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IMMUNOLOGIE CM Réponses aux pathogènes, 15 immunité anti-infectieuse RT : Emile Gazeau Date : dispo sur Cris...

IMMUNOLOGIE CM Réponses aux pathogènes, 15 immunité anti-infectieuse RT : Emile Gazeau Date : dispo sur Cristolink RB : Lilou PLISZCZACK Prof : Dr Valérie Molinier-Frenkel PLAN DU COURS I. Introduction................................................................................................................................. 2 A. Les barrières naturelles à l’infection...................................................................................................... 2 B. Les 3 temps de la réponse immunitaire à l’infection.............................................................................. 2 C. Diversité des agents pathogènes........................................................................................................... 3 D. La réponse immunitaire innée active et oriente la réponse spécifique : adaptation au type de pathogène 3 II. Définitions................................................................................................................................... 4 III. Immunité à dominante Th2: Helminthes (macro pathogènes)................................................... 5 A. Immunité contre les helminthes : expulsion.......................................................................................... 5 B. Immunité contre les Helminthes : destruction des œufs et larves........................................................... 5 IV. Immunité à dominante Th1 (Pathogènes intracellulaire : virus, bactérie de type Mycobacterium, Listeria).............................................................................................................................................. 6 A. Principales étapes du cycle viral............................................................................................................ 6 B. Infections aigues résolutives à virus lytiques......................................................................................... 7 C. Infections virales persistantes............................................................................................................. 11 V. Immunité à dominante Th17 (bactéries extracellulaires et champignons ex : Candida Albican)... 16 A. Réponse à l’infection bactérienne....................................................................................................... 16 B. Lutte antifongique.............................................................................................................................. 18 VI. Tableaux de synthèse............................................................................................................. 19 VII. QCMs d'entraînement et annales............................................................................................ 19 A. QCMs d'entraînement........................................................................................................................ 19 Ce cours a pour but de resituer les acteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative (spécifique) en action. Il permet de montrer que le système immunitaire choisit des solutions adaptées à chaque situation : Côté réponse innée, c’est la cellule dendritique qui joue un rôle essentiel en transmettant l’information aux lymphocytes T. Côté réponse adaptative, c’est le lymphocytes T auxiliaire (T CD4+, « helper ») qui joue un rôle de coordinateur (« chef d’orchestre ») des acteurs de la réponse. Page 1 sur 20 C’est pourquoi, après une introduction qui comporte quelques rappels, le cours est découpé en réponses Th1, Th2 et Th17, selon la tonalité dominante de la réponse. Chaque partie peut être lue et apprise indépendamment des autres. Les notions principales sont rédigées en noir. Le texte en gris fournit des informations complémentaires et des exemples illustratifs pour aider à comprendre. I. Introduction A. Les barrières naturelles à l’infection On parle d’infection, lorsqu'un agent pathogène franchit les barrières naturelles constituées par la peau et les muqueuses. Un certain nombre d’obstacles naturels chimiques, mécaniques et écologiques s’opposent à cette intrusion. 1. Les barrières mécaniques Les barrières mécaniques sont à la fois passives (imperméabilité de la couche cornée cutanée et perméabilité restreinte des épithéliums, couche de mucus et sécrétions sébacées) et actives (péristaltisme intestinal, tapis roulant muco-ciliaire permettant l’évacuation des particules, agents infectieux et parasites hors des organes creux) 2. Les barrières chimiques Les principales barrières chimiques sont représentées par diverses substances de l’organisme aptes à détruire les microorganismes ou freiner leur croissance : peptides antibiotiques (défensines), enzymes protéolytiques (lysosyme de la salive et des larmes), pH très acide de l’estomac, sels biliaires etc. 3. Les barrières écologiques Les barrières « écologiques » complètent cet arsenal. Il s’agit en fait de la colonisation naturelle de toutes nos surfaces par une flore complexe de bactéries commensales (le microbiote) dont la présence représente un frein naturel à l’implantation d’autres agents microbiens en compétition pour les ressources. B. Les 3 temps de la réponse immunitaire à l’infection L’intrusion d’un agent pathogène déclenche plusieurs mécanismes de défense coordonnés dans le temps, faisant intervenir successivement l’immunité innée et l’immunité adaptative (spécifique). A chaque étape, l’agent infectieux peut être éliminé. 1. Immunité immédiate Au moment de sa pénétration dans les tissus, l’agent infectieux est d’abord détecté par les cellules sentinelles de l’immunité innée (macrophages résidents, mastocytes, cellules dendritiques immatures) qui vont s’activer en réponse aux PAMPs et produire des médiateurs solubles de l’inflammation (cytokines, chimiokines, médiateurs lipidiques). (Voir les 3 cours : Inflammation, Récepteurs innés, Cellules dendritiques.) Parfois, cette réponse tissulaire peut suffire à éliminer une faible colonisation par l’agent infectieux. 2. Immunité précoce Si l’infection n’est pas résolue, une première vague de recrutement de cellules de l’immunité innée va entrer en jeu en quelques heures (polynucléaires neutrophiles, cellules NK, selon le « portrait-robot » de l’agent infectieux établi par les Pattern Recognition Receptors[PRR]). Page 2 sur 20  3. Immunité adaptative En cas de primo-infection (premier contact avec un agent infectieux jusque-là inconnu : donc absence de lymphocytes T et B mémoires), l’immunité spécifique n’interviendra qu’au-delà de 4 jours. Il s’agit du délai minimum pour permettre successivement : La migration des cellules dendritiques activées et matures dans les organes lymphoïdes secondaires drainant le territoire tissulaire siège de l’infection, La formation de contacts activateurs (synapses immunitaires) avec les rares lymphocytes T naïfs spécifiques des complexes CMH-peptides exprimés par ces cellules dendritiques, L’expansion clonale et la différenciation des premiers lymphocytes T spécifiques recrutés (c’est l’étape la plus longue, elle conduit à la production d’une « petite armée » à partir de quelques cellules) La migration de ces lymphocytes T vers le tissu infecté où ils vont pouvoir reconnaitre l’antigène et exercer leurs fonctions. L’immunité spécifique est lente à mettre en œuvre, mais hautement précise. De plus, elle va permettre de générer un contingent de lymphocytes mémoires, dont la réactivation en cas de réinfection par l’agent infectieux sera plus rapide, plus précise et plus efficace. C. Diversité des agents pathogènes Le problème auquel se heurte le système immunitaire est l’extrême diversité des agents pathogènes (voir également cours sur les antigènes) : Les virus sont des structures simples de très petite taille (10 à 100 nanomètres), comportant souvent un seul PAMP (l’acide nucléique) et peu d’antigènes. De plus, leur multiplication est strictement dépendante de leur capacité à pénétrer dans des cellules hôtes. Les bactéries sont des êtres vivants procaryotes unicellulaires, qui forment le plus souvent des colonies extracellulaires. Leur taille est proche du micromètre. Les protozoaires et champignons unicellulaires sont des cellules eucaryotes, donc de taille et de complexité plus proche de celles des cellules humaines. Il existe des champignons infectieux pluricellulaires et des organismes macroscopiques complexes : les vers parasites (helminthes). La taille des helminthes est très variable selon leur stade de développement (œuf, larve ou ver adulte). Par exemple, Tænia sagitana (le ténia du bœuf), qui est abrité à l’état adulte dans le tube digestif, peut atteindre une longueur de 10 mètres. D. La réponse immunitaire innée active et oriente la réponse spécifique : adaptation au type de pathogène Les PRR exprimés à la surface des cellules dendritiques jouent le rôle de capteurs de l’information associée à l’intrusion de l’agent infectieux. Ils peuvent être stimulés par les PAMPs, ce qui permet de classer grossièrement l’agent pathogène dans une des grandes familles du non-soi infectieux (virus à ARN ou ADN, bactérie flagellée, à Gram positif…, champignon…). Ils peuvent également être stimulés par les DAMP libérés à la suite de la souffrance tissulaire causée par l’infection. Les PRR traduisent cette stimulation en message intracellulaire qui va permettre aux cellules dendritiques d’exprimer un répertoire de molécules destinées aux lymphocytes T (molécules de costimulation et d’adhésion, cytokines, chimiokines) qu’elles vont rencontrer dans les organes lymphoïdes secondaires. Page 3 sur 20 Autrement dit, selon les PRR stimulés, les modalités de maturation des cellules dendritiques seront différentes et détermineront en conséquence l’induction de différents types de différenciation des lymphocytes T CD4 + auxiliaires (« helpers »). Ces différents types de T auxiliaires (Th1, Th2, Th17…) ont pour vocation d’orchestrer des réponses adaptées à la lutte contre les divers types d’agents pathogènes. En effet, chacun organise l’activation d’un ensemble de cellules de l’immunité grâce, en particulier, aux cytokines qu’il sécrète (voir cours Les sous populations T CD4 +). Par exemple, les polynucléaires neutrophiles sont activés spécifiquement par l’interleukine 17 (IL-17) produite par les Th17, lesquels se différencient à la suite du contact avec des cellules dendritiques ayant rencontré des bactéries extracellulaires ou des champignons II. Définitions NB : Avant de commencer le cours le prof donne des définitions afin que chaque notion soit claire et comprise. ▪ Pathogène : dans son sens biologique, agent responsable de maladie infectieuse chez l’individu sain. ▪ Opportuniste : dans son sens biologique, agent qui n’est responsable d’infection que dans des circonstances de susceptibilité de l’hôte (fragilité des barrières, déficit immunitaire congénital ou acquis, âges extrêmes de la vie). ▪ Commensal : bactérie ou levure qui peut coloniser la peau ou les muqueuses de façon transitoire, prolongée voire indéfinie sans atteinte à l’intégrité de l’hôte (réalise au maximum la symbiose : la survie de l’hôte et de sa flore devient interdépendante). ▪ Helminthe : ver parasite. De nombreux helminthes vivent à l’état adulte dans la lumière intestinale. ▪ Parasite : vit et/ou se reproduit en utilisant les ressources d’autres êtres organisés (hôtes). Contrairement au commensal, le parasite est préjudiciable à l’organisme qui l’héberge. ▪ Bactérie : être vivant unicellulaire ne disposant pas de noyau (cellule procaryote). Les bactéries peuvent se reproduisent par simple division binaire d’une cellule en phase de croissance active avec partage équivalent du matériel génétique pour donner naissance à deux cellules filles identiques entre elles et identiques à la cellule mère, dont elles acquièrent toutes les structures et propriétés. Lors d’infection, cette division se produit généralement à l’extérieur des cellules de l’organisme hôte, mais certaines bactéries peuvent se reproduire à l’intérieur de cellules eucaryotes (par exemple, les macrophages pour Mycobacterium tuberculosis). ▪ Virus : microorganisme de structure très simple comportant un matériel génétique (fragment d’ADN ou ARN simple ou double brin) enchâssé dans une coque protéique (la capside) parfois entourée d’une enveloppe (fragment de membrane lipidique contenant des protéines). Il n’est pas considéré comme un être vivant car il est incapable de se reproduire en dehors d’une cellule hôte dont il utilise les systèmes de réplication, transcription, traduction protéique et production d’énergie (parasite intracellulaire obligatoire). Herpesviridae : famille de virus à ADN comportant 8 membres chez l’homme : cytomégalovirus (CMV), virus d’Epstein-Barr (EBV), virus herpès simplex 1 et 2 (HSV-1, -2), virus varicelle-zona (VZV) et virus herpes humains 6, 7 et 8 (HHV-6, -7, -8). HPV : papillomavirus humains. La plupart sont la cause de lésions bénignes (verrues, papillomes) mais certains, dont HPV16 et HPV18, sont directement responsables du cancer du col de l’utérus (il existe actuellement un vaccin contre ces papillomavirus oncogènes). ▪ Expression ubiquitaire (ex des IFN de type I) : expression universelle (par toutes les cellules). ▪ Pléiotropie : appliqué aux cytokines signifie une capacité à engendrer plusieurs effets. Les IFN de type I font partie des cytokines les plus pléiotropes du fait de la diversité de leurs effets, tant antiviraux que régulateurs de l’immunité. Page 4 sur 20  ▪ Champignons microscopiques (micromycète, règne des Fungi) : organismes uni ou multicellulaires, dont certains sont d’authentiques pathogènes pour l’homme et d’autres se comportent en opportunistes (exemple de la levure Candida albicans traitée diapo 41). III. Immunité à dominante Th2: Helminthes (macro pathogènes) Les helminthes (vers parasites) sont répandus dans le monde entier, avec une nette prédominance en zone tropicale où les verminoses représentent encore aujourd’hui un problème sanitaire considérable, particulièrement chez les enfants. A gauche, schistosomes mâle et femelle : le mâle mesure 10-15 mm de long/1 mm de large. A droite, tête de ténia (scolex) avec 4 ventouses. A. Immunité contre les helminthes : expulsion L’effraction de l’épithélium lors de l’infestation d’une muqueuse par un ver est à l’origine de la libération de cytokines activatrices par les cellules épithéliales. Ces cytokines (TSLP, IL-33 et IL-25) fonctionnent comme un signal d’alarme et sont donc appelées alarmines. Les alarmines vont activer plusieurs cellules de l’immunité innée à l’origine d’une première vague de réponse destinée à expulser l’intrus (libération de fluides extracellulaires et augmentation de la production de mucus, augmentation du péristaltisme intestinal) ou empêcher son implantation durable et sa pénétration dans les tissus (production de protéines toxiques qui vont bloquer des fonctions clés pour la survie et la croissance parasitaire). Ces alarmines vont également conditionner les cellules dendritiques à induire une réponse de type Th2. Les lymphocytes Th2 produisent des cytokines effectrices (IL-4, IL-13, IL-9 et IL-5) qui vont amplifier les phénomènes induits initialement par les alarmines, notamment en permettant le recrutement et l’activation de mastocytes et de polynucléaires éosinophiles. Les polynucléaires éosinophiles vont contribuer à la destruction des larves et des œufs parasitaires présents dans les tissus. Une importante production locale d’IL-10 sera également induite pour éviter un emballement de la réponse effectrice qui pourrait causer de graves dégâts tissulaires. B. Immunité contre les Helminthes : destruction des œufs et larves Les helminthes (vers parasites) et leurs larves sont de trop grande taille pour être phagocytés. De plus, leur paroi externe est résistante aux molécules anti-infectieuses produites par les macrophages et les polynucléaires neutrophiles. Les cytokines produites par les lymphocytes Th2 permettent aux lymphocytes B ayant reconnu les antigènes parasitaires de se différencier en plasmocytes sécréteurs d’IgE. Par leur partie variable, les IgE vont se fixer aux antigènes à la surface du parasite. Une fois le parasite recouvert d’IgE, les polynucléaires éosinophiles vont se lier par leurs récepteurs pour le fragment Fc des IgE, ce qui va les activer. Page 5 sur 20 Ils vont alors libérer le contenu de leurs granules qui est riche en protéases spécifiquement toxiques pour le tégument épais et résistant des helminthes (à gauche, photo de microscopie électronique montrant les PNE à l’œuvre sur une larve de Trichinella spiralis, un ver parasite de la souris). Cette activation doit être très contrôlée, car les protéases libérées par les P éo sont également dangereuses pour les tissus de l’hôte. La réponse anti-helminthes s’accompagne donc d’une forte production d’IL-10 et d’autres médiateurs anti-inflammatoires ou favorisant la cicatrisation. IV. Immunité à dominante Th1 (Pathogènes intracellulaire : virus, bactérie de type Mycobacterium, Listeria) La réponse de type Th1 est déclenchée par des agents infectieux à multiplication intracellulaire préférentielle ou exclusive. Typiquement, tous les virus sont concernés (pathogènes intracellulaires obligatoires), certaines bactéries telles que les mycobactéries, Listeria, Salmonelles, Légionelles, Neisseria, etc. et parasites eucaryotes unicellulaires tels que les plasmodiums et Toxoplasma gondii (agents du paludisme et de la toxoplasmose, respectivement). A. Principales étapes du cycle viral Les virus sont des particules contenant du matériel génétique mais incapables de se reproduire de façon autonome. Ils ont besoin pour cela d’infecter une cellule hôte dans laquelle ils vont accomplir leur cycle reproductif en utilisant le matériel biologique cellulaire. Ils sont donc des parasites cellulaires obligatoires. Leur structure de base est très simple mais extrêmement variée selon les familles de virus. Ils comportent : Un fragment de matériel génétique, ADN ou ARN, simple brin ou double brin, qui code pour l’information nécessaire à leur reproduction. Une capside, qui est un assemblage de protéines virales directement associées au génome ou formant une « boite » protectrice autour du génome. Pour certains d’entre eux, dont le mécanisme d’infection nécessite la fusion avec la membrane plasmique, la capside est elle-même entourée d’une enveloppe. Cette enveloppe est une bicouche lipidique (comme la membrane plasmique) dans laquelle sont insérées des protéines virales. ❖ Les virus dépendent de molécules de surface (capside, enveloppe) pour pénétrer dans les cellules cibles de l’infection. ❖ Ils utilisent les systèmes producteurs d’énergie, les ARNt et les ribosomes cellulaires et inhibent les synthèses cellulaires. Tous les virus ont besoin de pénétrer dans la cellule hôte pour assurer leur reproduction. Ils rentrent « par effraction » en utilisant les protéines virales de surface (de la capside ou de l’enveloppe selon qu’ils sont ou non enveloppés) qui vont lier un ou plusieurs récepteurs de la surface cellulaire. Cette première étape permet de déclencher l’internalisation de la particule virale, par endocytose ou par fusion de l’enveloppe avec la membrane plasmique. Une fois à l’intérieur de la cellule hôte, le génome viral doit être acheminé jusqu’au noyau pour pouvoir être décodé et répliqué. Les protéines cellulaires vont être utilisées pour aider la multiplication virale. Lorsque le cycle est accompli jusqu’au bout (cycle productif), sa dernière étape va consister à libérer les particules filles nouvellement assemblées. Souvent, la cellule meurt au cours du processus, mais ce n’est pas toujours le cas. Page 6 sur 20 Exemple du Coronavirus SARS- Cov2 : A titre d’exemple, vous est présenté ici le mécanisme d’entrée dans la cellule hôte du SARS-CoV-2 : la protéine « S » (spike, en français spicule) se lie à une protéine transmembranaire qui est l’enzyme de conversion de l’angiotensine de type 2 (ACE2). Une fois accrochée à ce récepteur, la protéine S est clivée par la protéase membranaire TMPRSS2. Ce clivage libère une zone hydrophobe de la protéine S qui lui permet de s’enfoncer dans la membrane plasmique ce qui provoque sa fusion avec l’enveloppe virale. La nucléocapside (assemblage des protéines de capside avec le génome ARN) est ainsi libérée dans le cytoplasme cellulaire. B. Infections aigues résolutives à virus lytiques Les virus peuvent être classés en fonction du type d’infection chez l’hôte : ✓ Infection aigue résolutive : infection brutale avec réponse immunitaire forte et guérison (ou décès rapide) ✓ Infection persistante : le sujet survit à la première phase de l’infection, mais le virus n’est pas éliminé de l’organisme. Nous allons aborder en premier les infections aigues, dont fait partie l’infection à SARS-CoV-2. 1. Stratégie de propagation virale aiguë Il existe 2 types d’infections virales : o Infection localisée : multiplication au niveau de la porte d’entrée. Ex : grippe, rotavirus, rhinovirus, adénovirus, VRS… o Infection généralisée : multiplication à distance de la porte d’entrée après diffusion (voie sanguine lymphatique ou le long de trajet nerveux). Ex : varicelle, rougeole, variole, rage, polio, Ebola… La plupart des infections aigues sont résolutives, c’est-à-dire que (dans la majorité des cas), l’organisme élimine le virus permettant la guérison. La plupart des virus responsables de ce type d’infections ont des cycles de multiplication très rapides et induisent la cytolyse, c’est-à-dire la destruction de la cellule qui héberge le cycle viral. La transmission est rapide dans les populations non immunisées, sous forme d’épidémies saisonnières pour la plupart des virus (NB : on parle de pandémie, lorsque l’ensemble de la population mondiale est touchée par l’émergence d’un nouveau virus). Les virus pénètrent le plus souvent dans l’organisme en infectant les cellules des tissus barrières (épithéliums des voies respiratoires, de l’intestin, des voies génitales…). Certains sont injectés par des arthropodes vecteurs (virus de la dengue ou de la fièvre jaune p. ex.) ou transmis à l’occasion de morsures d’animaux infectés(rage). Les premières étapes de multiplication au niveau de la porte d’entrée sont décisives pour l’engagement d’une réponse efficace. Si la réponse immunitaire innée locale est rapide et de bonne qualité, la diffusion à distance sera faible. Malgré la réponse locale, plusieurs virus diffusent largement à distance de leur porte d’entrée en utilisant la circulation sanguine ou lymphatique ou encore en remontant le long des trajets nerveux, comme c’est le cas pour la rage. Cependant, certains de ces virus restent généralement associés à des infections bénignes (varicelle chez l’enfant : la diffusion amène le virus à se multiplier sur le revêtement cutané), tandis que d’autres ont un taux de mortalité élevé (Ebola : 25-90%, rage : 100%). Les virus cytolytiques présentes plusieurs caractéristiques : Multiplication rapide et abondante Lyse de la cellule infectée Page 7 sur 20  Transmission rapide (épidémies) La gravité dépend du tissu atteint (adénovirose asymptomatique, rage mortelle dans 100% des cas). La rapidité de mise en place de la réponse immunitaire est cruciale. 2. Réponse à la primo-infection La première étape de la réponse à l’infection nécessite la détection des particules virales. Cette détection est opérée par des PRR qui interagissent avec le génome viral (ADN ou ARN, simple brin ou double brin selon les virus). L’activation de ces PRR déclenche la production d’interférons de type I. Ces cytokines vont servir à l’«autodéfense » des cellules infectées et participer à l’activation de la réponse innée. a. Détection de la particule virale N’importe quelle cellule de l’organisme (sauf les globules rouges) est capable de détecter l’intrusion virale, car les PRR impliqués dans la détection sont d’expression ubiquitaire (= toutes les cellules les expriment). Cette détection s’opère dans le cytoplasme immédiatement après la pénétration du virus ou plus tard au cours de son cycle, lorsque les produits de sa réplication et de sa transcription s’accumulent. Les PRR s’activent au contact du matériel génétique qui est accessible et abondant dans un compartiment inhabituel de la cellule : le cytoplasme. En effet, le matériel génétique de la cellule eucaryote est soigneusement compartimenté (noyau, réticulum endoplasmique) et/ou protégé par des protéines qui en interdisent habituellement la détection par ces PRR. Par ailleurs, le matériel génétique viral comporte quelques spécificités : Richesse en ARN double brin (qui est une forme intermédiaire lors du déroulement du cycle viral), présence de séquences ADN riches en cytosine et guanine faiblement méthylées (séquences CpG, que l’on retrouve également dans l’ADN bactérien). Les protéines de capside ou d’enveloppe sont très rarement détectées par des PRR car leur diversité structurale est très élevée ; autrement dit, il n’existe pas de motif moléculaire commun entre les protéines de surface de différents virus (c’est le contraire du principe de détection « large » des PRR : pour que le système immunitaire « voie » les protéines de capside, il a besoin de la reconnaissance spécifique par les lymphocytes T et B). La détection par les PRR de constituants d’origine virale induit l’expression des interférons (IFN) de type I. Les cellules phagocytaires mononucléées : monocytes, macrophages et cellules dendritiques immatures sont spécialisées dans la détection des informations de leur environnement. Pour détecter les virus, elles possèdent en plus du système des PRR cytoplasmiques, des PRR endosomaux. Ceux-ci vont être activés lorsque ces cellules capturent du virus par endocytose ou phagocytose. Ce virus peut être sous forme de particules virales, fragments de particules virales, cellules mourantes infectées, débris de cellules infectées. Page 8 sur 20 Dans la vésicule intracellulaire (endosome ou phagosome), le matériel génétique viral va être mis à nu après digestion des protéines qui le protègent par les enzymes lysosomales. Ainsi, il pourra être en contact direct avec les PRR de la membrane des endosomes (TLR3, TLR7 ou TLR8, TLR9), ce qui déclenchera une voie de signalisation induisant l’expression des IFN de type I. L’intérêt de cette modalité de détection est que les cellules dotées de PRR endosomaux n’ont pas besoin d’être elle-même infectées pour déclencher la production des IFN de type I. Ainsi, dans le tissu qui sert de porte d’entrée au virus, les cellules dendritiques et les macrophages peuvent jouer leur rôle de « sentinelles » en induisant très rapidement la réponse innée antivirale. b. Réponse innée antivirale, Interférons de types I (α et β) Le 1 er évènement important pour le système immunitaire lors d’une infection virale est la détection des acides nucléiques viraux par les cellules hôtes de l’infection (p. ex., les cellules épithéliales des voies aériennes pour un virus à tropisme respiratoire) et par les cellules sentinelles du tissu (non infectées mais aptes à la détection). Dans les deux cas, l’activation des PRR conduit à la production des IFN de type I (une famille de cytokines comportant les IFN et l’IFNβ qui partage un même récepteur). Ces IFN sont sécrétés et peuvent se lier à leur récepteur qui est présent à la surface de toute cellule de l’organisme (l’expression de ce récepteur est elle-même rapidement augmentée en cas d’infection virale). En conséquence, les IFN de type I agissent très rapidement de façon autocrine (sur la cellule productrice), paracrine (sur les cellules voisines) et endocrine (sur les cellules à distance). L’action endocrine nécessite une forte production d’IFN de type I, ce qui peut être assuré par une cellule spécialisée : la cellule dendritique plasmacytoïde, présente en faible quantité dans le sang et qui possède des PRR endosomaux. La liaison des IFN de type I à leur récepteur induit une voie de signalisation associée à l’expression de très nombreux gènes. Ces gènes codent pour des protéines à activité anti-virale directe ou bien pour des protéines impliquées dans la réponse immunitaire. Les effets des IFN de type I sont donc nombreux et variés : c’est ce qu’on appelle la pléiotropie : Effets antiviraux : certaines protéines produites par les cellules en réponse aux IFN de type I peuvent bloquer directement le cycle viral, en agissant sur les différents processus cellulaires impliqués (réplication, transcription, traduction…). Ces protéines agissent donc comme des « médicaments » autoadministrés par les cellules malades. S’il est trop tard pour bloquer la multiplication virale, les perturbations profondes du métabolisme cellulaire induites par ces protéines antivirales vont conduire à l’apoptose. Ce « suicide cellulaire » permettra aux cellules phagocytaires de capturer et détruire les particules virales hébergées par les cellules infectées mourantes, tout en déclenchant une nouvelle production d’IFN de type I. Effets immunomodulateurs : comme indiqué ci-dessus, ils concourent à faciliter le déclenchement de la réponse à dominante Th1 et ses mécanismes effecteurs. L’apprêtement et la présentation antigénique par les molécules de CMH de classe I sont augmentés sur les cellules dendritiques (pour faciliter l’induction de la réponse T CD8), et sur toutes les autres cellules de l’organisme (pour faciliter la reconnaissance et la lyse par les lymphocytes T CD8 cytotoxiques). c. Réponse innée antivirale : Les cellules NK L’autre grand acteur de la réponse innée contre les virus est la cellule Natural Killer. Les cellules NK ne sont pas présentes à l’état basal dans les tissus, mais à la suite de la production des IFN de type I, elles vont être recrutées et activées en quelques heures. Rappel sur le mode de fonctionnement de la reconnaissance innée par les cellules NK : Les cellules NK sont pourvues d’un répertoire de récepteurs activateurs et inhibiteurs qui régulent leur activité. Ces récepteurs envoient des signaux intracellulaires stimulant ou inhibant la dégranulation. Page 9 sur 20 L’équilibre entre signaux activateurs et inhibiteurs détermine l’issue finale du contact avec une cellule cible potentielle : dégranulation ou absence de dégranulation. Les récepteurs inhibiteurs se lient aux molécules de CMH de classe I, mais ils n’interagissent pas avec le peptide présenté (il ne s’agit pas de reconnaissance spécifique d’antigène !). Le but de cette liaison est uniquement de valider la capacité de la cellule qui interagit avec le NK à exprimer les molécules de CMH de classe I à sa surface. Si elle n’est pas infectée, la stimulation par les IFN de type I lui aura permis de renforcer l’expression des molécules de CMH de classe I. Il existe de nombreux types de récepteurs activateurs. Une catégorie importante à connaitre est celle des récepteurs qui interagissent avec des molécules exprimées à la surface des cellules stressées. Un autre type de récepteurs activateurs est représenté par les récepteurs pour la portion Fc des IgG. A noter, toutefois, que la reconnaissance facilitée par les IgG n’est opérationnelle que lors d’une réponse secondaire (sujet déjà infecté par le même virus ou vacciné). d. Lyse de la cellule infectée L’infection virale a deux conséquences sur les cellules : ▪ Elle induit l’expression de molécules de stress. ▪ Elle bloque l’expression des molécules de CMH de classe I : d’une part parce que le système de synthèse protéique est saturé par les protéines virales, d’autre part parce que de nombreux virus ont développé des mécanismes spécifiques pour limiter l’expression des molécules de CMH de classe I, de façon à échapper à la réponse T cytotoxique. De ce fait, lors de la rencontre avec une cellule NK, l’équilibre des signaux activateurs et inhibiteurs bascule en faveur des signaux activateurs provoquant la libération des granules de perforine et granzyme B et la sécrétion de cytokines (IFN). L’activité des cellules NK est stimulée par les IFN de type I. 3. Réponse de la primo-infection La réponse innée contre les virus est dominée par la production des interférons : IFN de type I produits par n’importe quelle cellule infectée, par les monocytes et macrophages et par les cellules dendritiques et IFN produit par les cellules NK. Cette « ambiance » cytokinique favorise la différenciation Th1 des lymphocytes T CD4 et l’induction d’une vigoureuse réponse T cytotoxique. ▪ Les lymphocytes T cytotoxiques éliminent les cellules infectées de façon spécifique, en reconnaissant les peptides découpés dans les protéines virales qui sont présentés par les molécules de CMH de classe I. Ils détruisent les cellules qui ont échappé aux cellules NK et sont capables de se différencier en cellules mémoires qui se réactiveront très rapidement en cas de réinfection. ▪ La réponse lymphocytaire B est également très importante, mais joue peu de rôle à la phase aiguë d’une primo-infection. En effet, la maturation centro-germinative qui permet d’obtenir les anticorps de haute affinité (IgG dans le sérum et IgA au niveau des muqueuses) est un processus long qui n’est souvent achevé qu’après l’élimination du virus. ▪ Les meilleurs anticorps sont ceux qui sont capables de neutraliser l’infection en ciblant les protéines de surface de la particule virale nécessaires à son entrée dans les cellules hôtes. Spécifiquement, les anticorps neutralisants ciblent les zones des protéines virales qui interagissent avec le récepteur cellulaire utilisé pour l’internalisation de la particule. Page 10 sur 20 Dans le cas du SARS-CoV-2, les anticorps neutralisants sont dirigés contre l’extrémité de la spicule virale (protéine « spike » de l’enveloppe virale). Ils bloquent son interaction avec ACE2 et TMPRSS2. 4. Exemple type d’infection aiguë lytique : la grippe Un exemple bien connu de réponse immunitaire contre les virus est celui de la grippe. Comme les coronavirus, les virus grippaux sont des virus à ARN dont la capside est entourée d’une enveloppe. L’hémagglutinine, une des deux protéines contenues dans l’enveloppe, joue le rôle du spicule du coronavirus en interagissant avec un récepteur des cellules de l’épithélium respiratoire pour permettre l’internalisation du virus. Les virus grippaux induisent une forte réponse immunitaire qui inclut la production d’anticorps neutralisant l’hémagglutinine. Ces anticorps sont protecteurs. Le problème est que les virus grippaux ont un ARN très instable. Lors de l’infection des cellules, les erreurs de recopiage du génome viral sont fréquentes, ce qui permet d’introduire des petites mutations dans les séquences protéiques virales. Les mutations qui favorisent l’échappement à la neutralisation par les anticorps sont sélectionnées car elles favorisent l’émergence des virus qui les portent. Donc, sous la pression du système immunitaire, les virus grippaux évoluent régulièrement. Ainsi, d’année en année, alors qu’ils se propagent dans les populations, les virus grippaux modifient leur hémagglutinine et les sujets immunisés perdent peu à peu leur protection, non pas parce qu’ils ne produisent plus d’anticorps neutralisants, mais parce que le virus que ces anticorps neutralisaient ne circule plus, remplacé par un nouveau variant. C’est la raison pour laquelle, la production des vaccins contre la grippe nécessite un suivi continu des souches en circulation et une réadaptation annuelle, puisque le virus circule de façon saisonnière. Le schéma montre en bleu l’hémagglutinine avec 3 épitopes hypothétiques reconnus par les anticorps neutralisants. Attention, les anticorps ne sont pas représentés à l’échelle. De façon périodique, les virus grippaux humains évoluent de façon plus radicale. Cela est dû au fait que des virus grippaux existent également chez l’animal. La rencontre simultanée d’un virus animal et d’un virus humain dans une même cellule hôte est un évènement probablement rare, mais qui peut aboutir à la production d’un virus chimère sans parenté antigénique avec le virus humain d’origine. Il peut survenir que ce virus soit néanmoins transmissible d’homme à homme. Il peut alors être responsable d’une pandémie. C’est ce qui s’est notamment produit à la fin de la première guerre mondiale avec des conséquences dramatiques sur la population européenne affaiblie par la guerre (on estime le nombre de morts à plus de 30 millions dans le monde) et plus récemment en 2009, mais avec un virus beaucoup moins pathogène. En 2009, une campagne massive de vaccination contre le nouveau virus avait pu être proposée à la population française avant l’arrivée de la vague épidémique. La pandémie de coronavirus nous surprend tous par son ampleur et sa gravité, mais nous sommes loin d’en avoir fini avec les pandémies virales ! C. Infections virales persistantes Dans certains cas, le système immunitaire ne parvient pas à éliminer le virus. Celui-ci persiste dans l’organisme, soit de façon latente, c’est-à-dire sans causer de symptômes (donc à l’insu de l’hôte), soit en causant une infection chronique. Page 11 sur 20  1. Stratégie de persistance virale Une infection persistante peut faire suite à une infection symptomatique sur un mode aigu. Dans ce cas, le virus persiste souvent dans un type cellulaire différent des cellules infectées à la phase initiale symptomatique de l’infection. Ces cellules constituent le « réservoir » viral qui peut soit permettre une multiplication continue du virus (infection chronique), soit stocker passivement le virus (infection latente) qui ne se réplique que de façon occasionnelle (réactivation, qui selon son niveau est symptomatique ou non). Le virus qui reste dans l’organisme a réussi à surpasser deux contraintes : Il a maintenu son hôte en vie : les virus persistants sont souvent moins toxiques pour les cellules, ou bien ils n’expriment leur capacité lytique que dans certains types cellulaires. Il a réussi à échapper à la réponse immunitaire : le génome de ce type de virus code donc pour différentes protéines servant à déstabiliser les mécanismes mis en œuvre par le système immunitaire pour détruire les virus. Ces protéines affectent la réponse immunitaire innée et adaptative à divers niveaux. Toutefois, la réponse lymphocytaire T cytotoxique mémoire représente la contrainte la plus forte pour la persistance virale. La preuve en est donnée par les effets dramatiques d’une défaillance de la réponse lymphocytaire T CD8 au décours d’une infection chronique (absence de maitrise de la charge virale, dissémination générale ou à des organes vitaux) et par la part importante du génome viral consacrée à des gènes de lutte contre la réponse T cytotoxique En effet, les virus capables de persistance dans l’organisme disposent de mécanismes variés pour limiter la présentation des antigènes sur les molécules de CMH de classe I : ✓ Certains parviennent à infecter les cellules présentatrices. ✓ Le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) infecte les lymphocytes T CD4 + ce qui est responsable de leur déclin progressif. Or la réponse T auxiliaire est indispensable au maintien d’une réponse T cytotoxique efficace, à l’orchestration de la réponse innée et à l’induction de la réponse humorale (Ig) de forte affinité. 2. Infection latente Les infections latentes sont causées par des virus qui se réfugient dans une cellule réservoir à longue durée de vie, dans laquelle ils cessent de se répliquer et expriment un minimum de protéines virales. L’exemple type est représenté par la famille des herpesviridae : virus herpès simplex 1 et 2, virus varicelle zona, cytomégalovirus et virus d’Epstein-Barr. « Caché » dans son réservoir, le virus est inaccessible au système immunitaire, mais ne provoque pas de symptômes. Cependant, cet état d’équilibre est maintenu par la présence continue de lymphocytes T mémoires capables de reconnaître et d’éliminer le virus lorsqu’il redémarre un cycle réplicatif. C’est pourquoi, à la moindre défaillance du système immunitaire, le virus réactive son cycle. Les réactivations transitoires sont dues à des défaillances brèves et limitées de la réponse immunitaire, qui surviennent, par exemple, de façon périodique en lien avec le cycle menstruel chez la femme, à la suite d’une autre infection, ou du fait d’un traitement immunosuppresseur de courte durée. Elles sont la cause de récurrences aigues symptomatiques des virus herpès simplex et varicelle-zona. Le réservoir des HSV et VZV est représenté par les neurones sensitifs, mais ils se répliquent activement dans les cellules cutanées et muqueuses du territoire sensitif correspondant. HSV1 est responsable du « bouton de fièvre ». HSV2 d’infections génitales. La réactivation du VZV, le plus souvent de nombreuses années avec la varicelle inaugurale se manifeste par un zona. En cas de défaillance plus profonde du système immunitaire, des infections plus graves, disséminées peuvent survenir. De plus, certains de ces virus peuvent exprimer un potentiel oncogénique, c’est-à-dire que l’expression de certaines de leurs protéines dans les cellules réservoir peut conduire à la transformation de ces cellules à l’origine d’un cancer. Ce potentiel oncogénique est aggravé par l’immunodépression mais peut s’exprimer indépendamment de celle-ci. Page 12 sur 20 C’est le cas pour plusieurs papillomavirus humains (HPV) qui infectent les voies génitales. L’infection persistante des cellules du col de l’utérus par ces HPV est asymptomatique mais conduit à leur transformation en quelques années. La vaccination contre ces HPV a pour but de prévenir le développement du cancer du col de l’utérus, dont la grande majorité résulte de ce type d’infection. a. EBV Le virus d’Epstein-Barr (EBV : voir schéma et image de microscopie électronique) est un champion du monde parmi les virus : il est estimé que 95% de la population mondiale est infectée. Ce pourcentage est un peu plus faible dans les pays développés. De plus, l’EBV persiste toute la vie dans l’organisme, car son réservoir est une cellule immortelle : le lymphocyte B mémoire. L’infection se fait habituellement tôt dans l’enfance, par exemple lorsque la mère infectée (qui excrète du virus dans sa salive) lèche la cuillère avant de nourrir son enfant. Dans ce cas, l’infection passe le plus souvent inaperçue. L’état de maturité du système immunitaire dans la prime enfance est sans doute responsable d’une réponse a minima, suffisante pour faire entrer rapidement le virus en phase de latence, sans déclencher de symptômes. Dans nos contrées à haut niveau d’hygiène, l’infection peut survenir plus tard, à l’adolescence ou chez l’adulte jeune. C’est plus ennuyeux, car le système immunitaire à cet âge va réagir de façon un peu trop vigoureuse. C’est lui qui sera responsable des symptômes (angine, fièvre, fatigue profonde durant plusieurs semaines) réunis sous le terme de mononucléose infectieuse (MNI). On estime par des études épidémiologiques (réalisées dans des populations d’étudiants ou de jeunes recrues de l’armée) que 25 à 70% des infections contractées au-delà de l’enfance donnent lieu à une MNI. b. Interaction EBV-hôte Les particules d’EBV sont transmises par la salive. Le virus infecte les lymphocytes B naïfs de l’anneau de Waldeyer après avoir franchi l’épithélium oropharyngé. Son génome s’exprime selon 3 programmes successifs. Les protéines virales produites vont piloter la différentiation du lymphocyte B en mimant les effets d’une maturation centro-germinative induite par l’antigène. Ainsi, le lymphocyte B naïf infecté produit des lymphocytes B mémoires et des plasmocytes sans avoir réagi avec un antigène. Dans la cellule mémoire, le virus éteint l’expression de ses gènes pour échapper à la détection. Dans le plasmocyte, il accomplit son cycle réplicatif complet qui aboutit à la lyse cellulaire et à la libération d’un stock de particules infectantes dans la salive (les plasmocytes différenciés dans les organes lymphoïdes secondaires associés aux muqueuses restent au niveau des muqueuses). Lorsque les lymphocytes B mémoires se divisent, une des protéines du virus est temporairement réactivée pour permettre au génome viral d’être dupliqué et transmis aux deux cellules filles. Périodiquement, certains lymphocytes B mémoire se différencient en plasmocytes, permettant au sujet infecté de redevenir contagieux. Ainsi, le virus assure sa pérennité dans l’espèce humaine : en persistant à vie dans chaque hôte et en se transmettant périodiquement à de nouveaux hôtes. L’infection est contrôlée par la réponse T cytotoxique qui est dirigée contre des antigènes très conservés du virus. Cette réponse très efficace contraint le virus à entrer en phase de latence dans le lymphocyte B mémoire. Les anticorps dirigés contre les protéines virales sont très peu protecteurs. Ils sont utilisés au laboratoire pour faire le diagnostic de l’infection (IgM ± IgG : infection récente, IgG sans IgM : infection ancienne). A noter que l’infection latente par EBV peut être associée au développement de lymphomes (proliférations tumorales des lymphocytes). La révélation de ce potentiel oncogène est rare et favorisée par un déficit immunitaire. Page 13 sur 20  c. Réponse primaire à l’EBV ✓ Lors d’une primo-infection à EBV (sujet naïf : première rencontre du système immunitaire avec le virus), le nombre de lymphocyte B infectés croit de façon très rapide dans les premiers jours de l’infection, malgré le déclenchement d’une réponse immunitaire innée. Puis, l’apparition des lymphocytes T cytotoxiques spécifiques des antigènes viraux (après leur phase d’expansion et de différenciation) induit une chute rapide de la charge virale. Lorsque le virus a cessé de se répliquer, les lymphocytes T cytotoxiques en surnombre sont éliminés (phase de contraction de la réponse) et ne restent que les cellules chargées d’assurer la mémoire immunitaire. En parallèle, un petit « stock » de lymphocytes B infectés persiste dans la circulation (on estime que chaque individu héberge environ 5x105 cellules B infectées). ✓ Chez les sujets infectés à l’âge adulte, la réponse T cytotoxique est extrêmement forte et accompagnée d’une production élevée de cytokines inflammatoires. C’est cette réponse très forte qui est responsable des symptômes de la mononucléose infectieuse : angine rouge très douloureuse, fièvre, inflammation, fatigue prolongée. Lorsqu’on observe le frottis sanguin des patients atteints, on détecte en abondance de grandes cellules mononucléées à la chromatine fine, pourvues de nucléoles et au cytoplasme bleuté rempli de fins granules. Ces grandes cellules lymphoïdes (Large Granular Lymphocytes : LGL) sont les cellules cytotoxiques (leur aspect ne permet pas de dire s’il s’agit de cellules NK ou de lymphocytes T). 3. Infections chroniques Dans le cas des infections chroniques actives, la multiplication du virus n’est pas stoppée, elle se poursuit à un rythme qui dépend des capacités de contrôle de la réponse T cytotoxique. Le virus non contrôlé diffuse dans l’organisme et peut être détecté dans le sang : virémie (la PCR quantitative amplifiant le génome viral permet d’estimer la charge virale des malades). L’inflammation chronique et la stimulation continue des cellules T cytotoxiques qui lysent une partie des cellules infectées conduisent à des lésions des organes atteints et à une fibrose cicatricielle qui nuit à leur bon fonctionnement. Parmi les virus responsables d’infections chronique, on compte le virus de l’immunodéficience humaine et les virus des hépatites B et C. D’autres virus peuvent causer des infections chroniques chez les sujets immunodéprimés. Dans le cas de l’infection par le VIH, la destruction des lymphocytes T CD4 + sensibilise les patients à des infections chroniques opportunistes d’origine virale, bactérienne et fungique. L’apparition de ces infections secondaires caractérise la phase SIDA (syndrome d’immunodépression acquise) chez les patients qui ne reçoivent pas de traitements antiviraux. a. Hépatite B L’HBV est un virus enveloppé contenant une protéine de surface (HBs) qui lui permet d’infecter les hépatocytes. Cette infection n’est pas cytolytique. L’HBV est très résistant dans l’environnement. Il se transmet par contact rapproché (sang, voie sexuelle). Il est possible d’induire des anticorps neutralisants protecteurs par un vaccin contenant la protéine HBs associée à un adjuvant (vaccin obligatoire pour le personnel en contact avec des produits sanguins). Chez le sujet non vacciné, le développement des anticorps neutralisants est trop tardif pour prévenir l’infection. L’élimination du virus nécessite la mise en place d’une réponse lymphocytaire Th1 et T cytotoxique. Page 14 sur 20 Les mécanismes reposent à la fois sur : La lyse des cellules infectées L’action antivirale des cytokines Th1, en particulier l’IFN,sur les hépatocytes. Le foie étant un organe vital, la cytolyse doit rester modérée. Une réponse équilibrée conduisant à l’élimination du virus et à une immunité durable (anticorps anti-HBs neutralisants) se produit dans environ 8 cas sur 10. Dans 1 cas sur 10, la charge virale est élevée au moment où les cellules T cytotoxiques interviennent, par exemple parce que la réponse s’est développée avec retard. Ceci conduit à une destruction hépatocytaire massive : c’est l’hépatite aigue, qui peut être mortelle (environ 1% des cas). Dans  1 cas sur 10, la réponse est de mauvaise qualité. La charge virale n’est que partiellement contrôlée, le patient ne guérit pas : c’est l’hépatite chronique. Le foie subit une alternance de cycles de destruction/régénération hépatocytaire, puis la fibrose s’installe conduisant en quelques années à la cirrhose puis au cancer hépatique. Comme dans l’exemple de la MNI, la maladie (aigue ou chronique) est causée par la réponse lymphocytaire T. Ce n’est pas le virus qui cause les lésions. Donc : la réponse immunitaire naturelle n’est pas toujours adaptée ! La vaccination est un moyen sûr et efficace de prévenir le risque de complications (2 cas sur 10). NB : Une étude cas-contrôle publiée en 2014 a définitivement écarté tout lien entre le développement de maladie démyélinisante (sclérose en plaque) et la vaccination contre le virus de l’hépatite B. 4. Infection à Mycobacterium tuberculosis (tuberculose) Mycobactérium tuberculosis (ou bacille de Koch, du nom du médecin allemand qui l’a décrit pour la première fois en 1882) est l’agent bactérien de la tuberculose, une maladie endémique dans les populations humaines depuis la préhistoire, encore responsable de très nombreux décès en Europe au 19ème siècle avant l’avènement de la vaccination par le BCG (bacille de Calmette et Guérin), puis de l’antibiothérapie au milieu du 20ème siècle (cf La dame aux Camélias, roman d’Alexandre Dumasfils) Cette bactérie à pénétration pulmonaire est détectée par des PRR de la surface des macrophages (TLR2 et TLR6) et phagocytée. Cependant, la composition particulière de sa paroi riche en lipides lui permet de survivre en grande partie dans les phagosomes en inhibant la fusion avec les lyzosomes. Afin d’aider les macrophages à tuer les mycobactéries enfermées dans les phagosomes, l’induction d’une réponse Th1 est indispensable. Le macrophage infecté présente sur ses molécules de CMH de classe II des antigènes mycobactériens au lymphocyte Th1 qui les reconnait spécifiquement avec son TCR. Le signal déclenché dans le lymphocyte par cette reconnaissance permet la sécrétion d’IFN. La liaison de l’IFN à son récepteur à la surface du macrophage active un signal qui conduit à l’expression de gènes codant pour des enzymes bactéricides. L’IFN stimule également la formation du granulome, une structure cellulaire dense constituée d’un agrégat de macrophages sous diverses formes (voir cours d’anatomie pathologique) qui freine la diffusion de la bactérie dans l’organisme lorsque la réponse de l’hôte ne parvient pas à l’éliminer. Les sujets atteints de déficit immunitaire héréditaire affectant la différenciation Th1 (IL-12 ou récepteur à l’IL- 12), la production de l’IFN, son récepteur ou sa voie de signalisation souffrent d’infection graves à mycobactéries. L’image en microscopie électronique montre un bacille à l’intérieur d’un phagosome. Page 15 sur 20  V. Immunité à dominante Th17 (bactéries extracellulaires et champignons ex : Candida Albican) L’immunité à dominante Th17 est celle qui met principalement en jeu l’activité de phagocytose des polynucléaires neutrophiles (PNN). Elle est dirigée contre les pathogènes microscopiques à multiplication extracellulaire : bactéries et champignons unicellulaires. A. Réponse à l’infection bactérienne Les bactéries présentes dans le milieu extracellulaire sont éliminées par phagocytose et lyse dans le phagosome. Les principales cellules mobilisées pour cette mission sont les PNN (les deux autres types de cellules phagocytaires, cellules dendritiques et macrophages, exercent plutôt d’autres fonctions spécialisées). Les PNN sont des cellules circulantes qui ne pénètrent pas dans les tissus à l’état basal. Une augmentation de la production médullaire des PNN est déclenchée à la suite de l’inflammation engendrée par une infection bactérienne. Cette inflammation induit également la production locale de molécules chimio-attractantes : chimiokines et anaphylatoxines, qui permettent de recruter les PNN au niveau du site de multiplication des bactéries. La phagocytose et la lyse des bactéries dans le phagosome conduisent à l’apoptose du PNN. Les corps apoptotiques des PNN « morts au combat » sont éliminés par les macrophages lors de la phase de clôture de la réponse et de cicatrisation. Ils forment le pus, une substance jaunâtre dont un exemple très commun est représenté par le contenu du bouton d’acné. 1. Brèche cutanée : infections à pyrogènes = bactéries extracellulaires génératrices de pus Les infections grandes pourvoyeuses de pus sont dites à germes pyogènes. C’est le cas du staphylocoque doré (S aureus) et du streptocoque (S pyogenes) qui peuvent pénétrer dans les tissus (pour y proliférer de façon extracellulaire) suite à une rupture de la barrière cutanée. Des exemples d’infections cutanées classiquement induites par S aureus et S pyogenes : Staphylococcus aureus : Panaris : terme général employé pour désigner les inflammations aiguës des parties molles des doigts, quelles que soient leur nature, leur étendue et leur profondeur. Streptococcus pyogène : Impétigo : infection cutanée superficielle (sous la couche cornée) du visage, plus fréquente chez les enfants. Les lésions élémentaires provoquent une éruption de vésicules translucides qui évoluent rapidement vers des pustules avant d’éclater, libérant un pus jaunâtre qui forme une croûte en se desséchant. L'impétigo apparaît surtout sur le pourtour du nez et de la bouche, en raison de la flore bactérienne plus abondante à ce niveau. Erysipèle : infection cutanée aiguë plutôt observée chez l'adulte et atteignant principalement les membres inférieurs (rôle favorisant de l'insuffisance veineuse ou lymphatique). Dans sa forme classique, il offre un tableau de « grosse jambe rouge aiguë fébrile » unilatérale. Page 16 sur 20  2. Exemple de la réponse à une infection cutanée par le staphylocoque doré La peau normale est une barrière naturelle aux agents infectieux, du fait de l’épaisseur et de l’imperméabilité de l’épiderme, de la production locale de peptides antimicrobiens, d’une température et d’un pH assez bas peu favorables à la croissance bactérienne, et de la présence d’une flore commensale protectrice. L’intrusion d’un germe pyogène est consécutive à une brèche cutanée. Les kératinocytes et les cellules sentinelles de l’épiderme (cellules de Langerhans) et du derme (mastocytes, macrophages et cellules dendritiques dermiques) sont activés par les PAMPs bactériens ; par exemple, les lipoprotéines présentes à la surface des coques à Gram positif activent les hétérodimères TLR2/TLR1 et TLR2/TLR6. Les kératinocytes et les cellules sentinelles peuvent réagir en produisant un ensemble de médiateurs chimiques pro inflammatoires, incluant l’interleukine IL-1β. Cette activation initiale induit également une production accrue de peptides antimicrobiens par les kératinocytes et les mastocytes. Ces peptides sont directement toxiques pour les bactéries (effet bactériostatique ou bactéricide). Simultanément, le recrutement des PNN à partir de la circulation est déclenché, grâce à l’activation de l’endothélium (devenu très « collant » par l’expression de lectines et d’intégrines) et à la production locale de chimiokines et d’anaphylatoxines. Les PNN guidés dans le derme infecté par les molécules chimio attractantes phagocytent et détruisent les bactéries. L’importance du TLR2 dans la protection contre les infections à bactéries Gram+ a été démontrée chez la souris déficiente en TLR2, qui est très susceptible aux infections à Staphylococcus aureus et Streptococcus pneumoniae. Un polymorphisme du gène TLR2 chez l’homme serait associé à une diminution de la réponse à plusieurs lipoprotéines bactériennes et à la gravité des infections à bactéries Gram+ (choc septique à S aureus, notamment). Ce polymorphisme serait présent à l’état hétérozygote chez 6–9% des sujets caucasiens. 3. Immunité antibactérienne facilite le recrutement des PNN et leur fonction phagocytaire Les PNN sont les acteurs essentiels de la destruction des bactéries pyogènes. Ils peuvent être recrutés et activés par les anaphylatoxines produites par l’activation du complément et ont une phagocytose potentialisée par les fractions opsonisantes. La réponse spécifique (mise en jeu par les cellules dendritiques matures parvenues dans la zone T des ganglions drainant le territoire infecté) implique une différenciation Th17 des lymphocytes T CD4+. Les lymphocytes Th17 produisent majoritairement de l’IL-17, une cytokine importante pour les PNN, puisqu’elle facilite la granulopoïèse médullaire (en induisant la production de GMCSF et GCSF), stimule la production des chimiokines à destination des PNN (p. ex. CXCL8, également appelée IL-8) et active les PNN. A noter : le déficit en STAT3 chez l’homme (un déficit immunitaire rare) est la cause d’une absence de Th17 associée à une susceptibilité accrue aux infections à staphylocoque et aux candidoses cutanéomuqueuses. Après phagocytose des bactéries, plusieurs mécanismes de destruction peuvent être mis en jeu : Page 17 sur 20  La “bouffée respiratoire” (“oxidative burst”) produite par les enzymes oxydase du NADPH et myéloperoxidase qui génèrent des espèces réactives de l’oxygène (O2 − [anion superoxyde], H2O2 [eau oxygénée] et HOCl [eau de javel]) très toxiques pour la paroi bactérienne. La libération dans le phagosome de peptides antimicrobiens (cathélicidines, lysozyme, azurocidine, αdéfensines) La libération dans le phagosome d’enzymes lysosomales : protéinases (cathepsine G, élastase, gélatinase, collagénase, protéinase 3) et hydrolases acides qui dégradent les composants bactériens. Enfin, des protéines du phagosome peuvent séquestrer des nutriments essentiels à la survie et à la multiplication bactérienne (lactoferrine pour le fer et le cuivre, transcobalamine II pour la vitamine B12 etc). 4. Ig : rôle essentiel dans la défense antibactérienne Les immunoglobulines ont également un rôle majeur à jouer dans la protection contre les infections bactériennes par plusieurs mécanismes (voir cours sur les anticorps) : Les IgG peuvent être opsonisantes, activer le complément et neutraliser les toxines produites par certaines bactéries. Les IgM sont importantes en début de réponse, du fait de leur haute capacité à activer le complément qui compense leur relativement faible affinité pour l’antigène. Les IgA sont essentielles au niveau des portes d’entrée muqueuses où leur présence freine l’adhésion des bactéries à l’épithélium et peut neutraliser les toxines. Les IgG et IgA spécifiques des toxines bactériennes (protéines solubles qui agissent comme des poisons) sont importantes pour neutraliser leur activité pathogène. L’effet biologique des toxines découle de leur liaison à un récepteur cellulaire cible. Les anticorps neutralisants, de très haute affinité, interagissent avec la toxine de façon à empêcher sa liaison au récepteur. C’est le seul mécanisme réellement protecteur que l’organisme peut mettre en jeu lors d’infection par les bactéries productrices, telles que les agents de deux maladies mortelles : le tétanos et la diphtérie. C’est pourquoi, la vaccination contre ces deux bactéries est obligatoire. Elle repose sur l’injection intramusculaire d’une version dénaturée (inactive) de chaque toxine accompagnée d’un adjuvant de l’immunité (nécessaire pour activer la réponse contre une protéine). Elle induit des anticorps neutralisants de type IgG. B. Lutte antifongique Les mécanismes de lutte contre les bactéries extracellulaires s’appliquent aux champignons unicellulaires (levures). Candida albicans est une levure commensale du tube digestif et de la muqueuse génitale, parfois également présente sur la peau. Le déséquilibre de la flore commensale induit par certains traitements antibiotiques peut faciliter son développement opportuniste. C’est la raison pour laquelle les traitements prolongés ou à large spectre sont prescrits avec une levure probiotique, destinée à occuper les niches laissées temporairement vacantes par la destruction des bactéries de la flore normale. La photographie en microscopie électronique à balayage montre un mécanisme de destruction par les PNN qui n’a pas encore été évoqué. Il s’agit de la formation de NET (« Neutrophil Extracellular Traps » = pièges extracellulaires des neutrophiles), c’est-à-dire de réseaux extracellulaires de chromatine associée aux composants toxiques (enzymes, espèces réactives de l’oxygène...) issus des granules du PNN. Page 18 sur 20 Le processus de formation des NET implique la fusion des compartiments intracellulaires de la cellule (noyau, cytoplasme et granules) suivie de l’éclatement de la membrane plasmique avec libération du réseau chromatine-protéines à la manière d’un grand filet recouvert de substances bactéricides et fongicides. Sur la photo, les « proies » capturées par les NET sont des C. albicans. VI. Tableaux de synthèse VII. QCMs d'entraînement et annales A. QCMs d'entraînement QCM 1. Quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ? A. Les virus sont les plus petits agents pathogènes. B. La phagocytose permet de détruire les œufs et les larves des helminthes. C. Pléiotropie correspond à la capacité des cytokines d'engendrer qu'un seul effet. D. Les alarmines permettent de conditionner les cellules dendritiques à induire une réponse de type Th17. E. Lors d'une infection d'helminthe, une importante production locale d'IL-10 est induite. QCM 2. Quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ? A. L'immunité à dominante Th1 permet la réponse immunitaire face aux parasites. B. Les cellules NK sont recruté en quelques minutes sur le site de l'infection et permettent la lyse des cellules infectées. C. L’EBV est un virus qui infecte les lymphocyte B mémoire. D. Lors d'une infection chronique, la multiplication du virus n'est pas stoppée. E. L'hépatite B est une infection cytolytique. QCM 3. Quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) exacte(s) ? A. La bactérie Mycobacterium tuberculosis résiste à la phagocytose. B. Les principales cellules mobilisées lors d'une infection bactérienne sont les PNN. C. Les IGg permettent d'activer le complément, l'opsonisation et neutralise les toxines bactériennes. D. Le mécanisme de destruction NET est effectué par les cellules NK. Page 19 sur 20 E. Lors de traitements antibiotiques prolongés, on peut prescrire des levures probiotiques. QCM 1 QCM 2 QCM 3 AE BD ABDE Page 20 sur 20