EXERCICES D'APPLICATIONS

Mécanismes de l'immunité

Le rôle central des lymphocytes T4 dans la réponse immunitaire.
Dans un exposé structuré et judicieusement illustré, présentez les caractéristiques des lymphocytes T4 et montrez leur rôle central dans les mécanismes immunitaires.

Corrigé

Introduction


    Les réactions immunitaires spécifiques, déclenchées lorsqu’un antigène est détecté par le système immunitaire, dépendent de la coopération de diverses catégories de cellules. Parmi elles, les lymphocytes T4 (LT4) qui ont un rôle central dans cette coopération, notamment parce qu’ils sont à l’origine du déclenchement de la réponse et de son amplification. Ces fonctions sont liées à leurs caractéristiques, en particulier leurs caractéristiques moléculaires. Après une brève présentation des LT4, nous montrerons en quoi leurs caractéristiques expliquent leurs fonctions dans l’induction et l’amplification des réactions immunitaires spécifiques.
 

Présentation des LT4


    Comme toutes les cellules du système immunitaire, les lymphocytes naissent dans la moelle osseuse. Ce sont des cellules arrondies de 8 à 15 µm de diamètre possédant un noyau volumineux. Les lymphocytes T constituent une catégorie de lymphocytes qui acquièrent leur immunocompétence dans le thymus et sont caractérisés notamment par la présence de récepteurs T. Les LT4, une catégorie particulière de LT appelés aussi lymphocytes T auxiliaires, sont caractérisés par la présence sur leur membrane non seulement du récepteur T mais aussi de récepteurs CD4 qui leur sont propres et auxquels ils doivent leur nom de T4. Les récepteurs membranaires des LT4 rendent compte de leurs capacités de reconnaissance spécifique de l’antigène et interviennent lors de la phase d’induction. En outre, les LT4 sont capables de sécréter des cytokines, messagers chimiques qui stimulent d’autres cellules ce qui les rend indispensables lors de la phase d’amplification. Examinons ces caractéristiques et leur implication dans les mécanismes immunitaires.
Le récepteur T et la phase d’induction
    Une réaction immunitaire spécifique démarre lorsque des LT4 reconnaissent un antigène. Cette reconnaissance spécifique est due au récepteur T. Le récepteur T est une protéine membranaire formée par l’association de deux chaînes polypeptidiques différentes (? et ?) liées de façon covalente. Chaque chaîne possède une région constante et une région variable. Les parties constantes permettent l’ancrage de la molécule dans la membrane du lymphocyte tandis que les parties variables reconnaissent spécifiquement un antigène et permettent au LT de s’y lier. Le schéma ci-dessous présente la structure du récepteur T.

    Le récepteur T permet aux LT4 de reconnaître spécifiquement un antigène à condition que ce dernier soit présenté par une cellule présentatrice d’antigène (CPA) associé aux molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH). On parle de double reconnaissance car le récepteur T reconnaît simultanément le CMH et l’antigène en raison de la complémentarité de structure entre la partie variable de la molécule et l’ensemble CMH-antigène. Le schéma ci-dessous illustre cette double reconnaissance.

    La reconnaissance et la liaison de l’antigène sont à l’origine du déclenchement de la réaction immunitaire (phase d’induction) car le LT4 est activé par la liaison à la CPA. Les LT4 activés jouent un rôle essentiel lors de l’étape suivante de la réaction immunitaire.
 

Caractéristiques des LT4 activés et phase d’amplification
 

    La phase d’amplification correspond à la multiplication des cellules à l’origine de la phase effectrice de la réponse. Selon qu’il s’agit d’une réaction à médiation humorale ou d’une réaction à médiation cellulaire, ce sont des cellules différentes qui se multiplient, lymphocytes B dans le premier cas, lymphocytes T cytotoxiques dans le second cas, mais dans les deux cas la multiplication des cellules est contrôlée par les LT4. En effet, lorsqu’un LT4 a détecté un antigène à la surface d’une CPA comme on l’a vu ci-dessus, il s’établit un « dialogue moléculaire » entre les deux cellules. Il en résulte une production de cytokines par la CPA. Les cytokines sont des messagers chimiques comme les interférons et les interleukines qui agissent sur les cellules cibles comportant les récepteurs adéquats. Les LT4 stimulés par ces cytokines répondent en produisant à leur tour une série de cytokines. Dans le cas d’une réponse cellulaire, ce sont les LTc capables de reconnaître l’antigène à la surface de cellules cibles qui vont exprimer les récepteurs adéquats et se multiplier tandis que dans le cas d’une réponse humorale, ce sont les LB à l’origine des plasmocytes sécréteurs d’anticorps qui répondent à ces signaux chimiques. C’est pourquoi les deux types de réponses sont dépendantes des LT4. Le schéma ci-dessous résume ces caractéristiques.

Conclusion


    Ainsi, les LT4 ont un rôle central dans les réactions immunitaires spécifiques car en leur absence ni les réactions à médiation cellulaire, ni les réactions à médiation humorale ne peuvent se dérouler correctement. L’importance des LT4, notamment leur rôle essentiel lors des phases d’induction et d’amplification, s’explique par leurs caractéristiques moléculaires. Le récepteur T exprimé à la surface des LT4 est responsable de l’induction de la réponse immunitaire et de sa spécificité tandis que la capacité de ces cellules à répondre aux signaux chimiques dépend des récepteurs aux cytokines qu’elles expriment. Enfin, leur action sur les cellules immunitaires qu’elles contrôlent résulte de leur capacité à sécréter des cytokines déterminées aux différentes étapes de la réponse. Le rôle des LT4 est d’autant plus important qu’on les soupçonne également de pouvoir constituer des clones suppresseurs et des clones mémoires mais les caractéristiques de ces populations sont encore mal connues.


Les mécanismes de l’immunité

Par un texte clair et structuré, expliquer les différents mécanismes de coopération entre cellules immunocompétentes.

CORRIGE

Introduction

    Les réactions immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène est détecté par le système immunitaire nécessitent la coopération de diverses cellules immunocompétentes. Les cellules immunocompétentes sont les cellules capables de distinguer le soi du non-soi ou du soi modifié. Ce sont des lymphocytes. Cette coopération qui aboutit à la destruction des antigènes détectés ou des cellules qui les portent, nécessite des échanges d’informations entre cellules immunocompétentes. Ce sont ces mécanismes, mettant en jeu des molécules particulières exprimées par les lymphocytes que nous examinerons.

I- L’activation des lymphocytes T

    L’activation du système immunitaire se produit lorsque des cellules immunocompétentes détectent un antigène. La détection d’un antigène est liée à la coopération de deux catégories de cellules, des cellules présentatrices d’antigène (CPA) et des lymphocytes T4 (LT4) dont le rôle est d’activer les effecteurs de la réponse spécifique. Les LT4 reconnaissent un déterminant antigénique lorsqu’il est présenté sur la membrane d’une cellule présentatrice d’antigène associé à une molécule du CMH. L’association entre le complexe antigène-CMH et le récepteur T du LT4 est à l’origine de la stimulation de ce dernier. De plus, la CPA émet des cytokines qui vont provoquer la prolifération du LT4.

II- Les cytokines

    Les cytokines sont des molécules solubles permettant la communication entre cellules immunocompétentes et donc leur coopération lors des réactions immunitaires.

Réaction à médiation cellulaire

    Les effecteurs des réponses cellulaires sont des lymphocytes T cytotoxiques (LTc). Ils ont pour origine des lymphocytes pré-Tc qui ont reconnu un antigène présenté par une CPA de façon semblable aux LT4. Les L pré-Tc sont activés par une cytokine, une interleukine sécrétée par les LT4 activés. L’interleukine a pour effet de provoquer la transformation des L pré-Tc en cellules effectrices cytotoxiques, seuls étant stimulés les LTc reconnaissant le même antigène que les LT4 à la surface d’une CPA. Un interféron, autre cytokine produite par les LT4, stimule la multiplication des LTc.

Réaction à médiation humorale

    La prolifération des lymphocytes B et leur transformation en plasmocytes sécréteurs d’anticorps se produit également sous l’action d’interleukines sécrétées par des lymphocytes T4 activés de même que la prolifération des plasmocytes.

Ainsi, l’amplification de la réponse cellulaire, comme de la réponse humorale est due à un mécanisme de coopération entre lymphocytes par molécules solubles.

III- Les récepteurs

    L’action des cytokines sur les cellules cibles suppose l’existence de récepteurs spécifiques chez ces dernières. C’est l’association du récepteur de la cellule cible avec la molécule de cytokine qui déclenche l’action biologique.

Les récepteurs aux interleukines des lymphocytes apparaissent sur leur membrane à la suite de l’activation par l’antigène. De ce fait, ils deviennent aptes à répondre aux signaux chimiques des LT4 activés en se différenciant et en se multipliant. En outre, les interleukines, à côté de leur action principale sur les cellules cibles ont aussi pour effet de stimuler la formation de nouveaux récepteurs conduisant à une amplification en cascade de la réponse.

Conclusion

    On retrouve donc des processus de coopération aux différentes étapes des réactions immunitaires spécifiques et ils mettent en œuvre des échanges d’informations entre les cellules concernées. Les échanges d’informations se font par contacts intercellulaires et par échanges de messagers chimiques solubles, les cytokines (interleukines, interférons) qui agissent sur les cellules cibles en se liant à des récepteurs spécifiques. Les lymphocytes T4 occupent une place centrale dans la coopération

 Pour savoir plus sur d’autres chapitres n’hésitez pas de me contacter sur l’adresse Email chtiouimami@yahoo.fr

 


Mécanismes de l'immunité

Montrez comment la phagocytose intervient dans la réponse immunitaire.

L'exposé sera structuré et illustré.

Corrigé

Introduction
 

    La phagocytose est un mécanisme cellulaire par lequel certaines cellules, les phagocytes, ingèrent puis dégradent par digestion intracellulaire des éléments solides capturés dans le milieu extracellulaire comme des bactéries ou d'autres cellules. Elle constitue une ligne de défense non spécifique qui se déroule en n'importe quel endroit de l'organisme, mais elle est également impliquée dans les réponses spécifiques lorsqu'elle est réalisée par certains phagocytes situés dans les organes lymphoïdes périphériques. Dans ce dernier cas, la phagocytose réalisée par des cellules spécialisées, les macrophages, est impliquée d'abord dans la phase d'induction puis dans la phase effectrice. Après une présentation des macrophages et de la phagocytose, nous examinerons successivement l'intervention de la phagocytose dans ces deux phases.

Les macrophages et la phagocytose
 

Les macrophages sont des phagocytes. Ils ont pour origine des monocytes sanguins nés dans la moelle osseuse qui gagnent les tissus lymphoïdes périphériques où se déroulent les réponses immunitaires spécifiques. Lors de la phagocytose, les macrophages accolent leur membrane aux particules étrangères puis les font pénétrer dans leur cytoplasme à l'intérieur de vésicules membranaires (endocytose) où elles sont dégradées par digestion intracellulaire. Les déchets solides sont ensuite éliminés par exocytose. La figure ci-dessous présente de façon générale le mécanisme de la phagocytose.


La phagocytose

Phase d'induction
 

    La phase d'induction des réponses immunitaires commence lorsque des macrophages ayant phagocyté des éléments portant des antigènes du non soi (bactéries, cellules étrangères) ou du soi modifié (cellules cancéreuses) rencontrent des cellules immunocompétentes dans les organes lymphoïdes secondaires comme les ganglions lymphatiques. Les macrophages traitent les produits de dégradation des antigènes de façon à en associer les épitopes à des molécules spécifiques de leur membrane, les molécules du système HLA (Human leucocyte antigen). Ils remplissent alors une fonction de cellule présentatrice d'antigène (CPA) permettant de sélectionner le clone spécifique de lymphocytes T auxiliaires (LT4) nécessaire au déroulement des phases suivantes de la réponse immunitaire en raison des signaux chimiques qu'il émet (cytokines). Les mécanismes de présentation de l'antigène résultant de la phagocytose sont résumés sur le schéma ci-dessous. Le schéma montre comment l'épitope est présenté en association avec les molécules du système HLA permettant une double reconnaissance par les LT4.


Présentation de l'antigène

Des mécanismes similaires interviennent pour sélectionner, le cas échéant, un clone de LT8 à l'origine des cellules tueuses nécessaires à la destruction des cibles comportant du soi modifié.

Phase effectrice
 

La phagocytose intervient également à la suite de la phase effectrice. Lorsqu'il s'agit d'une réponse à médiation humorale, elle aboutit à la production d'anticorps circulants par les plasmocytes. Ces molécules se fixent aux antigènes par leur double site de reconnaissance et constituent ainsi des complexes immuns qui peuvent être détruits par phagocytose. En outre, la phagocytose permet également l'élimination des débris cellulaires résultant soit de l'action du complément sur les cibles ayant fixé des anticorps (réponse à médiation humorale) soit de l'action des LT cytotoxiques sur les cellules cibles (réponse à médiation cellulaire).

Conclusion


    La phagocytose par les macrophages d'éléments portant des antigènes est à l'origine du déclenchement des réponses immunitaires spécifiques en assurant la fonction de cellule présentatrice d'antigène qui permet notamment de sélectionner les LT4 et les LT8 correspondant à un antigène donné. Elle intervient également à l'issue des réponses immunitaires spécifiques en réalisant l'élimination des débris résultant de la destruction des cibles par les réponses humorales et cellulaires. Ainsi, un mécanisme non spécifique, qui est répandu chez de nombreuses cellules, est utilisé dans les organes lymphoïdes secondaires au cours des réactions immunitaires spécifiques.

 


Mécanismes de l'immunité

Le déclenchement du SIDA (syndrome de l'immunodéficience acquise) est lié à une destruction massive des lymphocytes T4, conséquence d'une infection par le VIH (virus de l'immunodéficience humaine).

Par un exposé clair et illustré de schémas, montrez en quoi cette destruction des lymphocytes T4 explique la déficience du système immunitaire.

Les mécanismes de la destruction des lymphocytes T4 ne sont pas demandés

Corrigé

Introduction


    Le SIDA est caractérisé par une immunodéficience provoquée par la disparition des lymphocytes T4 (LT4) détruits par le virus HIV. Si les réactions immunitaires spécifiques impliquent diverses catégorie de cellules, les LT4 occupent une place centrale car la plupart des réactions immunitaires spécifiques ne peuvent se déclencher en leur absence. Après une présentation de cette catégorie de lymphocytes, nous examinerons les mécanismes par lesquels ils interviennent dans les réponses immunitaires. Nous étudierons successivement leur intervention dans la phase d’induction et dans la phase d’amplification afin de montrer que leur disparition explique l'absence de réactions immunitaires spécifiques, qu’elles soient à médiation cellulaire ou humorale, chez les personnes atteintes du SIDA.

Les lymphocytes T4


    Les lymphocytes sont des cellules arrondies dont le noyau, également rond, occupe l'essentiel du volume cellulaire. Ils sont produits dans la moelle osseuse comme toutes les cellules sanguines et immunitaires. Ils subissent en outre une maturation dans le thymus qui leur vaut d'être qualifiés de lymphocytes T. Les LT4 sont appelés ainsi parce qu'ils sont munis de récepteurs membranaires CD4. Chaque clone de LT4 est caractérisé par un récepteur CD4 d'une seule spécificité lui permettant de reconnaître un seul antigène. Ils interviennent dans les réactions immunitaires spécifiques. Dans la phase d'induction, en reconnaissant un antigène, et dans la phase d'amplification en stimulant la différenciation des lymphocytes B et des lymphocytes T cytotoxiques, ce qui leur vaut d'être qualifiés de LT auxiliaires.

Phase d’induction
Toute réaction immunitaire spécifique est déclenchée par la reconnaissance d’un antigène. Cette reconnaissance est assurée par les LT4 par un mécanisme dit de double reconnaissance. Celui-ci implique à la fois le récepteur T, une molécule de surface propre aux LT, et le marqueur CD4, caractéristique des LT4. Cet assemblage moléculaire permet aux LT4 de reconnaître un antigène à condition qu’il soit associé aux molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) d’une cellule présentatrice d’antigène (CPA).
Chaque clone de LT4 ne reconnaît qu’un seul antigène mais on parle de double reconnaissance car l’antigène doit être lié aux molécules HLA caractérisant le soi pour être reconnu : les antigènes libres ne peuvent être reconnus par les LT4. Le schéma ci-dessous présente ce
mécanisme de reconnaissance.

Reconnaissance d'un antigène par un LT4

La reconnaissance d’un antigène à la surface d’une CPA assure le déclenchement de la réponse immunitaire spécifique en stimulant les LT4 qui se multiplient en un clone de LT auxiliaires.


Phase d'induction : formation d'un clone de LT auxiliaires

Phase d’amplification
 

Les fonctions des LT auxiliaires formés lors de la phase d'induction diffèrent selon qu’il s’agit d’une réaction à médiation cellulaire ou d’une réaction à médiation humorale.

Réactions à médiation cellulaire
 

Dans les réactions à médiation cellulaire, les LT4 stimulent une autre catégorie de LT, les LT cytotoxiques (LTc) qui interviennent comme effecteurs de ce type de réponse. Sous l’action de cytokines émises par les LT4 , le clone de LTc correspondant au même antigène prolifère. Une autre cytokine, un interféron, produit par les LT4 active en outre leurs propriétés cytolytiques.


Rôle des LT4 dans les réponses à médiation cellulaire :

Réactions à médiation humorale
 

    Les LT4 interviennent aussi dans les réactions à médiation humorale. Ils amplifient la réponse humorale en stimulant les lymphocytes B (LB) qui se transforment alors en plasmocytes sécréteurs d’anticorps. Les mécanismes de stimulation sont comparables à ceux mis en œuvre lors de la reconnaissance de l’antigène avec notamment la sécrétion de cytokines mais il peut y avoir aussi un contact direct entre LT4 et LB par l’intermédiaire du récepteur T et du CMH.
Enfin, il existe des LT4 " mémoire ". Issus selon toute vraisemblance des clones de LT4 stimulés lors de la reconnaissance des divers antigènes, ils constituent une population très réactive lors d’un contact ultérieur avec l’antigène permettant une réponse immunitaire plus efficace.


Rôle des LT4 dans les réponses humorales et la mémoire immunitaire

Conclusion


    Ainsi, les lymphocytes T4 interviennent dans les deux types de réactions immunitaires spécifiques et s'avèrent indispensables non seulement à l’induction de la réponse mais aussi à son amplification. Ils sont en outre responsables de la spécificité de ces réponses et de la mémoire immunitaire. Les mécanismes mis en jeu reposent principalement sur leurs propriétés de reconnaissance spécifique et sur leur capacité à synthétiser et sécréter des messagers chimiques intercellulaires, les cytokines. Ils jouent donc un rôle stratégique et leur destruction par le virus VIH aboutit à la disparition des défenses immunitaires spécifiques justifiant le non de syndrome d'immunodéficience acquise.


Mécanismes de l'immunité.

Sujet

Présentez les mécanismes qui, lors de la réponse immunitaire à médiation humorale, aboutissent à la destruction d'antigènes libres ou portés par des cellules.

Votre exposé sera illustré de schémas.

Corrigé

Introduction

    Les réponses immunitaires à médiation humorale, réponses mettant en jeu des anticorps circulants, les immunoglobulines, peuvent être déclenchées par des antigènes libres (molécules antigéniques, fragments de membranes) ou par des antigènes portés par des cellules (bactéries, globules rouges). Leur destruction nécessite au préalable que les antigènes soient reconnus comme du non-soi et que les cellules productrices d'anticorps soient activées.

La reconnaissance du non-soi

    Les cellules chargées de reconnaître le non-soi sont des lymphocytes. Dans le cas d’une réponse à médiation humorale, il s’agit de lymphocytes B (LB), cellules qui acquièrent leur immunocompétence dans la moelle osseuse. Les LB sont capables de reconnaître des antigènes circulants comme ceux portés par certains microorganismes. Cette capacité est liée à la présence de récepteurs membranaires, les récepteurs B, capables de reconnaître et de lier un antigène de façon spécifique, chaque clone de LB ne reconnaissant qu’un seul antigène car il n'exprime qu’un seul type de récepteur B. Les récepteurs B sont des anticorps membranaires. Ils sont constitués de quatre chaînes polypeptidiques identiques deux à deux, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères. Chaque chaîne comporte une région constante et une région variable, les régions constantes des chaînes lourdes permettant la fixation à la membrane de la cellule, les régions variables étant responsables de la reconnaissance et de la liaison de l’antigène. Le schéma 1 présente la structure générale d’un anticorps. Les anticorps circulants, les immunoglobulines ont une structure de base similaire.

Lorsque la molécule antigénique présente une configuration spatiale complémentaire de celle du site correspondant de la molécule d’anticorps (site de reconnaissance), elles se lient entre elles, la liaison étant stabilisée par des liaisons chimiques faibles comme le montre le schéma 2.

La neutralisation du non-soi

    La reconnaissance d’un antigène par un LB permet la sélection d’un clone spécifique par l’activation du LB qui se multiplie et donne naissance à des plasmocytes, cellules productrices d’anticorps circulants, les immunoglobulines. Il faut noter que, le plus souvent, l’activation de la réponse immunitaire nécessite la coopération de lymphocytes T4 auxiliaires qui stimulent les LB par des cytokines, messagers chimiques intercellulaires. Les anticorps sécrétés par les plasmocytes possèdent la même structure de base que les anticorps membranaires mais ils circulent en solution dans le sang. Ils reconnaissent le même déterminant antigénique que celui à l’origine de la stimulation du LB et se lient à lui. Dans le cas de microorganismes, les molécules d’anticorps recouvrent la surface cellulaire. Du fait de leur double site de liaison de l'antigène, les anticorps peuvent aussi constituer des complexes immuns au sein desquels les antigènes se retrouvent immobilisés (schéma 3).

L’élimination du non-soi

    Les complexes immuns sont détruits par phagocytose car la partie constante des immunoglobulines est reconnue par un récepteur spécifique des cellules phagocytaires, macrophages et granulocytes (voir schéma 1). Ces cellules ingèrent les complexes antigène - anticorps qui sont détruits par digestion intracellulaire (schéma 4).

    Les anticorps fixés au non-soi, par exemple à des antigènes portés par une bactérie, peuvent être éliminés de la même façon mais leur destruction implique en général le complément. Les molécules d’immunoglobulines circulantes comportent un site de liaison pour le complément (voir schéma 1). Le complément est un ensemble de protéines non spécifiques qui s’activent en cascade lorsque les immunoglobulines se lient aux antigènes. Cette cascade de réactions aboutit à la formation d’un complexe lytique entre immunoglobuline et complément détruisant la cellule cible par attaque de sa membrane. Les déchets sont alors éliminés par phagocytose.

Conclusion

    Les mécanismes aboutissant à la destruction des antigènes lors d'une réponse immunitaire à médiation humorale mettent en jeu des cellules et des molécules. Les molécules de surface confèrent leur capacité de reconnaissance des antigènes aux cellules tandis que des messagers chimiques assurent leur activation. Finalement, les anticorps circulants produits par les plasmocytes neutralisent les antigènes, libres ou liés. La phase finale faisant intervenir ou non le complément, protéines non spécifiques, dépend de la nature de l'antigène.

   

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 Sujet

Mécanismes de l'immunité

Expliquez les rôles des immunoglobulines (anticorps membranaires et circulants) au cours de la réponse immunitaire à médiation humorale.

Votre réponse sera illustrée de schémas clairs et légendés

Corrigé

Introduction

    Les réponses immunitaires à médiation humorale sont des réactions spécifiques mettant en jeu, lors de la phase effectrice, des anticorps circulants, les immunoglobulines. Cependant, une autre catégorie d'anticorps intervient lors de la phase d'induction, les anticorps membranaires. Ces deux types de molécules sont produits respectivement par les lymphocytes B et par les plasmocytes. Après avoir décrit les molécules d'anticorps, nous examinerons successivement les rôles des deux catégories d'anticorps au cours de ce type de réponse immunitaire, en suivant l'ordre chronologique de leur mise en jeu.

1. Les anticorps

    Les immunoglobulines (Ig) sont des molécules protéiques dont il existe cinq catégories différentes. Malgré cette variété, elles sont toutes construites à partir d'un même modèle de base, celui d'une protéine possédant une structure quaternaire. La molécule élémentaire d'Ig comporte quatre chaînes polypeptidiques, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères, identiques deux à deux et donc codées par deux gènes différents. Sa structure est symétrique (voir schéma 1) et la cohésion de la molécule est assurée par des ponts disulfures reliant les chaînes.

    La molécule d'Ig est plurifonctionnelle. À un bout de la molécule, la juxtaposition des extrémités d'une chaîne légère et d'une chaîne lourde, parties variables, constitue un site de reconnaissance et de liaison spécifique d'un antigène. Il en existe donc deux exemplaires identiques par molécule de base. À l'autre bout de la molécule, se trouve le site de fixation éventuelle à la membrane. Enfin, une des chaînes lourdes peut porter un site de liaison au complément. Le schéma 1 résume ces informations.

    Ces structures moléculaires sont responsables des fonctions assurées par les Ig respectivement lors de la phase d'activation des lymphocytes B (LB) et lors de la phase effectrice.

2. Phase d'activation

    Une réponse immunitaire à médiation humorale est déclenchée lorsque des lymphocytes B se lient à un déterminant antigénique (épitope) et sont stimulés par des cytokines, substances chimiques sécrétées par des lymphocytes T auxiliaires (LTaux). Cette liaison, étroitement spécifique, est réalisée par l'intermédiaire d'Ig, surtout des IgM, fixées à la membrane des LB qui constituent le récepteur B (voir schéma 2).

    Un clone donné de LB ne reconnaît qu'un seul déterminant antigénique mais il existe une très grande variété de clones capables de reconnaître des antigènes variés. Cette spécificité étroite est liée à la partie variable des molécules d'Ig formée à la suite de réarrangements géniques. La liaison entre l'antigène et les Ig membranaires des LB permet donc de sélectionner un clone de LB à l'origine de la réponse immunitaire. Lors d'un premier contact, les LB répondent à l'activation par les LTaux en produisant principalement des IgM, catégorie d'anticorps caractéristiques de la réponse primaire. C'est cependant lors d'une réponse secondaire que des anticorps circulants sont produits en quantité.

3. Phase effectrice

    À la suite de l'activation d'un clone de LB, les cellules se multiplient et se transforment en plasmocytes sous l'action des messages chimiques qu'elles reçoivent. Les plasmocytes synthétisent et sécrètent alors activement des anticorps. S'il s'agit d'une réponse secondaire, ce sont des IgG ou ?-globulines, les molécules effectrices de la réponse. Les IgG reconnaissent spécifiquement le même antigène que les récepteurs B à l'origine de la réponse. En se liant à l'antigène, ils constituent des complexes immuns en raison de leur double site de liaison. Ces complexes immuns peuvent alors être phagocytés par des cellules spécialisées comme les macrophages. En outre, la liaison des anticorps aux antigènes est susceptible d'activer le complément, un système de protéines non spécifiques activées en cascade et aboutissant à la constitution d'un complexe lytique. Ce dernier qui se fixe au site spécifique de la molécule d'Ig provoque la destruction de la membrane de la cellule cible lorsque les antigènes sont par exemple ceux d'une bactérie (schéma 3).

Conclusion

    Lors de la réponse immunitaire humorale, les immunoglobulines interviennent successivement pendant la phase d'induction en assurant la reconnaissance spécifique de l'antigène et la sélection du clone correspondant puis au cours de la phase effectrice en assurant l'immobilisation (complexes immuns), voire la destruction (action du complément) de l'agent étranger à l'origine de la réponse.

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Mécanismes de l'immunité

Le système immunitaire assure l'intégrité de l'organisme par des mécanismes spécifiques ou non. Ceux-ci impliquent la distinction entre les constituants de l'organisme (le soi biologique) et les autres molécules (le non soi).

Après avoir défini le soi et le non-soi, montrer comment le non-soi est reconnu, neutralisé et éliminé, lors d’une réponse à médiation humorale.

CORRIGE

Introduction

    Les réactions immunitaires spécifiques impliquent la capacité des cellules immunocompétentes à distinguer le soi du non-soi. On appelle soi l’ensemble des molécules résultant de l’expression du génome d’un individu et non-soi les molécules qui ne sont pas normalement codées par le génome et sont reconnues comme étrangères par l’organisme. Nous examinerons comment le non-soi est reconnu, neutralisé et éliminé dans le cas d’une réponse immunitaire à médiation humorale, c’est à dire une réponse dont les effecteurs sont des anticorps, molécules circulantes.

I- La reconnaissance du non-soi

    Les cellules chargées de reconnaître le non-soi sont des lymphocytes. Dans le cas d’une réponse à médiation humorale, il s’agit de lymphocytes B (LB), cellules qui acquièrent leur immunocompétence dans la moelle osseuse. Les LB sont capables de reconnaître des antigènes circulants comme ceux portés par certains microorganismes. Cette capacité est liée à la présence de récepteurs membranaires, les récepteurs B, capables de reconnaître et de lier un antigène de façon spécifique, chaque clone de LB ne reconnaissant qu’un seul antigène car il ne possède qu’un seul type de récepteur B. Les récepteurs B sont des anticorps membranaires. Ils sont constitués de quatre chaînes polypeptidiques identiques deux à deux, deux chaînes lourdes et deux chaînes légères. Chaque chaîne comporte une région constante et une région variable, les régions constantes des chaînes lourdes permettant la fixation à la membrane de la cellule et les régions variables étant responsables de la reconnaissance et de la liaison de l’antigène. Le schéma 1 présente la structure générale d’un anticorps.
 
 

Schéma 1 : structure d'une molécule d'anticorps




Lorsque la molécule antigénique présente une configuration spatiale complémentaire de celle du site correspondant de la molécule d’anticorps (site de reconnaissance), elles se lient entre elles, la liaison étant stabilisée par des liaisons chimiques faibles comme le montre le schéma 2.
 
 

Schéma 2 : liaison anticorps-antigène


II- La neutralisation du non-soi

    La reconnaissance d’un antigène par un LB permet la sélection d’un clone spécifique par l’activation du LB qui se multiplie et donne naissance à des plasmocytes, cellules productrices d’anticorps circulants, les immunoglobulines. Il faut noter que, le plus souvent, l’activation de la réponse immune nécessite la coopération de lymphocytes T4 auxiliaires qui stimulent les LB par des cytokines, messagers chimiques intercellulaires. Les anticorps sécrétés par les plasmocytes possèdent la même structure que les anticorps membranaires mais ils circulent en solution dans le sang. Ils reconnaissent le même déterminant antigénique que celui à l’origine de la stimulation du LB et se lient à lui recouvrant de molécules d’anticorps le microorganisme qui le porte. Du fait de leur double site antigène, les anticorps peuvent aussi constituer des complexes immuns qui immobilise les microorganismes.

III- L’élimination du non-soi

    Les molécules d’immunoglobulines circulantes comportent un site de liaison pour le complément (voir schéma 1). Le complément est un ensemble de protéines non spécifiques de l’antigène qui s’activent en cascade lorsque les immunoglobulines se lient aux antigènes. Cette cascade aboutit à la formation d’un complexe lytique détruisant la cellule cible. Les déchets sont alors éliminés par phagocytose. Les anticorps fixés au non-soi, par exemple une bactérie, peuvent aussi être éliminés directement par phagocytose car la partie constante des immunoglobulines est reconnue par un récepteur spécifique des cellules phagocytaires, macrophages et granulocytes (voir schéma 1). Les complexes immuns sont également phagocytés et détruits par les macrophages et les granulocytes.

 

Conclusion

    La réponse immunitaire spécifique à médiation humorale illustre les principales caractéristiques des réponses immunitaires spécifiques : spécificité, intervention de cellules spécialisées fabriquant des molécules spécifiques, membranaires et solubles, coopération intercellulaire, intervention des LT4, même si elle paraît moins essentielle qu’au cours de la réponse à médiation cellulaire.


 

Mécanismes de l'immunité

Exposer les aspects de la coopération cellulaire impliqués dans les réactions immunitaires spécifiques

CORRIGE

Introduction

    Au cours des réactions immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène est détecté par le système immunitaire, divers types de cellules immunitaires coopèrent. Cette coopération met en jeu des échanges d’informations par contact direct entre cellules immunocompétentes et par l’intermédiaire de substances chimiques, les cytokines. Elle aboutit à la destruction des antigènes détectés ou des cellules qui les portent.

Nous examinerons les modalités de la coopération cellulaire au cours des différentes phases des réactions immunitaires spécifiques en montrant qu’elle est rendue possible par l’existence de molécules particulières fabriquées par les cellules immunocompétentes.

I- La reconnaissance des antigènes et l’activation du système immunitaire

L’activation du système immunitaire se produit lorsque des cellules immunocompétentes détectent un antigène. Si les lymphocytes B (LB), agents des réactions à médiation humorale, peuvent dans certains être activés directement par la reconnaissance d’un antigène présent dans le milieu extracellulaire, la reconnaissance d’un antigène est liée le plus souvent à la coopération de deux catégories de cellules, des cellules présentatrices d’antigène (CPA) et des lymphocytes T (LT).

1) La reconnaissance des antigènes et la phase d’induction

Des cellules phagocytaires non spécifiques comme les macrophages phagocytent les éléments antigéniques qu’ils dégradent par digestion intracellulaire. Les produits de dégradation sont ensuite exprimés sur leur membrane associés aux molécules HLA codées par le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) qui constituent les marqueurs du soi. Cette présentation permet à des LT de reconnaître par l’intermédiaire de leurs récepteurs T, molécules de surface caractéristiques des LT, un déterminant antigénique associé à une cellule provenant du même individu. Ainsi, les LT ne peuvent reconnaître un déterminant antigénique que s’il est présenté par une autre cellule. L’association entre le complexe antigène-CMH d’une part et récepteur T d’autre part provoque la stimulation des LT.

C’est donc un processus de double reconnaissance assuré par des molécules spécifiques, CMH sur la CPA, récepteur T sur le LT, qui rend possible la reconnaissance d’un antigène par les LT et l’induction de la réponse immunitaire qui en résulte.

2) L’activation des lymphocytes T

La liaison entre les deux cellules déclenche la sécrétion de cytokines par la CPA et le LT. Les cytokines, reconnues par des récepteurs membranaires spécifiques stimulent la sécrétion par la CPA d’autres cytokines capables d’activer les LT. Les LT susceptibles d’être activés par ce mécanisme de coopération avec une CPA sont de deux types : les LT4 appelés aussi LT auxiliaires et les LT8 appelés aussi LT cytotoxiques (LTc). Leur stimulation par les CPA conduit à la phase suivante de la réponse immunitaire, celle de recrutement et d’amplification. Cette phase résulte également d’une coopération cellulaire pour laquelle des communications intercellulaires sont nécessaires.

Le schéma 1 résume ces mécanismes

II- Les mécanismes de recrutement et d’amplification

1) Réponse cellulaire

    Les LTc sont les effecteurs des réponses cellulaires. Ils coopèrent non seulement avec les macrophages comme on l’a vu ci-dessus ce qui a pour effet de sélectionner le clone de cellules effectrices capable de reconnaître l’antigène, mais ils coopèrent aussi avec les LT4. En effet, lorsque ces derniers sont activés, ils sécrètent des cytokines comme les interleukines qui vont stimuler les LT8. Seuls sont activés les LT8 reconnaissant le même antigène que les LT4 à la surface d’une CPA. Sous l’action de ces messagers, les LT8 se transforment en cellules effectrices cytotoxiques, les LTc, qui se multiplient et vont détruire par contact les cellules portant l’antigène. Dans ce cas, la coopération permet à la fois la sélection d’un clone de cellules spécifique, sa multiplication et sa transformation en cellules effectrices. Il y a amplification de la réponse immunitaire spécifique.

2) Réponse humorale

    Dans certains cas, les LT4 peuvent aussi coopérer avec des LB. En effet, les LB peuvent aussi se comporter en CPA et présenter des déterminants antigéniques aux LT4. Ici encore, il en résulte une activation des LT4 qui vont alors sécréter des interleukines stimulant les LB. Ces cytokines vont provoquer l’activation des LB qui se transforment en plasmocytes sécréteurs d’anticorps.

Ainsi, la coopération entre cellules du système immunitaire rend possible la sélection des clones immunocompétents par contact direct entre CPA et lymphocytes et l’amplification de la réponse spécifique par la multiplication des cellules effectrices (réactions à médiation cellulaire) ou la multiplication des cellules productrices d’anticorps (réactions à médiation humorale) sous l’action de cytokines. La communication intercellulaire conditionne donc l’efficacité de la réponse immunitaire.

Les réponses immunitaires ne se terminent pas avec la destruction des antigènes. Les débris cellulaires ou les complexes immuns issus de la phase effectrice doivent être éliminés de l’organisme.

Cette fonction est assurée par des cellules phagocytaires, macrophages et granulocytes qui coopèrent donc également avec les cellules immunocompétentes. Toutefois, nous n’en traiterons pas car il ne s’agit pas d’un aspect spécifique des réactions immunitaires.

Conclusion

    On retrouve donc des processus de coopération aux différentes étapes des réactions immunitaires spécifiques et ils mettent en œuvre des échanges d’informations entre les cellules concernées. Ces échanges d’informations dépendent soit d’un contact direct entre cellules par l’intermédiaire de molécules de surface, soit d’échanges de messagers chimiques solubles. Dans la dernière phase, lorsque les antigènes ont été neutralisés en raison de l’action des cellules spécialisées correspondantes, des cellules phagocytaires non spécifiques interviennent.


 

Mécanismes de l’immunité : les bases de l’immunocompétence

La réponse immunitaire spécifique de l'organisme à l'apparition du non-soi fait intervenir différentes catégories de cellules immunocompétentes possédant des caractéristiques moléculaires qui leur confèrent des propriétés de reconnaissance, d'information et des propriétés effectrices.

Vous exposerez vos connaissances sur la catégorie des lymphocytes T en précisant les relations entre leurs caractéristiques moléculaires et leurs propriétés, et en illustrant votre exposé par des schémas

CORRIGE

Introduction

    Les réponses immunitaires spécifiques qui se déclenchent lorsqu’un antigène est détecté par le système immunitaire sont assurées par la coopération de divers types de cellules immunocompétentes, parmi lesquelles les lymphocytes. Les lymphocytes constituent un sous-ensemble de globules blancs et appartiennent à deux grandes familles, les lymphocytes B (LB) et les lymphocytes T (LT). Ces derniers peuvent être répartis en sous-populations qui diffèrent par leurs caractéristiques moléculaires et par leurs fonctions. Après avoir rappelé ce qui caractérise les LT, nous essayerons de montrer que les fonctions qu’ils assurent sont liées à leurs caractéristiques moléculaires.

I- Les lymphocytes T et la reconnaissance des antigènes

1) Origine et caractéristiques

Nés dans la moelle osseuse comme tous les leucocytes, les lymphocytes se différencient en LB ou en LT. Certains d’entre eux gagnent le thymus où ils acquièrent leur immunocompétence avant d’aller coloniser les organes lymphoïdes secondaires comme les ganglions lymphatiques et la rate. Les autres lymphocytes qui ne subissent pas de maturation dans le thymus deviennent des LB.

Il existe plusieurs catégories de LT mais tous les LT possèdent en commun un type de molécule, le récepteur T, ainsi que d’autres molécules de surface (CD2, CD3). Ce répertoire de marqueurs de surface caractérise les LT et permet de les distinguer des LB.

2) Le récepteur T et les fonctions de reconnaissance

Le récepteur T est une molécule de surface propre aux LT. Il leur permet de reconnaître un antigène à condition qu’il soit associé aux molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) d’une cellule présentatrice d’antigène (CPA). Toutefois, la reconnaissance du CMH dépend également d’autres marqueurs définissant les sous-populations de LT et nous les examinerons plus loin car ils interviennent aussi dans d’autres fonctions.

Le récepteur T est une protéine membranaire formée par l’association de deux chaînes polypeptidiques différentes (a et b ) liées de façon covalente. Chaque chaîne possède une région constante et une région variable. Les parties constantes permettent l’ancrage de la molécule dans la membrane du lymphocyte tandis que les parties variables reconnaissent spécifiquement un antigène et permettent au LT de s’y lier (schéma 1).

Ainsi, chaque clone de LT ne reconnaît qu’un seul antigène mais on parle de double reconnaissance car l’antigène doit être lié aux molécules HLA caractérisant le soi pour être reconnu : les antigènes libres ne peuvent être reconnus par les LT.

C’est donc la présence d’une catégorie de récepteurs membranaires, le récepteur T, qui confère aux LT une de leurs caractéristiques essentielles, la capacité à reconnaître un antigène spécifique.

Cette capacité de reconnaissance spécifique d’un antigène permet aux LT d’intervenir dans pratiquement tous les types de réactions immunitaires spécifiques. Ainsi, dans les réactions à médiation cellulaire, des LT auxiliaires (LTh, h pour " helper ") interviennent pour stimuler une autre catégorie de LT, les LT cytotoxiques (LTc) qui interviennent comme effecteurs de ce type de réponse. Enfin, les LTh peuvent intervenir aussi dans les réactions à médiation humorale pour amplifier la réponse des LB et sans doute dans la mémoire immunitaire. Examinons ces catégories de LT, leurs caractéristiques moléculaires et leurs propriétés.
 

 

II- La communication intercellulaire

Outre les récepteurs T que possèdent tous les LT, les LTh sont caractérisés par l’existence d’un marqueur particulier, le CD4 et sont appelés LT4 pour cette raison.

Le CD4 est une protéine membranaire nécessaire pour la reconnaissance simultanée du soi (défini par les molécules HLA codées par le CMH de la CPA) et de l’antigène par le récepteur T (voir schéma 1). Il rend ainsi possible la liaison entre une CPA et le LT4. Ainsi, les LT4 ne peuvent reconnaître qu’un antigène associé au même CMH que le leur. En outre, la liaison entre LT et CPA déclenche un échange d’informations entre les deux cellules par l’intermédiaire du CD4 : le CD4 intervient aussi dans la communication intercellulaire.

Prenons l’exemple d’une réaction à médiation cellulaire au cours de laquelle intervient une autre catégorie de LT, les LT8.

1) Les échanges de messages

La liaison du LT à une CPA déclenche la production de messagers intercellulaires, les cytokines. Ainsi, les CPA activées par la liaison avec un LT4 sécrètent des interleukines qui stimulent les LT4. Ceux-ci répondent en se multipliant et sécrètent alors d’autres cytokines qui ont pour effet de stimuler les cellules effectrices. Ceci conduit à une amplification de la réponse immunitaire. La propriété des LT4 de stimuler d’autres cellules correspond donc à leur capacité à produire des cytokines, messagers chimiques qui agissent sur des cellules cibles.

Les cellules cibles sont celles possédant les récepteurs spécifiques des cytokines. Il s’agit de molécules de surface dont la liaison avec le messager conduit à la stimulation de la cellule cible. L’action des cytokines est d’autant plus marquée qu’elles ont aussi le plus souvent pour effet de stimuler la formation des récepteurs correspondants chez les cellules cibles.

Ainsi, l’existence de ces messagers chimiques et de leurs récepteurs rend possible un véritable " dialogue moléculaire " entre cellules du système immunitaire. Les propriétés de communication des LT4 dépendent donc des molécules particulières qu’ils produisent.

Les LT8, à l’origine des cellules effectrices des réactions à médiation cellulaire, interagissent avec les CPA d’une manière analogue à celle vue pour les LT4 avec lesquels ils échangent également des messages. Ils sont caractérisés par la présence d’un marqueur de surface, le CD8. Avant de se différencier en cellules effectrices, ces lymphocytes sont qualifiés de pré Tc. Ils reconnaissent l’antigène par des mécanismes analogues à ceux mis en jeu par les LT4 : le CD8 associé au récepteur T permet à ces cellules de reconnaître sur la CPA un antigène associé aux marqueurs du CMH. De même, la sécrétion d’interleukines par la CPA mais aussi par les LT4 stimulés par le même antigène conduit à la différenciation de ces cellules en cellules effectrices, les LT cytolytiques ou LTc. Cette capacité est donc liée à la présence des récepteurs spécifiques des cytokines émises par les CPA et les LT4.

2) Phase effectrice

Une fois activés, les LTc prolifèrent sous l’action des cytokines produites par les LT4 et se lient aux cellules cibles portant l’antigène (à l’origine de leur activation) associé au CMH. Les LTc peuvent ainsi s’attaquer à des cellules dont le soi a été modifié par un germe intracellulaire (virus, bactérie) ou par un phénomène tumoral. La reconnaissance et la liaison s’effectuent ici encore par leur récepteur T et leur CD8. En outre, les LTc détruisent leur cible par l’intermédiaire d’une protéine qu’ils sécrètent. Elle est capable de percer la membrane de la cellule cible et est qualifiée pour cela de perforine.

Ici encore, on constate que des molécules particulières sont responsables des fonctions spécialisées des LTc. Le schéma 2 résume ces mécanismes.

L’étude d’un autre exemple comme la participation des LT4 aux réactions à médiation humorale mettrait en évidence les mêmes propriétés : communication intercellulaire à la suite d’une reconnaissance fondée sur des protéines de surface, dialogue chimique par cytokines et récepteurs spécifiques.

Conclusion

    Les LT forment une population de cellules immunitaires spécialisées intervenant dans pratiquement toutes les réponses spécifiques. Par les capacités de reconnaissance d’un antigène associé au CMH que leur confère le récepteur T associé à d’autres marqueurs comme le CD4 et le CD8, ils sont en mesure de détecter du non soi ou du soi modifié sur les CPA et sur les cellules cibles. La présence sur leur membrane de récepteurs pour les cytokines et leur capacité à en sécréter leur permettent de coopérer avec les autres cellules immunitaires. Enfin, la sécrétion de protéines spécialisées permet aux LT8 de détruire les cibles cellulaires.

    Ainsi, si tous les LT sont caractérisés par la présence d’un marqueur de surface, le récepteur T, chaque fonction spécialisée assurée par les sous populations (LT4 , LT8) dépend de molécules particulières et donc, de l’activation de gènes particuliers. Il en est probablement de même des lymphocytes T impliqués dans la mémoire immunitaire.                                                 

  

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