Système immunitaire E-Book

Encyclopaedia Universalis

• Herausgeber: Encyclopaedia Universalis
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 97

Veröffentlichungsjahr: 2015

Beschreibung

Le système immunitaire assume l'une des grandes fonctions physiologiques des Vertébrés : l'aptitude à la reconnaissance d'un nombre prodigieux de structures moléculaires distinctes, les antigènes. Un antigène est classiquement réputé « étranger » à l'organisme chez lequel il provoque une réponse immunitaire. D'où la conception selon laquelle le...

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Système immunitaire

Introduction

Le système immunitaire assume l’une des grandes fonctions physiologiques des Vertébrés : l’aptitude à la reconnaissance d’un nombre prodigieux de structures moléculaires distinctes, les antigènes. Un antigène est classiquement réputé « étranger » à l’organisme chez lequel il provoque uneréponse immunitaire. D’où la conception selon laquelle le système immunitaire a pour fonction essentielle la distinction du « soi » (les divers constituants de son propre organisme) et du « non-soi ».

Évidentes lorsqu’il s’agit de l’agression de l’organisme humain par une bactérie, les frontières entre soi et non-soi le deviennent moins lorsqu’on évoque les maladies auto-immunes, au cours desquelles le patient s’immunise contre ses propres tissus.

Classiquement, lorsqu’un antigène pénètre dans l’organisme, il va stimuler le système immunitaire, qui va répondre de diverses façons, simultanément ou non. La réponse humorale est caractérisée par la production d’anticorps spécifiques, constitués par des immunoglobulines mises en circulation dans les « humeurs » (ce vocable assez désuet reste utilisé, avec une connotation plutôt historique). Ces anticorps sont produits par les lymphocytes B et par des cellules qui en dérivent : les plasmocytes. L’antigène peut aussi stimuler des lymphocytes T, entraînant diverses réponses dites « à médiation cellulaire ». Le rejet des greffes, la réaction à la tuberculine chez un individu sensibilisé par un contact avec le bacille tuberculeux ou vacciné par le B.C.G. constituent des exemples de ces réponses dans lesquelles on ne retrouve pas d’anticorps circulants. Les structures impliquées dans la reconnaissance de l’antigène sont ici des récepteurs des cellules T, molécules transmembranaires, solidement ancrées à la surface des lymphocytes T.

Le système immunitaire comporte en outre d’autres cellules, comme les macrophages, et d’autres molécules, comme le système du complément, qui interviennent dans son fonctionnement, sans toutefois posséder directement le critère de spécificité attaché à la fonction de reconnaissance, lequel reste l’apanage des immunoglobulines et des lymphocytes.

Immunité non spécifique et immunité spécifique constituent deux mécanismes immunitaires apparus successivement au cours de l’évolution des espèces et étroitement intriqués dans les organismes les plus évolués. Ils permettent à un organisme de conserver son individualité et de protéger ses constituants en éliminant ou en neutralisant les substances étrangères et les agents infectieux auxquels il est exposé. L’un et l’autre impliquent au niveau moléculaire une possibilité de discrimination entre les constituants de l’organisme, autrement dit le soi, et les autres molécules, c’est-à-dire le non-soi.

En définitive, qu’elle soit spécifique ou non spécifique, l’immunité fait intervenir des cellules (immunité à médiation cellulaire) et des molécules en solution dans les liquides biologiques (immunité humorale). C’est cet ensemble qui constitue le système immunitaire. Son organisation générale ressemble à la fois à celle du système endocrinien et à celle du système nerveux central : traitement d’un vaste ensemble d’informations, forte intégration et régulation par des médiateurs ou molécules messages, effets de potentialisation et effets d’inhibition déterminant des processus de régulation. Du reste, système immunitaire et système neuro-endocrinien interagissent étroitement entre eux.

1. Les mécanismes de l’immunité

• Reconnaissance du soi

Les processus de reconnaissance et de signalisation biochimique dans l’ensemble du monde vivant reposent sur des interactions entre molécules : liaison d’un disaccharide ou d’un oligosaccharide à une protéine (lectine), d’un neurotransmetteur ou d’une toxine à son récepteur, réaction enzyme-substrat ou interaction entre deux protéines (liaison hormone-récepteur, réaction antigène-anticorps). Ces interactions sont réversibles et caractérisées par des constantes d’association et de dissociation mesurables, permettant de calculer l’affinité intrinsèque des molécules interactives. Ce type de système a reçu le nom de système ligand-récepteur.

Les méthodes physiques modernes (cristallographie et diffraction de rayons X, spectroscopie RMN, etc.) et la détermination par les techniques biochimiques des structures primaires des protéines permettent d’identifier les zones de contact entre ligand et récepteur. La nature des forces mises en jeu (liaisons ioniques, forces de Van der Vaals, liaisons hydrogènes, liaisons hydrophobes) dépend des structures moléculaires interactives et de la distance qui les sépare. Ainsi peut-on connaître le site actif d’une hormone, c’est-à-dire la zone de la molécule qui entre en contact avec une zone homologue, spécifique, au sein de la molécule du récepteur hormonal. La même démarche permet de définir les sites d’une molécule d’enveloppe d’un virus qui interagissent avec le récepteur au virus et permettent l’infection de la cellule cible de ce virus (ex. : molécule gp120 du virus VIH et molécule CD4 de la surface de certains lymphocytest T), ou bien les sites des adhésines des pili des bactéries, sites qui déterminent la virulence de ces microbes en permettant leur adhésion aux récepteurs oligosaccharidiques des cellules épithéliales des muqueuses.

Les cellules du système immunitaire produisent deux grandes familles de molécules hautement diversifiées, spécialisées dans la reconnaissance du soi et du non-soi. Il s’agit des récepteurs des lymphocytes T et des récepteurs des lymphocytes B ou molécules d’immunoglobulines. Tandis que les secondes existent au niveau membranaire et sous forme soluble, d’où interaction à distance avec les molécules adverses, les premières sont fixées de façon stable sur la membrane des cellules T au contact desquelles ont lieu les effets antagonistes.

Au sein de chacune de ces molécules de reconnaissance, on appelle paratope la zone qui va interagir de façon stéréospécifique avec la structure complémentaire appelée épitope sur la molécule adverse qu’est la molécule d’antigène. L’épitope occupe un espace de 6 à 15 aminoacides à la surface d’une protéine ou de 5 ou 6 oses pour un polysaccharide. Les plus petites molécules d’haptènes (médicaments, sels de métaux lourds, oligonucléotides, dinitrochlorobenzène, etc.) liées à une protéine porteuse forment un seul épitope. Toutes les molécules antigéniques plus complexes constituent une mosaïque d’épitopes. Les uns sont séquentiels, définis par la structure primaire de l’antigène, les autres sont dits conformationnels.

Certaines molécules protéiques ou oligosaccharidiques font l’objet d’un polymorphisme au sein des individus d’une même espèce. Ce polymorphisme est défini par des gènes alléliques, c’est-à-dire des formes alternatives, mutuellement exclusives, engendrées par des mutations germinales portant sur quelques codons du gène original. Ces formes moléculaires, propres à certains groupes d’individus au sein de l’espèce, définissent les allotypes, marqueurs antigéniques déterminés génétiquement et transmis sur le mode dominant. L’immunisation entre deux sujets différents au sein de la même espèce, c’est-à-dire l’allo-immunisation, induit une réponse immunitaire dirigée contre ces antigènes allotypiques ou alloantigènes.

Ainsi, dans le cas de la molécule d’histocompatibilité HLA-A1, variante de la molécule HLA-A, particulière aux sujets dits « A1 positifs », son introduction chez les sujets humains HLA-A1 négatifs déterminera en eux la production d’alloanticorps anti-HLA-A1, alors qu’elle sera acceptée sans réaction par les sujets HLA-A1 positifs. En revanche, une autre espèce animale aurait reconnu, sur cette même molécule, d’abord des épitopes des molécules HLA communs à toute l’espèce humaine et aurait réagi par la production de xéno-anticorps (hostile à lorganisme étranger).

Les molécules d’histocompatibilité sont des molécules très polymorphiques, qui diffèrent d’un individu à l’autre et définissent des variants allotypiques jouant un rôle majeur dans le rejet des allogreffes. Identifiées à l’aide d’alloanticorps présents dans le sérum des receveurs d’allogreffes, de sujets ayant eu des transfusions sanguines ou de femmes ayant eu plusieurs grossesses, ces molécules apparaissent comme des marqueurs antigénétiques d’histocompatibilité. Leur fonction biologique est de permettre aux lymphocytes T de communiquer avec les autres cellules de l’organisme pour en contrôler l’identité, exerçant donc une fonction de reconnaissance. Ces molécules sont codées par un ensemble de gènes multialléliques appelé complexe majeur d’histocompatibilité ou CMH. Le CMH humain, appelé système HLA, découvert par Jean Dausset (Prix Nobel 1980) est localisé sur le bras court du chromosome 6. La fonction des molécules du CMH concerne la présentation de fragments d’antigènes aux récepteurs des cellules T. On distingue deux populations principales de cellules T : les unes (CD4+) interagissent avec les antigènes HLA de classe II, les autres (CD8+) avec les antigènes HLA de classe I.

• Interconnexion des mécanismes de défense spécifiques et non spécifiques

Comme on vient de le voir, l’immunité spécifique est restreinte à un épitope ou à un groupe d’épitopes d’un antigène. Ce concept de spécificité est illustré par le fait qu’un sujet vacciné avec l’anatoxine tétanique sera protégé contre le tétanos mais pas contre d’autres maladies infectieuses, ce qui implique que son système immunitaire a produit des molécules (anticorps et récepteurs de cellules T) capables de se lier exclusivement à la toxine tétanique ou à des oligopeptides, fragments de cette molécule. Cette immunité spécifique est caractérisée en premier lieu par le phénomène de mémoire immunologique et en second lieu par sa plasticité, c’est-à-dire sa capacité de produire des molécules complémentaires (anticorps et récepteurs des cellules T) vis-à-vis de tout antigène présenté au système immunitaire, y compris des molécules de synthèse qui n’ont jamais existé dans la nature avant leur création par les chimistes.

L’immunité non spécifique, apparue la première au cours de l’évolution des espèces, utilise des mécanismes cellulaires et moléculaires dont l’importance est essentielle pour la survie de l’organisme. En effet, elle est mise en jeu immédiatement après la pénétration d’une substance étrangère ou d’un agent infectieux : elle est à l’origine des premiers signes cliniques d’une infection localisée (fièvre, réaction inflammatoire) et limite la diffusion de l’infection bien avant qu’un diagnostic médical et un traitement puissent être mis en œuvre.

Les mécanismes de l’immunité non spécifique reposent sur des systèmes d’interactions moléculaires en cascade et de signalisation cellulaire où interviennent des médiateurs ou molécules messages, telles que les cytokines. Celles-ci sont synthétisées par une cellule en réponse à un signal activateur et libérées dans le milieu extracellulaire. Elles vont se lier à un récepteur spécifique situé sur la cellule productrice (mode autocrine), sur les cellules voisines (mode paracrine) ou sur les cellules lointaines à distance (mode endocrine). La liaison au récepteur induit un signal chimiotactique (déclencheur de mouvements cellulaires), ou un effet mitogénique (c’est-à-dire incitateur à la division de la cellule réceptrice) ou bien activateur de certains gènes (production de molécules réactives). Les cytokines produites par des monocytes-macrophages sont des monokines ; celles qui sont produites par les cellules T activées, des lymphokines. Les molécules messages entre différentes populations de leucocytes sont des interleukines. En fait, ces molécules définissent un ensemble aux limites floues car la plupart peuvent être produites par différents types cellulaires et exercent des effets pléiotropiques sur de multiples cellules cibles. D’où la présentation qui suit, forcément assez difficile à ordonner.

Complément et protéines de la phase aiguë

L’immunité humorale non spécifique repose essentiellement sur le système du complément formé d’une vingtaine de protéines plasmatiques susceptibles d’être activées par protéolyse en cascade au contact de membranes. Certaines de ces protéines sont polymorphiques, et il existe des phénotypes déficitaires avec absence de synthèse de la molécule ou production d’une molécule anormale non fonctionnelle (ex. : déficit en C1INH ou œdème angioneurotique, déficit en C2 ou C4, etc.). Ces protéines sont synthétisées essentiellement chez l’homme par le foie, accessoirement par les monocytes et macrophages.

L’activation du complément s’effectue selon la voie dite « alterne » par des polysaccharides (parois bactériennes, membranes artificielles bio-incompatibles). Elle conduit à la formation d’un complexe lytique (C5b,6789) qui perfore les membranes cellulaires – cytolyse – et à la libération de fragments actifs qui potentialisent l’immunité cellulaire (C3bi ; C3d,g) ou qui induisent une réaction inflammatoire (anaphylatoxines C3a et C5a) en augmentant la perméabilité capillaire et en se liant aux récepteurs de certaines cellules (ex. : mastocytes) pour provoquer la libération de médiateurs chimiotactiques ou inflammatoires [cf. INFLAMMATION].