II- Le système immunitaire en action 1- Immunité innée / Immunité acquise

1. II- Le système immunitaire en action 1- Immunité innée / Immunité acquise  Deux systèmes complémentaires et coopératifs

2. II-1- Le système du complément • Constitué d’environ 30 protéines plasmatiques • Chronologie de l’activation: 2 étapes: • - Clivages en cascade de pro-enzymes en enzymes actives aboutissant à la formation du fragment C3b qui se lie à la membrane du pathogène. • Assemblage séquentiel de protéines à la surface du microorganisme => formation du CAM • Les déclencheurs de l’activation: • Ac déjà liés à la surface du microorganisme ou complexes immuns solubles (voie classique): C1 interagit avec la région constante de l’Ac déjà lié à l’Ag et s’auto-active. • les composants pariétaux de microorganismes (voie alterne)

3. II-1- Le système du complément • Actions : • Lyse directe du micro-organisme par le CAM, • Facilitation de la phagocytose par opsonisation du microorganisme via C3b • Initiation de la réaction inflammatoire: Les cellules inflammatoires sont activées par certains fragments du complément.

4. II-1- La phagocytose • Qui ? • Macrophages • cellules dendritiques • cellules dérivées de la moelle osseuse. • Sentinelles immunologiques, phagocytaires dans les tissus, puis, migration dans les OL II où elles jouent le rôle de CPA • polynucléaires neutrophiles

5. II-1- La phagocytose • Comment ? • Reconnaissance et adhésion à la paroi ou membrane de la cellule cible • Reconnaissance directe de motifs conservés (polysaccharides,…) du microbe grâce à des récepteurs divers (TLR: Toll-like receptors) • Reconnaissance indirecte via des récepteurs à des opsonines déjà fixées sur le microbe (RFc pour les Ig et récepteur à C3b) • Ingestion => formation du phagosome • Fusion phagosome – lysosomes => Digestion (protéases + radicaux libres oxygénés toxiques) • Association des peptides issus de la digestion avec les molécules de classe II (voir apprêtement de l’Ag) • Libération extracellulaire des autres produits de digestion

6. II-1- Les cytokines de l’immunité innée • Rappel: Cytokines s.l.= protéines produites par des cellules du S.I. et ayant, entre autres, une action régulatrice sur la réponse immunitaire : Interleukines, Interférons, chemokines,… • Cytokines de l’immunité innée sont produites par les phagocytes. • 2 grands types • cytokines pro-inflammatoires (TNF-a et diverses IL) • cytokines capables d’orienter la balance TH1 / TH2 vers le pôle TH1 (IL 12 et IFN-g) Conclusion du II-1: Retrouver dans le paragraphe II-1 tous les niveaux de coopération entre immunités acquise et innée

7. II-2- De l’entrée du pathogène dans l’organisme à l’activation des lymphocytes spécifiques en cellules effectrices ou mémoire. a- Capture et apprêtement et présentation de l’antigène Cellules impliquées dans ces 3 fonctions = CPA • Maraudeurs immunologiques: capturent l’Ag dans les tissus infectés puis migrent vers les OL II pour les présenter aux cellules T naïves. • Expression CMH classe II (et I) • Exs: Macrophages, cellules dendritiques et LB

8. II-2- a- La capture de l’Ag par les CPA • 3 modes de capture: • endocytose (pour une macromolécule) • phagocytose (pour une cellule). Optimisée par opsonisation préalable • entrée « passive », contre le gré des cellules, pour les pathogènes intracellulaires (bactéries, virus). Intervention de récepteurs (gp120- CD4) • LB: Capture optimisée par l’Ig membranaire => CPA très efficace

9. II-2- a- L’apprêtement (processing) et la présentation de l’Ag Traitement chimique bloquant tout mouvement membranaire Conclusion: Un apprêtement préalable de l’Ag par la CPA est nécessaire à sa reconnaissance par les LT.

10. II-2- a- Les deux voies d’apprêtement et de présentation de l’Ag • Ag endogènes (issus de pathogènes intracellulaires): • apprêtés par le protéasome • présentés par le CMH classe I aux LT CD8 • Ag exogènes: • apprêtés par les hydrolases endo-et lysosomales • présentés par le CMH classe II aux LT CD4

11. B7 CD28 II-2- bActivation du chef d’orchestre immunitaire,le lymphocyte T CD4 auxiliaire (= LT helper) • Reconnaissance double: • Reconnaissance du complexe (CMH II – peptide du non soi) par l’ensemble TCR-CD4 = 1er signal • Reconnaissance des molécules de costimulation = 2d signal • Transduction du signal • Voie de signalisation intracellulaire = Cascade enzymatique: Phosphorylations par des PK, recrutement de protéines adaptatrices, production de 2d messagers, amplification • Réponse: Activation de gènes cibles en 3 vagues séquentielles: • Activation immédiate des gènes de facteurs de transcription => • Activation des gènes de CK et de leurs récepteurs (IL2, IL2-R, IL6, IFN-g) • Activation de gènes de molécules d’adhésion

12. II-2- bActivation des LT helper:Le rôle clef de l’IL2 Double reconnaissance => Transduction => Activation des gènes de l’IL2 et de son récepteur IL2 active prolifération et différenciation des LT Effet centuplé par l’augmentation du nombre de IL2-R Boucle auto-amplificatrice Expansion clonale du LT spécifique

13. II-2-c- La balance TH1 / TH2 et le choix du type de réponse adaptative, humorale ou cellulaire Mise en évidence de deux sous-populations de TH • Lèpre: Maladie causée par Mycobacterium leprae, pathogène intracellulaire, notamment dans les macrophages • 2 formes: • Lèpre tuberculoïde: Forme atténuée avec destruction de la plupart des mycobactéries • Lèpre lépromateuse: forme mortelle: Pathogène très abondant dans les macrophages puis les tissus périphériques. • Analyse du profil de sécrétion de CK dans les TH des 2 types de malades par Northern Blot Conclusion: 2 types de TH selon la palette de CK secrétées: TH1: IL2, IFN-g, TNF-b TH2: IL4, IL5, IL10

14. II-2-c- Chaque type de TH stimule un type de réponse adaptative Réponse à médiation humorale Réponse à médiation cellulaire

15. II-2-c- Comment se réalise le choix d’une réponse TH1 ou TH2 ? • Voie TH1: Induction intiale par IL12 puis auto-renforcement • Voie TH2: Induction par défaut puis auto- renforcement par IL4 Infection des CPA par parasites intracellulaires + - - + + Cohérence fonctionnelle: Un pathogène intracellulaire (extracellulaire) active la voie TH1 (TH2) qui stimule une réponse immune cellulaire (humorale) qui assure sa destruction.

16. II-2-c- La différenciation terminale des lymphocytes effectrices, plasmocytes et CTL Activation (prolifération puis différenciation) d’un LB naïf en plasmocyte ou LB mémoire Comment activer un LB au repos? Exps classiques de Terminale : Attention: Ne pas les sur-interpréter: Elles montrent que, dans la plupart des cas, la stimulation antigénique ne suffit pas à elle seule à activer un LB. Nécessité de la co-présence d’1 LT. Cette exp ne renseigne aucunement sur la nature de cette coopération B-T, notamment sur la nécessité d’un contact physique entre les 2 cellules.

17. Cascade de transduction du signal 1 Les trois phases de l’activation d’un LB naïf • Signal 1: Cross-linking des Ig de surface par reconnaissance de l’Ag • LB fonctionne comme CPA • (Endocytose du complexe Ac-Ag, apprêtement et présentation) • Interaction LB – LTH: • - Reconnaissance du complexe (CMH II – peptide) par TCR • - Costimulation B7-CD28 • => LTH activé • Expression de CD40L • Interaction CD40L-CD40 = Signal 2 • Signal 3: CK émises par le LTH activé Noter les analogies avec la transduction via le TCR-CD3 S1 + S2 + S3 => prolifération S3 => Différenciation

18. Les évènements-clef de la différenciation terminale des lymphocytes B activés • Maturation d’affinité par hypermutation somatique (Tx de mutation x 105) puis sélection antigénique des clones les plus affins • Choix de la lignée plasmocytaire ou mémoire • Pour les plasmocytes, - Passage d’une Ig de membrane à une Ig secrétée - Commutation isotypique (Switch) vers Ig G, E ou A) selon le cocktail de CK du signal 3 - Enorme augmentation du taux de production d’Ig (activation transcriptionnelle)

19. Exemple de commutation de classe: Ig M -> Ig G1

20. II-2-c- Activation d’un LT CD8 naïf en LT cytotoxique (CTL) Petit exercice: - Légender les molécules. - S1 = ? - S2 = ? - S3 = ? LTH1 activé LT CD8 au repos 3 2 Prolifération différenciation 1 CTL effecteur CTL effecteur CTL effecteur CPA Coopération cellulaire tripartite

21. Idées-clef sur l’activation lymphocytaire • L’activation du S.I. est basée sur de multiples coopérations cellulaires bi- ou tripartite entre le chef d’orchestre (LTH), les CPA et les autres lymphocytes futurs effecteurs (LB et LT8) • L’activation des lymphocytes requiert une double stimulation: • Signal 1: Signal spécifique fourni par la reconnaissance de l’Ag • Signal 2: Signal non spécifique, dit de costimulation, délivré par un spectre très limité de cellules « autorisées » (CPA pour LT et LTH pour LB): • Signal 2a: Signal membranaire (CD28-B7 ou CD40-CD40L) • Signal 2b : Signal soluble = CKs • - IL2 pou les CTL • - IL4 pour les LB • La nécessité d’une co-stimulation est un garde-fou contre l’auto-immunité (Une activation des CTL par une simple reconnaissance (CMH I – Peptide) pourrait déclencher des R.I. anti-soi au regard de l’ubiquité de l’expression du CMH classe I).

22. II-3- La phase effectrice : L’élimination du pathogène En amont de la réponse immune, il existe une exclusion des pathogènes par les barrières cutanées et muqueuses : - Barrières physiques (cellules épithéliales jointives + mucus empêchant l’adhérence du pathogène) - Barrières chimiques via certaines sécrétions: • Elimination des pathogènes (Lysosyme attaquant paroi bactérienne) • Inhibition de leur croissance (peptides antibiotiques,…)

23. II-3- a- La réponse à médiation humorale induite par des LTH2 contre les pathogènes extracellulaires • Exemples de pathogènes extracellulaires: • Certaines bactéries(Streptococcus pneunomoniae, Salmonella typhi, Clostridium tetani) • Champignons(levures (candidose), Aspergillus) • Vers(Ascaris, Schistosome (Bilharziose)) • Les effecteurs de la réponse humorale: • Les anticorps • Le complément • Mode d’action des effecteurs spécifiques • Opsonisation des pathogènes par les Ac via reconnaissance spécifique • Double intervention de la région constante de l’Ac pour éliminer l’intrus: Fixation de la région constante au complément puis lyse du pathogène par le CAM Fixation de la région constante au RFC du macrophage puis phagocytose des complexes immuns

24. II-3-b- La réponse à médiation cellulaire induite par des LTH1 • contre les pathogènes intracellulaires • Exemples de pathogènes intracellulaires: • Certaines bactéries(Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis) • Certains protozoaires(Toxoplasme, Plasmodium, Leishmanies, Trypanosome) • Tous les virus: à ADN (Herpes, Hépatite) et à ARN (HIV, Influenza) • Les effecteurs de la réponse cellulaire: • Les lymphocytes T cytotoxiques • Les macrophages • Mode d’action des effecteurs spécifiques: Le baiser du tueur Poignard Venin Perforation membranaire induisant lyse osmotique et apoptose de la cellule cible Interaction Fas-FasL induisant l’apoptose de la cellule cible

25. Induction d’apoptose après perforation membranaire Reconaissance spécifique Posistionnement des granules vers la cellule cible Molécules d’adhésion intercellulaire Mort par lyse osmotique • Emission de signaux membranaires pro-phagocytaires • Fragmentation de l’ADN • Fragmentation de la cellule en corps apoptotiques • Phagocytose Mort par apoptose

26. Les 2 voies d’induction de l’apoptose dans la cellule cible par un CTL Fas-L: Ligand inducteur de mort présent sur le CTL Voie Fas Voie perforante Fas: Récepteur de mort sur la cellule cible FADD: Protéine adaptatrice initiatrice de transduction Voie extrinsèque = Voie des récepteurs de mort Voie intrinsèque (via perméabilisation des membranes mitochondriales) Activation séquentielle de caspases (protéases spécifiques de l’aspartate) Les caspases activent des endonucléases, hydrolysent des protéines du cytosquelette

27. Sur les lieux du crime Pores membranaires Marqueur de PM ADN cellule cible seule ADN cellule cible après contact CTL ADN fragmenté => figure en barreaux d’échelle ADN intègre Condensation de la chromatine Corps apoptotiques

28. Bilan du II-

29. Attention à la dichotomie trop simpliste • « réponse humorale contre pathogènes extracellulaire • versus • réponse cellulaire  contre pathogènes intracellulaire » • La réponse aux virus (tous intracellulaires) comprend également un important volet humoral ciblé sur les particules virales extracellulaires: • Ac neutralisants se fixent aux virus avant leur entrée dans leur cellule hôte. Ils empêchent alors la fixation du virus à son récepteur cellulaire et bloquent donc l’infection. • Ac facilitateurs: Ac anti-viraux opsonisants facilitant leur phagocytose • Ac agglutinants les particules virales