Mécanismes de l'immunité
Le rôle
central des lymphocytes T4 dans la réponse immunitaire.
Dans un exposé structuré et judicieusement illustré, présentez les caractéristiques
des lymphocytes T4 et montrez leur rôle central dans les mécanismes
immunitaires.
Corrigé
Introduction
Les
réactions immunitaires spécifiques, déclenchées lorsqu’un antigène est détecté
par le système immunitaire, dépendent de la coopération de diverses catégories
de cellules. Parmi elles, les lymphocytes T4 (LT4) qui ont un rôle central dans
cette coopération, notamment parce qu’ils sont à l’origine du déclenchement
de la réponse et de son amplification. Ces fonctions sont liées à leurs
caractéristiques, en particulier leurs caractéristiques moléculaires. Après
une brève présentation des LT4, nous montrerons en quoi leurs caractéristiques
expliquent leurs fonctions dans l’induction et l’amplification des réactions
immunitaires spécifiques.
Présentation des LT4
Comme toutes les cellules du système immunitaire, les lymphocytes naissent
dans la moelle osseuse. Ce sont des cellules arrondies de 8 à 15 µm de diamètre
possédant un noyau volumineux. Les lymphocytes T constituent une catégorie de
lymphocytes qui acquièrent leur immunocompétence dans le thymus et sont caractérisés
notamment par la présence de récepteurs T. Les LT4, une catégorie particulière
de LT appelés aussi lymphocytes T auxiliaires, sont caractérisés par la présence
sur leur membrane non seulement du récepteur T mais aussi de récepteurs CD4
qui leur sont propres et auxquels ils doivent leur nom de T4. Les récepteurs
membranaires des LT4 rendent compte de leurs capacités de reconnaissance spécifique
de l’antigène et interviennent lors de la phase d’induction. En outre, les
LT4 sont capables de sécréter des cytokines, messagers chimiques qui stimulent
d’autres cellules ce qui les rend indispensables lors de la phase
d’amplification. Examinons ces caractéristiques et leur implication dans les
mécanismes immunitaires.
Le récepteur T et la phase d’induction
Une réaction immunitaire spécifique démarre
lorsque des LT4 reconnaissent un antigène. Cette reconnaissance spécifique est
due au récepteur T. Le récepteur T est une protéine membranaire formée par
l’association de deux chaînes polypeptidiques différentes (? et ?) liées de
façon covalente. Chaque chaîne possède une région constante et une région
variable. Les parties constantes permettent l’ancrage de la molécule dans la
membrane du lymphocyte tandis que les parties variables reconnaissent spécifiquement
un antigène et permettent au LT de s’y lier. Le schéma ci-dessous présente
la structure du récepteur T.
Le
récepteur T permet aux LT4 de reconnaître spécifiquement un antigène à
condition que ce dernier soit présenté par une cellule présentatrice
d’antigène (CPA) associé aux molécules du complexe majeur
d’histocompatibilité (CMH). On parle de double reconnaissance car le récepteur
T reconnaît simultanément le CMH et l’antigène en raison de la complémentarité
de structure entre la partie variable de la molécule et l’ensemble CMH-antigène.
Le schéma ci-dessous
illustre cette double reconnaissance.
La
reconnaissance et la liaison de l’antigène sont à l’origine du déclenchement
de la réaction immunitaire (phase d’induction) car le LT4 est activé par la
liaison à la CPA. Les LT4 activés jouent un rôle essentiel lors de l’étape
suivante de la réaction immunitaire.
Caractéristiques
des LT4 activés et phase d’amplification
La
phase d’amplification correspond à la multiplication des cellules à
l’origine de la phase effectrice de la réponse. Selon qu’il s’agit
d’une réaction à médiation humorale ou d’une réaction à médiation
cellulaire, ce sont des cellules différentes qui se multiplient, lymphocytes B
dans le premier cas, lymphocytes T cytotoxiques dans le second cas, mais dans les
deux cas la multiplication des cellules est contrôlée par les LT4. En effet,
lorsqu’un LT4 a détecté un antigène à la surface d’une CPA comme on
l’a vu ci-dessus, il s’établit un « dialogue moléculaire » entre les
deux cellules. Il en résulte une production de cytokines par la CPA. Les
cytokines sont des messagers chimiques comme les interférons et les
interleukines qui agissent sur les cellules cibles comportant les récepteurs adéquats.
Les LT4 stimulés par ces cytokines répondent en produisant à leur tour une série
de cytokines. Dans le cas d’une réponse cellulaire, ce sont les LTc capables
de reconnaître l’antigène à la surface de cellules cibles qui vont exprimer
les récepteurs adéquats et se multiplier tandis que dans le cas d’une réponse
humorale, ce sont les LB à l’origine des plasmocytes sécréteurs
d’anticorps qui répondent à ces signaux chimiques. C’est pourquoi les deux
types de réponses sont dépendantes des LT4. Le schéma ci-dessous résume ces
caractéristiques.
Conclusion
Ainsi, les LT4 ont un rôle central dans les réactions immunitaires spécifiques
car en leur absence ni les réactions à médiation cellulaire, ni les réactions
à médiation humorale ne peuvent se dérouler correctement. L’importance des
LT4, notamment leur rôle essentiel lors des phases d’induction et
d’amplification, s’explique par leurs caractéristiques moléculaires. Le récepteur
T exprimé à la surface des LT4 est responsable de l’induction de la réponse
immunitaire et de sa spécificité tandis que la capacité de ces cellules à répondre
aux signaux chimiques dépend des récepteurs aux cytokines qu’elles
expriment. Enfin, leur action sur les cellules immunitaires qu’elles contrôlent
résulte de leur capacité à sécréter des cytokines déterminées aux différentes
étapes de la réponse. Le rôle des LT4 est d’autant plus important qu’on
les soupçonne également de pouvoir constituer des clones suppresseurs et des
clones mémoires mais les caractéristiques de ces populations sont encore mal
connues.
Les
mécanismes de l’immunité
Par un
texte clair et structuré, expliquer les différents mécanismes de coopération
entre cellules immunocompétentes.
CORRIGE
Introduction
Les réactions
immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène est détecté
par le système immunitaire nécessitent la coopération de diverses cellules
immunocompétentes. Les cellules immunocompétentes sont les cellules capables
de distinguer le soi du non-soi ou du soi modifié. Ce sont des lymphocytes.
Cette coopération qui aboutit à la destruction des antigènes détectés ou
des cellules qui les portent, nécessite des échanges d’informations entre
cellules immunocompétentes. Ce sont ces mécanismes, mettant en jeu des molécules
particulières exprimées par les lymphocytes que nous examinerons.
I- L’activation
des lymphocytes T
L’activation
du système immunitaire se produit lorsque des cellules immunocompétentes détectent
un antigène. La détection d’un antigène est liée à la coopération de
deux catégories de cellules, des cellules présentatrices d’antigène (CPA)
et des lymphocytes T4 (LT4) dont le rôle est d’activer les effecteurs de la réponse
spécifique. Les LT4 reconnaissent un déterminant antigénique lorsqu’il est
présenté sur la membrane d’une cellule présentatrice d’antigène associé
à une molécule du CMH. L’association entre le complexe antigène-CMH et le récepteur
T du LT4 est à l’origine de la stimulation de ce dernier. De plus, la CPA émet
des cytokines qui vont provoquer la prolifération du LT4.
II- Les
cytokines
Les
cytokines sont des molécules solubles permettant la communication entre
cellules immunocompétentes et donc leur coopération lors des réactions
immunitaires.
Réaction
à médiation cellulaire
Les
effecteurs des réponses cellulaires sont des lymphocytes T cytotoxiques (LTc).
Ils ont pour origine des lymphocytes pré-Tc qui ont reconnu un antigène présenté
par une CPA de façon semblable aux LT4. Les L pré-Tc sont activés par une
cytokine, une interleukine sécrétée par les LT4 activés. L’interleukine a
pour effet de provoquer la transformation des L pré-Tc en cellules effectrices
cytotoxiques, seuls étant stimulés les LTc reconnaissant le même antigène
que les LT4 à la surface d’une CPA. Un interféron, autre cytokine produite
par les LT4, stimule la multiplication des LTc.
Réaction
à médiation humorale
La prolifération
des lymphocytes B et leur transformation en plasmocytes sécréteurs
d’anticorps se produit également sous l’action d’interleukines sécrétées
par des lymphocytes T4 activés de même que la prolifération des plasmocytes.
Ainsi,
l’amplification de la réponse cellulaire, comme de la réponse humorale est
due à un mécanisme de coopération entre lymphocytes par molécules solubles.
III- Les
récepteurs
L’action
des cytokines sur les cellules cibles suppose l’existence de récepteurs spécifiques
chez ces dernières. C’est l’association du récepteur de la cellule cible
avec la molécule de cytokine qui déclenche l’action biologique.
Les récepteurs
aux interleukines des lymphocytes apparaissent sur leur membrane à la suite de
l’activation par l’antigène. De ce fait, ils deviennent aptes à répondre
aux signaux chimiques des LT4 activés en se différenciant et en se
multipliant. En outre, les interleukines, à côté de leur action principale
sur les cellules cibles ont aussi pour effet de stimuler la formation de
nouveaux récepteurs conduisant à une amplification en cascade de la réponse.
Conclusion
On
retrouve donc des processus de coopération aux différentes étapes des réactions
immunitaires spécifiques et ils mettent en œuvre des échanges
d’informations entre les cellules concernées. Les échanges d’informations
se font par contacts intercellulaires et par échanges de messagers chimiques
solubles, les cytokines (interleukines, interférons) qui agissent sur les
cellules cibles en se liant à des récepteurs spécifiques. Les lymphocytes T4
occupent une place centrale dans la coopération
Pour
savoir plus sur d’autres chapitres n’hésitez pas de me contacter sur
l’adresse Email
chtiouimami@yahoo.fr
Mécanismes
de l'immunité
Montrez
comment la phagocytose intervient dans la réponse immunitaire.
L'exposé
sera structuré et illustré.
Corrigé
Introduction
La phagocytose est un mécanisme cellulaire par lequel certaines cellules, les
phagocytes, ingèrent puis dégradent par digestion intracellulaire des éléments
solides capturés dans le milieu extracellulaire comme des bactéries ou
d'autres cellules. Elle constitue une ligne de défense non spécifique qui se déroule
en n'importe quel endroit de l'organisme, mais elle est également impliquée
dans les réponses spécifiques lorsqu'elle est réalisée par certains
phagocytes situés dans les organes lymphoïdes périphériques. Dans ce dernier
cas, la phagocytose réalisée par des cellules spécialisées, les macrophages,
est impliquée d'abord dans la phase d'induction puis dans la phase effectrice.
Après une présentation des macrophages et de la phagocytose, nous examinerons
successivement l'intervention de la phagocytose dans ces deux phases.
Les
macrophages et la phagocytose
Les macrophages sont des phagocytes. Ils ont pour origine des monocytes sanguins
nés dans la moelle osseuse qui gagnent les tissus lymphoïdes périphériques où
se déroulent les réponses immunitaires spécifiques. Lors de la phagocytose,
les macrophages accolent leur membrane aux particules étrangères puis les font
pénétrer dans leur cytoplasme à l'intérieur de vésicules membranaires (endocytose)
où elles sont dégradées par digestion intracellulaire. Les déchets solides
sont ensuite éliminés par exocytose. La figure ci-dessous présente de façon
générale le mécanisme
de la phagocytose.
La phagocytose
Phase
d'induction
La
phase d'induction des réponses immunitaires commence lorsque des macrophages
ayant phagocyté des éléments portant des antigènes du non soi (bactéries,
cellules étrangères) ou du soi modifié (cellules cancéreuses) rencontrent
des cellules immunocompétentes dans les organes lymphoïdes secondaires comme
les ganglions lymphatiques. Les macrophages traitent les produits de dégradation
des antigènes de façon à en associer les épitopes à des molécules spécifiques
de leur membrane, les molécules du système HLA (Human leucocyte antigen). Ils
remplissent alors une fonction de cellule présentatrice d'antigène (CPA)
permettant de sélectionner le clone
spécifique de
lymphocytes
T auxiliaires (LT4) nécessaire au déroulement des phases suivantes de la réponse
immunitaire en raison des signaux chimiques qu'il émet (cytokines). Les mécanismes
de présentation de l'antigène résultant de la phagocytose sont résumés sur
le schéma ci-dessous. Le schéma montre comment l'épitope est présenté en
association avec les molécules du système HLA permettant une double
reconnaissance par les LT4.
Présentation de l'antigène
Des mécanismes
similaires interviennent pour sélectionner, le cas échéant, un clone de LT8
à l'origine des cellules tueuses nécessaires à la destruction des cibles
comportant du soi modifié.
Phase
effectrice
La phagocytose intervient également à la suite de la phase effectrice.
Lorsqu'il s'agit d'une réponse à médiation humorale, elle aboutit à la
production d'anticorps circulants par les plasmocytes. Ces molécules se fixent
aux antigènes par leur double site de reconnaissance et constituent ainsi des
complexes immuns qui peuvent être détruits par phagocytose. En outre, la
phagocytose permet également l'élimination des débris cellulaires résultant
soit de l'action du complément sur les cibles ayant fixé des anticorps (réponse
à médiation humorale) soit de l'action des LT cytotoxiques sur les cellules
cibles (réponse à médiation cellulaire).
Conclusion
La phagocytose par les macrophages d'éléments portant des antigènes est à
l'origine du déclenchement des réponses immunitaires spécifiques en assurant
la fonction de cellule présentatrice d'antigène qui permet notamment de sélectionner
les LT4 et les LT8 correspondant à un antigène donné. Elle intervient également
à l'issue des réponses immunitaires spécifiques en réalisant l'élimination
des débris résultant de la destruction des cibles par les réponses humorales
et cellulaires. Ainsi, un mécanisme non spécifique, qui est répandu chez de
nombreuses cellules, est utilisé dans les organes lymphoïdes secondaires au
cours des réactions immunitaires spécifiques.
Mécanismes
de l'immunité
Le déclenchement
du SIDA (syndrome de l'immunodéficience acquise) est lié à une destruction
massive des lymphocytes T4, conséquence d'une infection par le VIH (virus de
l'immunodéficience humaine).
Par un
exposé clair et illustré de schémas, montrez en quoi cette destruction des
lymphocytes T4 explique la déficience du système immunitaire.
Les mécanismes
de la destruction des lymphocytes T4 ne sont pas demandés
Corrigé
Introduction
Le SIDA est caractérisé par une immunodéficience provoquée par la
disparition des lymphocytes T4 (LT4) détruits par le virus HIV. Si les réactions
immunitaires spécifiques impliquent diverses catégorie de cellules, les LT4
occupent une place centrale car la plupart des réactions immunitaires spécifiques
ne peuvent se déclencher en leur absence. Après une présentation de cette catégorie
de lymphocytes, nous examinerons les mécanismes par lesquels ils interviennent
dans les réponses immunitaires. Nous étudierons successivement leur
intervention dans la phase d’induction et dans la phase d’amplification afin
de montrer que leur disparition explique l'absence de réactions immunitaires spécifiques,
qu’elles soient à médiation cellulaire ou humorale, chez les personnes
atteintes du SIDA.
Les lymphocytes T4
Les lymphocytes sont des cellules arrondies dont le noyau, également rond,
occupe l'essentiel du volume cellulaire. Ils sont produits dans la moelle
osseuse comme toutes les cellules sanguines et immunitaires. Ils subissent en
outre une maturation dans le thymus qui leur vaut d'être qualifiés de
lymphocytes T. Les LT4 sont appelés ainsi parce qu'ils sont munis de récepteurs
membranaires CD4. Chaque clone de LT4 est caractérisé par un récepteur CD4
d'une seule spécificité lui permettant de reconnaître un seul antigène. Ils
interviennent dans les réactions immunitaires spécifiques. Dans la phase
d'induction, en reconnaissant un antigène, et dans la phase d'amplification en
stimulant la différenciation des lymphocytes B et des lymphocytes T
cytotoxiques, ce qui leur vaut d'être qualifiés de LT auxiliaires.
Phase
d’induction
Toute réaction immunitaire spécifique est déclenchée par la reconnaissance
d’un antigène. Cette reconnaissance est assurée par les LT4 par un mécanisme
dit de double reconnaissance. Celui-ci implique à la fois le récepteur T, une
molécule de surface propre aux LT, et le marqueur CD4, caractéristique des
LT4. Cet assemblage moléculaire permet aux LT4 de reconnaître un antigène à
condition qu’il soit associé aux molécules du complexe majeur
d’histocompatibilité (CMH) d’une cellule présentatrice d’antigène
(CPA). Chaque
clone de LT4 ne reconnaît qu’un seul antigène mais on parle de double
reconnaissance car l’antigène doit être lié aux molécules HLA caractérisant
le soi pour être reconnu : les antigènes libres ne peuvent être reconnus par
les LT4. Le schéma ci-dessous présente ce
mécanisme de reconnaissance.
Reconnaissance
d'un antigène par un LT4
La
reconnaissance d’un antigène à la surface d’une CPA assure le déclenchement
de la réponse immunitaire spécifique en stimulant les LT4 qui se multiplient
en un clone de LT auxiliaires.
Phase d'induction : formation d'un clone de LT auxiliaires
Phase
d’amplification
Les fonctions des LT auxiliaires formés lors de la phase d'induction diffèrent
selon qu’il s’agit d’une réaction à médiation cellulaire ou d’une réaction
à médiation humorale.
Réactions
à médiation cellulaire
Dans les réactions à médiation cellulaire, les LT4 stimulent une autre catégorie
de LT, les LT cytotoxiques (LTc) qui interviennent comme effecteurs de ce type
de réponse. Sous l’action de cytokines émises par les LT4 , le clone de LTc
correspondant au même antigène prolifère. Une autre cytokine, un interféron,
produit par les LT4 active en outre leurs propriétés cytolytiques.
Rôle des LT4 dans les réponses à médiation cellulaire :
Réactions
à médiation humorale
Les LT4 interviennent aussi dans les réactions à médiation humorale. Ils
amplifient la réponse humorale en stimulant les lymphocytes B (LB) qui se
transforment alors en plasmocytes sécréteurs d’anticorps. Les mécanismes de
stimulation sont comparables à ceux mis en œuvre lors de la reconnaissance de
l’antigène avec notamment la sécrétion de cytokines mais il peut y avoir
aussi un contact direct entre LT4 et LB par l’intermédiaire du récepteur T
et du CMH.
Enfin, il existe des LT4 " mémoire ". Issus selon toute vraisemblance
des clones de LT4 stimulés lors de la reconnaissance des divers antigènes, ils
constituent une population très réactive lors d’un contact ultérieur avec
l’antigène permettant une réponse immunitaire plus efficace.
Rôle des LT4 dans les réponses humorales et la mémoire immunitaire
Conclusion
Ainsi, les lymphocytes T4 interviennent dans les deux types de réactions
immunitaires spécifiques et s'avèrent indispensables non seulement à
l’induction de la réponse mais aussi à son amplification. Ils sont en outre
responsables de la spécificité de ces réponses et de la mémoire immunitaire.
Les mécanismes mis en jeu reposent principalement sur leurs propriétés de
reconnaissance spécifique et sur leur capacité à synthétiser et sécréter
des messagers chimiques intercellulaires, les cytokines. Ils jouent donc un rôle
stratégique et leur destruction par le virus VIH aboutit à la disparition des
défenses immunitaires spécifiques justifiant le non de syndrome d'immunodéficience
acquise.
Mécanismes
de l'immunité.
Sujet
Présentez
les mécanismes qui, lors de la réponse immunitaire à médiation humorale,
aboutissent à la destruction d'antigènes libres ou portés par des cellules.
Votre
exposé sera illustré de schémas.
Corrigé
Introduction
Les réponses
immunitaires à médiation humorale, réponses mettant en jeu des anticorps
circulants, les immunoglobulines, peuvent être déclenchées par des antigènes
libres (molécules antigéniques, fragments de membranes) ou par des antigènes
portés par des cellules (bactéries, globules rouges). Leur destruction nécessite
au préalable que les antigènes soient reconnus comme du non-soi et que les
cellules productrices d'anticorps soient activées.
La
reconnaissance du non-soi
Les
cellules chargées de reconnaître le non-soi sont des lymphocytes. Dans le cas
d’une réponse à médiation humorale, il s’agit de lymphocytes B (LB),
cellules qui acquièrent leur immunocompétence dans la moelle osseuse. Les LB
sont capables de reconnaître des antigènes circulants comme ceux portés par
certains microorganismes. Cette capacité est liée à la présence de récepteurs
membranaires, les récepteurs B, capables de reconnaître et de lier un antigène
de façon spécifique, chaque clone de LB ne reconnaissant qu’un seul antigène
car il n'exprime qu’un seul type de récepteur B. Les récepteurs B sont des
anticorps membranaires. Ils sont constitués de quatre chaînes polypeptidiques
identiques deux à deux, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères.
Chaque chaîne comporte une région constante et une région variable, les régions
constantes des chaînes lourdes permettant la fixation à la membrane de la
cellule, les régions variables étant responsables de la reconnaissance et de
la liaison de l’antigène. Le schéma 1 présente la structure générale
d’un anticorps. Les anticorps circulants, les immunoglobulines
ont une
structure de base similaire.
Lorsque
la molécule antigénique présente une configuration spatiale complémentaire
de celle du site correspondant de la molécule d’anticorps (site de
reconnaissance), elles se lient entre elles, la liaison étant stabilisée par
des liaisons chimiques faibles comme le montre le schéma 2.
La
neutralisation du non-soi
La
reconnaissance d’un antigène par un LB permet la sélection d’un clone spécifique
par l’activation du LB qui se multiplie et donne naissance à des plasmocytes,
cellules productrices d’anticorps circulants, les immunoglobulines. Il faut
noter que, le plus souvent, l’activation de la réponse immunitaire nécessite
la coopération de lymphocytes T4 auxiliaires qui stimulent les LB par des
cytokines, messagers chimiques intercellulaires. Les anticorps sécrétés par
les plasmocytes possèdent la même structure de base que les anticorps
membranaires mais ils circulent en solution dans le sang. Ils reconnaissent le même
déterminant antigénique que celui à l’origine de la stimulation du LB et se
lient à lui. Dans le cas de microorganismes, les molécules d’anticorps
recouvrent la surface cellulaire. Du fait de leur double site de liaison de
l'antigène, les anticorps peuvent aussi constituer des complexes immuns au sein
desquels les antigènes se retrouvent immobilisés (schéma 3).
L’élimination
du non-soi
Les
complexes immuns sont détruits par phagocytose car la partie constante des
immunoglobulines est reconnue par un récepteur spécifique des cellules
phagocytaires, macrophages et granulocytes (voir schéma 1). Ces cellules ingèrent
les complexes antigène - anticorps qui sont détruits par digestion
intracellulaire (schéma 4).
Les anticorps fixés au non-soi,
par exemple à des antigènes portés par une bactérie, peuvent être éliminés
de la même façon mais leur destruction implique en général le complément.
Les molécules d’immunoglobulines circulantes comportent un site de liaison
pour le complément (voir schéma 1). Le complément est un ensemble de protéines
non spécifiques qui s’activent en cascade lorsque les immunoglobulines se
lient aux antigènes. Cette cascade de réactions aboutit à la formation d’un
complexe lytique entre immunoglobuline et complément détruisant la cellule
cible par attaque de sa membrane. Les déchets sont alors éliminés par
phagocytose.
Conclusion
Les mécanismes
aboutissant à la destruction des antigènes lors d'une réponse immunitaire à
médiation humorale mettent en jeu des cellules et des molécules. Les molécules
de surface confèrent leur capacité de reconnaissance des antigènes aux
cellules tandis que des messagers chimiques assurent leur activation.
Finalement, les anticorps circulants produits par les plasmocytes neutralisent
les antigènes, libres ou liés. La phase finale faisant intervenir ou non le
complément, protéines non spécifiques, dépend de la nature de l'antigène.
Pour
savoir plus sur d’autres chapitres n’hésitez pas de me contacter sur
l’adresse Email
chtiouimami@yahoo.fr
Sujet
Mécanismes
de l'immunité
Expliquez
les rôles des immunoglobulines (anticorps membranaires et circulants) au cours
de la réponse immunitaire à médiation humorale.
Votre
réponse sera illustrée de schémas clairs et légendés
Corrigé
Introduction
Les réponses
immunitaires à médiation humorale sont des réactions spécifiques mettant en
jeu, lors de la phase effectrice, des anticorps circulants, les
immunoglobulines. Cependant, une autre catégorie d'anticorps intervient lors de
la phase d'induction, les anticorps membranaires. Ces deux types de molécules
sont produits respectivement par les lymphocytes B et par les plasmocytes. Après
avoir décrit les molécules d'anticorps, nous examinerons successivement les rôles
des deux catégories d'anticorps au cours de ce type de réponse immunitaire, en
suivant l'ordre chronologique de leur mise en jeu.
1. Les
anticorps
Les
immunoglobulines (Ig) sont des molécules protéiques dont il existe cinq catégories
différentes. Malgré cette variété, elles sont toutes construites à partir
d'un même modèle de base, celui d'une protéine possédant une structure
quaternaire. La molécule élémentaire d'Ig comporte quatre chaînes
polypeptidiques, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères, identiques
deux à deux et donc codées par deux gènes différents. Sa structure est symétrique
(voir schéma 1) et la cohésion de la molécule est assurée par des ponts
disulfures reliant les chaînes.
La molécule
d'Ig est plurifonctionnelle. À un bout de la molécule, la juxtaposition des
extrémités d'une chaîne légère et d'une chaîne lourde, parties variables,
constitue un site de reconnaissance et de liaison spécifique d'un antigène. Il
en existe donc deux exemplaires identiques par molécule de base. À l'autre
bout de la molécule, se trouve le site de fixation éventuelle à la membrane.
Enfin, une des chaînes lourdes peut porter un site de liaison au complément.
Le schéma 1 résume ces informations.
Ces
structures moléculaires sont responsables des fonctions assurées par les Ig
respectivement lors de la phase d'activation des lymphocytes B (LB) et lors de
la phase effectrice.
2. Phase
d'activation
Une réponse
immunitaire à médiation humorale est déclenchée lorsque des lymphocytes B se
lient à un déterminant antigénique (épitope) et sont stimulés par des
cytokines, substances chimiques sécrétées par des lymphocytes T auxiliaires (LTaux).
Cette liaison, étroitement spécifique, est réalisée par l'intermédiaire d'Ig,
surtout des IgM, fixées à la membrane des LB qui constituent le récepteur B
(voir schéma 2).
Un clone
donné de LB ne reconnaît qu'un seul déterminant antigénique mais il existe
une très grande variété de clones capables de reconnaître des antigènes
variés. Cette spécificité étroite est liée à la partie variable des molécules
d'Ig formée à la suite de réarrangements géniques. La liaison entre l'antigène
et les Ig membranaires des LB permet donc de sélectionner un clone de LB à
l'origine de la réponse immunitaire. Lors d'un premier contact, les LB répondent
à l'activation par les LTaux en produisant principalement des IgM, catégorie
d'anticorps caractéristiques de la réponse primaire. C'est cependant lors
d'une réponse secondaire que des anticorps circulants sont produits en quantité.
3. Phase
effectrice
À la
suite de l'activation d'un clone de LB, les cellules se multiplient et se
transforment en plasmocytes sous l'action des messages chimiques qu'elles reçoivent.
Les plasmocytes synthétisent et sécrètent alors activement des anticorps.
S'il s'agit d'une réponse secondaire, ce sont des IgG ou ?-globulines, les molécules
effectrices de la réponse. Les IgG reconnaissent spécifiquement le même antigène
que les récepteurs B à l'origine de la réponse. En se liant à l'antigène,
ils constituent des complexes immuns en raison de leur double site de liaison.
Ces complexes immuns peuvent alors être phagocytés par des cellules spécialisées
comme les macrophages. En outre, la liaison des anticorps aux antigènes est
susceptible d'activer le complément, un système de protéines non spécifiques
activées en cascade et aboutissant à la constitution d'un complexe lytique. Ce
dernier qui se fixe au site spécifique de la molécule d'Ig provoque la
destruction de la membrane de la cellule cible lorsque les antigènes sont par
exemple ceux d'une bactérie (schéma 3).
Conclusion
Lors de
la réponse immunitaire humorale, les immunoglobulines interviennent
successivement pendant la phase d'induction en assurant la reconnaissance spécifique
de l'antigène et la sélection du clone correspondant puis au cours de la phase
effectrice en assurant l'immobilisation (complexes immuns), voire la destruction
(action du complément) de l'agent étranger à l'origine de la réponse.
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Mécanismes
de l'immunité
Le système
immunitaire assure l'intégrité de l'organisme par des mécanismes spécifiques
ou non. Ceux-ci impliquent la distinction entre les constituants de l'organisme
(le soi biologique) et les autres molécules (le non soi).
Après
avoir défini le soi et le non-soi, montrer comment le non-soi est reconnu,
neutralisé et éliminé, lors d’une réponse à médiation humorale.
CORRIGE
Introduction
Les réactions
immunitaires spécifiques impliquent la capacité des cellules immunocompétentes
à distinguer le soi du non-soi. On appelle soi l’ensemble des molécules résultant
de l’expression du génome d’un individu et non-soi les molécules qui ne
sont pas normalement codées par le génome et sont reconnues comme étrangères
par l’organisme. Nous examinerons comment le non-soi est reconnu, neutralisé
et éliminé dans le cas d’une réponse immunitaire à médiation humorale,
c’est à dire une réponse dont les effecteurs sont des anticorps, molécules
circulantes.
I- La
reconnaissance du non-soi
Les
cellules chargées de reconnaître le non-soi sont des lymphocytes. Dans le cas
d’une réponse à médiation humorale, il s’agit de lymphocytes B (LB),
cellules qui acquièrent leur immunocompétence dans la moelle osseuse. Les LB
sont capables de reconnaître des antigènes circulants comme ceux portés par
certains microorganismes. Cette capacité est liée à la présence de récepteurs
membranaires, les récepteurs B, capables de reconnaître et de lier un antigène
de façon spécifique, chaque clone de LB ne reconnaissant qu’un seul antigène
car il ne possède qu’un seul type de récepteur B. Les récepteurs B sont des
anticorps membranaires. Ils sont constitués de quatre chaînes polypeptidiques
identiques deux à deux, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères.
Chaque chaîne comporte une région constante et une région variable, les régions
constantes des chaînes lourdes permettant la fixation à la membrane de la
cellule et les régions variables étant responsables de la reconnaissance et de
la liaison de l’antigène. Le schéma 1 présente la structure générale
d’un anticorps.
Schéma
1 : structure d'une molécule d'anticorps
Lorsque
la molécule antigénique présente une configuration spatiale complémentaire
de celle du site correspondant de la molécule d’anticorps (site de
reconnaissance), elles se lient entre elles, la liaison étant stabilisée par
des liaisons chimiques faibles comme le montre le schéma 2.
Schéma 2 : liaison anticorps-antigène
II- La
neutralisation du non-soi
La
reconnaissance d’un antigène par un LB permet la sélection d’un clone spécifique
par l’activation du LB qui se multiplie et donne naissance à des plasmocytes,
cellules productrices d’anticorps circulants, les immunoglobulines. Il faut
noter que, le plus souvent, l’activation de la réponse immune nécessite la
coopération de lymphocytes T4 auxiliaires qui stimulent les LB par des
cytokines, messagers chimiques intercellulaires. Les anticorps sécrétés par
les plasmocytes possèdent la même structure que les anticorps membranaires
mais ils circulent en solution dans le sang. Ils reconnaissent le même déterminant
antigénique que celui à l’origine de la stimulation du LB et se lient à lui
recouvrant de molécules d’anticorps le microorganisme qui le porte. Du fait
de leur double site antigène, les anticorps peuvent aussi constituer des
complexes immuns qui immobilise les microorganismes.
III- L’élimination
du non-soi
Les molécules
d’immunoglobulines circulantes comportent un site de liaison pour le complément
(voir schéma 1). Le complément est un ensemble de protéines non spécifiques
de l’antigène qui s’activent en cascade lorsque les immunoglobulines se
lient aux antigènes. Cette cascade aboutit à la formation d’un complexe
lytique détruisant la cellule cible. Les déchets sont alors éliminés par
phagocytose. Les anticorps fixés au non-soi, par exemple une bactérie, peuvent
aussi être éliminés directement par phagocytose car la partie constante des
immunoglobulines est reconnue par un récepteur spécifique des cellules
phagocytaires, macrophages et granulocytes (voir schéma 1). Les complexes
immuns sont également phagocytés et détruits par les macrophages et les
granulocytes.
Conclusion
La réponse
immunitaire spécifique à médiation humorale illustre les principales caractéristiques
des réponses immunitaires spécifiques : spécificité, intervention de
cellules spécialisées fabriquant des molécules spécifiques, membranaires et
solubles, coopération intercellulaire,
intervention des LT4, même si elle paraît moins essentielle qu’au cours de
la réponse à médiation cellulaire.
Mécanismes
de l'immunité
Exposer
les aspects de la coopération cellulaire impliqués dans les réactions
immunitaires spécifiques
CORRIGE
Introduction
Au cours
des réactions immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène
est détecté par le système immunitaire, divers types de cellules immunitaires
coopèrent. Cette coopération met en jeu des échanges d’informations par
contact direct entre cellules immunocompétentes et par l’intermédiaire de
substances chimiques, les cytokines. Elle aboutit à la destruction des antigènes
détectés ou des cellules qui les portent.
Nous
examinerons les modalités de la coopération cellulaire au cours des différentes
phases des réactions immunitaires spécifiques en montrant qu’elle est rendue
possible par l’existence de molécules particulières fabriquées par les
cellules immunocompétentes.
I- La
reconnaissance des antigènes et l’activation du système immunitaire
L’activation
du système immunitaire se produit lorsque des cellules immunocompétentes détectent
un antigène. Si les lymphocytes B (LB), agents des réactions à médiation
humorale, peuvent dans certains être activés directement par la reconnaissance
d’un antigène présent dans le milieu extracellulaire, la reconnaissance
d’un antigène est liée le plus souvent à la coopération de deux catégories
de cellules, des cellules présentatrices d’antigène (CPA) et des lymphocytes
T (LT).
1) La
reconnaissance des antigènes et la phase d’induction
Des
cellules phagocytaires non spécifiques comme les macrophages phagocytent les éléments
antigéniques qu’ils dégradent par digestion intracellulaire. Les produits de
dégradation sont ensuite exprimés sur leur membrane associés aux molécules
HLA codées par le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) qui constituent
les marqueurs du soi. Cette présentation permet à des LT de reconnaître par
l’intermédiaire de leurs récepteurs T, molécules de surface caractéristiques
des LT, un déterminant antigénique associé à une cellule provenant du même
individu. Ainsi, les LT ne peuvent reconnaître un déterminant antigénique que
s’il est présenté par une autre cellule. L’association entre le complexe
antigène-CMH d’une part et récepteur T d’autre part provoque la
stimulation des LT.
C’est
donc un processus de double reconnaissance assuré par des molécules spécifiques,
CMH sur la CPA, récepteur T sur le LT, qui rend possible la reconnaissance
d’un antigène par les LT et l’induction de la réponse immunitaire qui en résulte.
2)
L’activation des lymphocytes T
La
liaison entre les deux cellules déclenche la sécrétion de cytokines par la
CPA et le LT. Les cytokines, reconnues par des récepteurs membranaires spécifiques
stimulent la sécrétion par la CPA d’autres cytokines capables d’activer
les LT. Les LT susceptibles d’être activés par ce mécanisme de coopération
avec une CPA sont de deux types : les LT4 appelés aussi LT auxiliaires et les
LT8 appelés aussi LT cytotoxiques (LTc). Leur stimulation par les CPA conduit
à la phase suivante de la réponse immunitaire, celle de recrutement et
d’amplification. Cette phase résulte également d’une coopération
cellulaire pour laquelle des communications intercellulaires sont nécessaires.
Le schéma
1 résume ces mécanismes
II- Les
mécanismes de recrutement et d’amplification
1) Réponse
cellulaire
Les LTc
sont les effecteurs des réponses cellulaires. Ils coopèrent non seulement avec
les macrophages comme on l’a vu ci-dessus ce qui a pour effet de sélectionner
le clone de cellules effectrices capable de reconnaître l’antigène, mais ils
coopèrent aussi avec les LT4. En effet, lorsque ces derniers sont activés, ils
sécrètent des cytokines comme les interleukines qui vont stimuler les LT8.
Seuls sont activés les LT8 reconnaissant le même antigène que les LT4 à la
surface d’une CPA. Sous l’action de ces messagers, les LT8 se transforment
en cellules effectrices cytotoxiques, les LTc, qui se multiplient et vont détruire
par contact les cellules portant l’antigène. Dans ce cas, la coopération
permet à la fois la sélection d’un clone de cellules spécifique, sa
multiplication et sa transformation en cellules effectrices. Il y a
amplification de la réponse immunitaire spécifique.
2) Réponse
humorale
Dans
certains cas, les LT4 peuvent aussi coopérer avec des LB. En effet, les LB
peuvent aussi se comporter en CPA et présenter des déterminants antigéniques
aux LT4. Ici encore, il en résulte une activation des LT4 qui vont alors sécréter
des interleukines stimulant les LB. Ces cytokines vont provoquer l’activation
des LB qui se transforment en plasmocytes sécréteurs d’anticorps.
Ainsi, la
coopération entre cellules du système immunitaire rend possible la sélection
des clones immunocompétents par contact direct entre CPA et lymphocytes et
l’amplification de la réponse spécifique par la multiplication des cellules
effectrices (réactions à médiation cellulaire) ou la multiplication des
cellules productrices d’anticorps (réactions à médiation humorale) sous
l’action de cytokines. La communication intercellulaire conditionne donc
l’efficacité de la réponse immunitaire.
Les réponses
immunitaires ne se terminent pas avec la destruction des antigènes. Les débris
cellulaires ou les complexes immuns issus de la phase effectrice doivent être
éliminés de l’organisme.
Cette
fonction est assurée par des cellules phagocytaires, macrophages et
granulocytes qui coopèrent donc également avec les cellules immunocompétentes.
Toutefois, nous n’en traiterons pas car il ne s’agit pas d’un aspect spécifique
des réactions immunitaires.
Conclusion
On
retrouve donc des processus de coopération aux différentes étapes des réactions
immunitaires spécifiques et ils mettent en œuvre des échanges
d’informations entre les cellules concernées. Ces échanges d’informations
dépendent soit d’un contact direct entre cellules par l’intermédiaire de
molécules de surface, soit d’échanges de messagers chimiques solubles. Dans
la dernière phase, lorsque les antigènes ont été neutralisés en raison de
l’action des cellules spécialisées correspondantes, des cellules
phagocytaires non spécifiques interviennent.
Mécanismes
de l’immunité : les bases de l’immunocompétence
La réponse
immunitaire spécifique de l'organisme à l'apparition du non-soi fait
intervenir différentes catégories de cellules immunocompétentes possédant
des caractéristiques moléculaires qui leur confèrent des propriétés de
reconnaissance, d'information et des propriétés effectrices.
Vous
exposerez vos connaissances sur la catégorie des lymphocytes T en précisant
les relations entre leurs caractéristiques moléculaires et leurs propriétés,
et en illustrant votre exposé par des schémas
CORRIGE
Introduction
Les réponses
immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène est détecté
par le système immunitaire sont assurées par la coopération de divers types
de cellules immunocompétentes, parmi lesquelles les lymphocytes. Les
lymphocytes constituent un sous-ensemble de globules blancs et appartiennent à
deux grandes familles, les lymphocytes B (LB) et les lymphocytes T (LT). Ces
derniers peuvent être répartis en sous-populations qui diffèrent par leurs
caractéristiques moléculaires et par leurs fonctions. Après avoir rappelé ce
qui caractérise les LT, nous essayerons de montrer que les fonctions qu’ils
assurent sont liées à leurs caractéristiques moléculaires.
I- Les
lymphocytes T et la reconnaissance des antigènes
1)
Origine et caractéristiques
Nés dans
la moelle osseuse comme tous les leucocytes, les lymphocytes se différencient
en LB ou en LT. Certains d’entre eux gagnent le thymus où ils acquièrent
leur immunocompétence avant d’aller coloniser les organes lymphoïdes
secondaires comme les ganglions lymphatiques et la rate. Les autres lymphocytes
qui ne subissent pas de maturation dans le thymus deviennent des LB.
Il existe
plusieurs catégories de LT mais tous les LT possèdent en commun un type de molécule,
le récepteur T, ainsi que d’autres molécules de surface (CD2, CD3). Ce répertoire
de marqueurs de surface caractérise les LT et permet de les distinguer des LB.
2) Le récepteur
T et les fonctions de reconnaissance
Le récepteur
T est une molécule de surface propre aux LT. Il leur permet de reconnaître un
antigène à condition qu’il soit associé aux molécules du complexe majeur
d’histocompatibilité (CMH) d’une cellule présentatrice d’antigène
(CPA). Toutefois, la reconnaissance du CMH dépend également d’autres
marqueurs définissant les sous-populations de LT et nous les examinerons plus
loin car ils interviennent aussi dans d’autres fonctions.
Le récepteur
T est une protéine membranaire formée par l’association de deux chaînes
polypeptidiques différentes (a et b ) liées de façon covalente. Chaque chaîne
possède une région constante et une région variable. Les parties constantes
permettent l’ancrage de la molécule dans la membrane du lymphocyte tandis que
les parties variables reconnaissent spécifiquement un antigène et permettent
au LT de s’y lier (schéma 1).
Ainsi,
chaque clone de LT ne reconnaît qu’un seul antigène mais on parle de double
reconnaissance car l’antigène doit être lié aux molécules HLA caractérisant
le soi pour être reconnu : les antigènes libres ne peuvent être reconnus par
les LT.
C’est
donc la présence d’une catégorie de récepteurs membranaires, le récepteur
T, qui confère aux LT une de leurs caractéristiques essentielles, la capacité
à reconnaître un antigène spécifique.
Cette
capacité de reconnaissance spécifique d’un antigène permet aux LT
d’intervenir dans pratiquement tous les types de réactions immunitaires spécifiques.
Ainsi, dans les réactions à médiation cellulaire, des LT auxiliaires (LTh, h
pour " helper ") interviennent pour stimuler une autre catégorie de
LT, les LT cytotoxiques (LTc) qui interviennent comme effecteurs de ce type de réponse.
Enfin, les LTh peuvent intervenir aussi dans les réactions à médiation
humorale pour amplifier la réponse des LB et sans doute dans la mémoire
immunitaire. Examinons ces catégories de LT, leurs caractéristiques moléculaires
et leurs propriétés.
II- La
communication intercellulaire
Outre les
récepteurs T que possèdent tous les LT, les LTh sont caractérisés par
l’existence d’un marqueur particulier, le CD4 et sont appelés LT4 pour
cette raison.
Le CD4
est une protéine membranaire nécessaire pour la reconnaissance simultanée du
soi (défini par les molécules HLA codées par le CMH de la CPA) et de
l’antigène par le récepteur T (voir schéma 1). Il rend ainsi possible la
liaison entre une CPA et le LT4. Ainsi, les LT4 ne peuvent reconnaître qu’un
antigène associé au même CMH que le leur. En outre, la liaison entre LT et
CPA déclenche un échange d’informations entre les deux cellules par
l’intermédiaire du CD4 : le CD4 intervient aussi dans la communication
intercellulaire.
Prenons
l’exemple d’une réaction à médiation cellulaire au cours de laquelle
intervient une autre catégorie de LT, les LT8.
1) Les échanges
de messages
La
liaison du LT à une CPA déclenche la production de messagers intercellulaires,
les cytokines. Ainsi, les CPA activées par la liaison avec un LT4 sécrètent
des interleukines qui stimulent les LT4. Ceux-ci répondent en se multipliant et
sécrètent alors d’autres cytokines qui ont pour effet de stimuler les
cellules effectrices. Ceci conduit à une amplification de la réponse
immunitaire. La propriété des LT4 de stimuler d’autres cellules correspond
donc à leur capacité à produire des cytokines, messagers chimiques qui
agissent sur des cellules cibles.
Les
cellules cibles sont celles possédant les récepteurs spécifiques des
cytokines. Il s’agit de molécules de surface dont la liaison avec le messager
conduit à la stimulation de la cellule cible. L’action des cytokines est
d’autant plus marquée qu’elles ont aussi le plus souvent pour effet de
stimuler la formation des récepteurs correspondants chez les cellules cibles.
Ainsi,
l’existence de ces messagers chimiques et de leurs récepteurs rend possible
un véritable " dialogue moléculaire " entre cellules du système
immunitaire. Les propriétés de communication des LT4 dépendent donc des molécules
particulières qu’ils produisent.
Les LT8,
à l’origine des cellules effectrices des réactions à médiation cellulaire,
interagissent avec les CPA d’une manière analogue à celle vue pour les LT4
avec lesquels ils échangent également des messages. Ils sont caractérisés
par la présence d’un marqueur de surface, le CD8. Avant de se différencier
en cellules effectrices, ces lymphocytes sont qualifiés de pré Tc. Ils
reconnaissent l’antigène par des mécanismes analogues à ceux mis en jeu par
les LT4 : le CD8 associé au récepteur T permet à ces cellules de reconnaître
sur la CPA un antigène associé aux marqueurs du CMH. De même, la sécrétion
d’interleukines par la CPA mais aussi par les LT4 stimulés par le même antigène
conduit à la différenciation de ces cellules en cellules effectrices, les LT
cytolytiques ou LTc. Cette capacité est donc liée à la présence des récepteurs
spécifiques des cytokines émises par les CPA et les LT4.
2) Phase
effectrice
Une fois
activés, les LTc prolifèrent sous l’action des cytokines produites par les
LT4 et se lient aux cellules cibles portant l’antigène (à l’origine de
leur activation) associé au CMH. Les LTc peuvent ainsi s’attaquer à des
cellules dont le soi a été modifié par un germe intracellulaire (virus, bactérie)
ou par un phénomène tumoral. La reconnaissance et la liaison s’effectuent
ici encore par leur récepteur T et leur CD8. En outre, les LTc détruisent leur
cible par l’intermédiaire d’une protéine qu’ils sécrètent. Elle est
capable de percer la membrane de la cellule cible et est qualifiée pour cela de
perforine.
Ici
encore, on constate que des molécules particulières sont responsables des
fonctions spécialisées des LTc. Le schéma 2 résume ces mécanismes.
L’étude
d’un autre exemple comme la participation des LT4 aux réactions à médiation
humorale mettrait en évidence les mêmes propriétés : communication
intercellulaire à la suite d’une reconnaissance fondée sur des protéines de
surface, dialogue chimique par cytokines et récepteurs spécifiques.
Conclusion
Les LT
forment une population de cellules immunitaires spécialisées intervenant dans
pratiquement toutes les réponses spécifiques. Par les capacités de
reconnaissance d’un antigène associé au CMH que leur confère le récepteur
T associé à d’autres marqueurs comme le CD4 et le CD8, ils sont en mesure de
détecter du non soi ou du soi modifié sur les CPA et sur les cellules cibles.
La présence sur leur membrane de récepteurs pour les cytokines et leur capacité
à en sécréter leur permettent de coopérer avec les autres cellules
immunitaires. Enfin, la sécrétion de protéines spécialisées permet aux LT8
de détruire les cibles cellulaires.
Ainsi, si
tous les LT sont caractérisés par la présence d’un marqueur de surface, le
récepteur T, chaque fonction spécialisée assurée par les sous populations
(LT4 , LT8) dépend de molécules particulières et donc, de l’activation de gènes
particuliers. Il en est probablement de même des lymphocytes T impliqués dans
la mémoire immunitaire.