Cours d'immunologie 2023-2024 (PDF)

Programme du cours d’Immunologie BMP (S5) 2023-2024 Généralités Environnement de l’être humain/rôle du système Immunitaire/Immunologie Immunité non spécifique (innée): Définition et propriétés Principaux éléments Immunité spécifique (acquise) : Définition et propriétés Org...

Programme du cours d’Immunologie BMP (S5) 2023-2024 Généralités Environnement de l’être humain/rôle du système Immunitaire/Immunologie Immunité non spécifique (innée): Définition et propriétés Principaux éléments Immunité spécifique (acquise) : Définition et propriétés Organes lymphoides organes lymphoïdes centraux organes lymphoïdes périphériques Origine et nature des cellules du sang Cellule hématopoïétique Cellules lymphoïdes et myéloïdes Lymphocytes B  Définition et rôle  Notion d’antigène – anticorps  Structure des Anticorps- classes d’anticorps  Délétion et sélection clonale  Origine de la diversité des anticorps  Mécanisme de Switch : importance du changement de classe des Ac.  Mécanisme de passage entre formes libre et liée d’anticorps Lymphocytes T  Hétérogénéité fonctionnelle : différents types des cellules T (Th,Tc et Ts)  Structure des récepteurs T : homologie fonctionnelle avec les Anticorps  Co-récepteurs T (CD)  Diversité génétique des récepteurs T Système Majeur d’histocompatibilité (CMH) Notion d’APC (Antigen Presenting Cells) Principales classes : CMH-I CMH-II CMH chez l’homme : HLA Mécanisme moléculaire de la présentation des antigènes Polymorphisme du HLA : HLA et auto-immunité Typage HLA : techniques sérologiques et moléculaires  Le complément  Fonction du complément  Principales voies d’action : Voie classique (anticorps dépendante) Voie alternative (anticorps indépendante) La réponse Immunitaire (RI)  Intégration des RI humorale et cellulaire  Tolérance et Hypersensibilité  Auto-immunité  Immunodéficience  Les vaccins ✓ Bases immunologiques du vaccin ✓ Propriétés des vaccins ✓ Principaux types de vaccins ✓ Production des vaccins ✓ Principales vaccinations en Mauritanie (PEV)  Régulation et détection de la réponse immunitaire  Notions d’immunopathologie  Principales techniques immunologiques  Agglutination  Elisa  western blott  RIA  Immunofluorescence  Résumé du cours 1 - Généralités sur l’immunologie - Eléments de la RI non spécifique L’être humain vit dans un environnement hostile varié ◦ Agents infectieux (virus, bactéries, parasites, etc..) ◦ Agents toxiques (cellules tumorales, produits toxiques..) Le système immunitaire (SI) est l’ensemble de molécules, cellules et voies biologiques que l’organisme met en place pour identifier et détruire ces agents pathogènes : système de défense.  L’immunologie est une science biologique qui étudie les éléments et mécanismes de la réponse immunitaire. Le SI doit faire une discrimination entre le soi et le non soi : reconnaitre ses propres molécules et cellules. Cette distinction est nécessaire : ❖ pour se protéger contre les organismes envahisseurs ❖ pour réguler la transplantation d’organe ❖ pour éliminer les cellules modifiées ou altérées de l’organisme (cellules infectées, cellules cancéreuse). Formes de défense du corps humain : la Réponse immunitaire Réponse immunitaire non spécifique Agent étrangers Réponse immunitaire spécifique Propriétés des deux principaux types de la réponse immunitaire : Immunité non spécifique ou Immunité spécifique ou innée acquise Antigène non spécifique Antigène non spécifique Première barrière de protection Deuxième barrière de protection Réponse immédiate Temps de délai, maximale Amélioration avec réexposition Sans mémoire immunologique Avec mémoire immunologique  Ces deux voies d’action ont des propriétés différentes mais sont coordonnées.  Formes de la Réponse immunitaire REPONSE IMMUNITAIRE NON SPECIFIQUE 1ère ligne défense. Elle a 2 niveaux d’action : (empêche l’entrée du pathogène) (après l'entrée du pathogène) - Peau - Membranes muqueuses Action chimique et cellulaire Action mécanique - Poils - fièvre - Eternuement - poils/cils - Inflammation - Toux - sueur - molécules défensives : - mucus de la peau - enzymes digestives interféron - larmes complément - acidité de la peau - cellules tueuses : macrophages neutrophiles cellules NK - flore naturelle: bactéries  Principaux agents de la réponse immunitaire non spécifique Action physique La peau Elle constitue la première et la plus importante ligne de défense du système immunitaire. En effet, la majorité des organismes ne peuvent pas traverser la peau sauf si elle est altérée : coupure, brulure etc.. Les follicules des poils secrètent le sébum qui contient l’acide lactique et les acides gras qui inhibent la croissance de certaines bactéries et microbes. Ainsi les parties de la peau non couvertes de poils (paume, plante du pied) sont plus susceptibles à l’infection. Les secrétions Le pH acide (inferieur à7) des secrétions de la peau (comme la sueur..) inhibent la croissance bactérienne. D’autressecrétions (salive, larmes, secrétions nasales, sueur, urines …) constituent un système de lavage qui participe à l’élimination des agents infectieux. Elles contiennent aussi le lysozyme, un enzyme qui détruit les bactéries Gram + causant la lyse cellulaire. Les secrétions vaginales sont légèrement acidiques. La spermine et le zinc dans le sperme détruisent certains pathogènes. L’estomac est un obstacle puissant qui secrète le HCl (pH entre 0.9 à 3) et des protéases qui détruisent beaucoup d’agents pathogènes et autres substances chimiques. Les enzymes digestives Certaines de ces enzymes localisées à différents niveaux du système de dégradation oxydo-rédactrice des aliments sont aussi des agents anti pathogènes. Action moléculaire Les interférons sont des glycoprotéines produites par les cellule infectées à un état précoce de la réponse de l’infection virale avant que la RIS ne se forme. Les IFN produits dans le milieu environnant de la cellules infectée se fixent alors aux récepteurs des cellules cibles (cellules NK ou les macrophages). En retour, ces cellules forment un cordon sanitaire sur les cellules infectées et produisent une multitude de protéines cytotoxiques dont le but final est la mort de ces cellules entrainant l’arrêt de l’infection. En d’autres termes, la cellule infectée mourante (de cytolyse virale) alarme les cellules saines voisine de la présence virale en produisant les interférons.  Il faut noter que les cellules non infectées (normales) ne produisent pas interférons  Les interferons α et β sont des agents anti-viraux bien connus.  Le complément est un système formé par une cascade enzymatique. L’une de ses fonctions (dans la réponse immunitaire NS) est d’entourer l’agent pathogène des protéines rendant sa phagocytose plus facile. Il a aussi une action importante dans la réponse humorale (voir cours du Complément).  Action cellulaire Les neutrophiles Ce sont de cellules phagocytaires (50-70% des leucocytes, voir composition cellulaire du sang) qui constituent la défense majeure contre les bactéries pyogéniques. Elles sont les premiers sur le lieu de l’infection suivie qq heures plus tard par les macrophages qui sont aussi des leucocytes phagocytaires. Les Cellules NK (natural killers) Ce sont des cellules qui circulent dans le sang et la lymphe pour tuer (lyse par éclatement) : - les cellules du corps infectées par des virus - les cellules cancéreuses  Leur action est equivalente celle des lymphoctes T cytotoxiques de la réponse IS (voir cours lymphocytes TC) mais la precède car celle-ci est lente à se mettre en place.  Contrairement aux TC, leur action n’a pas besoin de reconnaissance par les anticorps et CMH permettant une réponse rapide d’où leur nom de natural killer car ne necessitent pas d’activation  Les NK constituent le troisième groupe de la lignée lymphoide après B et T  Elle maturent dans la moelle osseuse, la rate et thymus  Les NK different des NKT(Natural killerTcells) phenotypiquement, par leur origine et leur fonction et n’expriment pas recepteur T mais des marqueurs comme CD16, CD56 Action mécanique les agents pathogènes qui pénètrent l’organisme peuvent être expulsés par des actions mécaniques telles que la toux, l’éternuement qui nettoient le système respiratoire.  Le mucus des voies respiratoires et intestinales piège beaucoup de microorganismes permettant leur exclusion du corps.  Résumé du cours 1I La Réponse Immunitaire spécifique Le sang : la lignée myéloïde  Formes de la Réponse immunitaire Réponse immunitaire spécifique 2eme ligne de défense : 2 modes d’action Production d’anticorps Production de cellules immunitaires spécifiques spécifiques (RIS à médiation humorale) (RIS à médiation cellulaire ) Le sang représente presque 7% de la masse corporelle d'un homme adulte, ce qui correspond à environ à 5 litres de liquide.  Le sang apparait comme un liquide rouge. En fait, il est en fait formé d’un liquide jaunâtre appelé plasma dans lequel baignent des milliards de cellules : Quand vous centrifugez le sang frais, les cellules rouges vont au fond du récipient, les cellules blanches et les plaquettes au milieu, laissant le plasma jaunâtre au dessus. Dans ce plasma sont dissouts :  les éléments nutritifs (sucres, acides aminés/protéines, lipides, sels minéraux, etc.)  les messagers chimiques (anticorps, facteurs de coagulation, hormones etc..)  les déchets (CO2, acide lactique, urée, etc.). Globalement,  Les globules rouges ou érythrocytes ou hématies donnent au sang sa couleur rouge et sont impliqués dans la respiration : l’hémoglobine transporte l’oxygène des poumons vers les tissus et en retour transporte le CO2, issu de la respiration cellulaire, vers les poumons pour être éliminé à l'extérieur du corps humain.  Les globules blancs ou leucocytes ont un rôle fondamental dans défense de notre corps contre les infections. Ce sont les agents principaux de la réponse immunitaire.  Le troisième constituant cellulaire du sang sont les plaquettes qui sont en fait de minuscules fragments de cellule. Ils sont impliqués essentiellement dans la coagulation du sang (hémostase). Origine et nature des cellules et organes du sang :  L’hématologie étudie la structure et la fonction du sang, son origine (la moelle osseuse), mais aussi celles des molécules, cellules, tissus et organes qui utilisent les globules sanguins dans leurs fonctions physiologiques. Nous allons d’abord parler des cellules du sang et ensuite des organes.  Cellules du sang  Toutes les cellules du sang prennent naissance au niveau de la moelle osseuse en particulier dans les os plats (le crâne, le sternum, et le bassin).  Ces cellules se différencient à partir d'un seul type de cellules indifférenciées (précurseurs) appelées « stem cell » ou cellules souches dites « hématopoïétique ».  Une cellule souche est une cellule qui est plus différenciée qu'un œuf fertilisé, mais pas assez différenciée et peut alors donner différents : « pluripotente ou multipotente»  Une cellule souche « pluripotente » est une cellule qui peut donner une grande variété de différents genres de cellules. Ainsi la cellule hématopoïétique est une cellule souche pluripotente donc capable de donner les différentes cellules destinées à se différencier en cellules du sang. En d’autres termes, sous l’influence de facteurs spécifiques, ces cellules deviendront des globules rouges, blancs ou des plaquettes. On distingue deux lignées de différentiation cellulaire à partir de ma cellule hématopoïétique :  - la lignée myéloïde La lignée myéloïde aboutissant aux granulocytes, monocytes (futurs macrophage), aux plaquettes, aux globules rouges et aux cellules dendritiques myéloïdes.  - la lignée lymphoïde qui donne naissances aux lymphocytes aux cellules dendritiques lymphoïdes  A noter : une cellule hématopoïétique peut conduire à un globule rouge mais elle-même ne peut pas produire l’hémoglobine.  Origine des cellules sanguines Moelle osseuse Cellule souche lymphoide Cellule souche multipotente Plaquettes Cellule souche myeloide  ERYTHROCYTES  Les érythrocytes (globules rouges ou hématies) sont les cellules sanguines les plus nombreuses, à raison de 4 à 6 millions par mm3 soit de 4 à 6 106 par mm3(ul) soit 4 à 6 1012 /L  Chez tous les mammifères, les érythrocytes sont dépourvus de noyau et prennent la forme d'une lentille biconcave.  Chez les autres vertébrés (poissons, amphibiens, reptiles et oiseaux), ils ont un noyau.  Les globules rouges sont riches en hémoglobine, une protéine capable de se lier faiblement à l'oxygène et assurant la fonction respiratoire du sang.  PLAQUETTES Leur densité dans le sang est de 200 103 à 300 103/mm3(ul) soit 200-300 109 /L La fonction principale des plaquettes, ou thrombocytes, est de faire cesser l'écoulement du sang par les plaies (hémostase). A cette fin, elles s'agglutinent favorisant la coagulation du sang. La voie de la coagulation (intrinsèque et extrinsèque) est une cascade d’activation faisant intervenir plusieurs molécules dites facteurs de coagulation dont les plus connus sont les facteurs VIII (hémophilie A), IX (hémophilie B) et la prothrombine (facteur II) précurseur de la thrombine, enzyme qui transforme la protéine de fibrinogène (soluble) brins de fibrine (insoluble) en caillot entrainant l’arrêt de l’hémorragie. Même si les plaquettes sont en apparence plutôt rondes, ce ne sont pas de véritables cellules mais plutôt des fragments cytoplasmiques. En raison de leur diamètre d'environ 2-3 µm, elles sont beaucoup plus petites que les érythrocytes. CELLULES DENDRITIQUES (CD) - Elle prennent leur nom des projections de leur surface (dendrites) ressemblant aux neurones  Elles sont présentes dans plusieurs tissus de l'organisme (épiderme, poumons intestins). Les cellules dendritiques sont présentes dans les tissus qui sont en contact avec l'environnement extérieur (peau, la paroi interne du nez, des poumons, de l'estomac et des intestins. Ils peuvent également être trouvés à l'état immature dans le sang) pour la rencontre l’antigène externe.  Une fois activés, elles migrent vers les ganglions lymphatiques où ils interagissent avec les cellules T et les cellules B pour initier et façonner la réponse immunitaire adaptative. - Elles sont d’origine soit myéloïde en dérivant du monocyte soit lymphoide  Les cellule dendritiques jouent trois principaux rôles :  - Capture et présentation d’antigènes puis activation cellulaire Apres naissance au niveau de la moelle osseuse, les CD immatures migrent à travers le corps vers les organes lymphoïdes secondaires ou elles résident à l'attente des agents étrangers. En cas d'infection, les CD sont attirés sur le lieu et captent puis dégradent l'antigène. Les fragments antigéniques sont alors associés aux molécules de classe I ou classe pour leur présentation respectivement aux cellules CD8 cytotoxiques et CD4 helper  - Induction de la délétion clonale (la tolérance au soi) et maintien de la tolérance immunitaire Les Cd sont abondantes dans le thymus ou les cellules T sont en cours de maturation (devenir des CD4+ et CD8+ fonctionnels et subir la processus de la délétion clonale c.a.d l'élimination lymphocytes T auto réactives). Les lymphocytes à faible affinité pour les auto antigènes sont positivement sélectionnés et migrent vers les périphéries alors que les cellules T réagissant contres les antigènes du soi sont détruites grâce à l'action de s CD (par induction de l’apoptose) et aux cellules thymiques épithéliales. Les cellules dendritiques pourraient participer à la tolérance immunitaire par anergie (inhabileté de réponse immunitaire) des cellules T normalement antigènes étrangers réactives ou par l'activation des cellules T suppresseurs.  - Stimulation des lymphocytes B et maintien de ma mémoire immunitaire Les Cellules dendritiques produiraient des cytokines et facteurs importants dans l’activation et la différentiation de CELLULES DENDRITIQUES (CD)  LEUCOCYTES  Les leucocytes, ou globules blancs, sont chargés de défendre l'organisme. Ils sont beaucoup moins  nombreux dans le sang que les globules rouges. La densité des leucocytes dans le sang est de 5 103 à 7 103/mm3(ul) soit 5-7 109 /L. contrairement aux globules rouges et plaquettes, elles sont nucléés. Il y a cinq différents genres de globules blancs sanguins :  neutrophiles 40 - 75 %  éosinophiles 5 %  basophiles 0.5 %  lymphocytes 20 - 50 %  Monocytes (macrophages) 1 - 5 % Cellules granulocytaires  Les neutrophiles phagocytent très activement les bactéries et sont présents en nombre élevé dans le pus des plaies. Bien qu ils soient les plus nombreux et les premiers dans l’action de phagocytose, ils survivent très peu (qq heures seulement, probablement pour éviter la propagation du parasite phagocyté).  Les éosinophiles attaquent les parasites par fixation sur leur cible et déversement de leur granules contenant des enzymes destructrices (sans les phagocyter). Leur augmentation est un indice d’une atteinte parasitaire.  Les basophiles sécrètent des substances anticoagulantes et vasodilatatrices comme l’histamine ou l’héparine. Malgré leur capacité phagocytaire, leur principale fonction est de sécréter les substances qui servent à la médiation de la réaction d'hypersensibilité. Lignée non granulocytaire  Les monocytes (macrophages) sont les cellules phagocytaires les plus connus du système immunitaire. Ils sont essentiellement actifs dans la RI non spécifique. Elles se différencient à partir des monocytes et peuvent aussi jouer le rôle de cellules présentatrices d’antigène (voir RIS). Comme les granulocytes neutrophiles, les macrophages (de plus longue durée de vie) ont rôle essentiel est dans le nettoyage des cellules infectées ou mortes par nécrose ou apoptose. Ils éliminent aussi les débris de poussière dans les poumons.  Les lymphocytes sont impliqués dans la réponse immunitaire spécifique. Nous reviendrons en détail sur leur fonction structure et organisation.  Résumé du cours 1II La Réponse Immunitaire spécifique Le sang : la lignée lymphoïde  Origine des cellules sanguines Moelle osseuse Cellule souche lymphoide Cellule souche multipotente Plaquettes Cellule souche myeloide  LIGNÉE LYMPHOÏDE : ORGANES LYMPHOIDES Le tissu lymphoïde est formé par l'ensemble des organes où prennent naissance, mâturent ou résident les lymphocytes et autres cellules du SI. On distingue deux types d’organes lymphoïdes : LES ORGANES LYPHOIDES CENTRAUX Ce sont les organes de naissance et de maturation des lymphocytes.  Moelle osseuse : C’est le lieu de naissance de toutes les cellules sanguines mais aussi le lieu de maturation des lymphocytes B.  Thymus C’est le lieu de maturation des lymphocytes T. LES ORGANES LYMPOIDES PERIPHERIQUES OU SECONDAIRES Ce sont les lieux de passage, d'accumulation des cellules de l'immunité et aussi l’endroit de rencontre des antigènes. Ganglions lymphatiques Rate  Oranges lymphoïdes centraux et périphériques : Naissance et : Passage maturation des lymphocytes. et accumulation des cellules du SI  Les cellules lymphoïdes : lymphocytes Les lymphocytes (B et T) constituent les cellules essentielles de la lignée lymphoïde. Chaque jour, le corps humain fait des millions de différents types de cellules B et T qui circulent dans le sang et le système lymphatique exécutant le rôle de la surveillance immunitaire. LYMPHOCYTES B Les lymphocytes B jouent un grand rôle dans l'immuno-réaction humorale. Les principales fonctions et propriétés des cellules B sont :  Produire des anticorps spécifiques contre les antigènes (réaction humorale)  Servir de cellules présentatrices d’antigène (APC)  Les cellules B non mûres (issues de la cellule souche HP) sont formées et mâturent (acquisition des Ac de surface) dans la moelle (Bone marrow).  Ces cellules migrent ensuite vers la rate et les autres organes lymphoïdes secondaires.  Après activation, par interaction d'antigène, elles se développent par la suite en cellules B mémoires.  Notion d’anticorps-antigène  On définit un antigène comme toute macromolécule naturelle ou synthétique, reconnue par des anticorps (RI humorale) ou des cellules (RI cellulaire) du système immunitaire et capable d'engendrer une réponse immunitaire.  Dans la RI humorale : Chaque cellule B porte un récepteur unique sur sa surface qui liera un antigène particulier. Ce récepteur est appelé anticorps (Ac) ou immunoglobuline (Ig).  La partie de l’antigène spécifiquement liée par l’anticorps est appelé épitope. Types d’anticorps  Structure des anticorps  La structure de base d’un anticorps est un monomère en forme de Y constitué de quatre chaines polypeptidiques : Deux chaines identiques dites légères (L) Deux chaines identiques dites lourdes (H)  Chaque chaîne est divisée en régions ou domaines composé chacun d'environ 110 résidus d'acide aminé : La chaîne L est formée 2domaines la chaine H est formée de 4 domaines  Les deux chaines sont liées par des ponts S-S.  Structure des anticorps  La partie N-terminale de chaque chaine est au bout du Y. c’est une région dite variable(V) du fait de sa CDR variabilité de sa composition en a.a. on les note respectivement VL et VH.  Au sein de ces régions, on note des domaines dits ‘hyper variabilité dont la longueur et la séquence est différente d’un anticorps à un autre.  Ces domaines (en bleu) sont responsables de la spécificité (identification) et de l'affinité (liaison) des anticorps à leurs antigène cible et sont, pour cette raison appelé CDR (complementary deteminant region : déterminant de la région de complémentarité).  Structure des anticorps  Les autres domaines sont dits régions constantes (C) et sont notés respectivement CL (pour la chaîne CDR légère) et , CH1, CH2, CH3 (pour la chaîne lourde)  Structure des anticorps  La zone formée par VL et VH est en fait le site de fixation de l’antigène d’ou son nom de Fab (antigen binding fragment : fragment liant l’antigène).  Chaque anticorps a donc 2 Fab (bivalent : capable de fixer deux antigènes identiques)  La partie C-terminale des deux domaines CH3 constituent le fragment Fc (cristallising fragment : fragment cristallisant). C’est ce domaine qui permet la fixation de l’anticorps à la membrane du lymphocyte B qui l’a produit. Il est aussi le site de fixation du complément (voir plus loin).  Structure des anticorps Bien que la région C est dite constante, il existe de légères différences de composition en a.a. entre les chaines. En effet, il existe deux types de chaines légères (gamma λ et kappa κ ) et Cinq types de chaines lourdes (α, ε, δ, μ, γ). Les 5 classes d’anticorps (isotopes) sont classées en fonction de la chaine lourde qui les contient : Elles ont des propriétés différentes. Formule et structure des Ig  Propriétés physiologiques des Ig IgG  C’est la classe la plus abondante (8 à14 g/l : 70 à75%; Mr =150 kD  Témoigne d’une infection chronique ou ancienne  Quatre sous classes (isotypes) : (IgG1, IgG2, IgG3, and IgG4).) IgM  Produite lors de la première réponse immunitaire : premier contact  Témoigne aussi d’une infection en cours  Environ 10 % (1.25mg/ml) ; Mr = 935 kD pentamérique IgE  Produite lors d’une hypersensibilité (allergie). 0.003% (0.4 mg/ml) ; Mr = 195 kD  Se fixe par son Fc sur les cellules cell ou basophiles. Une deuxième re-exposition au même antigène, mast cell et basophiles se fixent sur l’antigène avec des IgE liés déclenchant une réaction allergique  IgE protège contre les paarsites en libérant des médaiteurs qui attirent les eosinophiles IgA  présentes dans les mucus, la salive, les larmes et le lait maternel, protège contre les pathogènes. Présente à 15-20%. Mr =350-720 kD. Deux sous classes  IgD Fonction encore mal connue, moins de 1%; Mr = 170 kD  Sélection clonale – cellules mémoires  Les cellules B existent en tant que clones : groupe de cellules portant le même anticorps (lié) et donc capables de reconnaitre le même antigène.  Une fois qu'un clone de cellules B rencontre son antigène apparenté et reçoit un signal additionnel d'une cellule T spécifique (voir plus loin la coopération B et Th), seules ces cellules B se multiplient, produisant et sécrétant un grand nombre d'anticorps (libres) contre cet antigène.  Après prolifération et différentiation clonale (réponse immunitaire primaire), seulement une petite minorité de ces cellules (cellules mémoires) qui peuvent identifier de façon spécifique et efficace le même épitope survit.  Sélection clonale – cellules mémoires Plusieurs types de cellules B (portant chacun un Ac différent) sont produits à partir de la cellule souche Seul le clone de cellules B portant un Ac spécifique de l'antigène arrivant se fixe et prolifère Certains de ces lymphocytes prolifèrent en cellules mémoires qui plus tard seraient Les lymphocytes stimulées lors B prolifèrent en d une plasmocytes réexposition produisant des anticorps libres Ces anticorps sont secrétés dans la circulation Ces Ac circulants se fixent aux antigènes de la circulation permettant l'action du complément Processus de la sélection clonale  Sélection clonale – cellules mémoires Cependant, avec chaque cycle, le nombre de cellules mémoire (de survie) augmente. L'augmentation est accompagnée de la maturation d'affinité à l'antigène particulier. Cette amplification ainsi que la spécificité améliorée est importante dans la réponse immunitaire secondaire ( re-exposition du corps au même antigène) La spécificité améliorée est réalisée par hypermutation somatique (voir cours de la diversité des anticorps) Ce phénomène est à la base du principe de la vaccination  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS  Les B-lymphocytes sont capables de faire un répertoire d’anticorps pre- immuns (avant contact avec l’antigène : voir sélection clonale) énorme (approximativement 18 milliards de molécules différentes.)  La taille de ce répertoire dépasse la capacité de codage du génome humain. Du fait de la cross réactivité (avec antigène apparenté), la maturation de l’affinité (le premier contact cause une interaction anticorps-antigène avec une faible affinité qui augmente avec la stimulation répétée : réexposition à l’antigène).  Cette diversité est produite surtout à partir d'un répertoire relativement petit des régions grâce à des mécanismes de réarrangement génétique (recombinaison) pendant et après la maturation.  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS Quatre mécanismes sont actuellement connus pour contribuer à la création de ce répertoire d’anticorps presque illimité : 1- Recombinaisons génétiques 2- Diversification jonctionnelle : Imprécision de recombinaison 3- Hypermutation somatique : Maturation de l’affinité 4- Cross réactivité : antigènes apparentés  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS A- Recombinaisons génétiques A l’état embryonnaire (cellule germinale), les gènes codant pour Chaque chaine légère et lourde sont formés de segments de gènes non fonctionnels notés V, J, D et C codant pour les différentes régions de l’anticorps Pendant la maturation (acquisition du récepteur) du lymphocyte, ces segments subissent des réarrangements génétiques qui conduisent à une disposition fonctionnelle des ces segments.  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS 1- chaine légère Kappa (K) Régions d’ADN à joindre ADN B embryonnaire Maturation de B : Réarrangement V-J ADN B mature Chaque ADN de chaine légère Kappa (K) contient 150V, 5J, 1C. 750 (150 x 5 x1) recombinaisons génétiques sont donc théoriquement possibles pendant la maturation du lymphocyte Exclusion allélique : traduction Une fois qu’une recombinaison génétique a lieu, le lymphocyte empêche toute autre Chaine légère K recombinaison des autres regions. 1 seul réarrangement est donc possible : 1 seul type de chaine K est produit par lymphocyte B  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS 2- chaine légère lambda (λ) : L V1 L V2 …… L V30 J1 C1 J2 C2 J3 C3 J4 C4 J5 C5 5’.… … 3’ Maturation de B: réarrangement VJ Chaque ADN de chaine légère lambda (λ) contient 30V, 5J, 5C. 150 (30 x 5 x1) recombinaisons génétiques sont donc théoriquement possibles pendant la Transcription maturation du lymphocyte. L V2J3 C3 ARN Transcrit Maturation :épissage  Exclusion allélique :: 1 seul réarrangement donc 1 seule chaine λ / cellule B ARNm Traduction L V2 J3 C3 Chaine légère λ NH2 COOH  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS 3- chaine lourde : ADN B embryonnaire Recombinaison D-J Recombinaison V-DJ ARNm Transcription: epissage NH2 COOH Chaque ADN de chaine lourde contient 250 V, 10 D, 6J, 8 C. 45000 : (250 x (10 x3) x6x 1) recombinaisons génétiques possibles. Deux réarrangements consécutifs : D-J puis V-DJ. Chaine lourde Exclusion allélique :: 1 seul réarrangement donc 1 seule chaine lourde / cellule B  ORIGINE DE LA DIVERSITÉ DES ANTICORPS Nature composition, endroit et nombre de segments génétiques des chaines d’anticorps Chaine Nombre de segments de Chaine lourde : (1250kb);Chro14 gènes * * Nombre récemment identifiés (en augmentation) Chaine kappa 150 V, 5J, 1C Chaine Kappa: (1820kb); Chr 2 Chaine 30 V, 5J, 5C lambda Chaine lambda ; (1050Kb) ; Chr 22 Chaine 250 V, 10 D, 6J, 8 C lourde  ORIGINE DE LA DIVERSITE DES ANTICORPS Calcul du nombre total d’anticorps possibles obtenus par recombinaison génétique. Si l’on considère : - Le nombre de recombinaisons possibles pour chaque chaine. - Dans chaque anticorps, on a deux chaînes lourdes identiques (H) liées à deux haines légères identiques (K ou λ ) Le nombre total d’anticorps théoriques issus de la maturation d’un lymphocyte B sera alors : (nK + nλ) nH : (150 +750) X 45000 = 40 500 000 Anticorps possibles par lymphocyte B Du fait de l’exclusion allélique : 1 seul anticorps par lymphocyte B sera produit et servira de récepteur de ce lymphocyte. Origine de la diversité des anticorps Recombinaison des segments V, J et D Diversification jonctionnelle Hypermutation maturation par contact avec l’antigène Cross réactivité  Origine de la diversité des anticorps B- Diversification jonctionnelle : Imprécision de recombinaison Le processus de Recombinaison permet environ : (nK + nλ) nH : (150 +750) X 4500 = 40 500 000 Anticorps possibles /lymphocyte B Ce mécanisme d’association des différents segments V, J et D est assuré par des protéines RAG Bien que souvent précis, des nucléotides peuvent être coupés ou ajoutés au niveau des bouts à joindre : pendant la recombinaison Cette imprécision dans les sites de réarrangement entre les segments V, J et D peut conduire à des ADN (ARNm) non fonctionnels (dans 2/3 cas) : perte du lymphocyte La réussite (ADN recombiné est fonctionnel : expression d’un anticorps viable) augmente la diversité des anticorps. Les processus de Recombinaison génétique et diversité jonctionnelle peuvent induire un répertoire d’environ 1012 anticorps Origine de la diversité des anticorps C- Hypermutation somatique : Maturation de l’affinité  But : augmentation de l’affinité à l’antigène  Contrairement aux processus de recombinaison génétique et de diversité jonctionnelle qui ont lieu pendant la phase de maturation (avant contact avec l’antigène), ce processus a lieu après exposition :immunisation  Il est donc induit par la création de mutations ponctuelles sur les séquences codantes V des chaînes légères et lourdes après stimulation des Cellules B par T et l’antigène  Les cellules B qui n’ont pas subi cette deuxième modification génétique induite ont donc une moins forte affinité et sont détruite par apoptose  Seules les cellules B mémoire (qui subissent cette modification) persistent et constitueront les cellules mémoires à la fin de la réponse imunitaire  C’est ce phénomène d’hypermutation qui augmente donc l’affinité et permet une protection (immunité) croissante lors de la réexposition à l’antigène (rappel de vaccins) Origine de la diversité des anticorps C- Cross réactivité La ressemblance structurale entre plusieurs antigènes augmenter le nombre d’antigènes cibles et virtuellement augmente la diversité des anticorps  Origine de la diversité des anticorps Les différents processus suivants : Recombinaison des segments V, J et D Diversification jonctionnelle Hypermutation maturation par contact avec l’antigène Cross réactivité permettent la multiplication du répertoire d’anticorps à 10 25 alors que le répertoire de lymphocyte B est seulement d’environ 10 12 Exclusion allélique : un lymphocyte exprimer une seule chaine K ou Lambda et une seule chaine lourde donc un seul type d’anticorps  Passage de l’anticorps de la forme attachée à B à la forme circulante Antigène lymphocyte B Avant l’arrivée de l’antigène : Ac lié : antigène l’anticorps produit par B reste attaché car il récepteur sert de récepteur pour l’antigène Sélection et prolifération Au contact avec l’antigène : clonale il y a stimulation du lymphocyte B par TH Lymphocytes B Une forme soluble (libre) de l’anticorps est Anticorps circulants alors produite.  Passage de l’anticorps de la forme attachée à B à la forme circulante Ce passage se traduit par la différence de séquence au niveau du C-terminal de la chaine lourde Forme liée forme libre (hydrophobe dans la forme Régions VJD régions C libre liés attachée et hydrophile dans le libre de l’anticorps). Transcrit avant splicing Cette variation de séquence est due à une différence de coupure pendant l’épissage conduisant Transcrit après splicing Splicing différentiel respectivement à un peptide terminal long et hydrophobe pour la formé attachée de l’Ac et un peptide court hydrophile (donc non compatible avec la nature lipidique de la membrane plasmique) pour la forme libre secrétée de l’Ac Lymphocyte B anticorps libre  Changement de classe d’anticorps : Switch  Dans la moelle osseuse toutes les cellules B commencent par avoir un récepteur IgM sur leur membrane  Quand elle quittent la moelle osseuse et après stimulation par l’antigène, elles forment et secrètent majoritairement des anticorps IgM circulants pentavalents :lors de la réponse immunitaire primaire.  Dans le cas d’une réexposition au même antigène (réponse immunitaire secondaire), ces cellules B produisent une des autres classes d’Ig : IgG, E, A.  Ces anticorps ont la même partie variable (donc dirigés contre le même antigène) mais la partie constante de la chaine lourde n’est pas la même : on parle de changement de classe : switch  Selon le type de classe produit, la RI peut avoir un effet physiologique parallèle en particulier dans le cas des IgE (voir hypersensibilité)  Changement de classe d’anticorps Switch de classe Mécanisme moléculaire du changement de classe : Switch Disposition des gènes dans B après RI primaire 2- Activation par l’antigène : RI secondaire 1- Production d’une chaîne μ donc IgM Conservation de la région VJD et changement de C Le mécanisme moléculaire consiste à la 3- Chaine ε : IgM conservation de la région VJD et la devient IgE délétion de la région entre VJD et la région C spécifique de l’anticorps  Lymphocytes T  Les lymphocytes T ou cellules T sont le deuxième type de la lignée lymphoïde.  Elle jouent un rôle important dans les réponses immunitaires à médiation cellulaire et humorale  Leur lieu de maturation est le thymus où elles acquièrent leur récepteur (TCr).  En plus du TCr, les cellules T se distinguent par la présence sur leur surface d'une glycoprotéine du type CD (cluster of différenciation).  Le récepteur TCr se lie à l’épitope spécifique alors que le CD se lie à une molécule d’histocompatibilité (CMH) présentant l’epitope (sous forme de sandwich). (voir cours du CMH)  Il existe trois sous groupes de lymphocytes :Th,Tc , Ts  Origine des cellules sanguines Moelle osseuse Cellule souche lymphoide Cellule souche multipotente Plaquettes Cellule souche myeloide  Lymphocytes T A- Les lymphocytes Th (helper)  Elles sont aussi appelés cellules CD4+ car elles expriment à leur surface une glycoprotéine de type CD4.  Le récepteur des Th se lie à l’épitope spécifique alors que le CD4 se lie au (CMH classe II) présentant l’epitope (sous forme de sandwich). (voir cours du CMH)  Elles sont activées par la rencontre de l’antigène spécifique du récepteur sur leur surface (voir sélection clonale).  Après activation elles secrètent des cytokines (protéines) diverses dont leur rôle est l’activation d’autres cellules immunitaires.  Leur rôle est illustré par le SIDA qui infecte (via le CD4) ces cellules et les détruit entrainant une déficience su SI. 1- Les cellules Th activent les Présentation de Immunité macrophages l’antigène par la cellulaire : dans l’action de Auto- phagocytose cellule APC attaque des activation cellules 2- Th stimulent les lymphocytes infectées B à produire et 4 3 secréter les AC 3- Elles activent Activation les lymphocytes cellulaire cytotoxiques (interleukine 2) dans la 2 destruction des cellules infectées 1 4- Elles s’auto- Macrophage Immunité activent humorale : sécrétion des Ac Activation de par B Th (Ile1) Mécanisme d’action des lymphocytes Th  Les Cellules Th sont les plus importantes cellules de la réponse immunitaire adaptative. Leur nom vient de leur rôle dans l’assistance (activation) des autres cellules immunitaires dans leur fonctions (lymphocytes B et Tc, macrophages) :  Les cellules Th stimulent les lymphocytes B à produire et secréter les AC  Elles activent les macrophages dans l’action de phagocytose  Elles activent les lymphocytes cytotoxiques dans la destruction des cellules infectées  Elles s’auto-activent  Lymphocytes T Rôles : Activation des Macrophages  Lymphocytes Th Rôles : Activation des lymphocytes B  Lymphocytes T  B- Les lymphocytes cytotoxiques (Tc)  Elles sont aussi appelés cellules CD8+ car elles expriment à leur surface une glycoprotéine de type CD8  Leur nom vient de leur rôle dans la destruction de cellules infectées (par un virus), des cellules cancéreuses ou aussi la rejection des transplants.  Au cours de l'infection, les cellules infectées montrent des fragments des protéines virales sur leur surface accompagnées de molécules CMH de classe I. Lymphocytes Tc  Généralement, le rôle des cellules de T de CD8+ est de surveiller toutes les cellules du corps, prêtes à détruire toute cellule infectée :  Le récepteur des Tc se lie à l’épitope spécifique alors que le CD8 se lie au CMH classe I présentant l’epitope (sous forme de sandwich) entrainant la destruction de la cellule infectée avant qu'elle ne puisse libérer une récolte fraîche de ses virus. (voir cours du CMH)  un phénomène similaire aboutit au rejet d’organes transplantés.  Lymphocytes T  C- Les lymphocytes suppresseurs (Ts)  Elles sont aussi appelés cellules régulatrices car elles sont importantes dans la régulation de la réponse immunitaire en particulier dans l’arrêt de la réponse immunitaire à médiation cellulaire lors de la fin de la réaction immunitaires.  Elles sont aussi impliqués dans la tolérance immunitaire c.a.d l’absence ou la faible réaction immunitaire contre un antigène donné : ◦ Elles interviennent dans la suppression des cellules immunitaires auto-réactives par délétion clonale , ce qui empêche théoriquement les maladies auto immunes  Lymphocytes T Récepteurs des cellules T  La surface de chaque lymphocyte T montre des milliers de récepteurs identiques (Tr) pour un antigène particulier.  Les récepteurs Tr et Br partagent ces propriétés :  * Ils sont produits avant que la cellule ne rencontre un antigène.  * Ils ont un accepteur unique.  * Le récepteur lie seulement une partie de l'antigène appelé épitope  * La liaison du récepteur à l'épitope a pour conséquence le développement d'un clone des cellules mature : portant le même récepteur d'antigène : sélection clonale. Cependant le récepteur Tc reste tjs lié au lymphocyte T qui la produit.  *Les récepteurs Tr sont codés par des gènes assemblés par des mécanismes de recombinaison similaires à celui des anticorps  Lymphocytes T  Structure des récepteurs T :  Le récepteur T est un heterodimère de MW ~ 85.000 - 90.000 D composé de deux chaines polypeptidiques α et β (95%) ou de de γ et de δ (5%).  L'analyse d’acide aminé montre une similitude étonnante avec la structure des domaines Igs : Chaque chaîne a un domaine variable V et un domaine constant C (indiqués Vα et Cα, V β et C β).  La complémentarité des déterminants V α et V β est équivalente au Fab dans les chaînes des Ac.  Lymphocytes T  Structure des récepteurs T  Diversité des récepteurs T Les récepteurs Tr sont codés par des gènes assemblés selon des mécanismes de recombinaison similaires à ceux des anticorps V (1-35) C2 est ensuite épissé à VDJ après transcription  Les co récepteurs T (CD) facilitent la reconnaissance des Ag par les récepteurs T et induisent le processus l’activation cellulaire, Cd4 (pour Th) et CD8 (pour Tc) augmentent de100 fois la sensibilité des cellules T aux molécules de CMH II et CMH I respectivement