appartenir à une catégorie à part : les T 17. Mieux comprendre les conditions qui mènent à la différenciation des T 17, ou à l inhibition de celle-ci, pourrait donner de nouveaux moyens de contrôler des processus

36 149 Si on rassemblait toutes les cellules immunitaires, elles formeraient un organe au moins aussi gros que le cerveau ou le foie. Or, elles sont dispersées dans tout l organisme, alors qu elle doivent coopérer étroitement. Pour ce but, elles circulent dans le sang et la lymphe, sortent des vaisseaux à des endroits stratégiques, se rencontrent dans certains sites particuliers où elles communiquent entre elles par l intermédiaire de cytokines et de molécules dites d adhérence (adhesion molecules). La complexité de ces systèmes de communication sur lesquels reposent la costimulation et l inhibition des cellules immunitaires ne fait que grandir. C est pourquoi, il est nécessaire de leur consacrer un chapitre particulier, dans lequel nous dégagerons les caractéristiques principales du processus sans dresser la liste complète des nombreuses molécules impliquées. A. LE TRAFIC DES LYMPHOCYTES 1. Le sang et la lymphe Le sang, qui contient environ à leucocytes par l, dont 25 % sont des lymphocytes, sert de voie de communication entre les organes lymphoïdes primaires et secondaires, mais il récupère également les cellules immunitaires des organes lymphoïdes secondaires pour les amener dans les tissus à protéger. La proportion de lymphocytes T est de l ordre de 75 %, celle des B d environ 15 à 20 %, les 5 à 10 % restants étant constitués par les cellules NK. Quand on centrifuge du sang, les globules rouges sédimentent plus rapidement que les leucocytes, qui forment une couche blanchâtre appelée buffy coat située entre les globules rouges (en dessous) et le plasma (au-dessus). On y retrouve les polynucléaires, les lymphocytes et les monocytes. Pour obtenir une préparation plus homogène de cellules mononucléées, on recourt à la centrifugation du sang sur une solution d un polysaccharide, le Ficoll, dont la densité permet la séparation des globules rouges et des polynucléaires qui traversent le Ficoll, alors que les cellules mononucléées (lymphocytes, NK et monocytes) surnagent. Le corps est parcouru par un système très dense de vaisseaux à extrémité aveugle qui drainent la lymphe des différents tissus. Ils y récoltent d éventuels antigènes qui sont ramenés aux ganglions distribués, comme des postes de garde, sur le réseau dit lymphatique. Ces vaisseaux aboutissent à deux troncs principaux, le canal thoracique et le canal lymphatique droit, pour rejoindre ainsi la circulation veineuse. Les lymphocytes qui sont passés dans les tissus périphériques reviennent dans la région corticale des ganglions par les lymphatiques afférents, alors que ceux qui proviennent des organes primaires entrent dans le ganglion en traversant la paroi des veinules post-capillaires. Pour leur sortie, ces différents lymphocytes traversent la région médullaire et quittent par le lymphatique efférent (Fig. 10-1).

37 150 lymphatiques afférents veinule postcapillaire follicule primaire cortex (zone B) follicule secondaire centre germinatif 90% 10% paracortex (zone T) médullaire (B+T) tissus si inflammation lymphatique efférent Fig Circulation des lymphocytes. Le sang, la lymphe et les organes lymphoïdes secondaires, ici un ganglion, contiennent de petits lymphocytes et des lymphocytes plus grands, les lymphoblastes, qui ont été récemment activés par leur antigène. Ces deux populations n empruntent pas le même trajet. Les petits lymphocytes entrent dans les sont des petits lymphocytes, qui circulent en permanence entre tous les organes lymphoïdes secondaires jusqu à ce qu ils y trouvent leur antigène. Pour quitter le ganglion, tous les lymphocytes empruntent le lymphatique efférent. 2. Lymphocytes T naïfs et lymphocytes T activés Les lymphocytes naïfs, ceux qui n ont pas encore été activés par un contact avec leur antigène, circulent en permanence entre le sang et les organes lymphoïdes secondaires. Un lymphocyte activé par un antigène dans un organe lymphoïde secondaire va proliférer, et le clone qui en résulte restera initialement sur place. Un organe lymphoïde secondaire normal contient donc des lymphocytes dont certains sont résidents alors que les autres ne sont que de passage. à un marqueur de membrane, CD45. Cette tyrosine phosphatase est présente sur tous les leucocytes, mais le gène correspondant contient plusieurs exons qui, suite à des épissages alternatifs, conduit à la synthèse de diverses formes moléculaires (isoformes), que l on peut distinguer par des anticorps monoclonaux. Une des

38 151 avec son antigène, le lymphocyte doit parcourir tout l organisme de manière répétée (recirculation). Il va l antigène ad hoc. On a constaté qu un antigène marqué, généralement transporté par un macrophage ou une cellule dendritique, migre dans le ganglion qui draine le site d inoculation et y persiste. sanguine pour recommencer le cycle, qui dure de 30 à 60 min. Les lymphocytes se répartissent pour une moitié dans la rate, l autre moitié se distribuant dans les ganglions, qui seraient traversés quotidiennement par environ 25 milliards de lymphocytes. Si le lymphocyte naïf rencontre son antigène dans le ganglion, il prolifère sur place. On comprend ainsi qu un ou deux jours après une injection sous-cutanée de globules rouges de mouton à des souris, les lymphocytes du canal thoracique ont moins d aptitude à transférer à des animaux syngéniques irradiés l immunité antiglobules rouges de mouton. Quand ces lymphocytes activés (effecteurs ou mémoire) quittent le ganglion, ils paraissent avoir un tropisme particulier. Gowans a montré que les grands lymphocytes, isolés du canal thoracique du rat, marqués puis réinjectés par voie intraveineuse, retournaient préférentiellement dans les ganglions mésentériques et dans la paroi de l intestin, sites probables où les premiers contacts avec l antigène cette localisation particulière. On en a décrit également pour une sous-population de lymphocytes T qui se emprunte généralement la même voie de contamination, qu elle soit cutanée, respiratoire ou digestive, on comprend l intérêt du retour préférentiel des lymphocytes là où ils ont été activés initialement. 3. Veinules postcapillaires et HEV Dans les zones vasculaires où sortent les lymphocytes, l endothélium des veinules post-capillaires a un aspect morphologique particulier ; les cellules sont nettement plus hautes, d où le nom de high endothelial venules ou HEV. Les interactions sont étudiées par un procédé simple : des coupes histologiques faites à partir d un La diapédèse, qui est le passage des leucocytes à travers la paroi d un vaisseau sanguin, survient de préférence d anticorps monoclonaux dirigés contre les structures membranaires de l endothélium ou des cellules de s établir (homing) dans un tissu plutôt que dans un autre. Les protéines des lymphocytes qui déterminent le tropisme particulier de ces cellules s appellent récepteurs de homing. Les structures complémentaires qui

39 152 se trouvent sur les endothéliums s appellent adressines vasculaires. Outre ces molécules dont la densité à la surface des cellules migratrices et endothéliales déterminent le caractère sélectif du homing, il y a des molécules d adhérence qui interviennent dans la diapédèse sans sélectivité histologique particulière, c est le cas par exemple de LFA-1. B. LES MOLÉCULES D ADHÉRENCE Comme leur nom l indique, les molécules d adhérence établissent des ponts entre les cellules, par exemple, cellules présentatrices d antigène (APC) et les lymphocytes T. Au moyen d anticorps monoclonaux dirigés contre ces molécules, il est possible de prévenir leurs interactions et ainsi d évaluer l importance de leur fonction dans la réponse immunitaire. L inactivation de certains gènes chez la souris (on parle de souris knock out également à la découverte des fonctions des molécules d adhérence. 1. Structure moléculaire Les molécules d adhérence se répartissent en quatre familles (Fig. 10-2). 1. et ( 1, 2, 3, 7). Les intégrines lymphocytaires comprennent LFA-1 (Lymphocyte Function Associated Antigen), présent entre autres sur 2. Les sélectines. Ces glycoprotéines contiennent un domaine lectine, qui lie sélectivement certains hydrates de déterminent la migration des lymphocytes vers certains tissus particuliers. 3. Les ligands des sélectines. C est le motif oligosaccharidique, sialyl-lewis x polypeptidique, comme sur les mucines. Ces molécules jouent un rôle dans la phase initiale de la migration des lymphocytes hors des vaisseaux. 4. La superfamille des Ig. Ces glycoprotéines contiennent des domaines similaires à ceux qui composent les Ig. Leurs ligands sont des intégrines ou d autres membres de la superfamille des Ig. Les diverses molécules dites ICAM (Inter Cellular Adhesion Molecules) appartiennent à cette catégorie. Il faut mentionner que ICAM-1 sert de récepteur au rhinovirus, le plus fréquent agent causal du rhume.

40 153 repos activé Fig Principales familles de molécules d adhérence présentes à la surface des cellules. α β Intégrine Superfamille des Sélectine Ligand des immunoglobulines sélectines 2. Comment les leucocytes sortent des vaisseaux Au lieu d une infection, arrivent d abord les neutrophiles, puis les macrophages et les cellules NK, suivies les premières cellules arrivées sur place contribuent à la vasodilatation et à l augmentation de la perméabilité molécules d adhérence impliquées dans la migration diffèrent d après la nature des leucocytes concernés. Cependant, le scénario, qui se déroule en trois phases, est le même pour les différentes cellules (Fig. 10-3). lymphocyte lumière du vaisseau sélectine adressine chémokine récepteur de chémokine intégrine LFA-1 au repos intégrine LFA-1 activée ICAM-1 Fig Migration de lymphocytes à travers l endothélium vasculaire. D abord le lymphocyte roule sur la paroi, suite à des interactions entre la L-sélectine avec les oligosaccharides (sialyl-lewis x ) de glycoprotéines qui couvrent (diapédèse).

41 154 l endothélium. L utilisation d anticorps qui inhibent le roulement montre que ce sont des sélectines sur dissociation est rapide, d où le roulement de la cellule sur l endothélium. Si un deuxième type d acteurs entre en jeu, les intégrines, le leucocyte s arrête et colle à la paroi. Cette diversité de chémokines (on en compte une cinquantaine), par exemple l IL-8 produite par les leucocytes, C5a, un fragment du facteur C5 du complément, ou les peptides formylés libérés par certaines bactéries, en se l expression par les cellules endothéliales des ligands des intégrines. La troisième phase est la diapédèse. Le globule blanc s insinue entre les cellules endothéliales, traverse la déterminée par le gradient de concentration des chémokines. Les enfants sans pus. ß2 des intégrines (ITGB2). Les globules blancs de ces patients n expriment pas LFA-1 et ne peuvent sortir des vaisseaux. Ces patients souffrent d infections bactériennes de la peau et des muqueuses sans formation de pus. Ils sont aussi fréquemment affectés de parodontite et de gingivite. Pour les cas les plus sévères, le traitement consiste à réaliser une greffe de moelle osseuse. mutations inactivatrices d un gène codant pour un transporteur du fucose dans l appareil de Golgi. L absence d incorporation de fucose dans les glycoprotéines de surface empêchera la reconnaissance de celles-ci par les sélectines et donc la phase de roulement des globules blancs à la surface de l endothélium. récepteur CXCR4 sur les neutrophiles. Chez certains patients, une mutation rend ce récepteur hyperactif, ce qui provoque une rétention des neutrophiles dans la moelle et une neutropénie. Ces patients sont particulièrement susceptibles aux infections bactériennes du système respiratoire comme des sinusites et pneumonies. Ils souffrent également d une susceptibilité aux verrues provoquées par le papilloma virus et d hypogammaglobulinémie Warts (verrues), Hypogammaglobulinemia, Infections et Myelokathexis (hypercellularité de la moelle osseuse). Un antagoniste du récepteur CXCR4, le plerixafor, peut être utilisé chez ces patients pour mobiliser les neutrophiles de la moelle osseuse vers la circulation. Cet effet peut également être utilisé chez des patients cancéreux pour mobiliser les cellules souches hématopoïétiques dans la circulation et permettre leur collecte en vue d une administration ultérieure au sujet lui-même comme greffon après une chimiothérapie qui détruit les cellules souches hématopoïétiques.

42 L adhérence des cellules immunitaires entre elles et avec les cellules cibles Nous avons vu dans d autres chapitres que les lymphocytes T et B, pour fonctionner normalement, doivent avoir sur leur membrane, outre leur récepteur antigénique, diverses molécules accessoires. 1. Le complexe CD3 transmet le signal venant du TCR, alors que, pour le lymphocyte B, cette tâche est assurée par un complexe dimérique, Ig -Ig, associé aux Ig de surface. interviennent également dans l activation du lymphocyte T. renforce l interaction cellulaire. 4. Celle-ci est encore rendue plus stable par l intervention de certaines des molécules d adhérence impliquées dans l extravasation des leucocytes. C est le cas de LFA-1, présent sur les CTL et sur les T, et qui se lie à ICAM-1 présent sur les cellules APC ou les cellules cibles. L ensemble de ces interactions permet un contact étroit entre lymphocyte T et cellules partenaires, qui est parfois appelé «synapse immunologique». Certaines approches thérapeutiques de maladies autoimmunitaires visent à interférer avec l établissement ou le maintien de ces contacts, par exemple avec des anticorps monoclonaux R ) ou avec des molécules LFA-3 solubles (Alefacept R ). À ces molécules accessoires, s ajoute un système qui mérite une description plus poussée en raison de son importance dans le développement de la réponse immunitaire. C. COSTIMULATION L expérience suivante illustre le concept de costimulation (Table 10-1). Des leucocytes mononucléaires exposés à un anticorps monoclonal anti-cd3 prolifèrent. Cependant, si des lymphocytes T CD4 sont débarrassés de tout autre type cellulaire, ils restent indifférents à l anticorps. Il fallait donc imaginer que, parmi les mononucléaires présents, certains sécrétaient ou portaient à leur surface des molécules nécessaires à la stimulation des T. liaison de l un d entre eux à une molécule sur les T donnerait le même signal que le ligand correspondant. Ce CD28, présente à la surface d antigène. Comme ce marquage était inhibé par des anticorps monoclonaux dirigés contre une molécule appelée B7

43 156 transfection. Lorsque le gène de B7 est introduit dans une cellule, elle devient capable de costimuler les lymphocytes T, en présence de l anticorps anti-cd3. Cette activité est bien liée à l expression de B7 et non à un artéfact de la transfection, car elle est inhibée à son tour par l anticorps anti-b7. Comme cette costimulation peut être court-circuitée par l addition d IL-2 à l anti-cd3, il est probable qu une des conséquences de l interaction B7-CD28 est la production d IL-2 par les T activés, cette interleukine stimulant la prolifération des T. Table Costimulation des lymphocytes T Cellules Stimulation Prolifération PBMC anti-cd3 +++ CD4 - CD4 anti-cd3 + CD4 anti-cd3 anti-cd CD4 anti-cd28 + CD4 anti-cd3 P815 + CD4 anti-cd3 P815-B7 +++ CD4 P815-B7 + CD4 anti-cd3 P815-B7 + anti-b7 + CD4 anti-cd3 IL PBMC : Peripheral Blood Mononuclear Cells, mononucléaires isolés du sang par centrifugation sur Ficoll. CD4 : lymphocytes CD4 + anti-cd4 (plus de 98 % de ces cellules sont des T CD4 + ). P815 : lignée dérivée d un mastocytome murin (tumeur des mastocytes), utilisée ici parce que facilement transfectable. P815-B7 : cellules P815 qui expriment à leur surface le B7 humain, après avoir été transfectées avec le gène correspondant. La prolifération est mesurée par incorporation de thymidine tritiée pendant 12 h, entre le 3e et le 4e jour après le début de la stimulation. Des résultats similaires seraient obtenus avec des cellules CD8. La costimulation est aussi appelée second signal est nécessaire tant pour les lymphocytes B que pour les T. Pour les premiers, qui sont porteurs de CD40, le costimulus vient du CD40L présent sur les T, alors que pour les seconds, porteurs de CD28, il vient de B7. La molécule B7 n est présente que sur des cellules présentatrices d antigène, et la nécessité du costimulus peptides viraux, mais étant dépourvue de molécules de costimulation elle ne peut pas activer les lymphocytes le signal de costimulation. Plus tard, après leur activation, les lymphocytes n auront plus besoin du second signal pour attaquer la cellule infectée par le virus. costimulus, non seulement il n est pas activé, mais il devient impossible de le réactiver ensuite, même en présence d un costimulus adéquat. C est l état d anergie, que nous avons déjà mentionné à plusieurs reprises. Il est généralement réversible. Il est probable que c est en partie de cette manière que s établit la tolérance périphérique. Nous savons que si un antigène du soi n est pas exprimé dans le thymus, les lymphocytes T correspondants ne seront pas éliminés. S ils viennent à rencontrer l antigène en question, par exemple un

44 sont dépourvus de molécules de costimulation. De plus, ils seront rendus anergiques. 157 D. LES CELLULES DENDRITIQUES de la rate de souris, des grandes cellules avec des prolongements cytoplasmiques qui irradient en étoile autour du noyau. Il les appelle cellules dendritiques, du grec (dendreon), arbre. Ces cellules sont rares, moins lymphocytaire mixte (Fig. 10-4). Ces résultats l ont amené à proposer que les DC avaient probablement un rôle très important dans l initiation de beaucoup de réponses immunitaires. Prolifération des cellules répondeuses (cpm) Nombre de cellules stimulantes mixte. Dans une culture lymphocytaire mixte (voir chapitre 12), on mélange des cellules immunitaires de deux individus (irradiation ou mitomycine) pour empêcher leur prolifération mais pas leur capacité de présenter les alloantigènes. Les autres cellules sont dites répondeuses. Ici les cellules répondeuses sont 5 x 10 6 d ) b ), prétraitées à la mitomycine C. La prolifération des lymphocytes T répondeurs, CD4 + et CD8 +, parmi les splénocytes est mesurée par incorportation de thymidine tritiée 5 jours après le début de la culture. La prolifération de base, c est-à-dire observée même sans cellules stimulantes, était de 5000 cpm et a été retirée des valeurs montrées totaux.

45 158 Les DC sont présentes dans le sang et dans beaucoup de tissus, toujours en faibles proportions. Aujourd hui on en distingue plusieurs types, en fonction de marqueurs de surface ou de propriétés fonctionnelles très spécialisées. Nous n en mentionnons que trois. 2. Les DC présentes dans la peau et les muqueuses jouent un rôle important pour initier la réponse immunitaire les granules de Birbeck, qui ont une forme de raquette de tennis. 3. Dans les centres germinatifs des follicules secondaires, existe un autre type de cellule dendritique, la cellule dendritique folliculaire (FDC), dont la fonction est très différente des DC du paracortex. La FDC est porteuse de récepteurs Fc et du récepteur CR2 qui lie C3dg. Sa fonction principale serait de conserver l antigène sous forme Le rôle important joué par les DC dans la stimulation des réponses immunitaires découle d un ensemble de propriétés. Chacune de ces propriétés se retrouve dans d autres cellules mais l ensemble est propre aux DC. - Capture d antigènes. Les DC contiennent ou portent à leur surface de nombreux Pattern Recognition Receptors (voir chapitre 11), dont les récepteurs de la famille Toll, grâce auxquels elles repèrent, et endocytent dans le cas de récepteurs de surface, les agents infectieux extra- ou intracellulaires. L engagement de ces récepteurs va stimuler la migration des DC, et l expression de molécules de costimulation. Les DC portent également des récepteurs Fc, grâce auxquels elles peuvent capter des complexes antigène-anticorps. - Présentation de peptides antigéniques. II, et possèdent une machinerie de présentation de peptides antigéniques pour les deux voies de présentation. Dans les tissus lymphoïdes, leurs longs prolongements leur permettent d interagir simultanément avec beaucoup de lymphocytes T. - Costimulation des lymphocytes T. à des molécules de surface telles que B7 ou CD40, et à la sécrétion de cytokines telles que l IL-12 qui - Maturation et migration. Dans des tissus qui sont des portes pour des pathogènes, comme la peau ou les de costimulation. Stimulées par les PRR, elles vont diminuer la capture d antigènes, acquérir des molécules récepteurs pour des chimiokines produites par les cellules endothéliales lymphatiques. C est à ce stade de leur maturation que les DC se révèlent pleinement capables d activer les lymphocytes T naïfs.

46 159 Les fonctions principales des DC sont donc: - Initier les réponses lymphocytaires T. Il s agit donc des réponses primaires. aires et ainsi contribuer à l établissement de la mémoire immunitaire. Pour les réponses des lymphocytes B c est le rôle des FDC. - Dans le thymus contribuer à l établissement de la tolérance naturelle, par la sélection négative. Les DC comme vecteurs de vaccins. Des recherches intenses sont menées actuellement sur la préparation in vitro de DC, car on espère les utiliser pour augmenter l immunogénicité de certains vaccins thérapeutiques, particulièrement dans la lutte contre le cancer. In vitro, pour obtenir des DC à partir de la moelle osseuse, il est nécessaire d ajouter du GM-CSF. On peut aussi les générer à partir des monocytes du sang en ajoutant à la culture de l IL-4 en plus du GM-CSF. E. LES CYTOKINES Jusqu à présent, on a décrit une trentaine de cytokines. Il s agit de protéines de 10 à 40 kd qui peuvent être sécrétées par diverses cellules, y compris en dehors du système immunitaire, et agissent sur des cellules moléculaire, la nature de leur récepteur ou le type de fonctions qu elles exercent. Dans un but didactique, l immunité cellulaire, la production des anticorps, mais il faut savoir que les effets de certaines cytokines relèvent de plusieurs catégories. Glossaire. Cytokine est le teme général pour désigner les médiateurs protéiques qui agissent entre divers types cellulaires. Interleukine Certains appellent monokines les cytokines sécrétées par les macrophages et lymphokines celles qui sont produites par les lymphocytes. Les chémokines ou leucotaxines sont les facteurs qui attirent les globules blancs de manière plus ou moins sélective (chimiotactisme). La plupart participent au passage des leucocytes à travers la paroi vasculaire. 1. Les propriétés générales des cytokines Si certaines cytokines sont sécrétées exclusivement par une population cellulaire, d autres ont des origines multiples. Un point commun, cependant, est la nécessité d un stimulus pour déclencher la production. Celui-ci peut être un agent infectieux agissant sur les macrophages, un antigène reconnu par les récepteurs lymphocytaires, ou une cytokine impliquée dans des stimulations en cascade. La sécrétion des cytokines, qui le plus souvent n existent pas à l état préformé dans la cellule, se fait par bouffées : le stimulus induit la transcription momentanée du gène en un ARN messager de vie très courte. À l instar des hormones peptidiques, les cytokines exercent leur fonction en s attachant à un récepteur (action autocrine), une cellule du voisinage (action paracrine) ou située à distance (action endocrine

47 160 du récepteur est généralement très forte (Kd = à M), ce qui permet aux cytokines d agir à des Il faut noter que certaines cellules cibles n expriment des récepteurs qu à certains stades de différenciation ou d activation. plusieurs facteurs produisent les mêmes effets. Parfois, ces redondances ne sont qu apparentes. Par exemple, agissant en cascade, l une stimule la sécrétion de l autre. L action des cytokines peut également être synergique ou antagoniste. L effet synergique peut être lié au fait que l un des partenaires induit la synthèse du récepteur pour l autre (Table 10-2). Table Exemples illustrant les propriétés générales des cytokines sur des cellules cibles différentes) T Redondance IL-4 et IL-5 Prolifération des B Synergie IFN- et TNF Augmentation de l expression des molécules Antagonisme IFN- et IL-4 Le premier active les macrophages, le second les inhibe 2. Les cytokines hématopoïétiques Si l on injecte par voie intraveineuse de la moelle osseuse de souris adultes à des animaux dont l hématopoïèse foci) ou colonies dérivées d une seule cellule. Certaines contiennent toutes ou quelques-unes des diverses espèces hématopoïétiques : lymphocytes, érythrocytes, monocytes, mégacaryocytes, polynucléaires neutrophiles, éosinophiles ou basophiles. La cellule qui est à l origine du foyer est donc multipotente. Sa différenciation ainsi que celle de ses descendants est conditionnée par les cytokines hématopoïétiques, dont certaines sont appelées CSF pour Colony Stimulating Factor. Les cytokines hématopoïétiques sont produites à un niveau basal qui permet de maintenir l homéostasie du système hématopoïétique. Leur production peut augmenter en conditions de stress. Par exemple, lors d une infection, les macrophages produiront des quantités importantes de GM-CSF, d érythropoïétine, qui stimule la production de globules rouges, sera augmentée par l hypoxie, par exemple lors d un séjour en altitude. Ces propriétés des cytokines hématopoïétiques sont utilisées en thérapeutique principalement pour accélérer la reprise de l hématopoïèse après chimiothérapie ou greffe de moelle. L érythropoïétine est normalement et donc la quantité d oxygène véhiculée dans le sang.

48 161 Des mutations dans les gènes de protéines qui transmettent l activité des cytokines à l intérieur des cellules hématopoïétiques sont responsables de diverses maladies. Nous verrons plus loin que des mutations qui inactivent le récepteur de l IL-7 ont pour conséquence un blocage complet de la production de lymphocytes T dans le thymus. Inversément, une mutation qui rend le récepteur de la thrombopoïétine (TPO) hyperactif est responsable d une production anormalement élevée de plaquette (thrombocythémie). Une mutation dans la tyrosine kinase JAK2 qui transmet le signal de l érythropoïétine est responsable de la maladie de Vaquez, caractérisée par un nombre très élevé de globules rouges dans le sang. Ces deux maladies dégénèrent fréquemment en leucémies. Fig Effets des cytokines sur la différenciation des cellules hématopoïétiques. BFU : Burst Forming : Thrombopoïétine, SCF : Stem Cell Factor. EPO TPO cellule souche pluripotente IL-3 SCF, IL-3 IL-3 CFU-GEMM IL-3 BFU-E CFU-MEG CFU-EO GM-CSF CFU-MAST cellule souche lymphoïde CFU-GM CFU-E M-CSF G-CSF IL-5 IL-9, SCF IL-7 Erythroblaste mégacaryocyte CFU-M CFU-G globules rouges plaquettes monocyte neutrophile éosinophile mastocyte lymphocyte macrophage On peut les répartir en trois groupes, les interférons de type 1 ( et, IL-1 et IL-6), et les chémokines. Les interférons forment une famille d une vingtaine de protéines (18 kd), toutes codées par un gène différent. La source principale est le macrophage. Le second type, l interféron, est le produit d un seul gène. et peuvent être induits dans d autres

49 Inhibition de la réplication virale par la production de diverses enzymes qui interfèrent dans la réplication de l ARN ou de l ADN viral. L activité est essentiellement paracrine : une cellule infectée protège sa voisine, qui entre en état anti-viral. 2. Inhibition de la prolifération cellulaire. 3. Stimulation de l activité lytique des cellules NK. Les activités du TNF ont déjà été mentionnées (voir chapitre 9). Le rôle principal de l IL-1 est de contribuer, comme le TNF- de l immunité naturelle. Comme le TNF-, l IL-1 est produite surtout par les macrophages, mais la variété de cellules qui la produisent est plus grande (les kératinocytes, les endothéliums, les lymphocytes B). macrophages et les cellules endothéliales, sa propre synthèse et celles de l IL-6 et des cytokines de la famille de l IL-8. Comme pour le TNF-, son action sur les endothéliums cause l adhérence des granulocytes par stimulation de la aiguë ainsi que dans les mécanismes menant à la cachexie., l IL-1 et l IL-1RA (IL-1 receptor antagonist). L IL-1 et l IL-1 possèdent les mêmes activités. Par contre, IL-1RA est un antagoniste de bloquer l activité de l IL-1. Ces antagonistes de l IL-1, en particulier l IL-1RA, possèdent une activité Bien que l IL-1 et le TNF- aient des effets redondants, leurs spectres d activités diffèrent. L IL-1 ne provoque pas directement les lésions cellulaires, bien qu elle aggrave les effets du TNF-. Même à forte les injections d IL-1 n induisent pas la nécrose hémorragique des tumeurs. Cependant l IL-1RA injecté à des. IL-6 est produite, en réponse à l IL-1 et dans une moindre mesure au TNF- par beaucoup de cellules : nette a pour cible les hépatocytes qui, sous son action, se mettent à produire certaines protéines plasmatiques dites de la phase aiguë (voir plus loin). Une autre activité de l IL-6 est la prolifération et différenciation qu elle induit dans les populations de lymphocytes B activés, à un stade avancé de leur évolution vers l état de plasmocytes. Les souris transgéniques qui expriment le gène de l IL-6 de manière excessive ont une prolifération polyclonale massive de leurs plasmocytes. L IL-6 est d ailleurs un facteur de croissance pour les plasmocytomes ou myélomes.

50 163 Diverses cellules, et surtout les macrophages, sécrètent, lorsqu elles sont stimulées, d autres facteurs cystéine qu elles contiennent. Ceux-ci peuvent être adjacents (CC) ou séparés par un autre acide aminé ou moins marquées pour les lymphocytes, les neutrophiles, les monocytes, les éosinophiles ou les basophiles. Les chémokines ont suscité récemment un intérêt particulier, car certaines d entre elles inhibent la liaison et le TGF-. 4. Les cytokines T H 1/T H 2 stimulation par leur antigène, ils observèrent qu on pouvait regrouper les clones de lymphocytes T en deux groupes principaux, qu ils appelèrent T 1 et T 2, en fonction des cytokines produites. Les cytokines T 1 sont principalement l IL-2 et l IFN- bactéries intracellulaires. Les cytokines T 2 comprennent l IL-4, l IL-5, l IL-9 et l IL-10, importantes dans les défenses contre les parasites intestinaux et les réactions allergiques. L IL-4, qui stimule la prolifération des T 2, est produite surtout par ce type de cellules, mais aussi par les sont plus capables de produire cette classe d Ig. L IL-5 également produite par les T 2 a comme cible principale l éosinophile, qui, sous l action de cette cytokine, prolifère, est attiré dans le site où l IL-5 est sécrétée et acquiert des propriétés cytotoxiques vis-àvis de divers parasites. L IL-9 est une autre cytokine T 2 dont un des effets principaux est la prolifération des mastocytes. L IL-10 a été découverte dans les milieux de culture de clones T 2, mais elle est produite également par les 1 de l IFN- inhibiteurs puissants sur le développement d une réponse immunitaire, et certains effets de suppression exercés par des lymphocytes T (T suppresseurs) pourraient être exercés de cette manière. C est également par les macrophages.

51 164 TH2 éosinophiles macrophage IL-10 IL-5 mastocyte IL-9 IL-4 IL-10 TH2 TH1 IL-4 IgG IgE dégranulation mastocytes Fig Principales fonctions des lymphocytes T H 2. Il semble que les lymphocytes T qui sortent du thymus ne soient pas prédestinés à produire de l IFN- ou 1. Les études chez la souris indiquent que des prédispositions génétiques existent, mais les gènes impliqués ne sont pas connus. 2. Les expériences montrent que, le plus souvent, les faibles doses d antigène favorisent une réponse T 1 et les plus fortes doses, une réponse T 2. 1, les lymphocytes B celle des T 2. Ces effets sont principalement induits par des cytokines. 4. Certaines réponses immunitaires peuvent avoir une très forte prédominance T 1 ou T 2 suite à l inhibition réciproque exercée par l IFN- et l IL-10. In vitro, on peut favoriser la différenciation de lymphocytes T naïfs en lymphocytes T 1 en les stimulant avec des cellules présentant leur antigène, de l IL-12, et un anticorps bloquant l IL-4. Pour obtenir des lymphocytes T 2, on utilisera plutôt de l IL-4 et un anticorps bloquant l IFN-, de l IL-6, de l IL-23 et des anticorps bloquant l IL-4 et l IFN-, on obtiendra une troisième population de lymphocytes T, appelée T 17 et caractérisée par une forte production d IL-17. Ces lymphocytes T 17

52 Récepteurs des cytokines et transmission du signal On distingue cinq catégories de récepteurs (Table 10-3). Les récepteurs de cytokines sont généralement seconde est souvent impliquée dans plusieurs récepteurs de cytokines. Dans cette catégorie, ceux de l IL-2, c. Ce fait mérite d être signalé, car près de 50 % des cas (SCID = ) sont liés à une anomalie de c qui, suite à des mutations, est absente ou altérée. Cette maladie étant liée au chromosome X, on l appelle SCID-Xl (X-linked) ou SCID lié au sexe. Ces enfants sont dépourvus de lymphocytes T et de SCID, ils doivent être élevés dans des conditions stériles, c est pourquoi les médias parlent parfois d enfants bulle. Catégories de récepteurs Type I ou hémopoïétique Type II Type TNF Superfamille des Ig Table Les différents types de récepteurs des cytokines Cytokines concernées IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-9, IL-11, IL-12, IL-13, IL-15, IL-21, GM-CSF, G-CSF, hormone de croissance, prolactine, erythropoïétine IFN-, IFN-, IL-10, IL-19, IL-20, IL-22 TNF-, TNF-, ligand de CD40, ligand de Fas, NGF (Nerve Growth Factor) IL-1, M-CSF, SCF (Stem cell factor), IL-18 Serpentines ou récepteurs aux sept hélices transmembranaires Chémokines Aux différents types de récepteurs correspondent des modes particuliers de transmission intracellulaire du signal. Par exemple, les chémokines agissent via les protéines G, c est-à-dire celles qui recourent au nucléotide GTP. D autres récepteurs comme ceux du M-CSF et du SCF ont une activité de tyrosine kinase. Les récepteurs de types I et II, qui intéressent la plupart des cytokines utilisent la voie dite JAK/STAT (Fig. 10-7). JAK est l abréviation de Janus kinase. Le nom Janus, qui désignait un dieu romain à deux visages, a été choisi parce que cette enzyme contient deux domaines homologues aux domaines tyrosine kinase.

53 166 membrane plasmique JAK Tyr-P STAT transcription noyau Fig Transmission du signal des cytokines par la voie JAK/STAT. à ces tyrosine-kinases de se phosphoryler mutuellement, le processus atteignant également le récepteur lui-même. Les tyrosines phosphorylées sont représentées comme des boules noires. Intervient alors un second acteur appelé STAT pour Signal Transducer, activator of transcription. La protéine STAT se lie au récepteur phosphorylé, subit elle-même une de tel ou tel gène. La combinaison de plusieurs types de JAK et de STAT selon la nature du récepteur permet de plus particulièrement du SCID lié au sexe. Le nombre de lymphocytes B est augmenté mais celui des T et des NK est des récepteurs de cytokines. On comprend.

54 167 L immunologie est née avec le développement des vaccins, et donc avec les notions de mémoire et de pour chaque antigène. L ensemble de ces mécanismes sont regroupés sous le terme d immunité naturelle (innate immunity). Ils existent avant la rencontre avec des agents pathogènes, et sont activés par eux avant L immunité naturelle a deux fonctions principales. La première est le contrôle ou l élimination de pathogènes sensibilisent aux infections. La deuxième fonction est la régulation de l immunité adaptative, surtout parce type de réponse adaptative pour que celle-ci soit la plus appropriée. A. LES BARRIÈRES NATURELLES Nos trois interfaces principales avec le milieu extérieur sont les épithéliums de la peau et des muqueuses des peptides antibactériens comme les défensines, ou les cathélicidines qui se retrouvent aussi dans les mouvement ciliaire du tractus respiratoire, sont des éléments de l immunité naturelle. Les défensines. Ces polypeptides antibactériens se retrouvent aussi bien dans les plantes que chez les insectes ou les mammifères. Chez l homme on en distingue deux familles. Les -défensines sont exprimées de façon constitutive par les neutrophiles dont ils constituent près de 20% du contenu des granules azurophiles, et par les cellules de Paneth, localisées au fond des cryptes de l intestin grêle. On les appelle aussi HNP-1, -2, etc (Human Neutrophil Protein). Les -défensines sont exprimées dans différents épithéliums (peau, poumon) en réponse à un stimulus aminés, comporte une partie hydrophobe et une partie hydrophile de caractère cationique, qui la fait adhérer aux polymères négatifs de la surface des bactéries Gram -. La défensine s insère ensuite dans la membrane par sa partie hydrophobe. Des oligomères forment alors des pores membranaires similaires à ceux du complexe lytique du complément. B. LES RÉCEPTEURS DE L IMMUNITÉ NATURELLE: Pattern Recognition Receptors (PRR) L immunité naturelle fonctionne grâce à un grand nombre de senseurs ou récepteurs qui diffèrent de ceux de l immunité adaptative (Ig et TCR).

55 168 - Ils reconnaissent des structures présentes sur les agents infectieux, souvent communes à plusieurs d entre eux, et absentes des cellules de mammifères. Les structures reconnues sont aujourd hui appelées les motifs récepteurs de l immunité naturelle sont appelés Pattern Recognition Receptors (PRR). On estime qu environ un millier de PAMP sont reconnus par les PRR. - Les PRR sont encodés par l ADN germinal, et sont donc tous présents chez tous les individus. Mais le polymorphisme allélique des PRR et de leurs voies de signalisation rend compte d une partie de notre inégalité face aux infections. - Les PRR peuvent être des protéines présentes à la surface ou à l intérieur de cellules, ou solubles dans le sang et les liquides extracellulaires. 1. Les récepteurs de la famille Toll (TLR: Toll-Like Receptors) particulier la drosophile. Plusieurs peptides antimicrobiens, dont la drosomycine, sont rapidement produits que des mouches mutantes pour une voie de signalisation qui détermine la polarité dorsoventrale pendant l embryogenèse, et qui implique un récepteur membranaire appelé Toll, ne produisent plus de drosomycine après une infection. observé en 1965 que ces souris étaient résistantes à la toxicité du lipopolysaccharide de bactéries Gram -, dont l injection est létale chez les souris de toutes les autres souches. Tous les effets du LPS (toxicité, activité d adjuvant immunologique, activation polyclonale des lymphocytes B) sont abolis par la mutation présente Gram - histidine) dans un gène inconnu qui code pour une protéine membranaire dont la séquence ressemble à celle de Toll. Le récepteur sera appelé Toll-like receptor (TLR) 4, parce qu il appartient à une famille. Il lie le LPS. dehors du système immunitaire. Les TLR sont des récepteurs membranaires avec une structure commune contenant un grand domaine extracellulaire en fer à cheval avec des motifs riches en leucine, et un domaine Parmi ceux-ci le LPS, qui se lie d abord à une protéine soluble appelée LBP (LPS-binding protein). Le couple LPS-LBP se lie ensuite à CD14, une protéine qui peut être soit soluble soit ancrée à la membrane plasmique des cellules. La liaison de CD14 au LPS va décrocher LBP, et le complexe LPS-CD14 s accroche alors à TLR4 et l active. D autres exemples de PAMP et TLR correspondants sont mentionnés dans la Table 11-1.

56 169 Les TLR se trouvent soit à la surface de la cellule (TLR2, 4, 5) soit dans les endosomes (TLR7, 8, 9), en fonction de la localisation des agents infectieux qu ils détectent. L activation des TLR, suite à leur dimérisation induite par liaison du ligand, active plusieurs voies de signalisation, mais il y a toujours une activation du facteur de transcription NF-kB, important dans le, TNF) et de chémokines, et l immunité naturelle (neutrophiles, macrophages, NK) et adaptative (lymphocytes). Les TLR qui détectent des acides nucléiques dans les endosomes, donc surtout des virus, stimulent une forte production d interférons de type I, qui ont une activité antivirale. Dans les cellules dendritiques, l activation de ces TLR va induire l expression en surface de molécules de costimulation pour les lymphocytes T (B7) et celle de cytokines (IL-12), qui va forcer la différenciation des lymphocytes T stimulés vers Th1 et CTL. Les TLR présents à la membrane plasmique vont aussi stimuler la phagocytose des ligands. Table Exemples de PAMP et PRR. Structures (PAMP) Agents pathogènes Récepteurs (PRR) Peptidoglycan La plupart des bactéries TLR2 Acide lipotéichoïque, peptidoglycan Bactéries Gram + TLR2 Zymosan Champignons TLR2 ARN double brin Plupart des virus TLR3 LPS, mannans Bactéries Gram -, champignons Complexe LBP-CD14-TLR4 Flagelline Bactéries TLR5 Oligonucléotides CpG non méthylés ADN bactérien TLR9 Mannans et mannoprotéines Levures Récepteur du mannose N-formyl-Met Partie N-terminale des protéines Récepteurs des chémokines synthétisées par les prokaryotes 2. Autres récepteurs de surface Parmi les récepteurs qui favorisent la phagocytose : la famille Scavenger (éboueur), avec trois groupes (SR-A, SR-B, SR-C). Le nom vient de ce que plusieurs de ces récepteurs captent les molécules de lipoprotéines de faible densité (Low Density Lipoproteins ou LDL) qui, altérées par oxydation ou acétylation, ne peuvent plus se lier à leur récepteur habituel. Plusieurs SR sont capables de lier des PAMP bactériens. Un autre récepteur d endocytose est le récepteur du mannose, une lectine qui lie le mannose ainsi que le général l acide sialique, la N-actétyl-galactosamine ou le galactose chez les mammifères. Deux récepteurs présents sur les neutrophiles et les macrophages reconnaissent des peptides contenant comme premier acide aminé une N-formylméthionine.

57 170 Au début des années 60, l invention de la chambre dite de Boyden, qui permet des mesures de chimiotactisme, soit la migration de cellules attirées par des ligands chimiques, révéla que les polynucléaires neutrophiles étaient attirés par des produits présents dans des milieux de culture de bactéries. Il ne fut pas tout de suite chimiotactiques étaient produites par beaucoup de bactéries différentes suggéra qu il pouvait s agir de composés propres aux bactéries. Diverses expériences incluant des incubations avec des peptidases, indiquaient que ces produits chimiotactiques étaient des petits peptides avec des groupements aminés bloqués. On postula qu il pouvait s agir de peptides correspondant aux extrémités N-terminales de protéines bactériennes, qui débutent par la formylméthione. Un criblage de peptides synthétiques montra en 1975 que des di- ou tri-peptides commençant avec de la formylméthionine pouvaient effectivement activer les neutrophiles, le composé le plus E. coli. Le fmlp ne fait pas qu attirer les neutrophiles, il active aussi leur dégranulation, ce qui est généralement mesuré en dosant l activité de l enzyme lysosomiale N-acétyl-ß-D- acides aminés, contient 7 régions transmembranaires, et présente des homologies de séquence avec les autres récepteurs de chémokines. Il active plusieurs voies de transduction (MAP kinases, protéines G, IP3-calcium- PKC), et entraine la migration cellulaire (chimiotactisme) des neutrophiles, leur production de superoxyde par les neutrophiles. Il est possible que des mutations du récepteur fmlp soient responsables de certaines sensibilités particulières à des infections bactériennes, en particulier des périodontites sévères chez des sujets Listeria monocytogenes. Le récepteur du fmlp est présent aussi sur d autres types cellulaires que les neutrophiles, comme les hépatocytes et des cellules du système nerveux central, et deux autres récepteurs apparentés existent chez l homme, suggérant qu il y a encore d autres fonctions pour ces molécules, et certainement d autres ligands. Les protéines qui sont synthétisées à l intérieur de nos mitochondries, et qui ne constituent pas l ensemble des protéines mitochondriales, contiennent aussi de la formylméthionine comme acide aminé aminoterminal. in vitro le récepteur au fmlp, ce qui suggère que lors d une lésion tissulaire importante, des cellules détruites qui relarguent des protéines mitochondriales pourraient recruter et activer des neutrophiles. Mais l importance de ceci in vivo n est pas connue. 3. Récepteurs cytoplamiques - Détection d acides nucléiques. RIG-I détecte l extrémité 5 non coiffée d ARN simple brin, MDA5 détecte de longs ARN double brin, DAI détecte l ADN double brin. - Détection de bactéries. NOD1 et NOD2 reconnaissent des parties de peptidoglycan, sur des bactéries Gram + et Gram - NOD1 ou NOD2, donnant des formes inactives des protéines, prédisposent à la maladie de Crohn, caractérisée par une - Plusieurs PRR cytoplasmiques qui détectent des produits bactériens, des acides nucléiques, Jürg Tschopp, chercheur suisse qui l a découverte à Lausanne en Le résultat est l activation, par clivage, de la caspase-1. Celle-ci va cliver le précurseur de l IL-1 (35 kd), inactif, en IL-1 active (17kD), avant la sortie de cette dernière de la cellule. Une production d IL-1 requiert donc deux signaux: le premier peut

58 171 être un TLR, passe par NF-kB et active la transcription du gène IL1B et ainsi la caspase 1 pour produire de l IL-1 recombinante d un antagoniste du récepteur de l IL-1, l anakinra. C. INFLAMMATION locale est importante, comme un abcès, soit parce qu elle est diffuse, comme une infection virale. cellules productrices de ces cytokines sont les macrophages. Dans un contexte infectieux, c est la reconnaissance par les divers Pathogen Recognition Receptors (PRR) des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMP) qui est la cause de cette production de cytokines Ces mêmes récepteurs PRR peuvent également être activés en absence d infection et provoquer une suivie d une reperfusion comme dans l infarctus du myocarde, dans les traumatismes ou suite à l exposition à des agents toxiques ou à une irradiation. Dans ces situations, la nécrose cellulaire induite par l agression au récepteur TLR4, ou comme l ATP qui active un récepteur purinergique à la surface des macrophages. Les cellules nécrosées relarguent également de l acide urique qui formera des cristaux d urate de sodium qui articulations, provoquées par la formation et le dépôt de cristaux d urate de sodium. Dans l athérosclérose, complément, prostaglandines, facteurs de la coagulation, etc), et plusieurs types cellulaires sont impliqués.

59 172 Le rôle du TNF est illustré par l expérience suivante. Des bactéries inoculées en sous-cutané chez un lapin engendrent une infection locale. Mais si l animal reçoit en même temps des anticorps anti-tnf, l infection se généralise parce que les bactéries disséminent par voie sanguine. La protection conférée par le TNF dépend en partie du déclenchement de la coagulation, qui commence par l adhérence des plaquettes à l endothélium, suivie d une occlusion vasculaire par le caillot. Cela permet de limiter la diffusion de l infection, et de forcer le passage des agents infectieux par la voie lymphatique, ce qui initie ou stimule une réponse immunitaire hypovolémie (réduction du volume sanguin) et un choc. Survient alors le syndrome de coagulation intravasculaire disséminée (CIVD), suivi d hémorragies suite à la consommation des facteurs de coagulation. L ensemble de ces symptômes constitue le choc septique, souvent mortel. l hypothalamus en y induisant la production de métabolites de l acide arachidonique (prostaglandines). Ce (antipyrétique) de l aspirine (acide acétylsalicylique) s explique par une inhibition de la cyclooxygénase, s explique par une réduction de synthèse de prostaglandines par les macrophages eux-mêmes. L hypophyse diminuer la production d IL-1 par les macrophages, ce qui permet d éviter un emballement du système, et induisent, avec l IL-6, la production des protéines de la phase aiguë. Les macrophages produisent du GM-CSF et du G-CSF, qui stimulent dans la moelle osseuse la production de neutrophiles et de monocytes. L augmentation du nombre de neutrophiles dans le sang, la neutrophilie, est 3. Les protéines de la phase aiguë sont produites par le foie. Ce sont l IL-1 et l IL-6 qui sont principalement responsables de ces effets. La synthèse de protéines, comme l albumine et la transferrine, diminue, alors que pour d autres elle augmente à des degrés divers. Pour la CRP, le changement est spectaculaire, le taux peut s élever jusqu à 1000 fois la l haptoglobine qui, en cas d hémolyse, sert de transporteur à l hémoglobine. La plupart des inhibiteurs de protéases comme l 1-antitrypsine et l 1-antichymotrypsine font également partie des protéines de la phase 1-antitrypsine. Les infections conduisent chez

60 ces patients à une destruction progressive des poumons par absence d inhibition de l élastase et d autres protéases libérées par les leucocytes neutrophiles. 173 D. LES MACROPHAGES Les monocytes du sang deviennent des macrophages quand ils entrent dans les tissus, où ils vivent deux à trois mois. Ils sont mobiles et phagocytent activement. À 37 C, au contraire des lymphocytes, les macrophages adhèrent fortement à des surfaces de plastique ou de verre, ce qui permet de les isoler ou de s en débarrasser. L irradiation d un animal élimine la plupart de ses lymphocytes, mais ne le prive pas de ses macrophages car, et (3) les récepteurs pour le facteur C3 du complément. Les macrophages portent également une variété de PRR. 1. Présentation des antigènes par les macrophages Les bactéries et les antigènes sous forme de particules, qui sont captés par phagocytose, ou les antigènes solubles, qui le sont par pinocytose, sont dégradés par les enzymes des lysosomes qui fusionnent avec les classe II. Voici quelques expériences illustrant ce rôle indispensable des macrophages dans le bras afférent de l immunité adaptative. Les préparations d albumine sérique bovine (BSA) contiennent habituellement des agrégats de diverses tailles, que l on peut récupérer par centrifugation. Si l on immunise un lapin avec le surnageant qui contient la forme non agrégée ou avec le culot riche en agrégats, on constate que les anticorps anti-bsa apparaissent plus rapidement et à des titres plus élevés quand ce sont les agrégats qui sont inoculés. Après injection intraveineuse, ils ont une demi-vie sanguine de moins d un jour, contre 4 jours pour la forme non agrégée, car ils sont rapidement captés par les macrophages des organes lymphoïdes. Au cours d une deuxième expérience, on inocule un mélange de BSA agrégée et non agrégée. On prélève le sérum et les macrophages du lapin au 4e jour après l inoculation et on les injecte séparément à deux autres groupes d animaux. Alors que le sérum, qui ne contient plus que la BSA non agrégée, n induit pas d anticorps vis-à-vis de laquelle on souhaite obtenir des anticorps, on peut également coupler l antigène à des anticorps provenant d une précédente immunisation. Les complexes sont hautement immunogéniques parce que l antigène est agrégé, et aussi à cause de l effet opsonisant qu exercent les anticorps ainsi que les facteurs du complément, si bien sûr les complexes ont été formés en présence de sérum frais. Pour l étude in vitro du rôle des macrophages dans la production d anticorps, l antigène est incubé avec des mélanges de lymphocytes T et B normaux dont les macrophages sont retirés par adhérence (Table 11-2). Après PFC. Par contre, elles sont nombreuses si l on ajoute des macrophages qui ont été incubés pendant quelques jours avec la BSA, même si un lavage a débarrassé ces cellules de l antigène non capté.

61 174 Table Étude in vitro du rôle des macrophages dans la réponse à anticorps. Culture PFC anti-bsa 10 7 lymphocytes lymphocytes + 0,1 g de BSA lymphocytes + 0,01 g de BSA lymphocytes macrophages incubés avec 0,1 g de BSA lymphocytes macrophages incubés avec 0,01 g de BSA macrophages incubés avec 0,1 g de BSA 0 Les lymphocytes de la rate d un animal non immunisé ont été débarrassés des macrophages par adhérence au plastique. BSA = albumine sérique bovine. Le résultat d une telle expérience peut être interprété en disant que les macrophages sont nécessaires parce qu ils sécrétent un facteur soluble indispensable à la réponse immunitaire, ou que le lavage n a pas éliminé in vitro est la prolifération de adhérence, la prolifération est faible, même en présence d antigène. 2. La fonction effectrice des macrophages Les macrophages sont, par leurs récepteurs Fc et leurs récepteurs pour les facteurs du complément, des effecteurs de l immunité humorale : ils phagocytent les antigènes opsonisés. Cette activité phagocytaire est renforcée par le facteur C3 du complément et ses différents fragments qui se lient à différents récepteurs. Les macrophages sont les effecteurs des lymphocytes T intracellulaires. La destruction des bactéries fait intervenir des mécanismes oxydatifs, similaires à ceux des neutrophiles. TNF. E. LES LEUCOCYTES NEUTROPHILES Les neutrophiles, qui sont normalement peu nombreux dans les tissus, ne survivent que 6 à 12 heures après leur sortie de la moelle osseuse, qui chez un adulte produit neutrophiles par jour. Ils ont une importante activité de phagocytose, induite par leurs récepteurs Fc et leurs récepteurs pour le complément. Les phagosomes vont fusionner avec les granules dits primaires ou qui sont des lysosomes avec leur panoplie typique d enzymes qui dégradent protéines, lipides, polysaccharides et acides nucléiques. On y trouve aussi les défensines et la myéloperoxydase. Dans les granules secondaires ou on trouve la collagénase, l activateur du plasminogène, la gélatinase et le lysozyme, mais la protéine la plus abondante dans ce type de granules est la lactoferrine, une protéine homologue à la transferrine du sérum. Toutes deux inhibent la croissance des bactéries en captant le fer nécessaire à leur développement. Au décours d infections bactériennes avec une mobilisation locale d un très grand nombre de neutrophiles, l accumulation des bactéries tuées et des neutrophiles morts constituent ce que l on appelle le pus.

62 175 Respiratory burst Lors d une infection bactérienne, les neutrophiles phagocytent les bactéries et les phagosomes fusionnent avec les granules contenant des peptides antimicrobiens qui déstabilisent la membrane des pathogènes. L élimination des bactéries est également assurée par un processus de production de radicaux oxydés résultant d un «respiratory burst». Les neutrophiles ou les monocytes au repos consomment peu d oxygène, obtenant leur énergie par la glycolyse. Mais après une stimulation, leur consommation d oxygène augmente fortement, un phénomène qui a été appelé «poussée respiratoire» (respiratory burst). Cette consommation d oxygène n est pas inhibée par de l azide ou du cyanure, qui inhibent les enzymes respiratoires mitochondriaux, et n a donc rien à voir est activée par la phagocytose et catalyse la réaction 2 O NADP + + produit dans le cytoplasme par le cycle des pentoses phosphates. L anion superoxyde, instable, forme spontanément du peroxyde d hydrogène ou eau oxygénée (2 O > 2 O 2 + O 2 ). Cette dernière est immédiatement convertie par la myéloperoxydase en acide hypochloreux : 2 O 2 + Cl Ce dernier, ingrédient actif de l eau de Javel, se transforme en chlore : - Cl 2 - Acide hypochloreux et chlore sont très réactifs et leur pouvoir d oxyder et de chloriner des protéines est responsable d un effet désinfectant. Dans les macrophages, en plus, l anion superoxyde peut également réagir avec de l oxyde nitrique NO produit par la dégradation de l arginine par la NO synthase inductible. NO synthase inductible O - 2 L-arginine L-citrulline + NO ONOO - (peroxynitrite) Cette réaction produit du peroxynitrite fortement toxique pour les bactéries. Un autre mécanisme anti-bactérien mis en oeuvre par les neutrophiles consiste en la projection dans le milieu Ce réseau provient de la désintégration de la membrane nucléaire des neutrophiles, permettant le mélange de composants nucléaires, cytoplasmiques et granulaires qui vont piéger les bactéries du milieu extracellulaire et les attaquer via l activité des peptides anti-microbiens et des protéases.

63 176 Une neutropénie (trop peu de neutrophiles dans le sang) est considérée comme sévère quand le nombre de leucocytes neutrophiles est inférieur à 500 cellules par mm 3, la norme étant de à par mm 3. Il en existe diverses formes congénitales, qui s accompagnent de deux types de symptomatologie : l absence pas la cause réelle de ces neutropénies congénitales, la plupart des patients qui en souffrent répondent bien au traitement par le G-CSF. L anomalie la plus fréquente qui affecte les neutrophiles est l absence de myéloperoxydase. Curieusement, résistent généralement aux infections bactériennes. L enzyme comporte quatre sous-unités, dont chacun des gènes correspondants peut être affecté. La forme la plus fréquente (70 %) est celle qui est liée au chromosome X. La conséquence, quelle que soit la sous-unité touchée, est l incapacité des patients à se défendre contre les bactéries productrices de catalases, c est-à-dire d enzymes capables de réduire l eau suite aux infections à répétition s accompagnent de la formation de granulomes volumineux qui ressemblent à ceux qui surviennent au cours de la tuberculose ou de la lèpre, d où le nom de maladie granulomateuse chronique, dont un des effets est leucocytes au bleu de tetrazolium. Ce colorant jaune est réduit par les neutrophiles normaux en un précipité souffrant de maladie granulomateuse chronique ne peuvent être colorés. F. LES CELLULES NK Décrites plus haut, elles constituent un volet important de l immunité naturelle. G. LE SYSTÈME DU COMPLÉMENT Jules Bordet, Prix Nobel de physiologie ou médecine 1919 toutes ses études : entré à dix ans à l Athénée royal de Bruxelles, qui porte aujour hui son nom, il en sort à 16 et s inscrit à la Faculté de Médecine de l Université libre de Bruxelles. Il y réussit en un an les deux premières candidatures et est diplômé docteur en Médecine, avec la plus grande distinction, à l âge de 22 ans. Au cours même de ces études accélérées, il effectue un travail de recherche en Bactériologie, ce qui lui vaut une bourse de voyage du Gouvernement, grâce à laquelle il part, en 1894, pour l Institut Pasteur de Paris.

64 177 L Institut rayonnait alors de toute la gloire de Pasteur qui, atteint par l âge, ne travaillait plus mais animait encore qui, tous, s étaient déjà ou allaient s illustrer par des découvertes mémorables. Mais c est dans le laboratoire de Metchnikoff qu entre Jules Bordet : la phagocytose, découverte par ce grand zoologiste, en était le thème principal et paraissait constituer le fondement essentiel de la défense des eucaryotes contre les infections et la pénétration de substances étrangères dans leurs cellules et leurs tissus. Très vite, Bordet montre que si des vibrions du choléra, injectés à un cobaye vacciné contre cette maladie, sont rapidement détruits, comme venait de l observer Pfeiffer, c est sous l action combinée d une «sensibilisatrice» ou «anticorps» et de l «alexine» (qu on appelle aujourd hui complément) que cette lyse bactérienne a lieu, et non à l intermédiaire de la phagocytose comme le pensait Metchnikoff. Il éclaire ainsi l autre face de l immunité : humorale par opposition à cellulaire et, pendant trois quarts de siècle, cette dualité allait nourrir les controverses, stimuler et susciter de nombreuses découvertes. le sérum d un malade : Bordet fonde ainsi le «séro-diagnostic», en 1895, et cette méthode sera appliquée à de complément», dont il étudiera avec Gengou plusieurs des innombrables applications, et dont l une est connue de tous les médecins sous le nom de réaction de Bordet Wasserman, pour le séro-diagnostic de la syphilis. les cellules, et notamment les globules rouges, si bien que l étude des sérums hémolytiques lui permet bientôt de montrer que la diversité zoologique est également chimique et qu elle repose sur des molécules caractéristiques de l espèce concernée, ce qui donne à la taxonomie un support sérologique irréfutable. Quelques mois plus tard, l étude des sérums hémolytiques débouchait sur la découverte par Landsteiner du premier des systèmes de groupes sanguins dans l espèce humaine : le système ABO, et ouvrait ainsi toute grande la porte de l Immunohématologie. Le séjour de Bordet à Paris dura sept ans mais connut, en 1897, un intermède : l Institut Pasteur l envoie au Transvaal, en Afrique du Sud, où la peste bovine décime les troupeaux. Bordet y recommande la vaccination, sous le couvert d une injection d immunsérum d animal guéri, ce qui confère une protection durable au prix d une infection bénigne et conduit rapidement à l éradication de la maladie. direction à Jules Bordet qui reçoit alors, personnellement, de Mme Pasteur, l autorisation de l appeler «Institut Pasteur du Brabant». A Bruxelles, il se consacre principalement, pendant plusieurs années, à l étude de l immunité humorale : il analyse les mécanismes de la réaction antigène-anticorps et formule sa théorie de «l union en proportions variables», coagulation du sang. qu il parvient à cultiver grâce à la mise au point, avec Gengou, d un nouveau milieu nutritif. Ce bacille, chacun le sait, permet depuis lors la vaccination des jeunes enfants, en association habituelle avec ceux de la diphtérie et du tétanos. responsable de la pleuro-pneumonie des bovidés. A partir de 1920, il s attache durant plusieurs années, à l étude de rassembler toutes les connaissances acquises en Immunologie au cours de ce quart de siècle en un ouvrage maladies infectieuses». Une seconde édition en sera donnée en 1939 et ces deux volumes auront été, pendant 30 ans, une référence mondiale en Immunologie.

65 178 il est ainsi le premier lauréat belge. Outre la direction de l Institut Pasteur du Brabant qu il assume pendant 37 ans, de 1903 à 1940, Bordet est aussi, à partir de 1907, professeur de Microbiologie à la faculté de Médecine de l ULB et il est appelé, en 1933, Il était membre de nombreuses Académies européennes et avait présidé la nôtre, membre de l Institut de France les témoignages d estime et de sympathie qu il avait reçus, il était particulièrement sensible à ceux qu en diverses témoigne encore aujourd hui. Jules Bordet est décédé le 6 avril 1961, dans sa quatre-vingt onzième année. Par la diversité et la richesse de ses travaux, tant en bactériologie qu en immunologie, et par l impact de ses des principaux fondateurs de l Immunologie moderne. de cobayes immunisés sur des vibrions de choléra. Le sérum contenait deux activités. L une, thermostable et 30 min) avec un sérum inactivé à l ammoniaque, Bordet pouvait reconstituer le système hémolytique, ce complément. Pendant longtemps la seule activité physiologique connue du complément était la lyse, où comme son nom l indique il complète l action des anticorps. Mais ses effets sont multiples : l opsonisation des particules ou entre autres aux anaphylatoxines et aux agents leucotactiques, la solubilisation des complexes immuns par insertion de certains facteurs dans le réseau antigène-anticorps, ou la régulation de la réponse immunitaire. L importance biologique du complément est suggérée par la conservation de ce système au cours de l évolution. 1. L activation de C3 Le système du complément est composé de différentes protéines ou facteurs dont l activation résulte d une cascade protéolytique. Le facteur central du système du complément est C3. Véritable carrefour biologique, C3 peut être activé selon deux processus (Fig. 11-1). La voie dite classique, car décrite la première, passe par les facteurs C1, C4 et C2 et la voie alternative, dont le fonctionnement repose sur les facteurs D, B et P. L activation de C3 déclenche un processus de lyse auquel participent les facteurs C5, C6, C7, C8 et C9.

66 179 Voie classique Voie des lectines Voie alternative et unies par un pont disulfure (Fig. 11-2). L activation de C3 consiste en une par C4b C2b C3 Bb C3b l une des deux C3-convertases provenant des voies classique ou alternative. Un C3a petit fragment de 9 kda, C3a, est détaché C3b. Il exerce une activité d anaphylatoxine : injecté dans la peau, il cause une irritation Fig Activation de C3 par les voies classique et alternative. Les pointillés indiquent des protéases. opsonine Complexe anaphylatoxine Lytique cutanée à des doses aussi faibles que 1 à 2 picogrammes (10-12 g). Le reste de la molécule, C3b par une liaison covalente de type ester, 2 O, à toute molécule voisine (protéine, polysaccharide) porteuse seconde. Aussi, seules les structures très proches du lieu d activation, souvent les anticorps ou les antigènes, CR1, présent sur les granulocytes et les macrophages, et sont ainsi plus facilement phagocytées. C3b est donc une opsonine. Une autre de ses propriétés est de s associer aux C3-convertases et de rediriger leur activité protéolytique vers le facteur C5. L activation de celui-ci va déclencher le processus de lyse de la cellule sur laquelle la C5-convertase, faite de l association d une C3-convertase avec C3b, s est déposée. surface surface NH 2 thioester bond O C S S S SS β α C3-convertase C3a surface O O C SH S S SS C3b O O C SH C3dg Factor I Factor I (C3-inactivator) O O C SH S S SS C3c S S SS ic3b Fig Activation puis dégradation protéolytique de C3.

67 Fig Electrophorèse en gel d agarose d un sérum frais et d un sérum conservé à 4. Lorsqu un sérum est conservé non congelé, la jours. Sérum conservé à 4 C Sérum frais C3 Ig 2. La voie classique La C3-convertase (C4b2b) de la voie classique est un complexe de deux molécules provenant de l activation des facteurs C4 et C2 par C1, formé lui-même de cinq molécules : une de C1q, deux de C1r et deux de C1s (Fig. 11-4). C1r et C1s sont unis par des ions Ca 2+ selon la formule : C1r 2 - Ca 2+ - C1s 2. Dans C1, c est C1s qui agit sur C4 et C2. Pour cela, il doit subir l activité protéolytique de C1r, qui entre en action sous l effet d une activatrices. La thermolabilité du complément C1q C1r C1s est essentiellement due à la fragilité de C1q. C1q C1r C1s C1q C1r C1s activateurs de la voie classique (IgM, IgG polymérisées) surface C4 C4b C4b C4b C2 C2b C3 convertase de la voie classique C4a C2 C2a Fig Formation de la C3-convertase de la voie classique. Le fragment C2b est encore appelé C2a par certains. C était sa première dénomination, mais pour une raison de cohérence avec les dénominations des autres facteurs du complément dont les fragments impliqués dans la cascade de réactions s appellent C4b, C3b, C5b et Bb, la plupart des auteurs donnent le nom de C2b à la partie de C2 qui reste attaché à C4b. C1q a la forme d un bouquet de tulipes. La partie globulaire ou carboxyterminale de chaque unité se lie au domaine C 2 des IgG (IgG1, IgG2, IgG3) et au domaine C 4 des IgM. Pour que C1q soit activé, il faut qu il se lie à plusieurs molécules d IgG. Ce qui est possible quand celles-ci forment des complexes antigène-anticorps. On peut obtenir le même effet en agrégeant les IgG par chauffage à 63 C, en les adsorbant sur une surface en plastique, ou en les traitant à la glutaraldéhyde. C1q pouvant se lier par plusieurs sites aux différentes molécules d IgG constituant l agrégat, la stabilité du complexe est fortement accrue. Pour l IgM, l agrégation n est pas nécessaire, puisqu elle est pentamérique. C est un changement de conformation de l interaction avec l antigène qui rend le domaine C 4 de l IgM accessible à C1q.

68 181 C1r et C1s sont des sérine-protéases dont les séquences comportent de nombreuses homologies. La ou de C1s comporte deux domaines globulaires; le plus volumineux contient le site catalytique (Fig. 11-5). C1r 2 -C1s 2 s r r s + C1q 10 nm Fig Le complexe C1. par une partie globulaire. La partie de C1q qui se présente sous forme d hélice rappelle le collagène par sa structure Les molécules C1r et C1s entrelacent les tiges de la molécule C1q en formant une sorte de huit, ce qui permet une juxtaposition des quatre domaines responsables de l activité protéolytique. unies par. Le reste de Il n est donc pas surprenant de retrouver du C4b et du C3b dans les complexes immuns circulants. C4b lié au complexe ou à une membrane cellulaire capte C2 en présence de Mg 2+, et C1s scinde cette protéine monocaténaire en deux fragments : C2a et C2b. Le complexe C4bC2b doit son activité protéolytique à C2b. La voie classique peut être activée, en plus des complexes immuns, par la protéine CRP (C Reactive Protein) se lie à la capsule du p 3. La voie des lectines La MBP, ou protéine sérique liant le mannose, a une structure semblable à celle de C1q, les deux molécules faisant partie de la famille des collectines (lectines ayant une séquence proche de celle du collagène). La ressemblance s étend à leur fonction, la MBP étant capable, avec l aide de deux protéases, MASP1 et MASP2 (MASP pour Mannan-binding lectin Associated Serine Protease résidus mannosyl ou fucosyl terminaux d une bactérie qui déclenche le processus.

69 La voie alternative L activation de la voie alternative repose sur la présence initiale de faibles quantités de facteur C3 dont la 2 2 O s associe avec le facteur B, qui est clivé 2 OBb constitue la C3-convertase soluble. Chaque C3-convertase peut cliver un grand nombre de facteur C3 en C3b. Comme illustré à la Figure 11-2, C3b se lie de façon covalente à une surface quelconque, elle peut s associer avec le facteur B pour former une nouvelle C3-convertase. De cette façon, le C3b produit soit par la voie alternative, soit par la voie covalente à une C3-convertase, elle va réorienter l activité protéolytique du complexe vers C5 (Fig. 11-6). C3 C3 C3 H 2O C3 H 2O Bb C3b B D surface C3b C3b Bb B D boucle Fig Formation de la C3-convertase par la voie alternative. L hydrolyse spontanée du 2 O) qui s associe au facteur B. Le clivage du facteur B en Bb par une autre sérine protéase, le facteur 2 OBb qui est capable de cliver le facteur C3 en C3b. Le C3b ainsi de la liaison thioester par un hydroxyle. Le C3b s associe alors au facteur B qui sera clivé par le facteur D, produisant le complexe C3bBb qui est la C3-convertase active de la voie alternative qui va cliver d autres molécules C3 en C3b. Les molécules C3b générées par la voie alternative ou par la voie classique vont soit s associer avec la C3-convertase facteur B pour former davantage de C3-convertase C3 C3b surface C3b C3b Bb Comme C2 à C4b, le facteur B ne se lie à C3b qu en présence de Mg 2+. C est ainsi qu il est possible de savoir diamine-tétra-acétique) en captant calcium et magnésium bloque toute activation du complément, mais n inhibe que la voie classique. telles que CR1 (récepteur C3b), DAF (Decay Accelerating Factor), MCP (Membrane Cofactor Protein), et

70 différents facteurs rendent C3b sensible à l action protéolytique du facteur I (sérine protéase). Par contre, lorque le C3b se lie à une molécule appartenant à un agent pathogène, celui-ci n exprime pas les molécules au pathogène peut ainsi s associer au facteur B et déclencher l activation de la voie alternative. De plus, cette association entre C3b et B est favorisée par le facteur P (properdine), qui semble être recruté à la surface cellulaire microbienne. Les sérine-protéases. Les membres de cette famille d enzymes protéolytiques (leur centre actif se trouve à hauteur d un résidu sérine) la chymotrypsine sont des exemples typiques. À l exception de la carboxypeptidase, toutes les protéases du complément, C1r, C1s, C2, B, D et le facteur I, sont des sérine-protéases. 183 C3, C4 et C5, membres d une même famille. 2-macroglobuline, protéine sérique abondante, agissant comme inhibiteur de protéases. C5, bien qu appartenant à la même famille, a perdu la séquence permettant la liaison thioester. 5. Le processus de lyse surface C4b C3 convertase voie classique Voie classique Voie des lectines C5 convertase voie classique = C4bC2b + C3b C2b C6 C8 C5b678(9) n C3 C3b C5 C5b C3a C5a Voie alternative C7 C9 Bb Complexe lytique Fig Formation de la C5-convertase. C3b surface C3 convertase voie alternative C5 convertase voie alternative = C3bBb + C3b C5 est une protéine homologue de C3 et C4. et mais ne contient pas de liaison thioester. Sous l action des C5-convertases (Fig. 11-7), C4b2b3b ou (C3b) 2 BbP, C5 est clivé en C5a et C5b, lequel est très labile. Mais si du facteur C6 est ajouté alors que C5b est encore lié à la C3-convertase, C5b garde toute son activité. Le complexe C5b6 peut être isolé et gardé stable de C5b activé. Les C5-convertases libèrent un fragment C5a doué, comme C3a, toutes deux à C5b, qui possède également un de C8 aux cellules porteuses du complexe C5b-7. L utilisation de facteurs marqués à

71 184 mais n y pénètre pas. L addition successive de C5b6 et de C7 à des globules rouges, à des bactéries ou à des à la lyse, mais elle est plus lente qu en présence de C9. Par ailleurs, si l activation de C5 et l assemblage de facteurs lytiques ne surviennent pas à proximité d une membrane lipidique, le complexe devient rapidement inactif (Fig. 11-8). surface C5 convertase C3b C6 C7 C5 C5b C5b6 C5b67 C8 nc9 C5b67 C5b678 C5b678 MEMBRANE poly- C9 Fig Formation du complexe lytique ou complexe d attaque membranaire. (MAC = Membrane Attack Complex). Les formes métastables C5b et C5b-7 sont en grisé. C5b est attaché faiblement à C3b, lui-même lié à une le complexe C5b-7. Certaines toxines comme la mellitine du venin d abeille agissent selon le même mécanisme. Le caractère original des facteurs du complément est le fait qu ils n acquièrent cette propriété lipophile qu après activation. gauche) et après leur réinsertion dans un liposome (à droite). À la surface des cellules traitées par le complément, apparaissent de nombreuses taches d environ 10 nm de traitant ces membranes par un détergent comme le désoxycholate (DOC), on peut détacher ces anneaux et les réinsérer, si on élimine le détergent par dialyse, dans les membranes de liposomes. La structure macromoléculaire, après dissociation par du dodecyl sulfate de sodium (SDS), se résout à l électrophorèse C8 et C9, avec une nette prédominance de C9. Le complexe C5b-8 lyse les cellules à lui seul, en l absence de C9, mais dans ce cas, on n observe pas les anneaux caractéristiques. Par contre, le facteur C9 isolé a tendance à former à lui seul des agrégats moléculaires ressemblant aux anneaux, mais en l absence de C5b-8, ce phénomène est très lent. Après

72 marquage par des anticorps anti-c5 marqués à l or colloïdal, on peut repérer le complexe C5b-8 attaché aux anneaux formés par C9 (Fig. 11-9) nm 17 nm C5b-8 MEMBRANE C9 16 nm Fig Structure du complexe lytique. Le complexe C5b-8 dirige la polymérisation de C9 qui aboutit à la et de C8 et le facteur C9 ont une homologie de séquence de 20 à 30 %. Cette partie commune est probablement à la base de l aptitude de ces facteurs de passer rapidement d un état hydrophile à un état hydrophobe leur permettant de s insérer dans les membranes cellulaires. La comparaison la plus intéressante est celle qui peut être établie entre C9 et la perforine, protéine présente à ceux qui sont formés par C9 et contribue, comme son nom l indique, à l activité lytique. Ces deux protéines ont une homologie de séquence de 27 %. Les facteurs terminaux du complément exposent au cours de leur activation des régions hydrophobes par lesquelles ils vont s insérer dans la couche lipidique des membranes, où ils forment des pertuis. Sous l effet de la caractéristiques de la lyse par le complément est l élimination des molécules de phospholipides. Ce phénomène serait dû à une insertion partielle des facteurs lytiques suivie de l élimination du complexe protéine-lipides. Cette expulsion de molécules phospholipidiques obtenue par des doses importantes de complément peut à elle seule désintégrer la membrane. C est probablement ce mécanisme qui intervient dans l action virolytique du complément. La simple formation de pertuis dans l enveloppe d un virion ne peut le détruire puisque, dans ce cas particulier, l effet de la pression oncotique ne peut jouer. Dans la lyse bactérienne, un facteur supplémentaire intervient. Il s agit du lysozyme, qui attaque l acide muraminique. Ce polysaccharide entre dans la constitution de la paroi des bactéries. Dans la plupart de celles-ci, l acide muraminique n est pas directement accessible, il ne l est qu après action des facteurs lytiques du complément. Le lysozyme est une petite protéine (14 kd) de caractère très basique, abondant dans les neutrophiles et les macrophages. Il est présent également dans la plupart des sécrétions externes. 6. Inhibiteurs et inactivateurs du complément L activation d un seul complexe C1 peut générer plusieurs centaines de molécules de C3b qui peuvent se par la voie classique induit automatiquement la formation de la C3-convertase de la voie alternative, C3bBb. L activité protéolytique de C1r et C1s est contrôlée par le C1-inhibiteur, qui est lié de manière réversible au complexe C1 non activé. L interaction de C1q avec les agents activants va lever l inhibition exercée par le C1-inhibiteur et permettre l autoactivation de C1r et l activation des molécules de C1s voisines. Le complexe activé C1r-C1s se détache de C1q et attaque le facteur C4. Cependant le C1-inhibiteur, qui retrouve accès aux deux protéases, va s y lier de manière covalente et interrompre le processus d activation. C1-inhibiteur appartient à une famille d inhibiteurs de protéases appelés serpines (serine protease inhibitor). Cette famille

73 186 comporte diverses protéines plasmatiques telles que l 1-anti-trypsine et l antithrombine III. Leur ensemble constitue 20 % des protéines plasmatiques. Dès sa formation, C3b est la cible d une protéase appelée C3-inactivateur ou facteur I Fig. 11-2). sa capacité d opsoniser en se liant au récepteur CR3 des macrophages. Sous l action de la plasmine ou du d ic3b perd le fragment C3dg (41 kd). Le reste de la molécule est appelé C3c (Fig. 11-2). va inactiver C4b. Une seconde libère un petit fragment, C4d, qui reste attaché aux complexes immuns ou, et qui protéine liant C4 (C4 binding protein, C4bp). La molécule C4bp ressemble à une araignée dont chacune des respectives sur C3b et C4b. Deux protéines de membrane (Table 11-3), le récepteur pour C3b (CR1) et le cofacteur de membrane dit MCP (Membrane Cofactor Protein), favorisent également l inactivation de C3b et de C4b par le facteur I. Les cellules porteuses de CR1 et de MCP, en particulier les globules rouges, peuvent ainsi se protéger des dépôts intempestifs de C3b ou C4b. Une protéine de membrane appelée DAF (Decay Accelerating Factor) dissocie C4b de C2b dans la C3-convertase de la voie classique. Table Principaux récepteurs pour des facteurs du complément Récepteur Ligand Cellules Fonction CR1 C3b Globules blancs, Globules rouges Inactivation C3b, phagocytose, clearance complexes immuns CR2 C3d, C3dg, ic3b Lymphocytes B, FDC CR3 et CR4 ic3b Macrophages Phagocytose Membrane Cofactor Protein (MCP, CD46) C3b, C4b Globules blancs, cellules épithéliales, cellules endothéliales Inactivation C3b, C4b, récepteur virus rougeole Decay Accelerating Factor (DAF, CD55) C3b, C4b, Bb Globules Blancs, globules rouges, plaquettes Inactivation C3-convertases C8 Beaucoup Inhibition complexe lytique Protectine (CD59) C8-9 Beaucoup Inhibition complexe lytique Récepteur pour C3a, C4a, C5a C3a, C4a, C5a Globules blancs, autres (mastocytes)

74 187 Plusieurs facteurs protègent les cellules contre le complexe lytique (Table 11-3). C8bp ou Facteur de C9. La protectine (CD59) est une autre protéine de surface, qui lie C8 et C9 et bloque la polymérisation de protéine S (Spreading protein) ou vitronectine peut se lier au complexe C5b-7 et l empêcher de s intégrer dans les membranes cellulaires. Les complexes S-C5b-7 sont alors éliminés par liaison aux récepteurs de la protéine S, présents sur diverses cellules. 7. Activités biologiques du complément Les fragments C3a, C4a et C5a ont des propriétés anaphylactiques, c est-à-dire qu ils provoquent de la vasodilatation, une augmentation de la perméabilité vasculaire et une contraction des muscles lisses par action directe ou par la voie de médiateurs libérés lors de la dégranulation des leucocytes basophiles et des mastocytes. Peu après leur libération, les anaphylatoxines sont rapidement inactivées par une carboxypeptidase, qui détache l arginine C-terminale. Cette enzyme agit également sur les kinines. C5a est doué de propriétés particulières. Il est non seulement 10 à 20 fois plus puissant dans ses activités anaphylactiques que C3a, mais il exerce une action chémotactique très nette sur les leucocytes neutrophiles et les monocytes. Sous l effet de C5a, les leucocytes montrent d autres changements dans leur comportement: augmentation de l adhérence aux parois vasculaires, du métabolisme de l acide arachidonique, de la production des métabolites toxiques de l oxygène, de l expression des récepteurs pour les facteurs du complément et de la synthèse d IL-1. Les fragments de C3 se lient à trois types de récepteurs (Table 11-3). CR1, qui lie C3b et C4b, est un cofacteur du facteur I. Présent sur les neutrophiles et les monocytes, il favorise également la phagocytose. Par ailleurs, en concentrant les complexes immuns sur les globules rouges, où il est également présent, CR1 permet l élimination de ces complexes par les cellules de Kupffer du foie et les macrophages de la rate. CR2 est un récepteur pour le fragment C3dg. Sur les lymphocytes B, il constitue la porte d entrée du virus détectable également sur les cellules folliculaires dendritiques. Ces deux localisations suggèrent que ce CR3 est le récepteur d ic3b. L activité opsonisante du complément dépendrait avant tout de ce récepteur, qui se trouve principalement sur les macrophages et les polynucléaires neutrophiles. Il appartient à la famille des intégrines, commune, CD18, CD11). Tous reconnaissent la séquence RGD. Outre CR3 (CD11bCD18 fonction que CR3. Une précipitation de complexes immuns survenant in vivo probablement semblables à ceux qui sont observés chez les patients avec cryoglobulines. L effet solubilisant

75 188 du complément sur les complexes immuns mérite donc quelque attention. In vitro, l addition de C3 et des facteurs B et D à un précipité antigène-anticorps le solubilise par insertion de molécules de C3b dans les et C 1) des anticorps des complexes solubilisés (Fig ). Il se dépose environ une molécule de C3b par molécule d anticorps. La voie classique peut également solubiliser les complexes immuns en insérant, outre C3b, des molécules de C4b. membrane ou paroi de l'agent pathogène antigène C3b C4b IgG C2b Fig Interaction des facteurs de la voie classique du complément avec des complexes antigèneanticorps. 2 de la molécule d IgG, alors que la liaison covalente des molécules de C3b et C4b dans les complexes contribue à leur solubilisation et à leur interaction avec diverses cellules porteuses de récepteurs pour C3b et C4b ou leurs fragments. 8. Le complément en pathologie facteurs du complément (en particulier C3 et C4) augmente, ce qui peut compenser les pertes. Dans certaines maladies comme la glomérulonéphrite membranoproliférative et la lipodystrophie partielle, le sérum contient un autoanticorps IgG, le facteur néphritique ou C3NeF, en conséquence, une consommation accélérée de C3 et une diminution de sa concentration plasmatique. On réagissant avec C4bC2b. Il stabilise cette C3-convertase et accentue ainsi la consommation de C3. cliniques les plus fréquentes sont des infections récurrentes à pyogènes ou des syndromes généralement attribués aux dépôts de complexes immuns comme le lupus érythémateux disséminé et certaines formes de glomérulonéphrite. Cette maladie acquise est causée par l expansion dans la moelle osseuse d un clone de cellules souches hématopoiétiques qui ont une mutation somatique dans le gène PIGA, situé sur le chromosome X. PIGA (phosphatidylinositol glycan anchor biosynthesis, class A) code pour une protéine qui avec 6 autres est

76 189 nécessaire à la synthèse du N-acétylglucosaminyl phosphatidylinositol, le premier élément dans la synthèse du lien glycosylphosphatidylinositol (GPI) qui permet l ancrage de beaucoup de protéines aux phospholipides membranaires. Parmi ces protéines, le DAF (CD55) et la protectine (CD59) qui sont présentes sur beaucoup de cellules dont les globules rouges, et qui protègent ces derniers d une lyse médiée par le complément. Les CD55 et CD59. Chez ces patients une hémolyse intravasculaire cause une anémie, une hémoglobinurie, et des (Soliris ), un anticorps monoclonal anti-c5 qui empêche le clivage de C5 en C5a et C5b par les C5 convertases. et formation de caillots qui bouchent les petits vaisseaux) causée par une activité chronique et mal contrôlée du greffe rénale. Des mutations dans plusieurs gènes peuvent causer cette maladie grave, et dans 30% des cas le gène affecté est CFH à l activité de C1r ou C1s, car le C1-inhibiteur exerce également son activité sur d autres protéases comme la kallikréine, la plasmine, les facteurs XI et XII de la coagulation sanguine. Ces facteurs sont impliqués dans la libération des kinines, qui causent une vasodilatation et une augmentation de la perméabilité vasculaire.

77 190 A. TOLÉRANCE La tolérance naturelle, ou tolérance aux antigènes du soi, est le fait que nous ne réagissions pas contre les antigènes produits par nos propres cellules. Un mauvais établissement de cette tolérance naturelle, ou une rupture de tolérance, peuvent mener à des réponses immunitaires contre des antigènes du soi : pas les globules autologues, ceux de la chèvre X. De plus, des chèvres inoculées avec leurs propres globules rouges ne produisaient pas d anticorps hémolytiques. Ces expériences illustraient l absence de réponse horror autotoxicus. La tolérance induite expérimentaux, et que l on souhaiterait obtenir pour améliorer les prises de greffes. effectuées dans les années 50 par Peter Medawar. Des leucocytes de souris de race A sont injectés à des embryons CBA in utero. Dix semaines après la naissance des souris, on teste leur capacité de rejeter des greffes de peau syngéniques (CBA) ou allogéniques (C57BL et A). Les souris CBA qui ont reçu des cellules de souris A acceptent les greffes de A, mais rejettent une greffe de peau de C57BL, ce qui indique que la par injection de lymphocytes syngéniques provenant d animaux normaux, suggérant que la tolérance affecte les lymphocytes. 1. Tolérance centrale La tolérance dite centrale concerne les lymphocytes immatures en voie de différenciation dans le thymus ou la moelle osseuse. La présence d un antigène dans ces organes mène à l élimination des lymphocytes qui portent un récepteur contre cet antigène, c est la délétion clonale. La tolérance centrale élimine surtout les lymphocytes qui reconnaissent des antigènes qui sont exprimés de manière ubiquiste, et qui sont donc présents aussi dans les organes lymphoïdes primaires. La tolérance centrale ne permet pas d expliquer la tolérance contre des antigènes du soi qui ne sont présents que dans certains tissus autres que la moelle osseuse ou le thymus. Il fallut attendre une trentaine d années après les propositions de Burnet pour que les expériences de transgenèse démontrent la délétion clonale (Fig. 12-1). Des souris femelles transgéniques pour un TCR

78 191 leurs lymphocytes T matures qui répondent à cet antigène. Par contre, des souris transgéniques mâles, dont trouve beaucoup de thymocytes CD8 + CD4 - transgéniques en est dépourvu, alors que le nombre de cellules CD4 + CD8 + dans le cortex est normal. Le thymus des mâles transgéniques contient beaucoup de cellules en apoptose. Celle-ci survient aussi in vitro lorsque des thymocytes CD4 + CD8 + de femelles transgéniques sont mis en présence du peptide antigénique cette élimination des lymphocytes T qui reconnaissent des antigènes présents dans de nombreux tissus, y compris le thymus, s appelle la sélection négative. Pour les lymphocytes B, des expériences de transgenèse ont également démontré que des précurseurs B meurent dans la moelle osseuse s ils y rencontrent leur antigène. lymphocytes de la rate stimulés avec les cellules H-2 b souris H-2 b CTL anti-h-y α β α β antigène H-Y sur H-2D b Clonage des gènes TCRα et TCRβ ou normale (H-2 b ) transgénique (H-2 b ) transgénique (H-2 b ) transgénique (H-2 k ) Thymocytes avec TCR anti-h-y rares tous tous tous Nombre de lymphocytes (*) qui répondent à une stimulation par : cellules H-2 b < 40 < 40 < 40 < 40 cellules H-2 b 63 < < 40 ConA Fig Sélection négative des lymphocytes T dans des souris transgéniques pour un TCR anti-h-y. Lorsque des souris femelles reçoivent une greffe de peau de souris mâles, elles la rejettent. La rate des receveurs contient alors des CTL qui, stimulés in vitro par des cellules syngéniques mâles, lysent celles-ci mais pas des cellules femelles. C est b qui est la et ), sont transcrits uniquement dans les thymocytes. On prélève les lymphocytes de ganglions et on les stimule in vitro avec des cellules syngéniques irradiées femelles ou mâles. Pour évaluer le nombre maximal de T qui proliférent dans les conditions de l expérience, on utilise la concanavaline A (ConA), un activateur polyclonal des T. La stimulation s effectue dans des conditions de dilution limite, par exemple 24 puits avec lymphocytes, 24 autres avec 3000 lymphocytes, 24 avec 1000 lymphocytes, etc. Après 8 jours, on mesure la prolifération dans chaque puits. La loi de Poisson permet de calculer la fréquence des lymphocytes répondeurs au début de la

79 Tolérance périphérique La tolérance dite périphérique intéresse les lymphocytes matures qui reconnaissent des antigènes du soi (tolérance naturelle) ou des antigènes étrangers (tolérance induite). Les conditions particulières de cette Tolérance naturelle La tolérance périphérique qui porte sur des antigènes du soi absents du thymus ou de la moelle osseuse est k b sont croisées k b, contrôlé par le promoteur de l albumine, et b est présent tant sur les thymocytes que sur les lymphocytes T des organes lymphoïdes secondaires. Ces lymphocytes ne manifestent aucune réaction anti-hépatique. De plus, ces souris sont incapables de rejeter b donc dans un état particulier qui empêche leur activation. C est ce que l on appelle l anergie. Tolérance induite Il y a plusieurs moyens empiriques d obtenir une tolérance contre un antigène. Voici quelques exemples. tolérance chez des souris adultes contre des antigènes thymo-indépendants comme les polysaccharides du pneumocoque. Comme les lymphocytes T ne sont pas impliqués dans ces réponses, cela indique que les lymphocytes B peuvent être rendus incapables de répondre à un antigène donné. 2. L inoculation de l antigène chez un individu qui a subi une immunosuppression par irradiation aux rayons X ou ou par l administration de métothrexate (aminoptérine) ou de cyclophosphamide, qui sont des agents toxiques pour les cellules en multiplication. 3. L inoculation de doses extrêmement faibles ou extrêmement fortes d antigènes solubles. 4. L injection intraveineuse d antigènes débarrassés de tout agrégat. Dans ces conditions, les antigènes ne sont pas captés par les macrophages et ne sont donc pas présentés par ceux-ci aux lymphocytes. 5. L administration de l antigène par voie orale. Dans ce cas, il s agit d une tolérance partielle, car elle accompagne une réponse IgA dans la muqueuse intestinale. tolérance vis-à-vis d un haptène, en injectant des complexes dans lesquels l haptène est conjugué à un autre carrier que celui qui avait servi à l induction de la tolérance. De même, la tolérance induite par une protéine peut être levée par l inoculation d une protéine qui contient des déterminants propres mais aussi certains qu elle partage avec la première.

80 Mécanismes de la tolérance périphérique Les mécanismes de la tolérance périphérique sont encore l objet de nombreux travaux, et sont loin d être quelques pistes. Absence de costimulation nécessairement l attaquer, mais ils ne peuvent l ignorer si les cellules porteuses de l auto-antigène expriment des molécules de costimulation. C est ainsi que l on explique dans l expérience de la Fig l effet de l infection virale. Le virus se retrouve dans des macrophages ou des cellules dendritiques qui costimulent absence de costimulation, soit B7-CD28 pour les T ou CD40-CD40 ligand pour les B, n est pas toujours connu. Il est probable que certains meurent en apoptose ou deviennent anergiques. LCMV souris H-2 b CTL anti-peptide de la glycoprotéine (gp) du virus, présenté par H-2D b I Transgènes : Promoteur insuline Produit du gène LCMV-gp Réponse anti-lcmv-gp de souris transgéniques : LCMV CTL anti-lcmv-gp Diabète II insuline LCMV-gp TCR + TCR TCRα TCRβ LCMV ++ + III insuline LCMV-gp + TCR + TCR TCRα TCRβ insuline B7 Fig Les effets d une absence de costimulation. b ) infectées par le virus LCMV produisent des CTL dirigés principalement contre un peptide dérivé de la glycoprotéine (gp) de surface. Des animaux porteurs du gène de LCMV-gp transféré avec le promoteur de l insuline expriment la glycoprotéine uniquement dans les cellules les souris sont infectées par le virus, des CTL anti-lcmv apparaissent et détruisent les cellules, rendant les souris diabétiques. Comme le nombre de précurseurs de CTL anti-lcmv-gp était peut-être trop petit pour que certains d entre eux accèdent aux cellules pour LCMV-gp (I) ont été croisées avec d autres qui étaient transgéniques pour un TCR anti-lcmv-gp. Dans les animaux F1, tous les protagonistes sont présents, mais rien ne se passe. À nouveau, l attaque par les CTL ne survient que si l animal est infecté par le virus. Si les souris transgéniques (II) sont croisées avec des souris transgéniques pour le facteur de costimulation B7, cloné aussi derrière le promoteur de l insuline, les animaux F1 (III), qui sont semblables aux transgéniques II sauf qu ils expriment en plus B7 à la surface de leurs cellules, développent, sans infection virale, une réponse CTL anti-lcmv-gp qui détruit leurs cellules.

81 194 Lymphocytes T régulateurs Récemment, et après une longue période d éclipse, les lymphocytes suppresseurs, rebaptisés «régulateurs», sont à nouveau très étudiés, suite à des observations de S. Sakaguchi (Table 12-1). Des manifestations des souris nude après transfert adoptif de cellules de rate de souris normales, déplétées avant transfert de CD4 + CD25 + induit de l auto-immunité dans les souris receveuses, et l addition de cellules CD4 + CD25 + supprime cet effet. Des cellules CD4 + CD25 + qui suppriment in vitro certaines fonctions immunitaires du récepteur à l IL-2, et est présent transitoirement sur tous les T humains activés. Mais sur les lymphocytes T régulateurs, cette expression de CD25 à la surface des cellules est permanente. Le mécanisme d action des lymphocytes T régulateurs n est pas encore très clair.. Lymphocytes T suppresseurs. Des injections répétées d un très grand nombre de globules rouges de mouton (GRM) à des souris les rendent incapables de répondre ultérieurement à une dose d immunisation adéquate. C est en étudiant le mécanisme de cette tolérance induite que Gershon a constaté qu elle dépendait de la présence de lymphocytes T, qui ont alors On peut montrer l existence de T suppresseurs par une expérience plus simple (Fig. 12-4). Des souris qui de la rate des animaux immunisés peuvent transmettre l immunité à des souris naïves : celles-ci répondent à une d animaux tolérisés, l immunisation reste sans effet, alors qu elles répondent contre un autre antigène. Les lymphocytes T responsables de la suppression dans cette expérience sont CD8 +. Fig Expérience de Gershon. Des souris thymectomisées et irradiées sont reconstituées avec des lymphocytes de moelle syngénique. Certaines souris reçoivent en plus des thymocytes normaux. Un groupe de souris reçoit 4 injections tolérisantes chaque groupe reçoit des thymocytes normaux par voie intraveineuse, et tous les animaux sont immunisés contre les GRM. Après 15 jours, l activité agglutinante des sérums est testée sur les GRM. Les résultats montrent que des lymphocytes T, rendus tolérants par l injection de fortes doses de GRM, suppriment la réponse d autres lymphocytes T. L effet tolérisant des GRM ne s exerce que dans les souris où se trouvent déjà des lymphocytes T (groupe 7 comparé au 3) GRM GRM Thymectomie j0 irrad 850 r l B l T irrad 850 r l B l T j10 j20 j27 j34 j l T l T l T j anti-grm j59

82 195 Antigène immunogénique Antigène immunogénique (0,1 mg HGG SC) Production d'anticorps + T T T Antigène immunogénique Receveur naïf ++ Antigène tolérisant Antigène tolérisant (25 mg HGG IV) - T T T Antigène immunogénique Receveur naïf Fig Démonstration de l existence de lymphocytes T suppresseurs. - L importance des lymphocytes T régulateurs est illustrée par le tableau clinique de patients chez qui cette population cellulaire est absente. L absence de développement de Treg est observée chez des enfants qui portent des mutations soit dans le gène CD25 qui est un marqueur de surface de ces cellules, soit dans le gène FoxP3 Polyenocrinopathy, enteropathy, X-linked». Il s agit de garçons qui, rapidement après la naissance, présentent des symptômes de gastro-entérite avec diarrhée sévère, des troubles liés à une destruction autoimmune de d autres manifestations auto-immunes telles qu anémie, thrombocytémie et neutropénie accompagnées d auto-anticorps correspondants. Le nombre de lymphocytes T et B chez ces patients sont normaux, mais ils ne possèdent pas de lymphocytes Des traitements immunosuppresseurs comme la cyclosporine A et les corticoïdes ont montré une certaine de cellules souches hématopoïétiques.

83 196 Population de départ Table Mise en évidence des lymphocytes T régulateurs chez la souris. Cellules transférées à des souris nude Traitement Cellules après traitement Nombre de souris avec une maladie auto-immune (gastrite) 1. 5x10 7 l totaux Complément (C) l B l T CD4 + l T CD x10 7 l totaux anti-cd25 + C l B l T CD4 + CD25 - l T CD8 + 0% 100% 3. 5x10 7 l totaux anti-cd25 + anti-cd4 + C l B l T CD8 + CD25-0% 4. 5x10 7 l totaux anti-cd25 + anti-cd8 + C l B l T CD4 + CD % 5. 5x10 7 l totaux 2x10 7 l T CD4 + anti-cd25 + C l B l T CD4 + CD25 - l T CD4 + CD25 + l T CD x10 7 l totaux 2x10 7 l T CD8 + anti-cd25 + C l B l T CD4 + CD25 - l T CD8 + 75% 7. 5x10 7 l totaux 2x10 7 l T CD4 + CD25+ anti-cd25 + C l B l T CD4 + CD25 - l T CD4 + CD25 + l T CD % lymphocytes T CD4 + CD25 +, qui sont les seules cellules CD25 + dans une population de lymphocytes chez la souris, toutes les souris vont développer dans les 3 mois qui suivent une gastrite auto-immune (avec aussi des atteintes d autres organes, pas indiquées ici). La condition 1 est le contrôle, avec un traitement des cellules transférées avec le complément seul. Les conditions 3 et 4 montrent que ce sont bien les cellules CD4 + CD25 - qui sont responsables de l induction de la maladie. Les conditions 5 et 6 montrent que l on peut prévenir l apparition de l autoimmunité avec des cellules CD4 + totales (un mélange de cellules CD25 - et CD25 + ), mais pas avec des cellules CD8 + parmi les lymphocytes CD4 +, ce sont les cellules CD25 + qui sont protectrices (Adapté de Sakaguchi et coll J. Immunology 155:1151).

84 197 Inhibition de l activité des lymphocytes T Plusieurs molécules à la surface des lymphocytes T vont, après reconnaissance de leurs ligands présents à la surface d autres cellules, inhiber l activité lymphocytaire. La plus étudiée de ces molécules est CTLA-4 obtenues; elles présentaient une forte lymphoprolifération et mourraient à l âge d un mois. Les lymphocytes, principalement des lymphocytes T, avaient à leur surface des marqueurs d activation et proliféraient spontanément dès qu ils étaient mis en culture, un phénotype tout à fait anormal. Ces résultats suggéraient in vitro. CTLA-4 n est présent que sur les lymphocytes T et son ligand est B7, présent sur les cellules présentatrices d antigène. B7 est aussi le ligand de CD28. CTLA-4 et CD28 appartiennent à la même famille de molécules. Un lymphocyte T naïf exprime CD28 mais pas CTLA-4 (Fig. 12-5). Lors du contact avec une cellule présentatrice d antigène qui porte B7, le lymphocyte T sera stimulé par le TCR et CD4 ou CD8 selon que le pour la réponse primaire du lymphocyte. Après l activation, le lymphocyte va exprimer aussi CTLA-4, qui a 20 inhibe l activation lymphocytaire, en activant des phosphatases un peu comme le font les KIR sur les cellules NK. Le résultat est une signalisation par la voie TCR beaucoup plus faible que lorsque le T n exprimait pas encore CTLA-4. Ce mécanisme permet de freiner automatiquement l activation lymphocytaire T. Cellule présentatrice d antigène TCR + CD4/8 TCR + CD4/8 HLA-peptide B7 CD28 CD28 CTLA-4 TCR + CD4/8 HLA-peptide B Lymphocyte T naïf Activation avec costimulation Lymphocyte T activé Niveau d activation Temps Fig Principe de costimulation/inhibition des lymphocytes T par CD28 et CTLA-4. La régulation dépend pour B7 entre CD28 et CTLA-4.

85 198 Des anticorps monoclonaux anti-ctla-4, qui bloquent l interaction entre CTLA-4 et B7, inhibent ce frein. Ils sont utilisés avec succès pour augmenter les réponses lymphocytaires T antitumorales. Mais ils déclenchent aussi chez beaucoup de malades des problèmes sévères d autoimmunité, parce qu ils agissent lymphocytes T autoréactifs. Ces résultats cliniques récents démontrent que la tolérance périphérique repose en partie sur CTLA-4. Il y a d autres mécanismes d inhibition du même genre pour les lymphocytes T. Pour l un d entre eux le récepteur lymphocytaire est appelé PD-1 et ses ligands sont PD-L1 et PD-L2. Des anticorps monoclonaux qui bloquent ce récepteur ou ses ligands sont en essais cliniques pour augmenter les réponses lymphocytaires T. Sites immunologiquement privilégiés Lorsqu un tissu allogénique est greffé dans le cerveau, la chambre antérieure de l oeil, l utérus ou le testicule, greffé à un autre endroit du corps sans être rejeté. Une explication plausible a été proposée récemment pour les tissus oculaires et pour les testicules. Pour la comprendre, il faut se rappeler que l un des mécanismes par lesquels les CTL induisent l apoptose de leurs cibles est l interaction de la molécule Fas, qui se trouve sur la cible, et son ligand (FasL) qui se trouve à la surface du lymphocyte. Or, lors de leur activation, les lymphocytes T expriment eux-mêmes Fas. Dès lors, ils s exposent à l apoptose en cas de rencontre avec une cellule porteuse du FasL. Ce qui est précisément le cas pour certaines cellules du testicule et des membranes oculaires. Tout lymphocyte T qui s attaque à ces tissus sera donc éliminé. Il faut signaler que les sites immunologiquement privilégiés ont aussi comme caractéristique de ne pas être connectés au réseau lymphatique. Or, pour que le rejet d une greffe se produise, il faut que les cellules présentatrices d antigène du greffon puissent gagner les ganglions du receveur pour y induire la réponse immunitaire. Le cas particulier de la tolérance fœtomaternelle allogreffe puisqu il est porteur de l haplotype paternel aussi bien que de l haplotype maternel. Pourquoi le

86 199 l inhibiteur des NK. 4. Des greffons allogéniques implantés dans l utérus sont tolérés. C est pourquoi l utérus est classé parmi les sites dits immunologiquement privilégiés. 5. On a constaté que le trophoblaste contenait une enzyme (indoleamine 2,3-dioxygénase ou IDO) qui détruit le quand celle-ci est traitée par un inhibiteur de l enzyme (1-méthyl-tryptophane).

87 200 B. AUTO-IMMUNITÉ ET MALADIES AUTO-IMMUNES Un peu d histoire. Au début des années trente, on refusait d admettre que l encéphalite allergique expérimentale induite chez le singe par injections de tissu nerveux hétérologue ou homologue soit causée par une réaction auto-immune, puisque la gravité des lésions n était pas liée au titre d auto-anticorps. Il est vrai qu à cette date on ignorait encore les bases cellulaires de l immunité. Le transfert de l hypersensibilité retardée par des lymphocytes ne fut réalisé par Landsteiner et Chase qu en Quelques années plus tard, le test de Coombs permettait la thrombocytopénique). Il faillit mourir suite à la chute spectaculaire de ses plaquettes, mais il avait ainsi démontré l existence, chez ces malades, d un facteur thrombopéniant. À partir de 1956, le concept de maladie injectant de la thyroglobuline à un lapin, ils réussirent à déclencher une thyroïdite avec production d anticorps anti-thyroglobuline, à la condition que l antigène d origine homologue soit associé à l adjuvant de Freund. La même année, Ian Roitt et ses collaborateurs trouvaient des titres élevés d anticorps anti-thyroglobuline dans le L auto-immunité est l activité du système immunitaire adaptatif (lymphocytes T et anticorps) contre des symptomatiques. Les maladies auto-immunes affectent près de 8% de la population des pays développés, dont trois quart de femmes. L auto-immunité implique un défaut dans les mécanismes de tolérance qui normalement nous protègent de l activité de lymphocytes T ou B autoréactifs. Ceci est démontré par l existence de maladies auto-immunes chez des individus porteurs de mutations dans des gènes qui interviennent dans la tolérance. polyendocrinopathie auto-immune de type I, de transmission autosomale récessive, comporte classiquement régulateur transcriptionnel qui joue un rôle important dans le thymus pour l établissement de la tolérance plusieurs organes. liée au sexe, inclut des atteintes endocriniennes auto-immunes. Chez tous les patients, toujours des garçons, le gène affecté est FOXP3. Il code pour un facteur de transcription indispensable à la différenciation des plusieurs organes. Le syndrome lymphoprolifératif avec auto-immunité (ALPS: Autoimmune LymphoProliferative Syndrome), rare lui aussi, de transmission autosomale dominante, est causé par des mutations dans le gène qui code pour Fas, un récepteur de surface qui, après reconnaissance de son ligand FasL, induit l apoptose. Fas intervient dans l élimination de lymphocytes T après leur activation. La maladie comprend souvent des cytopénies auto-immunes: anémie hémolytique (trop peu de globules rouges parce qu ils sont lysés par des anticorps), thrombopénie (trop peu de plaquettes), neutropénie (trop peu de polynucléaires neutrophiles). Les souris de la lignée lpr (lymphoproliferation) ont une mutation Fas et une maladie auto-immune.

88 Exemples de maladies auto-immunes Dans la maladie de Graves, une forme d hyperthyroïdie, les auto-anticorps dirigés contre le récepteur de la Feedback négatif Hypophyse TSH anti-tshr TSHR Stimulation de la synthèse hormonale Cellule thyroidienne Stimulation de la synthèse hormonale Production contrôlée Surproduction Fig Maladie de Graves. thyroïdiennes, avec les symptômes classiques de l hyperthyroïdie. La présence de ces autoanticorps dans le sérum (IgG, formes d hyperthyroïdie. C est le seul cas où des autoanticorps causent une maladie auto-immune sans dégâts dans le tissu ciblé. La cause de la production de ces autoanticorps n est pas connue, pas plus que le mécanisme exact par lequel ils activent le récepteur. La maladie de Hashimoto laquelle des lymphocytes T CD4 + et des anticorps reconnaissent des constituants thyroïdiens comme la thyroglobuline et la thyroperoxydase. La myasthénie (myasthenia gravis) est une faiblesse musculaire due à l interaction d auto-anticorps avec les récepteurs à l acétylcholine (Fig. 12-7). Les anticorps non seulement masquent le récepteur, mais provoquent son endocytose et sa destruction dans les lysosomes.

89 202 Axone Acétylcholine Auto-Ac contre AChR AChR Cellule musculaire Situation normale Myasthénie Fig Anticorps contre le récepteur à l acétylcholine dans la myasthénie. Le diabète de type I ou insulinodépendant résulte d une destruction par les lymphocytes T des cellules ß des L ophtalmie sympathique est une complication des traumatismes oculaires. Un à trois mois après perforation d un de l uvée (iris et corps ciliaire) pouvant conduire à la cécité. Pour prévenir l ophtalmie sympathique, les auto-immunitaire. Le syndrome de Dressler peut survenir quelques jours ou plusieurs semaines après un infarctus ou une opération épanchement péricardique, une pleurésie et des douleurs articulaires. Il serait lié à un processus auto-immun dirigé contre des antigènes du myocarde et du péricarde. Le rhumatisme articulaire aigu (rheumatic fever) porte mal son nom, car c est une maladie qui n atteint que peu les articulations, et qui est plutôt chronique. Il survient chez des enfants ou adolescents après une infection pharyngée par des streptocoques de groupe A (le plus souvent Streptococcus pyogenes), mal traitée. Il y a souvent une arthrite, sans graves conséquences, et plus rarement des lésions cardiaques dont les plus graves sont valvulaires. S il a disparu des pays développés suite à l utilisation d antibiotiques, le rhumatisme articulaire aigu est la première cause de décompensation cardiaque chez les enfants et jeunes adultes des pays reconnaissent des antigènes de streptocoques.

90 203 La sclérose en plaques souvent entre 20 et 40 ans et évolue par poussées qui surviennent à des intervalles très variables. Beaucoup de fonctions peuvent être touchées, mais le plus souvent ce sont la motricité et la sensibilité. La maladie troubles de conduction électrique. Maladies auto-immune systémiques et la présence d auto-anticorps dirigés contre la partie constante des IgG, appelés facteurs rhumatoïdes, ou contre les protéines citrullinées. Il y a une augmentation du risque de développer des pathologies cardiovasculaires, de la décompensation cardiaque, et des accidents vasculaires cérébraux. Le facteur rhumatoïde. Cet anticorps anti-igg tire son nom de sa présence à un titre élevé dans l arthrite rhumatoïde. Comme on le détecte le plus souvent par des techniques d agglutination (globules rouges ou particules de latex couvertes d IgG), on met surtout en évidence le facteur rhumatoïde (FR) de classe IgM, mais l activité anti-igg peut se retrouver pratiquement dans toutes les classes d Ig. Les déterminants reconnus par le FR sont situés dans les du système immunitaire, comme les infections. Le FR se lie avec plus d avidité aux IgG lorsque celles-ci sont agrégées, ce qui est le cas lorsqu elles sont liées à des antigènes polyvalents. Le FR, en accentuant l agrégation des IgG des complexes immuns, favorise leur capture par les macrophages et l activation du complément. Le lupus érythémateux disséminé éruptions cutanées en particulier sur le visage où elles peuvent ressembler aux morsures d un loup, d où le nom de lupus, une pleurésie, une arthrite, une glomérulonéphrite, etc. Il y a des auto-anticorps dirigés contre entre autres l ADN double brin et des ribonucléoprotéines. 2. Causes et mécanismes de l auto-immunité Facteurs génétiques des maladies auto-immunes. Par exemple, pour le diabète de type I il y a 30% de concordance chez les jumeaux monozygotes et 6% chez les jumeaux dizygotes. Pour la sclérose en plaques les proportions sont les proportions sont d environ 40% et 3%.

91 204 Pour la plupart des maladies auto-immunes, l hérédité est polygénique: les individus affectés héritent de nombreux polymorphismes qui, ensemble, contribuent à la maladie. Parmi les gènes impliqués, les gènes risque relatif (RR) est le rapport entre les proportions de malades chez les personnes qui ont et qui n ont pas l allèle étudié (A). Il représente donc l augmentation du risque de développer la maladie lorsqu on a hérité de l allèle en question. fréquence de la maladie chez les A + fréquence de la maladie chez les A - Le risque relatif peut être à ce point élevé que la présence de l haplotype correspondant est parfois intéressant Une mise en garde s impose quant à l interprétation de certaines associations, à cause du phénomène de plus fréquemment qu on ne s y attendrait sur la base des fréquences de ces allèles dans la population générale. antigénique du soi, alors que d autres allèles ne peuvent pas présenter ce peptide. Mais il n y a pas encore d exemple parfaitement démontré chez l homme. L hémochromatose, maladie caractérisée par une surcharge en fer, est causée par une mutation dans le gène HFE qui code pour une protéine de membrane qui régule le récepteur de la transferrine. HFE est situé entre HLA-B et HLA-A A3. du tonus musculaire. Quasi tous les malades sont HLA-DRB1*1501-DQB1*0602 bien être une perte sélective de quelques dizaines de milliers de neurones qui sécrètent de l orexine-a dans l hypothalamus. L origine auto-immune est très probable. Des polymorphismes dans de nombreux autres gènes sont associés à des maladies auto-immunes. Ce sont souvent des gènes impliqués dans le fonctionnement du système immunitaire, tels que ceux qui codent pour l IL-10, l IL-12, les récepteurs pour l IL-2, l IL-12, l IL-23, PTPN22 (une phosphatase impliquée dans la signalisation par le TCR et les Ig de surface), CTLA4, etc. Aucun de ces polymorphismes ne peut, à lui seul, causer une maladie auto-immune.

92 205 Dans quelques cas, une maladie auto-immune résulte d une seule mutation dans un gène. Il s agit alors de gènes directement impliqués dans l établissement de la tolérance, comme mentionné plus haut pour AIRE, FOXP3 ou FAS. Mimétisme moléculaire Une hypothèse souvent invoquée mais rarement démontrée est la ressemblance entre des déterminants antigéniques d agents infectieux et de structures autologues. Dans le rhumatisme articulaire aigu, le sérum le tissu cardiaque. Les lésions valvulaires contiennent des lymphocytes T CD4 + qui reconnaissent des Streptococcus pyogenes que dans un premier temps certains anticorps anti-streptocoque reconnaissent des constituants de surface lymphocytes T anti-streptocoque qui reconnaissent la cardiomyosine ainsi que la vimentine et la laminine des piliers des valves. Facteurs de l environnement locale, l activation de mécanismes de l immunité innée et le recrutement de leucocytes, active les cellules sécrétion de cytokines qui activent les lymphocytes T), ce qui déséquilibrerait une tolérance T périphérique. Les T autoréactifs ainsi activés ne reconnaissent en général pas les antigènes de l agent infectieux: on parle de bystander activation. Un deuxième mécanisme est le mimétisme moléculaire mentionné plus haut, et dans ce cas les lymphocytes T autoréactifs reconnaissent l agent infectieux. La situation peut se compliquer parce que les deux mécanismes peuvent co-exister: il est possible qu au départ d un mimétisme moléculaire des T autoréactifs attaquent un tissu et qu ensuite la libération d antigènes du soi, combinée à l activation des cellules présentatrices d antigènes, stimulent d autres lymphocytes T autoréactifs, qui eux ne reconnaissent plus l agent causal initial. Cette augmentation progressive du nombre d antigènes reconnus est appelé antigen spreading ou première cible de la réaction auto-immune, et qui pourrait nous éclairer sur le déclenchement de la maladie. Un autre facteur déclenchant l auto-immunité est la libération d antigènes du soi qui sont normalement séquestrés, et contre lesquels il n y a pas ou que peu de tolérance. C est le cas de protéines intraoculaires, pour l ophtalmie sympathique, et pour des composants du sperme, pour des orchites qui peuvent mener à une stérilité.

93 Modèle animaux de maladies auto-immunes L étiologie auto-immune de certaines maladies est suggérée par le fait qu une pathologie semblable peut être causée chez l animal par une réaction auto-immunitaire délibérément induite. Ainsi l encéphalite allergique expérimentale induite chez le rat par une immunisation contre la protéine basique de la myéline (Fig. 12-8) est un modèle pour la sclérose en plaques humaine. Un autre exemple sont les arthrites induites chez la souris, le rat ou le singe par immunisation contre du collagène de type II, qui sont des modèles pour la polyarthrite rhumatoïde chez l homme. MBP + CFA paralysie rat normal ganglions MBP clones de lymphocytes T spécifiques de MBP paralysie rat normal Fig Encéphalite auto-immune expérimentale (EAE: Experimental Autoimmune Encephalitis). peut être induite chez le rat par des injections de protéine basique de la myéline (MBP Myelin Basic Protein) et d adjuvant complet de Freund. A partir de lymphocytes provenant de ganglions de rats atteints, restimulés in vitro avec la MBP, on peut dériver des clones de lymphocytes T CD4 + anti-mbp. Des rats normaux qui reçoivent de tels clones vont développer la maladie, le plus souvent mortelle. L exemple classique est la Fièvre Méditerranéenne Familiale, fréquente chez des individus originaires de Un autre exemple est la goutte, maladie connue depuis l antiquité et dans laquelle une accumulation d acide urique mène à des dépôts de cristaux d urate de sodium, entre autres dans les articulations des extrémités

94 207 (rougeur, oedème, fortes douleurs). de PAMP et PRR au chapitre 11) éclairent d un jour nouveau une série de maladies dont les symptômes sont atteint la peau, ou la maladie de Crohn, qui affecte l intestin grêle. Les causes exactes de la plupart de ces maladies ne sont pas encore connues, mais il est probable que dans beaucoup de cas le problème initial est

95 208 C. IMMUNITÉ ANTITUMORALE 1. Lymphocytes T anti-tumoraux Il y a plusieurs modèles expérimentaux avec lesquels on peut démontrer qu une souris est capable de rejeter sont clairement le fait des lymphocytes T, en particulier des CTL. On peut également mettre en évidence des CTL anti-tumoraux chez beaucoup de malades cancéreux (Fig. 12-9). L obtention de clones CTL anti- utilisant une bibliothèque d ADNc préparée à partir des cellules tumorales (Fig ). Tumeur Lignée de cellules tumorales IL-2 80 Cellules tumorales autologues Cibles B-EBV autologues K Lymphocytes du sang 3 semaines 40 % lyse spécifique clones CTL Rapport Effecteurs/Cibles Fig Obtention de clones CTL anti-tumoraux. Une lignée de cellules tumorales est dérivée d un de se diviser lorsqu elles sont mises en culture. L obtention des lignées est plus facile pour certains types de tumeur, comme le mélanome malin (cancer cutané dérivé des mélanocytes, favorisé par l exposition aux UV). Les raisons n en sont pas connues. Il faut souvent plusieurs mois pour avoir une lignée de cellules tumorales qui in vitro, c est-à-dire avec un temps de doublement de h. Les cellules tumorales sont irradiées et mises en contact avec des lymphocytes du sang, en présence d IL-2. Les lymphocytes sont restimulés chaque semaine avec des cellules tumorales irradiées et de l IL-2 et après 2-4 semaines une pour la tumeur peut être testée avec un test de lyse. Ils reconnaissent les cellules tumorales autologues mais

96 209 Lignée tumorale ARNm ADNc SV40 ori promoteur eucaryote HLA + peptide Dosage du TNF Surnageant CTL HLA cotransfection dans des cellules COS-7 Extraction de l'adn plasmidique E. Coli Groupes de h 48 h Bibliothèque d'adnc CTL. des cellules tumorales une bibliothèque d ADNc. Les molécules d ADNc sont transformées en ADN double brin, et ces dernières sont insérées dans un plasmide, en aval d un promoteur eucaryote. Ces plasmides servent à transformer des bactéries. Les bactéries qui contiennent un plasmide sont sélectionnées en présence d un antibiotique, parce que le plasmide contient un gène de résistance pour cet antibiotique. L ADN plasmidique est ensuite extrait de groupes de colonies bactériennes. Cet ADN est transfecté dans des cellules eucaryotes (les cellules COS-7 sont des cellules de singe), en même temps qu un plasmide, qui contient aussi un promoteur (en réalité une séquence d ADNc, donc sans introns) qui code pour le peptide antigénique. Ces cellules vont donc présenter l antigène à leur surface. C est la cellule contient environ 10 6 molécules d ARNm et par exemple 5 copies de l ARNm qui code pour l antigène. Dans ce cas, il faut transfecter l ADN de 2000 groupes de 100 plasmides pour avoir en moyenne une copie de l ARNm d intérêt. Pour récupérer les transfectants positifs on ajoute des cellules du clone CTL. Si l antigène est exprimé, le CTL est activé et produit du TNF. Celui-ci est dosé dans le milieu de culture. Une fois qu un groupe de 100 plasmides est repéré, on retourne aux bactéries correspondantes et on prépare des groupes plus petits, jusqu à isoler le plasmide qui code pour l antigène. 2. Nature des antigènes reconnus par des clones CTL anti-tumoraux suivante. 1. Antigènes codés par des gènes mutés. Un certain nombre de peptides antigéniques reconnus par des CTL les cellules tumorales par rapport aux cellules normales autologues. Il s agit le plus souvent d une mutation ponctuelle, qui change un seul acide aminé dans la protéine codée par le gène. Cet acide aminé se retrouve dans le peptide antigénique. La mutation peut avoir deux conséquences : soit un changement d acide aminé reconnue comme étrangère.

97 210 l acquisition de mutations somatiques. Ces mutations peuvent être des substitutions, insertions ou délétions de nucléotides, des réarrangements d ADN suite à une cassure suivie d une réparation anormale, des changements de l ADN, comme des méthylations de cytosines. La majorité des antigènes tumoraux mutés résultent de substitutions de nucléotides. Celles-ci sont nombreuses: les techniques de séquençage de l ADN ont montré qu il y en a généralement entre et dans le génome d une tumeur. Moins dans des leucémies, plus dans les cancers du poumon (jusqu à ) à cause des effets mutagènes du tabac, et dans les mélanomes à cause des effets mutagènes des rayons UV. Une minorité de ces mutations ponctuelles surviennent dans des gènes qui ont un rôle dans la transformation tumorale, ce sont les driver mutations. On considère aujourd hui qu il en faut à peu près 5 dans une même cellule pour obtenir une tumeur, mais c est sans doute une sousestimation. Ces driver mutations surviennent dans environ 400 gènes différents. Leur effet peut être d activer la protéine codée par le gène (80% des cas, mutation dans un oncogène, souvent dominante), ou de l inactiver (20% des cas, mutation dans un gène suppresseur de tumeur, souvent récessive). Toutes les autres mutations sont trouve aussi dans les cellules normales, où leur nombre augmente en fonction du nombre de divisions cellulaires accumulées au cours de la vie embryonnaire puis adulte. Pour les antigènes tumoraux mutés, considérons substitutions nucléotidiques survenues au hazard dans le génome d une cellule: 1% soit 100 se trouvent on estime que dans seulement 10% de ces cas cet acide aminé muté se trouvera dans une séquence peptidique 2. Antigènes viraux. Dans le cas de tumeurs induites par des virus, comme le lymphome de Burkitt (virus protéines virales. 3. Ils sont codés par des gènes qui sont exprimés dans beaucoup de tumeurs (mais pas toutes) mais qui sont silencieux dans tous les tissus normaux. La seule exception est le testicule, où ces gènes sont exprimés dans les cellules germinales. Mais comme celles-ci sont dépourvues de molécules mélanome. 4. Antigènes codés par des gènes surexprimés dans des tumeurs. Ces gènes sont parfaitement normaux, mais leur expression est très augmentée dans les cellules cancéreuses par rapport aux cellules normales. Nous ne citerons que l exemple de l oncogène HER-2/neu, qui est fortement exprimé dans 30 % des cancers du sein et des carcinomes ovariens. 5. Antigènes de différenciation. Les peptides proviennent de protéines que l on retrouve dans les cellules normales dont le cancer est dérivé. L exemple typique est la tyrosinase, dont le rôle antigénique a été mis en évidence à partir de mélanomes et qui est normalement présente dans les mélanocytes, où elle intervient dans la thérapeutiques contre certains cancers, en utilisant chez un patient donné un ou plusieurs antigènes qui sont présents sur ses cellules tumorales. De tels essais sont en cours.

98 Anticorps monoclonaux dirigés contre des cellules tumorales Plusieurs anticorps monoclonaux ont pris une place importante dans le traitement des cancers. Nous n en citons que deux. Le rituximab (Rituxan R ) est dirigé contre CD20, une protéine de surface qui est un antigène de différenciation des lymphocytes B, apparaissant au stade pré-b et disparaissant lors de la différenciation plasmocytaire. lymphoïdes, par plusieurs mécanismes y compris l activation du complément et surtout l ADCC. A l arrêt de l administration du médicament, le nombre de lymphocytes B remonte progressivement (environ 40% du niveau normal après 3 mois). Le rituximab est utilisé pour traiter des lymphomes B. R cellules d une partie des cancers du sein, et stimule la prolifération des cellules tumorales. Le trastuzumab est du gène HER-2/neu dans une biopsie de la tumeur, soit par immunohistochimie avec des anticorps anti-

99 212 D. L IMMUNOLOGIE DE LA TRANSPLANTATION Les greffes d organes sont devenues courantes dans les pays développés. Il s agit d allogreffes, donc entre individus génétiquement différents de la même espèce. Les xénogreffes, donc entre individus d espèces pour être moins antigéniques ou inhiber les réponses lymphocytaires T. Le système immunitaire est reponsable du rejet d allogreffes de cellules nucléées. Il n y a pas de rejet de greffe 2 O 2, lyophilisation, d organe. In vitro, on peut étudier la reconnaissance de cellules allogéniques dans un système expérimental appelé réaction lymphocytaire mixte. Les antigènes reconnus sur les allogreffes sont des produits de gènes qui présentent un polymorphisme allélique dans l espèce étudiée. Ce sont historiquement les antigènes dits d histocompatibilité. On distingue les antigènes majeurs d histocompatibilité, qui sont très immunogènes et sont la cible de rejets rapides, et des antigènes mineurs d histocompatibilité, moins immunogènes et ciblés par des rejets plus lents. 2. Réaction lymphocytaire mixte Lorsque les leucocytes mononucléaires du sang de deux individus pris au hasard ou de deux souris de races différentes sont mélangés in vitro, on constate après 3 ou 4 jours une forte prolifération de lymphocytes. lymphocytes des deux individus prolifèrent suite à la reconnaissance d antigènes présents sur les cellules allogéniques, raison pour laquelle ce système de stimulation a été appelé réaction ou culture lymphocytaire mixte (Mixed Lymphocyte or Leukocyte Reaction, MLR). L utilisation de cellules de souris congéniques pour Si avant la culture les cellules de l un des donneurs sont irradiées, elles ne peuvent plus proliférer mais présentent encore leurs antigènes, puis meurent après deux ou trois jours. Les cellules irradiées sont les cellules stimulatrices de la MLR, tandis que les cellules non irradiées sont les cellules répondeuses. Parmi celles-ci, se trouvent des lymphocytes T CD4 et des lymphocytes T CD8. Les lymphocytes répondeurs CD4, récupérés par exemple 10 jours après le début de la MLR, prolifèrent à nouveau s ils sont remis en présence de cellules irradiées provenant soit du même donneur que les cellules stimulatrices précédentes soit d un donneur qui Une caractéristique de la MLR est son intensité. Les proliférations cellulaires et les activités lytiques sont

100 213 ou l anatoxine tétanique. Cette intensité est due au grand nombre de lymphocytes T (CD4 ou CD8) stimulés par les alloantigènes. Ceci a été étudié en ensemençant des séries de puits avec des nombres décroissants de cellules répondeuses, jusqu à trouver des séries de puits dans lesquels la prolifération ne s observe pas partout, et en examinant alors la proportion des puits où une prolifération cellulaire est présente. 3. Les antigènes majeurs d histocompatibilité de l apparition d un nouvel antigène certains individus seront capables d y répondre. Ce polymorphisme même mais aussi au niveau des hélices qui bordent la crevasse où se trouve le peptide. Suite à l installation de la tolérance naturelle, les TCR des lymphocytes T d un individu ne reconnaissent pas ses propres présentés n interviennent pas dans la reconnaissance. Fig Nature des alloantigènes. soit le peptide qu elle présente. Self + X = allo + Y = allo

101 214 puisse être reconnue par un lymphocyte T. Remarquons que, puisque la grande majorité des peptides peptide du soi, lui aussi. L intensité des réactions allogéniques a deux explications. Le nombre élevé de lymphocytes T alloréactifs, auparavant leur véritable antigène (self + X), par exemple suite à des infections. Ce sont donc des T 4. Les antigènes mineurs d histocompatibilité différentes sont souvent rejetées. Des rejets entre animaux syngéniques de sexe différent peuvent également survenir : les femelles rejettent une greffe de peau venant d un mâle. Tous ces rejets sont moins rapides que appelés antigènes mineurs d histocompatibilité. Chez l homme, ces antigènes mineurs interviennent dans deux situations cliniques. D une part dans des même fratrie. Ces rejets sont assez facilement traités par immunosuppression au moyen de produits comme greffes sont pratiquées dans le contexte d un traitement anti-cancéreux, généralement anti-leucémique, qui nécessite une puissante chimiothérapie qui détruit les cellules souches hématopoïétiques. Le patient reçoit moelle osseuse du donneur est riche en cellules souches qui se développeront notamment en lymphocytes T dans le thymus du receveur et seront donc tolérantes vis à vis de ses antigènes mineurs d histocompatibilité. mineurs d histocompatibilité du receveur comme des antigènes étrangers (il en sera de même s il existe des différences pour les antigènes majeurs d histocompatibilité entre donneur et receveur). Cette réaction receveur de la greffe peut être soumis à un traitement immunosuppresseur. Une autre approche consiste

102 215 à traiter la moelle du donneur avec des antisérums ou des anticorps monoclonaux anti-cellules T avant la de la greffe de moelle du donneur et parce qu elle peut contribuer à détruire des cellules leucémiques du receveur (réaction du greffon contre la leucémie, graft versus leukemia ou GvL). pas des jumeaux homozygotes). Il ne peut donc s agir que de peptides antigéniques qui diffèrent entre ces deux individus (Fig ). Les protéines pour lesquelles un polymorphisme allélique existe peuvent générer des peptides antigéniques dont un ou plusieurs acides aminés diffèrent d une personne à l autre. Ces peptides peuvent constituer des antigènes mineurs d histocompatibilité. L P F Y P N K S Y P P M G V L E D Y A P T A Q K K C M S P F W T R E N Y L P F Y P N D S L etc... A1 A3 B27 B35 Cw5 Cw6..cgc.. A L P F Y P N K S Y P P M G V L E D Y A P T A Q K K C M S P F W T L E N Y L P F Y P N D S L etc... A1 A3 B27 B35 Cw5 Cw6..ctc.. B Fig Antigènes mineurs d histocompatibilité non liés au sexe. la même fratrie. Considérons les peptides majorité d entre eux sont identiques sur les cellules de A et de B, car ils proviennent de protéines qui sont identiques chez A et B. Mais certains peptides sont différents. Ils proviennent de protéines codées par des gènes polymorphes, et A et B n ont pas les mêmes allèles pour ces gènes. Si A est immunisé avec des cellules de B, il peut avoir des lymphocytes T qui reconnaissent mener à un rejet de greffe entre A et B, identiques pour leurs antigènes majeurs des antigènes mineurs d histocompatibilité. 5. Le rejet des greffes Chez la souris, la capacité de rejeter une greffe allogénique est transférable par les lymphocytes mais pas par le sérum. Les lymphocytes T alloréactifs, CD4 ou CD8, interviennent dans le rejet. Les T activent les

103 216 L activation du système immunitaire inné peut également favoriser le rejet. Par exemple, l ischémiereperfusion liée au prélèvement de l organe à transplanter est susceptible de provoquer la libération de % des reins greffés fonctionnels 100% 75% 50% 25% Greffes entre jumeaux monozygotes Greffes de parent vers enfant Greffes d'un donneur pris au hasard (cadavre) Fig Survie de reins greffés Années après la transplantation traitement préventif du rejet consiste essentiellement en une immunosuppression (corticoïdes, cyclosporine A, tacrolimus). Indépendamment du rejet provoqué par les lymphocytes T, la présence chez le receveur d anticorps préexistants contre l organe du donneur est une cause du rejet hyperaigu. Il s agit d un phénomène assez rare où l organe est rejeté avant même que la vascularisation n ait pu se rétablir. L origine de ces anticorps préformés est soit liée à une différence de groupes sanguins ABO dont les déterminants antigéniques transfusions ou grossesses.

104 217 Jusqu à présent, nous avons décrit individuellement les trois principaux mécanismes de l immunité types d infections. Ce mode de présentation peut masquer le caractère intégré des moyens de défense mis parasites, pour examiner comment le système immunitaire dans son ensemble y fait face. La virulence d un agent infectieux tient généralement à sa capacité de neutraliser les moyens de défense immunitaires acquises ou congénitales, d autant plus que certains de ces syndromes sont plus instructifs que la suppression volontaire ou l inactivation spontanée de tel ou tel gène chez la souris. Nous rencontrons continuellement des agents infectieux, mais ceux-ci ne provoquent que rarement une immunité naturelle immédiate entrent en jeu. C est la réponse immunitaire naturelle induite dans son expression immédiate (quelques heures) et induite (quelques jours), est indispensable car l immunité, qui se développe si le germe parvient aux organes lymphoïdes secondaires, est lente à se mettre en place, du moins lors du premier contact. Lors du second contact, les anticorps présents interviendront immédiatement en même temps que l immunité naturelle. Les différents types d agents infectieux persistent et se multiplient à des endroits divers de l organisme, à l intérieur ou en dehors des cellules (Fig. 13-2). Nous verrons que l immunité acquise, qui seule peut conférer une meilleure protection contre une ré-infection, agit de manière différente contre ces antigènes. dans le cadre de la lutte contre les maladies infectieuses, le cancer, les affections auto-immunitaires ou le rejet des greffes. Ceci ne doit pas faire oublier que l immunité naturelle est tout aussi importante que Les invertébrés, qui ne disposent que de l immunité naturelle, résistent à pas mal d agents pathogènes.

105 218 Fig Étapes d une infection et mécanismes de défense. L exemple est une primo-infection par un agent d un adulte est de 1,8 m 2, celle des muqueuses est d environ 400 m 2. L immunité naturelle immédiate, puis la réponse immunitaire naturelle, limitent l infection, et amènent les antigènes dans un ganglion, à partir duquel la réponse Intracellulaire Extracellulaire Cytoplasme Vésicules Sang, lymphe, espaces extracellulaires Epithéliums Virus Chlamydia Rickettsia Listeria mono. Protozoaires CTL NK Agents infectieux Protection Mycobactéries Salmonelles Leishmania Trypanosomes Legionella pn. Cryptocoques Histoplasmes Yersinia pest. Macrophages via T H 1 et NK Virus Bactéries Protozoaires Champignons Vers Anticorps Complément Phagocytose Neutralisation Neisseria gon. Vers Mycoplasmes Streptoc. pn. Vibrion chol. E. coli Candida alb. Helicobacter pyl. Anticorps (IgA) Peptides antimicrobiens Fig Mécanismes de protection immunitaire selon la localisation de l agent infectieux. A. IMMUNITÉ CONTRE LES VIRUS Pendant sa phase extracellulaire, le virus se trouve sous la forme de virions infectieux qui contiennent une ou plusieurs molécules d acides nucléiques (ADN ou ARN) enfermées dans une structure protéique, la capside,

106 219 l ensemble, appelé nucléocapside, pouvant être entourée d une enveloppe lipoprotéique. Pour se multiplier, le virus parasite une cellule, dans laquelle il pénètre en se liant à des récepteurs (Table 13-1), qui déterminent le tropisme du virus, c est-à-dire le type de cellules qu il peut infecter. À l intérieur, la capside est dégradée dans les lysosomes, et le génome est libéré pour être multiplié par des mécanismes qui diffèrent selon le type de virus. L infection est dite cytopathique si la cellule est lysée à la suite de la multiplication du virus. Virus Table Exemples de récepteurs viraux Récepteurs Cytomégalovirus et le virus herpes 2 -microglobuline L association de CD4 et d un récepteur de chémokine (CCR5 ou CXCR4) Rhinovirus ICAM-1 Rougeole MCP (Membrane Cofactor Protein: inhibiteur membranaire de C3b), = CD46 1. Immunité naturelle antivirale Détection des virus Les cellules de mammifères disposent d une série de senseurs d une infection virale, et c est l engagement de ces senseurs qui, par diverses voies, active la production des interférons de type 1. Ces senseurs sont présents soit à la surface de la cellule et dans des endosomes, soit dans le cytoplasme. Parmi les premiers se trouvent les TLR3, 7, 8 et 9 qui reconnaissent de l ADN non méthylé (TLR9), de l ARN simple brin (TLR7 et 8) ou de l ADN double brin (TLR3). Ces quatre TLR reconnaissent leurs ligands principalement dans les endosomes, après dégradation partielle de virus endocytés, ou après stimulation de débris de cellules infectées apoptotiques ou lysées. Les senseurs cytoplasmiques ne sont pas des TLR. Un exemple est la protéine codée par le gène Mda5 (melanoma differentiation associated gene 5), une ARN hélicase qui lie de l ARN double brin et mène à une transcription d IFN. Les interférons de type 1 L une des conséquences de l activation de ces senseurs de virus est la production des interférons de type 1 : IFN- et IFN-, dont les récepteurs sont présents sur la majorité des cellules. La liaison de l interféron permet kinase qui peut phosphoryler le facteur d élongation et d initiation eif2, ce qui diminue la synthèse des protéines, y compris celles du virus. Cette kinase s active après liaison à de l ARN bicaténaire, ce qui est souvent le cas pour l ARNm viral, qui, au contraire des ARNm cellulaires, peut se replier sur lui-même. La seconde enzyme est une oligoadénylate synthétase qui polymérise l adénine en acide polyadénylique, lequel active la ribonucléase RNAseL qui dégrade l ARNm viral et cellulaire. Mx est une GTPase de la famille de la dynamine, qui séquestre des ribonucléoprotéines virales dans des compartiments subcellulaires.

107 220 Echappement des virus à la réponse des IFN de type 1 Beaucoup de virus consacrent une partie de leur génome à inhiber la réponse aux interférons. A titre indicatif, plusieurs mécanismes sont mentionnés dans la Figure IFNAR soluble poxvirus IFN IFN IFNAR1 IFNAR2 JAK1 TYK2 JAK1 STAT1 TYK2 STAT2 membrane plasmique prot V et W paramyxovirus MdA5 TLR3 NS1 influenza NS5a et E2 Hep. C virus IRF9 + prot V paramyxovirus K3L vaccinia virus Influenza NS1 poxvirus E3L NF- B IRF3 AP-1 prot V paramyxovirus NS1 Influenza eif herpes virus eif2 - P diminution de la synthèse protéique Viral IRF herpes virus 8 ATP 2-5 oligoadenylate + RNaseL NOYAU IFN ARNm viral et cellulaire PKR Mx OAS Fig Induction de la réponse IFN de type 1 par les virus. Les cellules NK particulière aux virus de type herpes chez une adolescente.

108 L immunité acquise antivirale Les trois modes de réponse immunitaire, production d anticorps, activité lytique des CTL (Fig. 13-4) et activation des macrophages par les lymphocytes T 1, participent à des degrés divers dans la protection antivirale, selon la nature du virus et la phase de l infection. Dans les muqueuses, ce sont les anticorps IgA qui IgG qui interviennent, rappelons-le, (1) par neutralisation, c est-à-dire liaison aux protéines de l enveloppe ou de la capside, empêchant ainsi la liaison du virus aux récepteurs ; (2) par activation du complément et lyse des virus enveloppés ; (3) par opsonisation par les IgG et le complément. le virus atténué survit (vaccine) et continue de stimuler l immunité, ou peut-être parce que l immunité est entretenue par des réactions croisées avec des antigènes proches. Pour certains virus comme les rhinovirus qui en résultent, que l on appelle sérotypes s ils peuvent être distingués par des anticorps, ne sont plus reconnus par les lymphocytes mémoire. Lorsque les virus ont infecté des cellules, ils sont à l abri des anticorps. Ce sont les CTL qui prennent le relais. Ils sont stimulés par des cellules dendritiques ou macrophages qui, suite à leur infection, présentent pour atteindre un nombre maximal vers le 8e jour. Avec des virus non cytopathiques comme celui de l hépatite B, ce sont surtout les CTL qui sont responsables des lésions tissulaires. La réponse immunitaire anti-virale illustre bien la complémentarité des deux populations de lymphocytes T, associées à des mécanismes de présentation antigénique différents (Fig. 13-5). Un agent infectieux extracellulaire induit la production d anticorps et l activation des macrophages par les T 1, alors qu un antigène intracellulaire stimule une réponse CTL. Les trois types de réponse sont complémentaires si l antigène se retrouve à la fois dans et en dehors des cellules.

109 222 primoinfection Virus IFN / NK tissus périphériques endocytose phagocytose B7 CD28 T MHC II CD4 T H 2 B CD40L CD40 ganglion infection B7 CD28 T MHC I CD8 CTL CTL FcR infection(s) ultérieure(s) Fig Mécanismes de défense immunitaire contre un virus. Les virus qui pénètrent par la peau ou les ganglion de drainage. Si les virus sont introduits directement dans le sang, par une piqûre d insecte par exemple, ce sont les macrophages et cellules dendritiques du foie ou de la rate qui les rencontreront les premiers. La réponse qui neutralisent le virus pendant la phase extracellulaire de son cycle, et de CTL qui détruisent les cellules dans lesquelles le virus poursuit la phase intracellulaire de son cycle. L ensemble des cellules immunitaires est impliqué dans la réponse: macrophages, lymphocytes B, lymphocytes T auxiliaires, CTL.

110 223 Neutralisation B MHC II TH CD4 Fig Les deux principaux mécanismes de protection infectieux. Selon que l agent infectieux se trouve à l intérieur ou à l extérieur des cellules, les peptides antigéniques sont apprêtés et présentés sur des de classe II. Celles-ci stimulent détruisent la cellule infectée, soit des lymphocytes T qui coopèrent à la production stimulent des macrophages par l IFN-. MHC I CD8 Lyse CTL 3. Mécanismes d échappement des virus Beaucoup de virus ont acquis des moyens de résister au système immunitaire (Table 13-2), souvent en est la variation antigénique. Fig Comment des virus inhibent la présentation de peptides antigéniques par les molécules HLA de classe I. Les adénovirus HIV nef Ad12 inhibent la transcription des US3 molécules de classe I dans le réticulum UL18 endoplasmique et les empêche d atteindre la surface. Deux protéines cytomégalovirus (US2, US11) du cytomégalovirus virus d'epstein-barr EBNA-1 E3 après la translocation dans le réticulum endoplasmique. Une autre protéine Herpes simplex adénovirus le réticulum endoplasmique, et une lourde et entre en compétition avec elle pour lier la 2-microglobuline. surface, et leur dégradation dans les lysosomes. US2, US11

111 224 Virus Table Comment certains virus échappent à l immunité acquise Mécanisme par les systèmes de réparation d ADN de l hôte. De nouveaux variants apparaissent continuellement chez une même personne infectée. lourde et entre en compétition avec elle pour lier la 2m. (une répétition de Gly-Ala) empêche la génération de peptides antigéniques. Il pourrait s agir d un blocage du protéasome. Production d une cytokine homologue à l IL-10 qui inhibe les T 1. Certains virus herpes et pox Analogues solubles des récepteurs de l IL-1, du TNF, ou de l IFN-. Ils inhibent par compétition les effets de ces cytokines. Élimination des cellules immunitaires. B. IMMUNITÉ CONTRE LES BACTÉRIES EXTRACELLULAIRES provoquent ou les toxines qu elles produisent. Les endotoxines, comme le lipopolysaccharide des bactéries Gram -, sont des composants de la paroi bactérienne. Les exotoxines (diphtérique, cholérique, tétanique, botulique, etc) sont sécrétées. La réponse immunitaire devra à la fois éliminer ces microbes et neutraliser leurs toxines. 1. L immunité naturelle contre les bactéries extracellulaires Rappelons les mécanismes principaux: - La phagocytose et la destruction à l intérieur des cellules. - L activation de la voie alternative du complément par les peptidoglycans de la paroi des Gram + et le LPS des Gram - le mannose ou le fucose des polysaccharides bactériens peut se substituer à C1q.

112 225 pathogènes (PAMP) avec les récepteurs comme les TLR (Récepteurs Toll), le récepteur scavenger, la molécule de chémokines. D autres cytokines produites par les macrophages activés, comme l IL-12, participeront à Il s agit principalement d une production d anticorps. La réponse débute par la phagocytose des bactéries, dendritiques parviennent par le lymphatique afférent dans le ganglion, où les lymphocytes T naïfs arrivent en permanence en sortant à hauteur des veinules postcapillaires. Barrières Epithélium Complément Immunité naturelle réactifs de phase aigüe IL-6 Cellule dendritique Macrophage IL-4 IL-1 TNF IL-8 afflux neutro augm perm vasc, coagul T H 2 CD40L CD40 B Ganglion IL-4 Follicule Immunité spécifique B7 CD28 T IFN- IL-12 T H 1 FDC B T H 1 T H 2 B par des bactéries extracellulaires.

113 endocyter, et présenter des peptides sur des molécules de classe II. L engagement des Ig de surface constitue un premier signal d activation. Le second est donné par des lymphocytes T qui reconnaissent des peptides bactériens présentés par les B. Ce modèle, dans lequel le lymphocyte T est initialement activé par des cellules dendritiques, puis stimulé à nouveau par les lymphocytes B, auxquels il donne le signal de co-stimulation, représente probablement la situation la plus fréquente. Mais, il n est pas exclu que des lymphocytes B puissent parfois activer des lymphocytes T naïfs en absence de cellules dendritiques ou macrophages. Rappelons les mécanismes de protection par les anticorps: - Augmentation de la phagocytose par l intermédiaire des FcR et les récepteurs pour les composants C3b et ic3b du complément. - Activation du complément qui conduit à la lyse des bactéries, au recrutement de cellules phagocytaires et Les réactions contre des bactéries extracellulaires peuvent avoir des conséquences néfastes pour l organisme. Nous avons parlé du choc septique provoqué notamment par les cytokines produites par les macrophages activés par le LPS. Certaines toxines bactériennes sont des superantigènes, dont il sera question plus loin. Ils activent un grand nombre de lymphocytes T, ce qui mène à la production massive de cytokines dont les une pathologie auto-immunitaire. Dans le rhumatisme articulaire aigu, les anticorps contre la protéine M de la paroi de certains sérotypes de streptocoques -hémolytiques reconnaissent aussi des protéines du myocarde, ce qui provoque des lésions cardiaques. 226 C. IMMUNITÉ CONTRE DES BACTÉRIES INTRACELLULAIRES Les bactéries intracellulaires obligées comme les rickettsies et les chlamydias ne peuvent survivre en dehors facultatives (mycobactéries, Salmonella, Brucella, Legionella ou Listeria) peuvent également vivre en dehors. Certaines structures comme les pili ou les invasines permettent l entrée dans divers types de cellules, alors que c est la phagocytose qui ouvre la porte à des bactéries comme les brucellas ou les mycobactéries. Dans ces cas, les neutrophiles ayant une durée de vie courte, ce sont surtout les macrophages qui seront infectés de manière chronique par des bactéries. Les mécanismes mentionnés pour les bactéries extracellulaires opèrent aussi, mais les bactéries intracellulaires résistent généralement à la destruction dans les phagocytes. L immunité naturelle est donc ici peu importante. L immunité dite cellulaire joue le rôle principal. C est d ailleurs l étude des mécanismes de protection des souris contre Listeria qui fut à l origine, dans les années 50, de cette notion d immunité cellulaire. Pour se débarrasser de bactéries intracellulaires, il faut soit les détruire à l intérieur des cellules, ce que les macrophages peuvent faire après une activation adéquate, soit détruire les cellules infectées.

114 227 T H 1 IFN-γ T CD4 MHC II IL12 TNF Inflammation T MHC I CD8 CTL 1. L intervention des CTL Dans l infection à Listeria, l importance relative des différentes populations de lymphocytes peut être étudiée par des expériences de transfert adoptif. Des souris, après avoir été irradiées, reçoivent par voie intraveineuse des lymphocytes T provenant de souris immunisées contre Listeria bactérie. Les lymphocytes transférés ont été triés au moyen d anticorps 1. Si le paramètre étudié après le transfert adoptif est, comme nous venons de le voir, la présence de macrophages spléniques activés, le transfert de lymphocytes T CD4 + complète de l infection, on constate qu il faut transférer des lymphocytes T CD4 + et des lymphocytes T CD8 +. In vitro, il est possible de montrer que ces lymphocytes CD8 + contiennent des CTL qui lysent Listeria. Une protection complète nécessite donc aussi des CTL, pour détruire les macrophages infectés. Beaucoup de bactéries intracellulaires résistent, complètement ou partiellement, à la dégradation dans les au moyen d hémolysines, protéines qui agissent comme le complexe lytique du complément (C5b-C9). Ces bactéries se retrouvent alors dans le cytosol, à l abri des mécanismes de dégradation du matériel phagocyté. 1 du complément, la population cellulaire à écarter. On peut également les coupler à des billes magnétiques qui, après capture de la population cellulaire désirée, sont recueillies au moyen d un aimant. Après marquage des anticorps avec

115 à la surface des cellules qui deviennent ainsi la cible des CTL Résistance des bactéries intracellulaires et granulomes Nous avons mentionné les hémolysines de Listeria. Les mycobactéries disposent, quant à elles, de divers moyens de résistance aux mécanismes microbicides des phagolysosomes. Des glycolipides et des polysaccharides de structure particulière constituant la paroi bactérienne inhibent la fusion des phagosomes mortelle dans bien des cas avant l avènement de l antibiothérapie, illustre l importance de ces mécanismes de résistance. La réaction à Mycobacterium tuberculosis est l exemple classique de la réponse immunitaire à une bactérie d IFN- par des lymphocytes T CD4 +. La cytokine active les macrophages qui peuvent alors détruire les nombre de bactéries, ces mécanismes contrôlent l infection. Les bacilles tuberculeux ne disparaissent jamais manifeste entre autres par la réaction d hypersensibilité retardée à la tuberculine. nombre de mycobactéries inhalées, des infections intercurrentes ou la production plus ou moins précoce d IFN-, pourraient être en cause. Dans ces cas, les bactéries continuent à se multiplier. D autres macrophages sont recrutés. Ils vont former des granulomes, qui sont des amas de cellules dites épithélioïdes, car elles sont tellement tassées qu elles forment une sorte d épithélium. On croit qu elles dérivent des macrophages, mais on s explique mal l absence de phagosomes (vésicules de phagocytose). Lorsque la lésion grandit, des cellules géantes cellules de Langhans (à ne pas confondre avec les cellules de Langerhans, cellules dendritiques cutanées). On note nécrose caséeuse). Si le contenu est libéré dans les voies respiratoires, le bacille risque de se Certains enfants sont particulièrement sensibles à des infections par des mycobactéries qui sont normalement inoffensives pour la majorité des gens. Plusieurs mutations responsables de cette sensibilité ont été mises en évidence et elles illustrent bien les mécanismes décrits dans la Figure Il s agit par exemple de mutations du récepteur de l IL-12,, ou encore pour STAT1 qui est le facteur de transcription directement activé par le récepteur de l IFN-. Chacune de ces mutations a pour effet

116 d interrompre la cascade d évènements menant de la différenciation des lymphocytes T 1 à l activation de gènes régulés par l IFN- dans les macrophages. 229 D. IMMUNITÉ CONTRE LES PARASITES Sous le vocable de parasites, on regroupe des protozoaires (Plasmodium, Trypanosoma, Toxoplasma, Leishmania, Trichomonas, Giardia,...) et des métazoaires ou helminthes (vers plats et vers ronds). Les maladies les plus graves sont la malaria (Plasmodium), la schistosomiase, et les trypanosomiases comme la maladie du sommeil ou la maladie de Chagas. Des anticorps naturels et le complément peuvent intervenir, mais ces mécanismes La réponse cellulaire est dominée par une activation de T qui activent les macrophages. Nous avons mentionné que l infection par Leishmania chez la souris évolue vers la guérison si l animal monte une réponse de type T 1 avec production d IFN-. Des observations similaires ont été faites chez l homme, mais la 1 plutôt qu une réponse T 2 qui exacerbe la maladie n est pas connue. Les CTL jouent un rôle important contre des parasites comme Plasmodium. Ils lysent des hépatocytes infectés qui présentent des antigènes malariques sur des molécules sérique peut passer de 0,1 d IL-4 et d IL-5 par des T 2. L IL-4 stimule la commutation en éosinophiles. Chez des souris infectées par des helminthes, l injection d anticorps anti-il-4 diminue R granules au contact du parasite. Ces granules contiennent des substances toxiques pour le parasite. ces microorganismes en association avec leurs hôtes. La variation antigénique est utilisée par beaucoup de parasites. L exemple le plus marquant est le trypanosome. Quant à Entamoeba, il s enkyste. Certains parasites masquent leurs propres antigènes en se recouvrant de ceux de l hôte. La larve de Schistosoma pénètre par la peau pour rejoindre les poumons puis la circulation générale. Lorsqu elle arrive dans le poumon, elle est déjà couverte de glycolipides porteurs des antigènes du groupe sanguin ABO. Chez un individu infecté par le trypanosome, la parasitémie évolue par vagues successives, à intervalles d une ou deux semaines, amenant chaque fois un parasite antigéniquement différent. Les anticorps sont donc trypanosome est une glycoprotéine (Variable Surface Glycoprotein, VSG) de 50 kd, attachée à la membrane par un lien phosphatidylinositol. Les trypanosomes ont plus de 1000 gènes de VSG différents, sauf pour la partie qui code pour la portion carboxyterminale de la protéine, proche de la membrane. Un seul gène VSG est exprimé à la fois. Pour qu il le soit, il doit être transposé près du télomère.

117 230 E. SUPERANTIGÈNES Des aliments comme des mayonnaises ou des crèmes glacées conservés à température ambiante sont parfois contaminés par des staphylocoques qui sécrètent une exotoxine (Staphylococcal enterotoxin ou SE). Dans les heures qui suivent l ingestion, surviennent les vomissements et la diarrhée typiques de ces intoxications. Une autre toxine staphylococcique (TSST) peut causer un choc toxique (Toxic Shock Syndrome, TSS) mortel. Il est survenu chez de jeunes femmes porteuses de tampons hygiéniques contaminés par le staphylocoque. T auxiliaires, qui se mettent à sécréter des cytokines, causes des troubles digestifs ou du choc. C est la du TCR et la partie non polymorphe de la ou de TCR ne sont pas superantigène. Les superantigènes sont, pour la plupart, d origine bactérienne. Mais quelques-uns sont des protéines virales présentes à la surface des cellules infectées. Leur mode d action est identique à celui des superantigènes bactériens. Chez la souris, c est un rétrovirus codant pour un superantigène qui fut à l origine de la découverte de ce mécanisme d activation des T. Chez l homme, le seul exemple connu actuellement est une protéine codée par le virus de la rage. TCR HLA-DR Vα β Vβ α Structure présente dans certains domaines Vβ SEB Vα β Vβ α Fig Complexe trimérique formé par un superantigène, une molécule MHC de classe II et un TCR. L entérotoxine B du staphylocoque doré se lie au domaine de classe II et au domaine V du TCR, si de ce dernier est codée par les gènes V 3,12,14,15,17, ou 20. La structure du complexe a été mise en évidence par diffraction des rayons X. Dans le panneau de droite, le modèle de l interaction avec le superantigène viral reste une supposition. F. LES IMMUNODÉFICIENCES GÉNÉTIQUES présent, on a répertorié une centaine de troubles génétiques diminuant l immunité naturelle ou l immunité

118 231 types d infections l enfant sera plus particulièrement sensible. Les altérations des lymphocytes B sont illustrées par trois maladies typiques : l agammaglobulinémie liée au sexe ou maladie de Bruton, le syndrome d hyper-igm lié au sexe et l. tyrosine kinase de Bruton (Btk). Cette enzyme est nécessaire au développement des précurseurs des lymphocytes B, alors qu il n est pas nécessaire à la maturation des T. Ces malades ne possèdent donc pas de lymphocytes B. Dans les mois qui suivent la naissance, les patients sont protégés par les IgG venant de leur mère, mais après quelques mois, cette potentiel de leucémies à lymphocytes B comme la leucémie lymphoïde chronique. Le syndrome d hyper-igm lié au chromosome X (X-linked hyper-igm syndrome de CD40, est caractérisé par des taux d IgM élevés et une quasi-absence des autres classes sauf de l IgD. Ces patients sont également prédisposés aux maladies auto-immunitaires et au cancer. On explique cela par le fait que l interaction CD40-CD40L, qui est essentielle pour la commutation isotypique des B, exerce également un effet sur les T. Dans l, dont on ignore toujours la cause, le nombre de lymphocytes B est normal, mais c est leur fonction qui est altérée. On constate une diminution progressive des taux sériques d Ig et une sensibilité de plus en plus grande aux infections. pyogéniques Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus, ainsi qu à des bactéries gram - comme les pseudomonas. Quant aux infections virales, seuls les du vaccin vivant anti-polyomyélite est dangereuse : elle peut mener à des paralysies. Dans ces syndromes, l administration intraveineuse mensuelle d IgG humaines assure une protection se retrouvent souvent dans des familles dont qui en sont atteintes n en souffrent pas. Cependant, les statistiques révèlent que, dans cette population, les cas de maladies auto-immunitaires et allergiques sont plus fréquents. Le risque de développer un syndrome allergique doublerait. Il faut attirer l attention sur les accidents survenus à l occasion de l administration intraveineuse d IgG à des patients dépourvus d IgA. Ceux-ci, n ayant pas développé de tolérance vis-à-vis

119 d IgG contient des traces d IgA, celle-ci peut causer un choc anaphylactique. 232 comprend quand on se rappelle que les lymphocytes T contribuent aux trois types de réponse immunitaire : production des anticorps, cytolyse et recrutement des macrophages. C est pourquoi, la plupart des ou SCID pour Ces enfants sont infectés dès les premiers jours de leur naissance par les germes dit opportunistes immunitaire pour proliférer. À titre d exemples, citons un champignon comme Candida albicans, un protozaire comme Pneumocystis carinii ou une mycobactérie comme le bacille de Calmette et Guérin (vaccin anti-tuberculeux). Les infections virales sont également fréquentes (adénovirus, varicelle, virus respiratoire cellules souches hématopoïétiques durant les trois premiers mois de la vie, on peut sauver jusqu à 95 % de à la réaction dite du greffon contre l hôte. Quarante-cinq % des SCID sont liés au chromosome X et sont causés par des mutations ou l absence de la c des récepteurs des cytokines IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 et IL-21. Tant les lymphocytes T que les NK sont absents mais les B sont normaux ou augmentés. Seules les deux premières populations cellulaires c. Ceci indique que l IL-4 n est pas indispensable à la prolifération des B, peut-être parce que d autres cytokines compensent le manque d activité de l IL-4. Certains patients présentent un syndrome SCID autosomal récessif. La majorité de ces cas sont causés par des mutations ou l absence de Jak3, qui est la tyrosine kinase impliquée dans le transfert du signal transmis par du récepteur de l IL-7 qui manque. Ces trois types de mutation (dans c, dans Jak3, ou dans le récepteur de l IL-7) ont comme point commun d interférer avec l activité de l IL-7. Cette cytokine est produite par les cellules stromales du thymus et est essentielle pour le développement des lymphocytes T. L absence de cellules NK dans les cas de mutations de c ou Jak3 est causé par la perte de la réponse à l IL-15. adénosine déaminase. L accumulation d adénosine également de malformations osseuses, peuvent être traités par des injections hebdomadaires d adénosine Nous avons déjà mentionné les troubles liés aux mutations touchant les gènes qui codent pour les protéines (TAP1 et TAP2). Rappelons qu elles assurent le transfert des peptides du cytosol dans le réticulum endoplasmique,

120 233 empêche la maturation des lymphocytes T CD8 +, et dès lors une grande sensibilité aux infections virales. Il l une ou l autre des sous-unités qui constituent le facteur de transcription RFX, qui contrôle la transcription + qui ne peuvent venir à maturité. bare lymphocyte syndrome ou syndrome du lymphocyte nu se complique de pas mal d infections tant bactériennes que virales, mais elle est moins grave que ce qui est décrit sous le nom d ou SCID. G. LES IMMUNODÉFICIENCES ACQUISES ET LE SIDA L administration d immunosuppresseurs, comme les corticoïdes ou la cyclosporine, pour éviter le rejet des ou la radiothérapie, en s attaquant aux cellules qui se multiplient rapidement, appauvrissent la moelle osseuse en précurseurs des globules blancs, y compris les lymphocytes. Rappelons également que la splénectomie, geste chirurgical qui s impose dans le traitement de certaines thrombopénies rebelles ou suite à des accidents de la route, diminue la résistance aux infections transmises par voie sanguine et tout particulièrement vis-àvis de Streptococcus pneumoniae. dans ces pays, de morbidité et de mortalité infantiles. Le cancer avancé s accompagne également d une de Candida albicans. Diverses infections virales ou parasitaires, par exemple la malaria, peuvent atténuer les réponses immunitaires, mais en dehors du SIDA, c est probablement la rougeole qui est l exemple le plus typique. Depuis longtemps, on sait que cette infection virale réduit les défenses immunitaires, en particulier contre la tuberculose. VIH, est un rétrovirus, c est-à-dire un virus dont le génome constitué d ARN est transcrit par une enzyme appelée transcriptase réverse en ADN, qui s incorpore alors dans Ils appartiennent tous à cette famille de molécules caractérisées par leurs sept hélices transmembranaires et leur couplage aux protéines G (protéines qui lient le GTP et servent au transfert du signal). À chacun de ces

121 T. Il existe des formes virales intermédiaires capables de se lier aux deux types de récepteurs. +, in vitro le virus n infectait que les lymphocytes CD4 + de surface du virion, la gp120, et l on a constaté qu elle se liait à CD4. Par mutagenèse dirigée et par diffraction observations étaient discordantes. L expression de molécules CD4 recombinantes dans des cellules humaines sensibilisait celles-ci à l infection par quelque chose en plus que la molécule CD4. pour les lymphocytes CD4 +, alors que les autres se lient plus volontiers aux macrophages, et qu une troisième infecte indifféremment les deux types cellulaires. Or, la densité en CD4 sur les macrophages est très faible. L intervention d un autre récepteur aurait pu expliquer cette observation. Disposant d une population virale dont le tropisme était clairement dirigé vers les lymphocytes T CD4 +, on a testé son pouvoir infectant sur des cellules de souris exprimant des molécules CD4 humaines recombinantes. Ces cellules animales, malgré la présence de CD4, n étaient pas réceptives. Cependant, la transfection d autres ADNc isolés de cellules humaines a révélé que certains d entre eux conféraient la sensibilité à l infection par macrophages. Ils ont ainsi constaté que des facteurs solubles libérés par les lymphocytes T CD8 + inhibaient Regulated by Activation, Normal T cell Expressed and Secreted), MIP-1 ( Protein 1 ) et MIP-1 entrent en compétition avec le virion. La transfection du gène de CCR5 en rendant des cellules sensibles à réalisé que certaines personnes résistantes à l infection étaient dépourvues de ces récepteurs suite à certaines mutations génétiques. hérissée de structures à la forme de champignons, dont le chapeau est constitué de la protéine gp120 alors de gp120, dont un changement de conformation lui permet de se rapprocher et de se lier au récepteur des hydrophobe, appelé peptide de fusion, dans la membrane cellulaire, avec laquelle l enveloppe du virion va fusionner. 234 Les conséquences de l infection par VIH La maladie commence par un épisode grippal : céphalées, température, pharyngite, adénopathies. Après un mois ou deux d anticorps dirigés contre les protéines de surface du virion et une diminution progressive du nombre de lymphocytes CD4 + (Fig ). Leur disparition tient à l effet cytopathique du virus ainsi qu à des effets indirects comme l intervention des CTL qui lysent les lymphocytes infectés. Cette phase, dite

122 Nombre de CD4/mm 3 de sang 1000 Infection Dissémination du virus Infections opportunistes 235 latente ou asymptomatique, peut durer plus de dix ans. Latence clinique Quand la proportion de lymphocytes CD4 + tombe en Apparitions des 500 symptômes deçà d un certain niveau, les infections apparaissent. Ce sont généralement les germes dits opportunistes dont nous Semaines Années Fig Évolution de la virémie et du nombre de lymphocytes CD4+ dans un cas typique de SIDA. avions déjà signalé l implication dans les cas de SCID qui sont en cause : les protozoaires comme Pneumocystis carinii, des champignons, mais aussi des mycobactéries. Les infections virales deviennent également plus fréquentes, et certaines conduisent à l apparition de tumeurs comme le sarcome de Kaposi ou des lymphomes liés à des diarrhées abondantes dues à des infections intestinales. À la suite à cette pathologie, le malade devient cachectique et meurt. Décès Virémie La propagation du VIH dans l organisme qui l emmènent dans les ganglions, où il contamine les lymphocytes CD4 +. Le virus se maintient dans trois sites : de manière transitoire dans les lymphocytes T CD4 + activés, de manière prolongée dans les macrophages, qui survivent à l infection, et pendant plus longtemps encore dans les T CD4 + au repos. On peut comprendre ces différences, les stimuli qui activent les cellules infectées induisent la transcription du génome viral et la multiplication du virus qui conduit alors à la mort cellulaire. épuisé par la perte des lymphocytes CD4 +, mais les CD8 + sont toujours présents et la disparition des CD4 + n est que progressive. L explication principale se trouve dans les fréquentes mutations génétiques du virus qui ne laissent pas le temps au système immunitaire de s adapter aux variants. C est ainsi que l on explique comprendra que cette instabilité génétique constitue un obstacle majeur pour la mise au point d un vaccin. citer la chute du rapport T 2, qui explique la production moindre d IFN- et la sensibilité croissante Tat migre dans le noyau où elle interfère avec les mécanismes de transcription. Quant à la protéine Nef, elle diminue à l abri des CTL.

123 236 Il est connu depuis longtemps que des personnes qui ont souffert de certaines maladies contagieuses y sont devenues réfractaires: elles sont immunisées contre cette maladie. La protection à long terme, restreinte à la est à la base même de la vaccination, dont les premiers essais remontent à la prévention de la variole, ou petite à vie par de profondes cicatrices. Dès le Moyen Age, on s est rendu compte qu elle ne frappait jamais deux fois la même personne, et l on a tenté de protéger les enfants en leur inoculant le contenu de pustules varioliques de l ambassadeur d Angleterre auprès de la cour de l empire ottoman, introduisit cette pratique, la variolisation, avait le grave inconvénient de provoquer dans certains cas une variole grave. La probabilité de décès après variolisation était 10 fois inférieure à celle observée après une variole contractée naturellement. A. IMMUNISATIONS ACTIVE ET PASSIVE organisme à se défendre au moyen des mécanismes effecteurs du système immunitaire. On distingue deux types d immunisation. L immunisation passive est l administration directe d anticorps ou de lymphocytes, en général des lymphocytes T, contre un antigène auquel un individu est exposé. La protection est immédiate, alors qu une immunisation spontanée prend plusieurs jours. Par contre, dans le cas de l administration d anticorps, il n y a pas de mémoire générée dans l individu receveur. - On utilise des sérums (sérothérapie) anti-toxines ou anti-venins, pour avoir un effet immédiat lors d une infection ou morsure. Ces antisérums étaient d origine animale, souvent le cheval, et ils pouvaient provoquer des réactions d hypersensibilité (maladie sérique). Ils sont remplacés par des immunoglobulines préparées à partir de sérum de donneurs qui ont un bon titre d anticorps contre les antigènes ciblés, et si possible par des anticorps monoclonaux (un anticorps monoclonal qui neutralise la toxine de l anthrax vient d être approuvé pour une utilisation chez l homme). n apparaissait plus lors d une seconde injection chez le même animal. Peu après, von Behring et Kitasato ont constaté qu il était possible de transférer la protection contre la toxine au moyen du sérum d animaux préalablement inoculés avec le milieu de culture. C est ainsi que fut introduit le terme antisérum pour désigner le sérum qui contenait les antitoxines. La protection qu il exerçait illustrait un nouveau concept thérapeutique, celui de la protection immunitaire passive. Plus tard, on montrera que les antitoxines neutralisent l effet des toxines bactériennes en empêchant celles-ci de se lier à leurs cellules cibles.

124 237 - L utilisation systématique du RhoGAM, une préparation d IgG humaines anti-rhésus, après un accouchement d une mère Rhésus négative permet de réduire quasi totalement l incidence de la maladie hémolytique du nouveau-né (voir chapitre 15). des immunoglobulines extraites d un pool de sérum humain d individus normaux, et qui contiennent donc des anticorps contre de très nombreux antigènes. - Le transfert placentaire d IgG de la mère au foetus est une forme d immunisation passive. L administration de grandes quantités de lymphocytes T, par transfert adoptif, est réservée à des centres Barr qui sont responsables d infections gravissimes après greffes de moelle osseuse, avant que le système immunitaire ne se soit reconstitué. Une autre voie de recherche est le transfert adoptif de lymphocytes T les lymphocytes T in vitro Table Différences entre immunisation passive et active Immunisation passive Immunisation active Protection Immédiate Durée De quelques jours à plusieurs mois Des années Système immunitaire de l individu Agents de réponse Pas impliqué Impliqué Th Effet mémoire Non Oui Applications - Individus immunodéprimés - Personnes non vaccinées et exposées à un agent pathogène dangereux - Quand aucun vaccin n existe - Individus immunocompétents - Personnes qui ne sont pas exposées naturellement à l agent pathogène existe Dans l immunisation active, comme son nom l indique, le système immunitaire joue un rôle actif et l activation in vivo l établissement d une mémoire immunitaire. L immunisation active peut être spontanée, comme c est le cas lors des infections, ou induite par vaccination, c est-à-dire par une administration d une forme non naturelle d un antigène, le plus souvent infectieux, pour stimuler in vivo d une vaccination contre un agent infectieux est que lors de la rencontre ultérieure avec celui-ci, l individu

125 238 vacciné fasse une réponse immunitaire secondaire au lieu de primaire contre le pathogène, avec tous les avantages qui découlent des différences entre ces deux types de réponses. Au sens commun du terme, la vaccination est donc prophylactique: elle empêche l apparition ou la dissémination d une maladie. Mais il y a un développement de vaccins dits thérapeutiques, qui visent à accélérer ou à augmenter l intensité d une réponse immunitaire contre des antigènes qui sont déjà présents dans l individu que l on vaccine. B. TYPES DE VACCINS 1. Vaccins contenant des agents infectieux entiers Vaccins antiviraux ou antibactériens atténués Il s agit de virus ou de bactéries vivantes qui ont perdu leur virulence, c est-à dire leur capacité de provoquer historiques sont des vaccins atténués. qu ayant eu la vaccine, maladie qui se contracte au contact de vaches contaminées, ils ne pouvaient être atteints par la variole. Cette observation le poussa à s intéresser à la variole, que l on tentait de prévenir, à l époque, par chez les garçons de ferme ou les livreurs de lait qui ont accidentellement contracté la «maladie de la vache», le cow-pox, la variolisation échoue toujours (aucune pustule ne se forme à l endroit de l inoculation) et qu ils sont réfractaires à la variole humaine. Il semble aussi que Jenner ait appris qu en France, un pasteur du midi, Rabout Pommier, considérait l inoculation à l homme de la «picote» des génisses comme le meilleur traitement préventif Médecine. Quatre ans plus tard, et vingt ans après ses premiers travaux, le 14 mai 1796, il pratique la première inoculation du vaccin contre la variole. Il inocule du pus prélevé sur une pustule de cow-pox de la main d une paysanne contaminée, Sarah Nelmes, à un garçon de huit ans, James Philipps, qui n avait jamais été en contact avec la variole. Au dixième jour l enfant présenta une pustule vaccinale au point d inoculation, qui guérit sans les causes et effets de la variole Vaccine, maladie découverte dans certains comtés occidentaux de l Angleterre, notamment dans le Gloucestershire, et connue sous le nom de cow-pox». Dès l année suivante il adresse à la Société Royale de Londres un rapport dont l impression lui est refusée; il le fait alors imprimer à ses frais et commence une active propagande. On commence à vacciner à Londres d abord, puis dans différents pays la «Royal Jennerian Society». Jenner devient rapidement l homme le plus en vue du monde entier et en France the migration of birds», signe d un remarquable éclectisme. Au cours du XIXe siècle, on découvrit les bactéries et leur rôle pathogène. C est alors que Louis Pasteur ( ) mit au point différents vaccins : contre le choléra des poules, à partir de cultures bactériennes vieillies, et contre l érysipèle du porc en recourant au passage de la bactérie d une espèce animale à l autre. Son succès le plus célèbre fut le traitement de la rage, qui - il l ignorait - est causée par un virus. Il prépara le vaccin en laissant sécher la moelle épinière de lapins rabiques. Cinquante ans après la découverte de Jenner, et en son honneur, Pasteur appellera vaccination la prévention d une maladie par inoculation d une forme non virulente d un agent infectieux.

126 239 déclarer que la variole avait été totalement éliminée. C est la première, et jusqu à présent la seule, éradication d une maladie infectieuse humaine. La prochaine sera probablement la poliomyélite. Les mutations responsables de l atténuation d un pathogène ont souvent été induites par une culture prolongée dans des conditions peu favorables (composition du milieu de culture, température trop haute ou trop basse). La mutation permet une adaptation à ces conditions, mais elle est responsable aussi d une diminution de la pathogénicité. Pour un virus l atténuation est souvent obtenue par inoculation dans une espèce animale dans laquelle le virus ne se réplique pas bien (le lapin pour le virus de la rage du chien : l observation de Pasteur ; des oeufs embryonnés de poulet pour le virus de la grippe humaine). Une autre méthode est de faire de nombreux passages dans des cellules en culture: le vaccin original de Sabin, contre la poliomyélite, a été produit par des passages du virus de la polio dans des cellules de rein de singe. Les vaccins atténués qui sont encore utilisés actuellement sont donc des découvertes empiriques, et bien souvent virulence et les possibilités d effectuer in vitro des mutagenèses dirigées permettront de développer des souches vaccinales plus performantes et plus sûres. Le vaccin poliomyélitique Sabin contient trois souches virales atténuées, développées entre 1940 et Il peut être administré par voie orale, la voie d entrée naturelle de l entérovirus polio, et stimule une production d IgA. La protection contre la poliomyélite est prolongée, parce que les virus atténués persistent, et en principe il ne faut donc pas d injections de rappel du vaccin. Rarement, soit une fois pour 2 à 3 millions de doses de vaccin, il y a une réversion et le vaccin provoque une poliomyélite. A partir du moment où le virus sauvage a été éradiqué, ce qui est maintennt le cas dans beaucoup de pays développés, le risque de d induire une poliomyélite post-vaccinale est plus grand que celui d en avoir une causée par le virus sauvage. C est ce qui a mené à l utilisation du vaccin polio inactivé Salk, décrit plus bas. Pour le vaccin contre la variole la souche atténuée est naturelle, c est le virus de la vaccine. Mais c est un cas identiques ou croisés avec un virus très pathogène pour conférer une immunité qui protège contre ce dernier. Pour le BCG, bacille de Calmette et Guérin, il s agit d un mutant de Mycobacterium bovis. Ce dernier est peu pathogène pour l homme mais induit des anticorps et des CTL qui reconnaissent aussi M. tuberculosis. La souche BCG de M. bovis est encore moins pathogène que la souche parentale, elle a été obtenue en 1921 après 13 années de culture dans un milieu contenant de la bile de boeuf, par Louis Calmette et Camille Guérin, collaborateurs de Pasteur. Avantages - Un vaccin atténué est un agent (peu) pathogène vivant qui va infecter certaines de nos cellules. Cela lymphocytes T CD8, parmi lesquels des CTL. Ceci est un avantage crucial de ces vaccins par rapport aux

127 240 autres dont nous discuterons plus loin. Bien entendu il y a en plus, comme avec les autres vaccins, une stimulation de la production d anticorps. - Il ne faut généralement pas faire d injections de rappel du vaccin, parce que l agent infectieux peut persister et stimuler longtemps le système immunitaire. Inconvénients - Ces vaccins ne peuvent pas être administrés à des individus immunosupprimés (certaines chimiothérapies anticancéreuses, traitement immunosuppresseur après greffe, SIDA,...) chez qui le germe, même atténué, peut provoquer une maladie. - Ils sont déconseillés aux femmes enceintes. Ces dernières ne sont pas immunosupprimées, mais les germes atténués peuvent contaminer le foetus. - Une seule mutation peut être responsable de l atténuation. Une réversion de cette mutation dans la souche vaccinale peut provoquer des accidents, parce que le germe retrouve toute sa virulence. Vaccins antiviraux ou antibactériens inactivés Ici les agents pathogènes sont tués par la chaleur ou des moyens chimiques, le plus souvent le formaldéhyde Le vaccin polio Salk, développé par le biologiste américain Jonas Salk ( ), contient trois souches de poliovirus inactivés par un traitement au formol. Il doit être administré par voie intramusculaire, avec des injections de rappel. La mise au point du vaccin Salk a suscité beaucoup d intérêt dans le public de l époque, ce qui n était plus vraiment arrivé depuis le vaccin antirabique de Pasteur. La poliomyélite était une maladie épidémique, le président Franklin Delano Roosevelt en souffrait depuis l âge de 39 ans (bien que certains neurologues pensent aujourd hui qu il avait en réalité un syndrome de Guillain-Barré), et il fonda la National Foundation for Infantile Paralysis pour récolter de l argent auprès du public et accélérer la mise au point d un vaccin. Cet effort de collecte, pièce par pièce, fut connu sous le nom de March of Dimes et en 1946 le portrait de Roosevelt se enfants furent inclus dans une étude randomisée et reçurent soit le vaccin soit un placebo. Il y eu 11 cas de poliomyélite dans le groupe vacciné, et 70 dans le groupe contrôle. Suite à ces résultats, la vaccination Salk on revient au vaccin Salk, plus sûr, dans les régions où le poliovirus est quasi éradiqué. Avantages - Pas de réversion possible.

128 241 - Conservation plus aisée. Inconvénients - Pas ou peu de réponse CTL. Mais une bonne induction d anticorps. - Pour bien immuniser il faut une plus forte dose initiale de vaccin, et des injections de rappel. 2. Vaccins contenant des composants du pathogène Anatoxines ou toxoïdes Lorsque la maladie provoquée par un pathogène, en général une bactérie, est causée principalement par la production d une exotoxine, immuniser contre cette toxine permet de prévenir la maladie, même si cela n empêche pas l infection. La prévention du tétanos et de la diphtérie sont basées sur une immunisation contre les toxines produites par Clostridium tetani et Corynebacterium diphteriae. Il n est bien entendu pas question d utiliser la toxine comme vaccin, et c est G. Ramon qui invente en 1923 ce qu il appellera une anatoxine (du grec sa toxicité mais conserve son immunogénicité. Les anticorps induits par l administration de l anatoxine reconnaissent aussi la toxine, ce qui la neutralise. l annexe de Garches de l Institut Pasteur. Il est chargé d immuniser de très nombreux chevaux et de récolter Roux lui demande de trouver un antiseptique propre à assurer, dans des conditions de guerre, une bonne conservation des immunosérums (les sérums souffrent de contaminations microbiennes dues à la récolte, la au cours d expériences entreprises sur le poison diphtérique, Ramon observe la formation d une précipitation d autant plus intense que le mélange de toxine et d antitoxine se sont mutuellement saturées. Cette constatation in vitro l antitoxine diphtérique ce qui, auparavant, ne pouvait se faire que par l épreuve in vivo, sur des animaux d expériences. L année suivante, il démontre que la toxine diphtérique qui a subi l action simultanée d une petite quantité de formol et de la chaleur, se transforme en un dérivé inoffensif mais qui conserve intacte son pouvoir vaccinant. Il lui donne le nom d anatoxine diphtérique. Après quelques essais, la vaccination par l anatoxine diphtérique entre dans la pratique. A la même époque, il observe que la toxine tétanique peut, elle aussi, être transformée en anatoxine qui permet d obtenir des sérums plus riches en antitoxines en joignant au vaccin une substance irritante pour utiliser un vaccin mixte composé d un vaccin microbien associé à une ou deux anatoxines. molécules recombinantes produites in vitro. Il faut que le composant soit immunogène, et qu une réponse

129 242 immunitaire contre lui protège contre l agent pathogène entier. On parle souvent de vaccins contenant des sous-unités (subunit vaccines). in vitro protéines s auto-assemblent en particules pseudo virales, et induisent une réponse anticorps T-dépendante. Un autre exemple est le vaccin actuel contre Streptococcus pneumoniae, dont la virulence dépend, en partie, des propriétés antiphagocytaires des polysaccharides de la capsule. Des anticorps opsonisants contre ces polysaccharides ont un effet protecteur conte la pneumonie à pneumocoque. On utilise donc des type 2, qui induisent donc surtout une réponse IgM, et très peu de mémoire. Cette réponse est faible et ne protège pas les enfants de moins de 2 ans. Pour impliquer les lymphocytes T dans la réponse humorale contre ces antigènes, on a couplé les polysaccharides à une protéine porteuse, un mutant non toxique de la toxine diphtérique, contre laquelle tout le monde a une réponse immunitaire suite à la vaccination avec pneumocoque, pour couvrir un peu plus de 80% des sérotypes. Le même principe de couplage de polysaccharides à une protéine porteuse, cette toxine diphtérique mutée ou de l anatoxine tétanique, est utilisé pour le vaccin anti- de type b, cause majeure de la méningite bactérienne chez les enfants de moins de 5 ans. Ce vaccin induit la production d anticorps IgG. Le vaccin contre la coqueluche a été pendant longtemps constitué d une suspension de Bordetella pertussis tuées. Il est de plus en plus remplacé par des vaccins acellulaires contenant de l anatoxine coquelucheuse, de 11 protéines différentes parmi lesquelles l hémaglutinine et la neuraminidase qui constituent les principaux surface des cellules à infecter, et la neuraminidase permet, lors de la multiplication du virus, aux particules virales naissantes de se détacher des cellules infectées. La production d anticorps contre ces deux antigènes protège contre l infection en neutralisant ces deux étapes essentielles du cycle viral. Cependant, la polymérase virale commet des erreurs dans la réplication des acides nucléiques, ce qui génère des changements dans les séquences de ces antigènes. Ceci mène à une sélection de mutants ponctuels qui sont moins bien reconnus appelée dérive antigénique (antigenic drift) de la grippe saisonnière.

130 243 Une deuxième cause de variabilité du virus est le shift antigénique. Dans ce cas, on observe l émergence provenant d une autre espèce (souvent le porc ou le canard). Lorsqu une personne est simultanément exposée à ces deux virus, le virus humain peut acquérir l hémagglutinine ou la neuraminidase du virus animal, ce qui lui permet d échapper aux anticorps développés par les humains préalablement infectés ou vaccinés. Ce et la neuraminidase (N) codées par le virus. L émergence d un nouveau virus par shift antigénique provoque généralement une épidémie de plus grande ampleur que la grippe saisonnière, et on parle alors de pandémie. base de son origine géographique. Un troisième cas d émergence d un nouveau virus résulte de l acquisition par mutation de la capacité d un que c est ce phénomène qui est responsable de la pandémie de 1918, appelée grippe espagnole, dont on estime qu elle a provoqué la mort de 30 millions de personnes et infecté 50% de la population mondiale. Le conservés dans du formol a montré qu il s agissait d un virus d origine aviaire qui s était directement adapté à l homme par mutation. au printemps des recommendations sur la composition du vaccin qui doit être disponible l hiver suivant. La majorité des vaccins anti-grippaux ciblent 3 souches virales, deux souches de type A et une souche de type B. Lorsque les souches virales à inclure dans le vaccin ont été choisies, on réalise une co-infection d oeufs pour sa capacité à se répliquer dans les oeufs. Ce processus qui peut demander plusieurs semaines, permet d obtenir une souche vaccinale adaptée aux oeufs par échange d acides nucléiques comme décrit dans le l hémaglutinine et la neuraminidase. Il s agit donc d un vaccin inactivé et sous-unitaire. Cette procédure de production de vaccin comporte un risque de contamination par des traces de protéines d oeufs, et ces vaccins sont donc déconseillés aux personnes allergiques aux oeufs.

131 244 2 m 3 m 4 m 12 m 13 m 15 m 18 m 5-7 a a a Polio IPV IPV IPV IPV IPV Diphtérie Tétanos Coqueluche DTPa DTPa DTPa DTPa DTPa DTPa Haemophilus Influenzae b Hib Hib Hib Hib Hépatite B VHB VHB VHB VHB VHB Rougeole Rubéole Oreillons RRO RRO Méningocoque C MenC Pneumoccoque Pn13V Pn13V Pn13V Rotavirus Rota Rota Human Papilloma Virus HPV Fig Calendrier des vaccinations de base recommandées en Belgique par le Conseil Supérieur de la Santé (2014). - Seul le vaccin polio est obligatoire en Belgique. polio inactivé Salk (Inactivated Polio Vaccine), les anatoxines tétanique et diphtérique, un vaccin coquelucheux acellulaire (Pa: Pertussis acellulaire), des polysaccharides d Haemophilus b conjugués à une protéine porteuse, mois. Pour polio et DTPa, il y a encore un rappel vers 6 ans. - La vaccination associée rougeole-rubéole-oreillons s effectue avec des virus atténués, vers 1 an et 12 ans. On n administre pas avant 1 an parce que des IgG maternelles contre ces virus pourraient neutraliser le vaccin. - Le vaccin conjugué contre le méningocoque groupe C peut être administré à partir de l âge de 2 mois. On le recommande vers 1 an, en même temps mais à un autre endroit que le vaccin rougeole-rubéole-oreillons. - Le vaccin Prevenar 13 contient des polysaccharides de 13 sérotypes de pneumoccoque, conjugués à une anatoxine diphtérique et adsorbés sur du phosphate d aluminium.

132 245 Table Composition antigénique des principaux vaccins BACTERIES charbon coqueluche diphtérie méningite à méningocoque - extrait acellulaire de B. anthracis - vaccin classique «à germes entiers» ou «cellulaire»: Bordetella pertussis tués par la chaleur - vaccin acellulaire, contenant 3 antigènes (anatoxine, hémagglutinine, pertactine) - anatoxine de Corynebacterium diphteriae - polyribosyl-ribitol-phosphate conjugué, selon les fabricants, à l anatoxine diphtérique, à une toxine diphtérique mutante non toxique, à l anatoxine tétanique, ou à une protéine de membrane externe du méningocoque B - polysaccharide de la capsule, couplé à une toxine diphtérique mutante non toxique S. pneumoniae - vaccin polysaccharidique non conjugué: polysaccharides capsulaires de 23 sérotypes - vaccin polysaccharidique conjugué: polysaccharides capsulaires de 13 souches, conjugués à une anatoxine diphtérique tétanos leptospirose tuberculose typhoïde - anatoxine de Clostridium tetani - Leptospira icterohaemorragiae inactivées - bacille atténué, dit de Calmette et Guérin, dérivé de M. bovis - polyssacharide capsulaire de Salmonella typhi VIRUS hépatite A hépatite B grippe oreillons poliomyélite rougeole rubéole gastroentérite à rotavirus - virus inactivé Saccharomyces cerevisiae virales changent chaque année en fonction des données épidémiologiques - virus atténué - virus atténué - virus inactivé (Salk) - virus atténué (Sabin) (administration orale) - virus atténué - virus atténué - virus atténué (administration orale)

133 246 C. ADJUVANTS Un adjuvant (du latin adjuvare : aider) est une substance qui, ajoutée à un antigène, en augmente l immunogénicité. Jules Freund ( ) observa dans les années 30 que l administration à des cobayes contenant les bactéries forme une émulsion visqueuse dans laquelle l antigène se retrouve dans la phase aqueuse. Le but de l addition d huile était de retarder la dispersion de la phase aqueuse dans les tissus. ajouté dans le mélange. Si les mycobactéries étaient absentes, l immunisation contre un autre antigène était moindre, mais toujours nettement supérieure à ce que l on obtenait avec l antigène seul en milieu aqueux. d adjuvant de Freund incomplet. Si on ajoute des mycobactéries tuées par la chaleur, il s agit d adjuvant de Freund complet. Ces adjuvants sont toujours utilisés au laboratoire, et l incomplet peut être administré chez douloureuse au site d injection, et la formation d un granulome. 2. Nature des adjuvants et de potassium AlK(SO 4 )2 aussi appelé alum), sont l adjuvant le plus répandu dans les vaccins humains. La liste des composés qui ont un effet adjuvant est longue : des exotoxines bactériennes, la portion lipide A du LPS, le squalène, les oligonucléotides CpG qui de ce point de vue miment l effet de l ADN bactérien, des cytokines, des particules contenant l antigène (liposomes, microsphères de polymères biodégradables), des virosomes (liposomes incluant des glycoprotéines d enveloppe virale), etc. 3. Mode d action Le mode d action exact des adjuvants, dont le développement a été très empirique, n est pas toujours bien compris. Ce qui est clair c est que l antigène et l adjuvant doivent être injectés ensemble. Si on injecte dans la patte d une souris un antigène dans de l adjuvant complet de Freund, on aura une forte production sera très faible, comme sans adjuvant, si on injecte l antigène dans une patte et l adjuvant dans une autre. Les adjuvants permettent d avoir des réponses immunitaires plus fortes contre les antigènes présents dans le vaccin, de diminuer les quantités d antigène à administrer, et de diminuer le nombre d administrations du vaccin.

134 247 Les principaux mécanismes d action des adjuvants sont les suivants. - Cinétique Il s agit de ralentir la dispersion de l antigène, et donc de permettre une stimulation plus longue. On parle parfois d un effet dépôt. C est l un des modes d action des émulsions lipidiques comme l adjuvant de Freund ou le squalène, ou de l alum, composé de microcristaux sur lesquels l antigène est adsorbé, surtout par des liaisons électrostatiques. Le squalène est un lipide précurseur du cholestérol produit par tous les organismes notamment présent dans certains vaccins anti-grippe. Il a a été suspecté d induire des auto-anticorps mais les études épidémiologiques réalisées sur les personnes vaccinées n ont mis en évidence aucune augmentation du risque de maladie auto-immune liée à l utilisation de cet adjuvant. Donner à l antigène la forme d une particule favorise sa capture par les macrophages, et les gouttelettes lipidiques jouent ce rôle dans l adjuvant de Freund. Les cristaux des sels d aluminium également. l IL-6. Ces adjuvants contiennent des composés qui stimulent des PRR (Pathogen Recognition Receptors, Chapitre 11), comme les TLR. Par exemple, le LPS à petite dose a un effet adjuvant, qui est reproduit par le mais est beaucoup moins toxique que le LPS. Il entre dans la composition de vaccins contre l hépatite B oligodéoxynucléotides synthétiques contenant des séquences CpG non méthylées. Les effets de l activation des PRR, et en particulier les TLR, sur les cellules présentatrices sont multiples: production de cytokines comme l IL-12 qui favorise la réponse de type Th1, augmentation de l expression voies de présentation d antigènes (classe I et classe II), et augmentation des capacités de costimulation des cellules (augmentation de l expression de B7 et d autres molécules de costimulation). Theiler ( , prix Nobel de Médecine en 1951) à partir du virus Asibi, du nom du ghanéen de 27 ans chez qui on avait isolé le virus le 30 juin Des 3411 acides aminés codés par le génome viral, 20 diffèrent

135 très peu d effets secondaires graves. Plus de 98% des personnes vaccinées sont protégées pendant au moins 10 ans, et chez pas mal d individus on a retrouvé des titres neutralisants d anticorps sériques jusqu à 35 ans après participent à l activation de certains TLR. Le résultat est une forte réponse Th1 (CTL), stimulée par la voie IL

136 249 Les hypersensibilités constituent un ensemble hétérogène de maladies consécutives à une réponse immunitaire contre un antigène inoffensif. Au cours des années soixante, Coombs et Gell ont proposé de répartir les hypersensibilités en quatre types (Fig. 15-1). Ce mode de présentation, devenu classique, offre l avantage désigner diverses réactions immunitaires met l accent sur leurs conséquences pathologiques, mais il ne faut pas oublier que les mécanismes immunologiques impliqués ont un rôle utile dans la protection de l organisme contre d autres antigènes dans le contexte des infections. Type I Type II Type III Type IV associé Antigène soluble soluble soluble aux cellules Réactif immun Mécanisme effecteur IgE, cellules T H 2 IgG,IgM Complexes Immuns T H 1, CTL Activation des mastocytes Complément Cellules Fc R + (phagocytes, cell. NK) Complément Phagocytes Activation des macrophages associé aux cellules Cytotoxicité IgE Complexe immun Complément Complément T H 1 CTL Cytokines Exemples Rhinite allergique Asthme Anaphylaxie systémique Allergie à la pénicilline Réaction transfusionnelle, anémie hémolytique auto-immune ou induite par des médicaments (pénicilline) Maladie sérique Réaction d'arthus Réaction à la tuberculine Dermatite de contact Dermatite de contact Fig Les quatre formes d hypersensibilité et leurs mécanismes immunitaires

137 250 A. HYPERSENSIBILITÉ IMMÉDIATE OU ALLERGIE Près de 20 % de la population souffre d une forme quelconque d allergie, et cette proportion ne fait d eczéma a pratiquement doublé. Cette expansion est préoccupante, car une crise d asthme ou un choc anaphylactique peut être mortel. Des syndromes comme les rhinites sont moins graves, mais ont un impact socio-économique considérable, surtout par l absentéisme dû à l exposition aux allergènes saisonniers ou du lieu de travail. Le terme d allergie a été introduit en 1906 par von Pirquet pour désigner la réaction différente qu il voyait survenir après une ou plusieurs injections d antigènes. Actuellement, le terme allergie désigne surtout les symptômes liés à l hypersensibilité immédiate. Cependant les auteurs anglo-saxons utilisent encore fréquemment le terme d allergie pour désigner par exemple l eczéma de contact qui relève de l hypersensibilité de type IV ou certaines pneumonies dont la pathogénie (hypersensibilité de type III) dépend plus d anticorps IgG que d anticorps allergie atopique 1923, le terme atopie fut introduit par Coca et Cooke pour désigner le tableau clinique de l hypersensibilité immédiate. Actuellement, ce terme est généralement utilisé comme synonyme de prédisposition aux réactions d hypersensibilité immédiate, ou pour préciser la nature d une forme particulière de dermatite,. 1. Manifestations cliniques la muqueuse du nez, de l arbre bronchique, des conjonctives ou du tractus gastro-intestinal. L allergie alimentaire peut se limiter à des nausées, vomissements et diarrhées, mais elle peut également s accompagner La complication la plus grave est le choc anaphylactique, par exemple suite à des piqûres d hyménoptères (guêpes, abeilles) ou à une sensibilisation à certains médicaments (pénicilline). Les symptômes apparaissent 1 à 15 min après le contact avec l allergène. Le sujet se plaint d une sensation de gêne, devient agité et érythémateux (rougeurs diffuses). Les autres symptômes possibles sont des palpitations, paresthésies ou douleurs abdominales. Le malade peut devenir incontinent, avoir des convulsions, ne plus répondre aux stimuli, et mourir en quelques minutes. L eczéma atopique peut débuter dès les premiers mois de la vie par des lésions rouges, suintantes, croûteuses, que des poussées suivies de rémission surviennent dans l enfance, l adolescence et la vie adulte. Le prurit exagération de ses plis) au coude et au creux poplité, sur les paupières, le cou et les poignets. Ces malades souffrent fréquemment de rhinite ou d asthme.

138 251 Les symptômes cliniques de l allergie sont parfois d interprétation délicate. Par exemple, certaines formes ou l injection intradermique des allergènes suspects. Ce test, qui comporte toujours un risque de choc anaphylactique, montre que la réaction s effectue en deux temps : la réaction immédiate proprement dite, persiste 1 à 2 jours. 2. Modèles expérimentaux méduse pouvait mourir en quelques minutes, en convulsions et en collapsus circulatoire lorsqu il recevait une injection de cette même substance. Cette réaction, qui ne survenait que chez les animaux immunisés et ne pouvait donc être attribuée à des effets de la toxine, a reçu le nom d anaphylaxie par opposition à la prophylaxie obtenue grâce aux vaccins. Il s agissait là de la première description de l hypersensibilité immédiate. ce qui ne fut jamais le cas pour l hypersensibilité retardée. Prausnitz s injecta, dans le derme, du sérum de Küstner, qui était fortement allergique au poisson. Un jour plus tard, l inoculation d un extrait de poisson à l endroit de la première injection provoquait immédiatement une plaque d urticaire typique. On a utilisé longtemps le terme de réagines expérimentateurs qui pratiquaient le test de Prausnitz-Küstner ne pouvaient pas détecter ces anticorps par leurs activités de précipitation, d agglutination ou de lyse. de Praustnitz-Küstner ou anaphylaxie cutanée passive. On peut l appliquer à l animal de la manière suivante: le sérum de l animal sensibilisé ou les diverses préparations d anticorps sont injectées dans le derme du receveur. Après 4 à 6 h, l antigène est injecté par voie intraveineuse en même temps qu un colorant non toxique comme des médiateurs. Ces derniers causent une vasodilatation avec augmentation de la perméabilité capillaire, suivie de la diffusion des protéines sériques, y compris l albumine qui transporte le colorant. 3. Le rôle de l IgE suggèrent l existence d un état allergique, mais rappelons que les infestations parasitaires provoquent

139 252 résultats sont exprimés d une manière semi-quantitative. 4. Les allergènes On compte plus d une centaine d allergènes différents. Généralement, ce sont des protéines solubles, dont beaucoup sont des protéases. Cette activité enzymatique pourrait favoriser leur pénétration dans les muqueuses. L allergène le plus fréquemment en cause est constitué de protéines appartenant à un acarien minuscule, Dermatophagoïdes pteronyssinus, que l on retrouve dans les poussières de maison. Ce sont ses défécations qui contiennent les allergènes. Deuxième cause principale d allergie : certaines protéines sériques des prés, d herbacées comme l ortie, ou d arbres comme le bouleau. Au sein d un même groupe d allergènes, on constate souvent des parentés antigéniques. Des réactions croisées sont donc possibles : par exemple, les anticorps d un patient allergique au pollen d une graminée quelconque réagiront avec les allergènes de la est testé sur ces cinq types d allergènes. Actuellement, deux allergènes d origine végétale causent pas mal de soucis. Le premier est un composant du latex ou sève de l arbre à caoutchouc, qui sert à la préparation, entre autres, des gants utilisés dans les laboratoires et en chirurgie. Le second appartient aux graines d arachides. Les cas de choc anaphylactique survenus après consommation de cacahuètes ne sont pas rares. 5. Les cellules en cause et les récepteurs de l IgE Le mécanisme central de l hypersensibilité immédiate est la dégranulation des leucocytes basophiles et RI) (Fig. 15-2). C est le pontage de ces récepteurs qui déclenche la libération des médiateurs directement responsables des manifestations cliniques. Sur les coupes histologiques d une biopsie cutanée prélevée chez un allergique après stimulation antigénique locale, on constate que les granules des mastocytes sont vides. Ces cellules, localisées surtout dans la peau, les muqueuses, et autour des veinules, jouent un rôle primordial dans l allergie. Les mastocytes se distinguent et les seconds se retrouvant dans le sang, mais aussi par leurs propriétés morphologiques, histochimiques et fonctionnelles. R). Cependant, si une coupe de tissu sur les mastocytes ou les leucocytes basophiles. Ces cellules sont porteuses d un récepteur (Fc RI) dit de 9 à M -1 ), dont la densité est de l ordre de 2-3x10 5 molécules par cellule. Il est composé

140 253 identiques unies par des ponts disulfure, ces dernières participant au transfert du signal de dégranulation. 2 mais les fragments monovalents Fab en sont incapables. Des résultats semblables sont obtenus avec des Fig Déclenchement d une réaction allergique. Les mastocytes portent à leur surface des récepteurs de haute mastocytes, liées aux Fc R. Plus tard, lorsque l antigène entre en contact avec ces mastocytes sensibilisés, la liaison aux R. C est ce rapprochement qui active les Fc R et transduit un signal qui stimule la dégranulation des mastocytes. 6. Les médiateurs de l allergie Les mastocytes libèrent trois types de facteurs : (1) des médiateurs préformés, concentrés dans les granules : histamine, protéases, polysaccharides acides ou protéoglycanes ; (2) des dérivés lipidiques provenant de l acide arachidonique de la membrane cellulaire ; (3) des cytokines dont la synthèse est stimulée par le processus de dégranulation. Les médiateurs préformés L histamine, produit de décarboxylation de l histidine, représente près de 10 % des substances concentrées constituant la matrice des granules. Les taux sériques d histamine s élèvent chez les individus souffrant de réactions allergiques violentes, comme une crise d asthme par exemple. Les sujets allergiques ont également

141 des taux élevés d histamine dans les sécrétions nasales ou dans le liquide des vésicules cutanées suite à l administration locale d allergènes. Comment agit l histamine. contracte les muscles lisses des bronches et de l intestin, augmente la perméabilité des veinules, fait sécréter du mucus et cause du prurit ainsi que de la vasodilatation cutanée. Les mêmes effets sont obtenus par l interaction cas particulier, se relâchent. Injectée par voie sous-cutanée, l histamine provoque l apparition d une papule urticarienne typique. Cette réaction est partiellement bloquée par les anti-histaminiques antagonistes agissant L inhibition est totale lorsque les deux anti-histaminiques sont combinés. polysaccharides acides de la matrice des granules. L administration d inhibiteurs de protéases réduit les réactions cutanées. Les deux protéases principales sont la tryptase et la chymase qui tirent leur nom de la la tryptase et la chymase dans les granules. Lors de la sécrétion, les protéases restent attachées à ce support, inhibiteurs. Les protéoglycanes. L héparine est constituée d un polypeptide, une répétition de sérine-glycine, sur lequel sont branchées les contient entre 300 et 1000 groupes sulfatés. Cette substance, la plus acide de l organisme, est responsable de d alcian. Le chondroïtine sulfate des leucocytes basophiles diffère de l héparine par la nature des disaccharides et par une densité moindre en groupes sulfates. 254 Les médiateurs lipidiques Alors que les médiateurs préformés sont stockés dans les granules et peuvent être extraits des mastocytes au repos, les médiateurs lipidiques n apparaissent qu après activation de la cellule. Ils comprennent les dérivés de l acide arachidonique et le platelet activating factor. Après stimulation des mastocytes, l acide arachidonique est libéré des lipides membranaires par la phospholipase A2 et transformé en prostaglandines par la voie de la cyclooxygénase (prostaglandine synthétase) ou en leucotriènes par la voie de la 5-lipoxygénase. Après injection de quelques nanomoles de prostaglandine D2 (PGD2) dans la peau d un volontaire, survient PGD2 à une dose 10 fois moindre que celle d histamine produit une bronchoconstriction. Après stimulation

142 255 bronchique. Les malades qui souffrent de mastocytose systémique ont des bouffées de chaleur avec rougeur de la face et hypotension grave. Il y a alors une augmentation importante des métabolites de PGD2 dans leurs urines. Le traitement à l aspirine, qui bloque la cyclooxygénase, prévient de telles crises, suggérant qu elles sont bien liées à la libération de prostaglandines., soit de 1000 (LTC4, LTD4) fois supérieure à celle de l histamine. LTC4 et LTD4 stimulent également très fortement la sécrétion de mucus. Le PAF cutané, il est 1000 fois plus actif que l histamine. Il est également bronchoconstricteur. Le PAF complique le PAF est libéré non seulement par les mastocytes mais surtout par les macrophages et aussi par les neutrophiles, éosinophiles et plaquettes. Les cytokines et l IL-1 mais aussi de type T 2 comme l IL-4, IL-5, IL-6, IL-9 et IL-13 ainsi que des facteurs hématopoïétiques comme le GM-CSF et dermatite atopique est peut-être lié à ces cytokines d origine mastocytaire. La phase tardive d une réaction allergique s explique par l effet prolongé de certains médiateurs, en microscopique de la lésion révèle la présence de lymphocytes (30 %), de neutrophiles (30 %), d éosinophiles (30 %) et de monocytes (10 %) attirés par les agents chémotactiques libérés par les mastocytes. 7. Les facteurs étiologiques Nous avons vu que les T l intermédiaire entre autres de l IL-4. Par exemple, lorsque des lymphocytes B de souris sont stimulés par du LPS, ils se différencient et se mettent à produire de l IgM et de l IgG sauf l IgG1. Cependant, si l expérience sont inhibés par l IFN- Si un rat en cours d immunisation est infesté par un ver comme Nippostrongylus brasiliensis 2 in vitro qui montrent que, lorsqu ils sont stimulés,

143 256 les lymphocytes T des allergiques sécrètent surtout des cytokines T 2. De plus, chez ces patients, ce sont également des lymphocytes T 2 que l on retrouve dans les tissus affectés. Reste à savoir ce qui conduit un individu à développer une réponse T 2 plutôt que T 1. Le terrain génétique L hérédité joue un rôle indiscutable dans l allergie : si deux parents sont allergiques, leur enfant le sera également dans 50 à 75 % des cas. Si un seul parent l est, le risque pour l enfant sera de 30 à 50 %. L hypersensibilité à une grande variété d antigènes est un caractère fréquemment rencontré chez les allergiques. du Fc RI, du jouent un rôle incontestable. Mais, pour établir ces relations, il a fallu étudier les réactions dirigées contre sont bas. Environnement De nombreuses observations indiquent que l exposition à des doses importantes d allergènes favorise le d autres pollens abondants durant d autres périodes de l année. Divers rapports épidémiologiques suggèrent que trois facteurs au moins pourraient expliquer l augmentation actuelle des cas d allergie. 1. Les infections ou polluants atmosphériques, en altérant la perméabilité des muqueuses, favoriseraient l entrée des allergènes. Beaucoup de patients font leur première crise d asthme peu après une infection respiratoire. Les enfants des villes souffrent plus fréquemment d asthme que les enfants de la campagne. Récemment, la teneur en chlore de l eau des piscines a également été incriminée. 2. Il y a une corrélation inverse entre la fréquence d infections d enfants par des mycobactéries ou des virus comme celui de l hépatite A et la prévalence de l asthme. Les enfants de milieux socio-économique défavorisés, les enfants élevés dans des fermes au contact d animaux, et les enfants de familles nombreuses sont relativement protégés contre l apparition d hypersensibilités de type 1. Ces observations sont à l origine de la «théorie de l hygiène» selon laquelle les mesures d hygiène appliquées dans les pays développés, en prévenant ce genre d infections, expliqueraient le plus grand nombre de cas d allergie. Deux explications s opposent à propos de la théorie de l hygiène. Selon la première, les infections par les germes intracellulaires favoriseraient les réponses immunitaires T 1. Selon la seconde, les infections enclencheraient des mécanismes immunorégulateurs et activeraient des lymphocytes T régulateurs qui produisent de l IL-10 et du TGF-. 3. La généralisation des vaccins, avec utilisation d un adjuvant comme l alum, favoriserait les réponses T 2. Cette hypothèse ne semble cependant pas corroborée par les études épidémiologiques.

144 257 B. HYPERSENSIBILITÉ DE TYPE II Dans l hypersensibilité de type II, des anticorps IgM ou IgG se lient à une cible cellulaire et déclenchent sa destruction (lyse) par l intermédiaire du complément ou par ADCC (Antibody Dependent Cell Cytotoxicity). L exemple typique est l accident hémolytique qui fait suite à une erreur de transfusion. On distingue plusieurs familles d antigènes à la surface des globules rouges. Chacun de ces systèmes de groupes sanguins est déterminé par un locus génétique. Les mieux connus sont les systèmes ABO, Lewis, Rh, MN, P, Kell, Duffy et Kid. Les plus importants sont les systèmes ABO et Rh. Une transfusion de sang incompatible peut avoir des effets immédiats liés à la lyse des globules rouges du donneur par les anticorps du receveur et le complément. Les antigènes ABO forment un exemple typique de déterminants oligosaccharidiques, alors que les déterminants du système Rhésus appartiennent à une protéine de surface. par des céphalées et des douleurs intenses de la nuque, du thorax et surtout de la région lombaire; par des signes de choc : pouls rapide et faible, peau moite et froide, dyspnée, hypotension, nausées et vomissements. Chez les malades anesthésiés, l accident transfusionnel se manifeste par un saignement en nappe lié à une coagulation intravasculaire. 1. Le système ABO Le système ABO, découvert par Karl Landsteiner en 1901, est contrôlé par un locus génétique pour lequel il existe trois allèles : A, B et O. Les allèles A et B causent chacun l expression de l antigène A ou B. L allèle O détermine l absence des antigènes A et B. Ces allèles sont exprimés de façon codominante. Fig Structure des antigènes ABO. l agglutination des globules rouges. Ils provenaient de l hydrolyse de mucines de diverses origines (sécrétions gastriques, contenu de kystes ovariens). Le nombre d antigènes ABO à la surface des globules rouges, estimé au moyen d anticorps N-acétyl-glucosamine; GalNAc = N-acétyl-galactosamine. Sur les globules rouges, les antigènes ABO sont des déterminants oligosaccharidiques couplés à des glycolipides et des glycoprotéines. La structure de base de ces déterminants est une unité N-acétylglucosamine suivie par un galactose. Une fucosyltransférase ajoute un résidu fucosyl au galactose terminal. L allèle A code pour une glycosyltransférase qui ajoute un résidu N-acétyl-galactosamine (GalNAc) sur le

145 258 galactose terminal. Ceci constitute l antigène A (Fig. 15-3). L allèle B code pour une glycosyltransférase qui ne différe de la précédente que par 4 acides aminés, et qui ajoute un résidu galactose, ce qui donne l antigène B. L allèle O code pour une enzyme inactive ou tronquée. Ce qui est montré à la Fig comme la structure de base résulte de l action d une (1,2) fucosyltransférase codée par l allèle dominant H pour le locus correspondant. Il existe de rares individus hh qui n ont pas cette activité fucosyltransférase, suite à une mutation dans le gène. Ces personnes peuvent produire des anticorps pas agir sur la structure de base non fucosylée, et les individus hh sont donc phénotypiquement du groupe O sang du type O habituel. Ce groupe sanguin hh est appelé Bombay, nom de la ville où le premier individu hh a été trouvé. Ces antigènes se retrouvent aussi sur des glycolipides présents sur les membranes de la plupart des autres types cellulaires. De plus, 80% des individus, appelés sécréteurs glycoprotéines présentes dans des sécrétions comme la salive, la bile, les larmes, ou le lait. Chez les individus homozygotes pour l allèle récessif se, le produit du gène Se ne fonctionne pas, et les sécrétions ne contiennent donc pas ces antigènes. Se, présent chez les sécréteurs, et se sont deux allèles du gène Se, qui code pour une fucosyltransférase. Anticorps Tous les individus ont dans le sang des anticorps naturels contre les antigènes du système ABO qu ils ne possèdent pas. Ces anticorps sont induits par une exposition naturelle à des déterminants antigéniques l intestin. Ces anticorps naturels sont habituellement de classe IgM, et les antigènes qui les ont induits sont thymo-indépendants. Donc, les individus du groupe A ont des anticorps anti-b, ceux du groupe B ont des anticorps anti-a, ceux du groupe O ont des anti-a et des anti-b, ceux du groupe AB n ont aucun des deux. Réactions transfusionnelles A cause des anticorps naturels anti-ab, un accident transfusionnel impliquant le système ABO peut survenir chez un sujet qui n a jamais reçu de transfusion auparavant. Pour éviter ces accidents, il faut déterminer le groupe ABO des patients. Ceci se fait en général par hémagglutination au moyen de sérums anti-a et plupart des accidents sont évités en choisissant du sang contre lequel le patient n a pas d anticorps naturels. receveur universel), et du sang O (donneur universel) peut être donné à n importe quel receveur. Ceci se pratique d ailleurs dans les cas d urgence. Cependant, pour éviter une réaction contre les globules rouges du receveur par les anticorps présents dans le sang du donneur, il est préférable de transfuser du sang du même groupe que celui du receveur. Pour diminuer encore le risque d accident, il faut pratiquer un cross-match : les globules rouges du

146 receveur sont mélangés avec le sérum du donneur et vice-versa. Ceci permet de détecter toute présence d anticorps agglutinants dirigés contre des antigènes autres que ABO. 259 Table Le système ABO mé Anticorps dans le sérum sur les globules rouges AA ou AO 40 % A Anti-B BB ou BO 10 % B Anti-A OO 45 % - Anti-A et anti-b AB 5 % A et B - 2. Système Rh Les antigènes du système Rh (Rhésus) ont été découverts en 1940 par Landsteiner, qui a observé que des anticorps de lapins immunisés avec des globules rouges de singes Rhésus agglutinaient les globules rouges de 80 % des individus humains. Les antigènes Rh forment un système très complexe déterminé par deux gènes aux multiples allèles (nombre d antigènes = 45). Les gènes Rh codent pour deux protéines très semblables stabilité de la membrane du globule rouge et pourraient servir de canaux à CO 2 appelée D est particulièrement importante. Quand elle est présente, l individu est dit Rh positif. L allèle D qui détermine la présence de cet antigène est dominant sur l allèle qui détermine son absence. Ce qui distingue fondamentalement le système Rh du système ABO, c est qu il n y a pas d anticorps naturels contre D. Les anticorps anti-rh (anti-d) apparaissent quand un individu Rh - est mis en contact avec des globules rouges Rh +, par exemple au cours d une transfusion. Une première transfusion n a pas de conséquence au moment même, étant donné l absence d anticorps naturels, mais une réaction surviendra lors d une transfusion ultérieure de sang de type Rh + d une transfusion. Lorsqu une femme Rh - est enceinte d un enfant Rh +, les globules rouges de l enfant qui pénètrent dans la circulation maternelle suite à un accident hémorragique au cours de la grossesse ou au moment de l accouchement induisent la production d anticorps anti-rh. Cette immunisation peut avoir des conséquences graves si, au cours d une grossesse ultérieure, l enfant est à nouveau Rh +. Les anticorps maternels anti-rh, de précurseurs des globules rouges, les érythroblastes, d où le terme d érythroblastose fœtale. Ce type d accident ou anti-b appartiennent à la classe IgM, qui ne peut traverser le placenta. Il faut signaler que les anticorps

147 260 IgG anti-rh sont incomplets c est-à-dire qu ils nécessitent le réactif de Coombs pour leur mise en évidence par agglutination. - in utero à 15% des femmes Rh - enceintes d un enfant Rh + développent des anticorps anti-rh. Cependant cette immunisation peut être évitée en administrant à la mère Rh - des anticorps anti-rh (Rhogam ) au moment de la naissance, pendant la grossesse suite à tout incident pouvant provoquer une hémorragie intra-utérine, ou de façon préventive à partir de la 28è semaine. Ces anticorps empêchent la mère de s immuniser parce qu ils masquent les antigènes et éliminent, via le complément, les globules rouges de l enfant qui ont pénétré dans la circulation maternelle. 3. Anémie hémolytique induite par des médicaments Certains antibiotiques (par exemple la pénicilline, la céphalosporine et la streptomycine) peuvent s adsorber complexe semblable à un complexe haptène-porteur. Chez certains patients, de tels complexes médicamentprotéine induisent la formation d anticorps qui ensuite se lient au médicament adsorbé sur les cellules rouges du sang; il s ensuit une lyse médiée par le complément et donc une anémie progressive. Lorsqu on supprime les quatres types d hypersensibilités avec des manifestations cliniques diverses. C. HYPERSENSIBILITÉ DE TYPE III ET MALADIES À COMPLEXES IMMUNS Dès 1905, Von Pirquet et Schick, travaillant à Vienne, décrivaient le prototype de l affection à complexes immuns, la maladie sérique. Mais, ce n est qu à partir des années soixante que la participation des complexes dans le développement d autres maladies a été reconnu. Parmi les hypersensibilités de type III, on classe également la réaction d Arthus et des maladies qui relèvent du même mécanisme. Dans ces cas, les complexes se forment au point de pénétration de l antigène, où il rencontre un excès d anticorps. C est l inverse de ce qui se passe dans les syndromes systémiques de type III, où c est l antigène qui est en excès. 1. Les affections du type maladie sérique L injection à un patient de grandes quantités de protéines étrangères, par exemple du sérum de cheval antitétanique, peut être suivie après une huitaine de jours de divers troubles qui constituent le tableau 1963, Dixon a reproduit cette maladie sérique en injectant soit une seule dose d albumine bovine (200 mg) à un lapin, provoquant ainsi la forme aiguë de la maladie sérique, soit des doses quotidiennes, déclenchant une forme chronique.

148 261 sa diffusion dans le compartiment extravasculaire. L antigène est ensuite excrété ou détruit. Après quelques jours, peu avant l apparition d anticorps libres, l élimination de l antigène s accélère brusquement. C est la phase d épuration Complément immunologique durant laquelle la présence des complexes immuns se manifeste par une chute du complément sérique. Ag libre Ac libres les parois vasculaires, les cavités synoviales, les plexus choroïdes et le corps ciliaire. Des dépôts d immunoglobulines, d antigènes Ag combiné et de facteurs du complément peuvent y être décelés par Injection Jours Inflammation Fig Courbe d épuration d un antigène dans le plasma. les complexes immuns augmentent de taille et sont alors rapidement éliminés par les macrophages. C est à ce moment qu apparaissent les anticorps libres. La plupart des symptômes de la maladie sérique peuvent être reproduits par l injection eux-mêmes. Concentration Des antigènes d origine infectieuse (virus, bactéries, parasites), des autoantigènes, mais aussi des médicaments, des protéines étrangères inhalées et, peut-être, des antigènes alimentaires, peuvent entrer dans la composition des complexes immuns. Les syndromes systémiques dus aux complexes immuns se manifestent, comme la maladie sérique, sous forme de glomérulonéphrite, d arthrite, de troubles circulatoires (vasculite), de symptômes cutanés (érythème, nodules) ou oculaires (uvéite ou iridocyclite). Au microscope, ces lésions de facteurs du complément (C3, C1q), et la présence éventuelle d un antigène étranger au tissu lésé, on peut suspecter que les complexes immuns jouent un rôle pathogénique déterminant. Parmi les vasculites à complexes immuns, on peut citer la périartérite noueuse, et certains érythèmes cutanés se compliquant B dans la paroi artérielle d au moins 10 % des cas de périartérite noueuse. Les macrophages sont porteurs de récepteurs pour la région Fc des IgG et pour des facteurs du complément comme C1q, C4 et C3. Ces récepteurs devraient permettre la phagocytose et donc l élimination rapide des complexes immuns. Pourquoi persistent-ils alors chez certains malades? Par ailleurs, comment expliquer que les lésions causées par les complexes surviennent plus fréquemment dans certains tissus? Lorsque des complexes immuns sont injectés par voie intraveineuse à un animal, on constate que leur vitesse d élimination est fonction de leur taille. L explication se trouve dans le fait que plus les complexes sont riches en molécules d IgG, plus grande sera leur capacité d activer le complément et de se lier de manière stable aux récepteurs Fc. Ce sont donc les complexes de petite taille qui, étant captés moins avidement

149 262 par les macrophages, peuvent circuler et se distribuer dans les divers tissus. Rappelons que la taille des dans l antigène. Le facteur rhumatoïde (autoanticorps anti-igg) IgM favorise l élimination des complexes en augmentant leur taille. Au cours de la maladie sérique du lapin, l administration d un anti-histaminique diminue l importance des dépôts de complexes. L animal est également protégé si le nombre de plaquettes est réduit par l injection d anticorps anti-plaquettes. Au contraire, l administration d histamine favorise le dépôt des complexes. L augmentation de la perméabilité endothéliale permettrait aux complexes d atteindre la membrane basale. Un caractère commun aux divers sites où se déposent les complexes est la turbulence de la circulation sanguine. L atteinte fréquente des glomérules rénaux pourrait s expliquer par le fait que l endothélium de leurs capillaires comporte de larges pores permettant l accès direct des complexes à la membrane basale. Les cryoglobulines. La manifestation la plus spectaculaire de la présence de complexes immuns dans le sérum est leur précipitation cryoglobulines. Pour les détecter, le sang est laissé à coaguler à 37, puis le sérum est gardé à 4 pendant 24 h. Lorsque cette précipitation survient in vivo dans des zones cutanées exposées au froid, le malade souffre de troubles circulatoires qui se manifestent sous la forme de purpura et peuvent aller jusqu à la gangrène. On distingue trois types de cryoglobulines. Le type 1 (25 %) correspond non pas à des complexes immuns mais à des Ig monoclonales, souvent IgM ou IgG3, accompagnant un myélome ou une macroglobulinémie de Waldenström. Le type 2 (25 %) est mixte et contient une Ig monoclonale habituellement IgM qui est un autoanticorps (facteur rhumatoïde ; voir Chapitre 12) dirigé contre les IgG autologues. Le type 3 est fait d anticorps polyclonaux liés à divers antigènes autologues ou étrangers. 2. Les maladies du type réaction d Arthus semi-retardée, car son délai d apparition de 4 à 10 h se situe entre celui de l hypersensibilité immédiate (quelques minutes) et celui de l hypersensibilité retardée (24 h). La réaction d Arthus est essentiellement une l activation du complément. La réaction d Arthus, du nom du médecin parisien, Nicolas Arthus ( ), qui la décrivit en 1903, peut être obtenue chez la plupart des animaux de laboratoire. Une condition essentielle est le caractère précipitant des anticorps impliqués dans la réaction. Ils doivent par ailleurs être capables d activer le complément. On peut varier les modalités expérimentales. Dans la réaction dite passive, l animal est sensibilisé par l administration intraveineuse des anticorps. Dans la réaction dite inverse, l antigène est administré par voie intraveineuse et les anticorps par voie intradermique. Les résultats sont identiques : une rougeur avec induration et parfois nécrose à l endroit de l injection intradermique. Après une piqûre d insecte, un individu sensibilisé peut avoir une réaction de type I, rapide et localisée, au niveau du site. Souvent, quelques 4-8 h plus tard, une réaction d Arthus typique se développe aussi au niveau du site avec un érythème et un oedème prononcés. Des réactions intrapulmonaires de type Arthus induites

150 263 par des spores bactériennes, des champignons ou des protéines fécales désséchées peuvent aussi être à l origine d une pneumopathie d hypersensibilité. Dans la forme aiguë de cette affection, aussi appelée alvéolite allergique extrinsèque à l antigène. Les symptômes s améliorent habituellement en quelques heures, bien que la guérison complète puisse prendre plusieurs semaines. Dans la forme chronique, le malade se plaint de dyspnée d effort, de toux productive, d asthénie et d amaigrissement. La maladie peut évoluer vers la défaillance respiratoire. Le nombre de substances connues capables de provoquer une pneumopathie d hypersensibilité va croissant. Il s agit le plus souvent d un microorganisme, par exemple des actinomycètes thermophiles, ou de protéines étrangères végétales ou animales inhalées en quantités considérables. Des rapports récents indiquent que des substances chimiques simples peuvent également provoquer des lésions interstitielles. Deux formes de l affection sont bien connues : le poumon de fermier et la maladie des colombophiles. Dans le premier cas, l antigène provient d une moisissure poussant dans le foin pourri (Micropolyspora faeni) alors que, dans le second, l antigène des anticorps précipitants contre l antigène inhalé chez 90 % des malades avec le poumon de fermier, mais puisqu on en détecte également chez des gens bien-portants et que les anticorps ne sont pas trouvés chez tous les malades, on suspecte que d autres formes d hypersensibilité pourraient être impliquées. D. HYPERSENSIBILITÉ RETARDÉE OU DE TYPE IV essentiellement protectrices. Cependant, en 1880, Koch observa que l injection sous-cutanée de bacilles d où le nom d hypersensibilité retardée. de Koch constituent le mode d expression typique de l hypersensibilité retardée ou de type IV. Nous avons vu au Chapitre 9 que la réaction cutanée survenait chez les porteurs de germes 24 à 48 h après l inoculation des extraits et que son mécanisme reposait sur le recrutement et l activation des macrophages par l IFN- sécrété par les lymphocytes T 1. À côté des anticorps et des CTL, il s agit là du troisième type de réponse Comme le présent chapitre a pour but de décrire les inconvénients des réactions immunitaires plutôt que ses avantages, notre description sera limitée à une manifestation pathologique de l hypersensibilité retardée, l, à ne pas confondre avec l eczéma atopique, qui relève de l hypersensibilité immédiate. Parmi les diverses substances qui, mises en contact de la peau, peuvent provoquer chez l homme un eczéma de contact ou dermatite de contact, on trouve des métaux comme le mercure, le chrome et le nickel, ou des

151 264 Poison ivy qui produit une huile, l uruchiol, qui est une cause fréquente de dermatite de contact. Le modèle classique de dermatite de contact chez l animal est celle que l on induit chez le cobaye par badigeonnage de la peau au trinitrochlorobenzène (acide picrique). Si l on teste ensuite l animal par des injections intradermiques de protéines trinitrophénylées, la réaction est nettement plus faible que celle qui est induite par un nouveau badigeonnage au trinitrochlorobenzène, ce qui suggère que les lymphocytes répondent de préférence au complexe formé par le trinitrochlorobenzène et une protéine autologue. Le transfert de lymphocytes, et non de sérum, d un animal immunisé à un animal normal lui donne la 1 qui interviennent dans la dermatite. Ils recrutent des macrophages et les activent en produisant de l IFN-. Les lésions tissulaires sont dues à la libération d enzymes lytiques par les macrophages activés par l IFN-. Dans certains cas, les CTL peuvent aussi jouer un rôle. La plupart des substances provoquant des dermatites de contact sont de petites molécules qui peuvent se complexer aux protéines de la peau. Ce complexe est internalisé par les cellules présentatrices d antigène cellules CD4 T 1 sensibilisées.

152 Centre d Impression Bénévole de Cours du Cercle Médical Saint-Luc Maison Médicale U.C.L. Rue Jardin Martin V, Bruxelles : 02/ : 02/ : 0476/ : [email protected]