Le système immunitaire

Notre corps est protégé par une série de barrières physiques, chimiques et biologiques qui empêchent les micro-organismes d'entrer ou de proliférer.

• Peau et muqueuses :

  • La peau est une barrière physique étanche, grâce à sa couche cornée et à la sécrétion de sébum et de sueur (pH acide, lysozyme). Les cellules mortes sont constamment éliminées, emportant les microbes.
  • Les muqueuses (respiratoires, digestives, urogénitales) sont recouvertes de mucus qui piège les agents pathogènes. Elles contiennent aussi des enzymes (lysozyme dans les larmes et la salive) et des peptides antimicrobiens. Les cils vibratiles des voies respiratoires repoussent le mucus vers l'extérieur.

• Flore commensale :

  • Également appelée microbiote, elle est constituée de milliards de micro-organismes (bactéries, champignons) qui vivent en symbiose avec notre corps, principalement dans l'intestin, sur la peau et dans les voies génitales.
  • Elle joue un rôle crucial en occupant l'espace et en produisant des substances qui inhibent la croissance des pathogènes (compétition pour les nutriments, production d'antibiotiques naturels). C'est un effet de "barrière biologique".

• Réflexes protecteurs :

  • Certains réflexes agissent comme des mécanismes d'expulsion. Par exemple, la toux, l'éternuement et les vomissements permettent d'éliminer des agents irritants ou pathogènes des voies respiratoires et digestives. Les larmes et la salive aident également à "laver" les surfaces exposées.

Si les barrières naturelles sont franchies, des cellules spécialisées et des molécules entrent en jeu pour combattre l'infection.

• Phagocytes : Ce sont des cellules capables d'ingérer et de digérer les particules étrangères, les débris cellulaires et les micro-organismes. Ce processus est appelé phagocytose.

  • Les macrophages sont de grandes cellules résidentes dans les tissus ou circulant dans le sang. Ils sont très efficaces et peuvent vivre longtemps.
  • Les neutrophiles sont les cellules immunitaires les plus abondantes dans le sang. Ils sont les premiers à arriver sur le site de l'infection mais ont une durée de vie courte.
  • D'autres cellules comme les monocytes (précurseurs des macrophages) et les cellules dendritiques (qui ont aussi un rôle clé dans l'immunité adaptative) font partie de cette famille.

• Cellules NK (Natural Killer) :

  • Ces lymphocytes reconnaissent et tuent les cellules infectées par des virus ou les cellules tumorales sans avoir été préalablement sensibilisés. Elles agissent en libérant des substances cytotoxiques qui induisent l'apoptose (mort cellulaire programmée) de la cellule cible.

• Molécules :

  • Le système du complément est un ensemble de protéines plasmatiques qui, une fois activées (souvent par des agents pathogènes), peuvent lyser directement les bactéries, attirer les phagocytes ou marquer les microbes pour la phagocytose (opsonisation).
  • Les interférons sont des protéines produites par les cellules infectées par des virus. Ils signalent aux cellules voisines de se préparer à une éventuelle infection virale en inhibant la réplication virale et en activant les cellules NK.

La réaction inflammatoire est une réponse locale et rapide de l'immunité innée à une agression (infection, blessure, brûlure). Elle vise à éliminer l'agent pathogène et à réparer les tissus endommagés.

• Signes cliniques de l'inflammation : Il existe quatre signes cardinaux, décrits dès l'Antiquité, auxquels on a ajouté un cinquième :

  • Rougeur (rubor) : due à l'augmentation du flux sanguin.
  • Chaleur (calor) : due à l'augmentation du flux sanguin et de l'activité métabolique locale.
  • Gonflement ou œdème (tumor) : dû à la sortie de plasma et de cellules immunitaires des vaisseaux.
  • Douleur (dolor) : due à la stimulation des terminaisons nerveuses par les médiateurs chimiques.
  • Perte de fonction (functio laesa) : conséquence des signes précédents.

• Mécanismes vasculaires et cellulaires :

  1. Vasodilatation : Les vaisseaux sanguins locaux se dilatent, augmentant le diamètre et le flux sanguin.
  2. Augmentation de la perméabilité vasculaire : Les jonctions entre les cellules endothéliales des capillaires s'écartent, permettant au plasma (contenant des protéines du complément, des anticorps) et aux cellules immunitaires (neutrophile, macrophage) de quitter la circulation sanguine pour rejoindre le site de l'infection.
  3. Diapédèse : Les leucocytes (globules blancs) adhèrent à la paroi des vaisseaux et traversent la paroi capillaire pour atteindre les tissus lésés.
  4. Phagocytose : Une fois sur place, les phagocytes ingèrent et détruisent les agents pathogènes et les débris cellulaires.

• Rôle des médiateurs chimiques :

  • Des cellules comme les mastocytes (présents dans les tissus) et les macrophages libèrent des substances chimiques appelées médiateurs de l'inflammation.
  • L'histamine est un médiateur clé, responsable de la vasodilatation et de l'augmentation de la perméabilité vasculaire.
  • D'autres médiateurs (prostaglandines, cytokines) amplifient la réponse inflammatoire, attirent d'autres cellules immunitaires (chimiotactisme) et peuvent induire la douleur.

• Lymphocytes B :

  • Ces lymphocytes sont produits et matures dans la moelle osseuse.
  • Chaque lymphocyte B possède à sa surface des récepteurs spécifiques, appelés BCR (B-Cell Receptor), qui sont en fait des anticorps membranaires.
  • Lorsqu'activés, ils se différencient en plasmocytes (qui produisent et sécrètent des anticorps) et en lymphocytes B mémoire.

• Lymphocytes T :

  • Ces lymphocytes sont produits dans la moelle osseuse mais matures dans le thymus.
  • Ils possèdent à leur surface des récepteurs spécifiques, les TCR (T-Cell Receptor). Contrairement aux lymphocytes B, les TCR ne reconnaissent pas directement l'agent pathogène libre, mais des fragments d'antigènes présentés par d'autres cellules.
  • On distingue plusieurs sous-types :
    • Lymphocytes T CD4+ (auxiliaires ou helper) : Ils coordonnent la réponse immunitaire en sécrétant des cytokines qui activent d'autres cellules immunitaires (lymphocytes B, lymphocytes T CD8+, macrophages). Ils reconnaissent des antigènes présentés par le CMH de classe II.
    • Lymphocytes T CD8+ (cytotoxiques) : Ils ont la capacité de reconnaître et de tuer les cellules infectées par des virus ou les cellules cancéreuses. Ils reconnaissent des antigènes présentés par le CMH de classe I.

• Cellules présentatrices d'antigènes (CPA) :

  • Ce sont des cellules qui ont la capacité d'ingérer des antigènes, de les fragmenter et de présenter ces fragments à leur surface, associés à des molécules du CMH (Complexe Majeur d'Histocompatibilité).
  • Les principales CPA sont les cellules dendritiques, les macrophages et les lymphocytes B. Elles sont essentielles pour activer les lymphocytes T.

La spécificité de l'immunité adaptative repose sur la reconnaissance précise des antigènes.

• Spécificité des récepteurs (BCR, TCR) :

  • Chaque lymphocyte B et T est unique : il possède un seul type de récepteur (BCR ou TCR) capable de reconnaître une structure antigénique très spécifique. Il y a une immense diversité de ces récepteurs, générée par des réarrangements génétiques aléatoires.
  • Un antigène est toute molécule (protéine, lipide, glucide) capable de déclencher une réponse immunitaire.

• Présentation de l'antigène par le CMH :

  • Les lymphocytes T ne reconnaissent pas les antigènes sous leur forme native. Ils ne reconnaissent que des petits fragments d'antigènes appelés épitopes, qui sont présentés à leur surface par des molécules du CMH.
  • Les molécules du CMH de classe I sont présentes sur presque toutes les cellules nucléées de l'organisme. Elles présentent des antigènes endogènes (produits par la cellule elle-même, ex: antigènes viraux ou tumoraux) aux lymphocytes T CD8+.
  • Les molécules du CMH de classe II sont présentes uniquement sur les CPA (cellules dendritiques, macrophages, lymphocytes B). Elles présentent des antigènes exogènes (ingérés par la cellule) aux lymphocytes T CD4+.

• Épitopes :

  • Un épitope est la partie spécifique d'un antigène qui est reconnue par le BCR d'un lymphocyte B ou par le TCR d'un lymphocyte T (après présentation par le CMH). C'est la "clé" reconnue par le "serrure" du récepteur. Un antigène peut posséder plusieurs épitopes différents.

Les cellules immunitaires naissent, maturent et interagissent dans des organes spécialisés.

• Organes lymphoïdes primaires : Ce sont les lieux de production et de maturation des lymphocytes.

  • La moelle osseuse : C'est le site de production de toutes les cellules sanguines, y compris les lymphocytes B et T immatures. C'est aussi le lieu de maturation des lymphocytes B.
  • Le thymus : Situé derrière le sternum, c'est le lieu de maturation des lymphocytes T immatures. C'est là qu'ils acquièrent leur spécificité et subissent une sélection rigoureuse pour éviter l'auto-immunité.

• Organes lymphoïdes secondaires : Ce sont les lieux où les lymphocytes matures rencontrent les antigènes et s'activent pour initier une réponse immunitaire.

  • Les ganglions lymphatiques : De petits organes en forme de haricot, répartis le long des vaisseaux lymphatiques, qui filtrent la lymphe. C'est un point de rencontre majeur entre les CPA (venant des tissus) et les lymphocytes.
  • La rate : Un grand organe situé dans l'abdomen, qui filtre le sang. Elle est importante pour l'élimination des globules rouges vieillissants et pour l'initiation des réponses immunitaires contre les antigènes circulant dans le sang.
  • Les amygdales, les plaques de Peyer de l'intestin, et les MALT (tissus lymphoïdes associés aux muqueuses) sont d'autres exemples.

• Circulation des lymphocytes :

  • Les lymphocytes circulent constamment entre le sang, la lymphe et les organes lymphoïdes secondaires. Cette circulation permet une surveillance efficace de l'organisme et maximise les chances de rencontre entre un lymphocyte spécifique et l'antigène correspondant.

L'immunité humorale est médiatisée par les anticorps, des molécules produites par les lymphocytes B.

• Activation des lymphocytes B :

  • Un lymphocyte B vierge est activé lorsque son BCR rencontre un antigène spécifique. Cette première reconnaissance est souvent insuffisante.
  • Pour une activation complète, le lymphocyte B a généralement besoin de l'aide d'un lymphocyte T auxiliaire (CD4+) qui a lui-même été activé par la même antigène présenté par une CPA. Le lymphocyte T auxiliaire sécrète alors des cytokines qui stimulent le lymphocyte B.

• Différenciation en plasmocytes :

  • Une fois activé, le lymphocyte B prolifère (expansion clonale) et se différencie principalement en plasmocytes.
  • Les plasmocytes sont de véritables "usines à anticorps". Ils sécrètent de grandes quantités d'anticorps spécifiques de l'antigène qui a déclenché leur activation. Certains lymphocytes B activés deviennent des lymphocytes B mémoire.

• Structure et fonctions des anticorps :

  • Un anticorps (ou immunoglobuline, Ig) est une protéine en forme de "Y", composée de quatre chaînes polypeptidiques (deux chaînes lourdes et deux chaînes légères).
  • La partie variable des anticorps est la région qui reconnaît spécifiquement l'antigène (site de liaison à l'antigène). La partie constante détermine la classe de l'anticorps (IgG, IgM, IgA, IgD, IgE) et ses fonctions effectrices.
  • Les fonctions des anticorps sont multiples :
    • Neutralisation : Les anticorps se lient aux toxines ou aux virus et les empêchent d'agir sur les cellules cibles.
    • Opsonisation : Ils recouvrent les agents pathogènes, les marquant pour être plus facilement reconnus et phagocytés par les macrophages.
    • Activation du complément : La liaison des anticorps à la surface d'un microbe peut activer le système du complément, conduisant à la lyse du pathogène.
    • Cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) : Les anticorps liés à la surface d'une cellule infectée peuvent attirer les cellules NK qui tuent alors la cellule cible.

L'immunité cellulaire est médiatisée par les lymphocytes T cytotoxiques qui attaquent directement les cellules infectées ou anormales.

• Activation des lymphocytes T CD8+ :

  • Un lymphocyte T CD8+ vierge est activé lorsqu'il reconnaît un antigène endogène (par exemple, un fragment protéique viral) présenté par une molécule de CMH de classe I à la surface d'une CPA.
  • Cette activation nécessite souvent l'aide de cytokines produites par les lymphocytes T auxiliaires (CD4+).

• Différenciation en lymphocytes T cytotoxiques (LTC) :

  • Une fois activé, le lymphocyte T CD8+ prolifère (expansion clonale) et se différencie en lymphocytes T cytotoxiques effecteurs (LTC). Certains deviennent des lymphocytes T mémoire.

• Mécanismes de destruction des cellules infectées :

  • Les LTC patrouillent dans l'organisme et reconnaissent les cellules présentant le même antigène associé au CMH I.
  • Lorsqu'un LTC reconnaît une cellule cible (infectée ou tumorale), il s'y lie et libère des molécules cytotoxiques :
    • Perforines : Créent des pores dans la membrane de la cellule cible.
    • Granzymes : Pénètrent dans la cellule cible par ces pores et activent des enzymes qui induisent l'apoptose (mort cellulaire programmée) de la cellule.
  • La cellule infectée est ainsi éliminée sans libérer de virus, ce qui limite la propagation de l'infection.

Les lymphocytes T CD4+ sont les chefs d'orchestre de la réponse immunitaire adaptative.

• Activation des lymphocytes T CD4+ :

  • Un lymphocyte T CD4+ vierge est activé lorsqu'il reconnaît un antigène exogène (provenant d'un agent pathogène extérieur) présenté par une molécule de CMH de classe II à la surface d'une CPA.

• Production de cytokines :

  • Une fois activés, les lymphocytes T CD4+ prolifèrent et produisent une grande variété de cytokines.
  • Les cytokines sont des molécules de signalisation qui agissent comme des messagers entre les cellules immunitaires.

• Coopération cellulaire :

  • Les cytokines des lymphocytes T CD4+ sont essentielles pour :
    • Activer les lymphocytes B et favoriser leur différenciation en plasmocytes (immunité humorale).
    • Activer pleinement les lymphocytes T CD8+ pour qu'ils deviennent des LTC efficaces (immunité cellulaire).
    • Activer les macrophages et augmenter leur capacité de phagocytose.
    • Recruter d'autres cellules immunitaires sur le site de l'infection.
  • Sans les lymphocytes T CD4+, la réponse immunitaire adaptative est fortement compromise, comme c'est le cas dans le SIDA où le VIH cible ces cellules.

• Lymphocytes B et T mémoire :

  • Lors d'une première rencontre avec un antigène, en plus des plasmocytes et des LTC effecteurs, une partie des lymphocytes B et T activés se différencient en lymphocytes mémoire.
  • Ces cellules mémoire sont plus nombreuses, vivent plus longtemps et sont plus facilement activables que les lymphocytes naïfs.

• Réponse secondaire plus rapide et efficace :

  • Lors d'une seconde exposition au même antigène, les lymphocytes mémoire sont rapidement réactivés.
  • Ils prolifèrent et se différencient beaucoup plus vite et en plus grand nombre en plasmocytes (produisant alors une grande quantité d'anticorps, souvent de meilleure affinité) et en LTC.
  • La réponse est donc plus rapide, plus intense et plus efficace : l'agent pathogène est éliminé avant même que la maladie ne se déclare, ou avec des symptômes atténués.

• Longévité de la mémoire :

  • La durée de la mémoire immunitaire varie considérablement selon l'agent pathogène et l'individu, pouvant aller de quelques mois à toute une vie.

La vaccination est une méthode qui exploite la mémoire immunitaire pour protéger l'individu contre les maladies infectieuses.

• Immunisation active et passive :

  • Immunisation active : C'est le principe de la vaccination. L'individu est exposé à un antigène (sous une forme non pathogène) pour qu'il développe sa propre réponse immunitaire et sa mémoire. La protection est durable.
  • Immunisation passive : L'individu reçoit directement des anticorps préformés (sérothérapie). La protection est immédiate mais temporaire, car les anticorps injectés sont dégradés. Utilisée en urgence (ex: tétanos, rage).

• Vaccins atténués, inactivés, sous-unitaires :

  • Vaccins vivants atténués : Contiennent des micro-organismes vivants dont la virulence a été affaiblie. Ils miment une infection naturelle et induisent une forte réponse immunitaire (ex: ROR, BCG).
  • Vaccins inactivés (tués) : Contiennent des micro-organismes entiers qui ont été inactivés par la chaleur ou des agents chimiques. Moins immunogènes, nécessitent souvent plusieurs doses de rappel (ex: grippe, polio injectable).
  • Vaccins sous-unitaires : Contiennent seulement des fragments de l'agent pathogène (protéines, toxines inactivées "anatoxines"). Très sûrs mais moins immunogènes (ex: hépatite B, coqueluche, tétanos, diphtérie).
  • Vaccins à ARN messager (ARNm) ou à vecteur viral : Des technologies plus récentes qui introduisent l'information génétique (ARNm ou ADN via un virus inoffensif) pour que les cellules de l'individu produisent elles-mêmes l'antigène, déclenchant ainsi une réponse immunitaire (ex: certains vaccins COVID-19).

• Adjuvants vaccinaux :

  • Ce sont des substances ajoutées à certains vaccins pour renforcer la réponse immunitaire à l'antigène. Ils agissent en créant un dépôt de l'antigène et/ou en stimulant les cellules de l'immunité innée. Les sels d'aluminium sont les adjuvants les plus couramment utilisés.

La vaccination ne protège pas seulement l'individu vacciné, mais a aussi un impact sur la population.

• Immunité de groupe (collective) :

  • Lorsqu'une proportion suffisante d'une population est vaccinée contre une maladie contagieuse, la transmission de l'agent pathogène est considérablement réduite.
  • Cela protège indirectement les personnes non vaccinées (nourrissons, personnes immunodéprimées, personnes âgées) qui ne peuvent pas être vaccinées ou chez qui le vaccin est moins efficace. C'est l'effet de "bouclier". Le seuil nécessaire pour l'immunité de groupe varie selon la contagiosité de la maladie.

• Éradication de maladies :

  • Grâce à des campagnes de vaccination massives et coordonnées, certaines maladies ont pu être éradiquées (comme la variole) ou sont sur le point de l'être (comme la poliomyélite).

• Enjeux de santé publique :

  • La vaccination est l'une des interventions de santé publique les plus efficaces. Elle réduit la morbidité et la mortalité, diminue la pression sur les systèmes de santé et contribue au développement économique et social.
  • Les programmes de vaccination sont constamment évalués et adaptés en fonction des épidémies et des avancées scientifiques.

Les allergies sont des réactions immunitaires excessives et inappropriées à des substances inoffensives (allergènes).

• Hypersensibilité immédiate :

  • La plupart des allergies sont de type I, ou hypersensibilité immédiate. Elles apparaissent très rapidement après le contact avec l'allergène.
  • Lors de la première exposition, l'organisme produit des anticorps de type IgE spécifiques de l'allergène. Ces IgE se fixent sur les mastocytes (cellules présentes dans les tissus).
  • Lors d'une exposition ultérieure, l'allergène se fixe sur les IgE des mastocytes, déclenchant la libération massive de médiateurs chimiques, dont l'histamine.

• Allergènes et IgE :

  • Les allergènes sont des substances (pollens, acariens, poils d'animaux, aliments, venins d'insectes, médicaments) qui sont normalement inoffensives mais qui déclenchent une réponse allergique chez les personnes sensibilisées.
  • Les IgE sont les anticorps clés dans ce type de réaction.

• Choc anaphylactique :

  • C'est la forme la plus grave de réaction allergique, potentiellement mortelle. Elle se caractérise par une réaction généralisée et rapide (œdème, chute de tension, difficultés respiratoires) due à une libération massive de médiateurs de l'inflammation dans tout le corps. Une injection d'adrénaline est vitale en cas de choc.

Les maladies auto-immunes surviennent lorsque le système immunitaire attaque les propres constituants de l'organisme.

• Perte de tolérance au soi :

  • Normalement, le système immunitaire apprend à ne pas réagir contre les molécules de l'organisme ("le soi") grâce à un mécanisme appelé tolérance immunitaire.
  • Dans les maladies auto-immunes, cette tolérance est rompue, et le système immunitaire produit des auto-anticorps ou des lymphocytes T auto-réactifs qui ciblent et détruisent les cellules ou tissus sains.

• Exemples :

  • Diabète de type 1 : Les lymphocytes T détruisent les cellules $\beta$ du pancréas qui produisent l'insuline.
  • Polyarthrite rhumatoïde : Le système immunitaire attaque les articulations, provoquant inflammation et destruction des tissus articulaires.
  • Sclérose en plaques : Le système immunitaire attaque la myéline, la gaine protectrice des nerfs du cerveau et de la moelle épinière.
  • Lupus érythémateux disséminé : Maladie systémique qui peut affecter de nombreux organes.

• Facteurs génétiques et environnementaux :

  • Les maladies auto-immunes sont souvent multifactorielles, résultant d'une combinaison de prédispositions génétiques et de facteurs environnementaux (infections, toxines, stress).

Les immunodéficiences sont des états où le système immunitaire est affaibli et ne peut pas fonctionner correctement.

• Immunodéficiences primaires (congénitales) :

  • Ce sont des maladies génétiques rares qui affectent le développement ou la fonction d'une ou plusieurs composantes du système immunitaire.
  • Elles se manifestent souvent dès l'enfance par des infections récurrentes et graves.

• Immunodéficiences secondaires (acquises, ex: SIDA) :

  • Elles sont plus fréquentes et résultent d'un facteur externe.
  • SIDA (Syndrome d'Immunodéficience Acquise) : Causé par le VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine) qui infecte et détruit progressivement les lymphocytes T CD4+. Cela entraîne une immunodéficience profonde, rendant l'individu vulnérable aux infections opportunistes et à certains cancers.
  • Autres causes : malnutrition, certains cancers (leucémies), traitements immunosuppresseurs (chimiothérapie, corticoïdes), âge avancé.

• Conséquences sur la santé :

  • Les personnes immunodéprimées sont sujettes à des infections plus fréquentes, plus graves et causées par des micro-organismes habituellement inoffensifs. Elles ont également un risque accru de développer certains cancers.

La greffe d'organes ou de tissus est un acte médical qui peut être entravé par une réaction immunitaire de l'hôte contre le greffon.

• Compatibilité HLA :

  • Les molécules du CMH (Complexe Majeur d'Histocompatibilité) sont également appelées HLA (Human Leukocyte Antigens) chez l'homme. Elles sont très polymorphes (très variables d'un individu à l'autre) et jouent un rôle crucial dans la reconnaissance du soi et du non-soi.
  • Lors d'une greffe, si les molécules HLA du donneur sont trop différentes de celles du receveur, le système immunitaire du receveur reconnaîtra le greffon comme "non-soi" et l'attaquera.

• Réponse immunitaire contre le greffon :

  • Les lymphocytes T (surtout les CD8+) du receveur sont les principaux acteurs du rejet. Ils reconnaissent les molécules HLA étrangères présentées par les cellules du greffon et les détruisent. Des anticorps peuvent également contribuer au rejet.

• Traitements immunosuppresseurs :

  • Pour prévenir le rejet de greffe, les receveurs doivent suivre un traitement immunosuppresseur à vie. Ces médicaments diminuent l'activité du système immunitaire, réduisant ainsi le risque de rejet.
  • Cependant, ces traitements ont un inconvénient majeur : ils rendent le patient plus vulnérable aux infections et à certains cancers, car son système immunitaire est globalement affaibli.