Cours : L'immunité adaptative

Les différents acteurs de l'immunité acquise (ou adaptative)

Les cellules

Les cellules de l'immunité adaptative sont les lymphocytes. Ils font partie d'une plus grande famille de cellules appelées les leucocytes (ou globules blancs).

À retenir

Les lymphocytes portent des récepteurs spécifiques sur leur membrane ce qui permet de distinguer différentes catégories :

• Les lymphocytes T, ou LT.
• Les lymphocytes B ou LB. Ils sont responsables de la réponse humorale.

On peut encore subdiviser cette première catégorie en LT-CD4 et LT-CD8, pour ceux qui expriment les récepteurs CD4 et CD8 à leur surface. Ceux-ci interviennent majoritairement lors de la réponse cellulaire. Nous pouvons les noter LT4 et LT8.

De même que pour les cellules de l'immunité innée, les lymphocytes sont produits par les organes lymphoïdes primaires.

Définition

Organes lymphoïdes :

C’est au sein des organes lymphoïdes primaires que les lymphocytes sont produits et deviennent immunocompétents en se différenciant.

• Les LT sont produits dans la moelle osseuse et maturent (se différencient) dans le thymus. C'est là qu'ils acquièrent leur spécificité (CD4 ou 8). On dit qu'ils deviennent immunocompétents. Cette étape de maturation dans le thymus est aussi essentielle car elle permet d'éliminer les LT qui réagissent avec les cellules du soi (les LT auto-réactifs).

Définition

Auto-réactif :

On qualifie d’auto-réactif un lymphocyte qui réagit avec les cellules du soi. Ce sont par exemple des lymphocytes auto-réactifs (en partie) qui donnent lieu aux allergies, et à certaines maladies auto-immunes (diabète de type 1, sclérose en plaques).

• Les LB sont produits dans la moelle osseuse, et c'est aussi là que se fait leur maturation, ainsi que l'élimination des LB auto-réactifs.
• Les lymphocytes T et B seront stockés dans les organes lymphoïdes secondaires (rate, ganglions lymphatiques) ou se retrouvent dans la circulation sanguine.

L'un des rôles principaux des lymphocytes est la production d'anticorps.

Les anticorps

Les anticorps sont des molécules protéiques, de la famille des immunoglobulines. Ils sont constitués de $4$ chaînes polypeptidiques : $2$ longues et $2$ courtes.
Ces chaînes sont reliées et stabilisées entre elles par un point disulfure (liaison entre deux atomes S de sulfure) qui assure l'intégrité de la molécule, en forme de Y.

La comparaison de différents anticorps montre que les deux types de chaînes sont constituées d’une région constante et d’une région (hyper)variable qui diffère d’un anticorps à un autre.

À retenir

La région variable est spécifique d’un antigène : c’est donc le site de fixation de l’antigène.
La région constante assure la fixation de l’anticorps sur la membrane cytoplasmique de certaines cellules (phagocytes et lymphocytes B).

Astuce

Remarque :

Des tests, comme le test d’Ouchterlony, repose sur cette reconnaissance spécifique antigène/anticorps afin de détecter (par exemple dans un sérum) la présence d’anticorps ou d’antigènes particuliers.

Les anticorps qui ne sont pas fixés sur la membrane cytoplasmique des LB constituent les anticorps libres et ils sont retrouvés dans le sérum : ils sont également qualifiés d’anticorps circulants.

Antigènes et CPA

Toutes les cellules du non-soi portent des motifs moléculaires à leur surface qui permettent au système immunitaire de les repérer : ce sont les antigènes.

À retenir

Un antigène correspond à une structure moléculaire présente à la surface des agents infectieux pouvant être reconnue par un récepteur des lymphocytes (B et T).

Rappel

L’entrée d’un agent infectieux dans l’organisme déclenche une réaction inflammatoire. Cette réaction entraîne la phagocytose de l’agent infectieux par des cellules spécialisées : les phagocytes.

Les fragments antigéniques formés (éléments du non-soi) sont alors présentés à la surface du phagocyte grâce à l’intervention du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH).

• Les phagocytes deviennent alors des cellules présentatrices de l’antigène (CPA). L’antigène pourra ainsi être reconnu par les lymphocytes.

Certaines CPA peuvent alors se déplacer du site d’infection vers les ganglions lymphatiques où sont stockés les lymphocytes.

Attention

Les cellules infectées peuvent également devenir des CPA en chargeant sur leur CMH des fragments antigéniques d’un virus en cours d’assemblage notamment. C’est un moyen d’alerter le système qui pourra détecter qu’elles ne sont plus viables : les lymphocytes se chargent alors de leur élimination.

Voyons maintenant comment tous ces acteurs interagissent lors d'une réponse adaptative.

La réponse adaptative humorale

Rappel

La réponse immunitaire innée est rapide car les cellules utilisées sont déjà présentes sur le site avant l’infection.

Dans le cas de la réponse immunitaire adaptative, au début de l’infection, il y a une concentration nulle en anticorps dans le sérum de l’individu. Il faut environ $5$ jours pour que le mécanisme se déclenche.

À retenir

Il existe dans les organes lymphatiques ou lymphoïdes une multitude de lymphocytes B différents que l’on dit naïfs car ils n'ont pas encore été activés lors d'une réaction immunitaire.

Ces lymphocytes B possèdent des anticorps membranaires qui sont spécifiques à un antigène donné mais qui n'ont pas été activés.

• Les cellules alors naïves deviendront opérationnelles lors de leur rencontre avec l'agent pathogène. Ces LB seront donc spécifiques à ce pathogène.

L’activation de cette spécificité du lymphocyte est rendue possible grâce à plusieurs phénomènes.

• La phase de sélection clonale

La fixation d’un antigène d’un agent infectieux sur les anticorps membranaires d’un lymphocyte B va être suivie par l’internalisation de cet agent, par sa digestion et par la présentation de l’antigène à la surface du LB associé aux molécules du CMH. Le clone sélectionné est donc spécifique de l’agent infectieux. Cette étape va entraîner l’apparition de « récepteurs à interleukine » sur la membrane des LB

• La reconnaissance de l’antigène par un lymphocyte B naïf induit sa spécialisation.

Définition

Interleukine :

L’interleukine est une molécule fabriquée par les lymphocytes T auxiliaires qui permet d’activer la multiplication des lymphocytes B et leur différenciation.

• La phase de prolifération clonale

Une fois les lymphocytes B activés par l’interleukine, ils vont entrer en mitose pour se multiplier et former une multitude de clones, spécifiques à l'antigène qui a déclenché la réponse immunitaire.

• La phase de différenciation des lymphocytes B

Une partie des lymphocytes B va constituer un stock de cellules mémoire qui seront plus rapidement activées lors d’une nouvelle infection par le même agent pathogène. La plupart de ces lymphocytes vont se différencier en plasmocytes, cellules capables de fabriquer les anticorps circulants que nous avons déjà évoqués.

• Formation du complexe immun

Les anticorps circulants vont alors neutraliser le virus ou la bactérie en se fixant sur ses antigènes reconnus spécifiquement.

À retenir

Les anticorps occupant tous les sites du pathogène, celui-ci est alors neutralisé puisqu’il ne peut plus se fixer sur une cellule.

• La phagocytose

La partie constante de l’anticorps va alors être reconnue par les cellules phagocytaires, entraînant la phagocytose du complexe immun.

• On observe une véritable coopération entre l’immunité innée et l’immunité adaptative.

À retenir

La réponse adaptative humorale permet, grâce aux anticorps produits par les plasmocytes (cellules différenciées d’un LB), de neutraliser l’agent infectieux. Les anticorps se fixent spécifiquement sur les antigènes de l’agent infectieux, ce qui empêche ce dernier de se fixer sur des cellules et de les infecter. C'est le complexe immun, qui sera détruit par phagocytose.

Mais parfois la voie humorale n’est pas suffisante et ne permet pas forcément à l'organisme de se préparer à de prochaines attaques.

La réponse adaptative cellulaire

Cette deuxième voie de destruction permet de détruire les cellules qui ont déjà été infectées, c’est la réponse adaptative cellulaire. Cette réponse permet le lien entre la réaction immunitaire innée et la réaction immunitaire adaptative et se fait par les lymphocytes T.

Un lien entre réaction immunitaire innée et adaptative

Nous avons vu que la réponse innée est rapide et efficace, mais non spécifique ; quant à la réponse humorale, elle est plus lente. Certaines cellules ont donc déjà été infectées une fois que ces deux réponses ont eu lieu. Pour stopper l’infection, il faut que ces cellules soient détruites, c’est le rôle de la réponse adaptative cellulaire.

À retenir

Contrairement aux lymphocytes B dont les récepteurs sont des anticorps, les lymphocytes T sont incapables de reconnaître un agent pathogène seul : il faut que celui-ci leur soit présenté par la CPA.

Les CPA qui ont phagocyté l’agent pathogène vont en garder une petite partie qu’elles vont associer à des molécules présentes à leur surface (molécules qu’on appelle CMH pour complexe majeur d’histocompatibilité).
C’est cette partie que la cellule va aller présenter aux lymphocytes T4 et 8 pour qu’elles la reconnaissent.

• La CPA a un rôle majeur dans la réponse immunitaire adaptative.

Lymphocytes T8 et destruction des cellules infectées

Les lymphocytes T8 présentent à leur surface des récepteurs capables d'interagir avec les CPA.

Voyons les étapes qui permettent aux LT8 de détruire les cellules infectées.

• Recrutement des LT8 naïfs

La CPA va montrer l’antigène aux lymphocytes T8 présents. Les lymphocytes, dont les récepteurs sont spécifiques de l’antigène présenté, vont être activés.

• Sélection clonale

Des récepteurs à interleukine vont alors apparaître à la surface des lymphocytes spécifiques de l’antigène. Ils ne sont donc plus naïfs, mais matures.

• Phase de prolifération clonale

Les LT8 vont, comme les lymphocytes B, se multiplier grâce à l'intervention des interleukines, produites par les LT auxiliaires.

• Phase de différenciation

Les LT8 activés vont alors se différencier en lymphocytes T mémoire, qui ont une durée de vie longue, et en lymphocytes T cytotoxiques, qui vont détruire les cellules infectées.

À retenir

Ces deux types de LT8 sont donc spécifiques à l'antigène présenté par la CPA.

• Apoptose des cellules infectées

Les lymphocytes T cytotoxiques vont entraîner la destruction des cellules par la libération de molécules cytotoxiques qui provoquent « une mort programmée » de la cellule cible : c’est l’apoptose.

La destruction de la cellule infectée fait intervenir deux protéines principales :

• les perforines qui s’insèrent dans la membrane plasmique de la cellule infectée et forment des pores ;
• les granzymes qui en passant par les pores vont déclencher une cascade de réaction conduisant à l’apoptose de la cellule infectée.
• Mort de la cellule infectée

Les résidus de cette lyse seront ensuite détruits par des cellules phagocytaires.

• La réponse adaptative humorale et la réponse adaptative cellulaire sont complémentaires : puisque la première, grâce aux LB, neutralise le pathogène et l’empêche de contaminer les cellules, et la deuxième, grâce aux LT8, va entraîner la destruction des cellules infectées.

Lymphocytes T4, un rôle central dans la réaction immunitaire adaptative

Les lymphocytes T4 ont un rôle majeur dans la réaction immunitaire adaptative, humorale et cellulaire.

À retenir

Ce sont eux qui vont activer les lymphocytes B et les lymphocytes T8 responsables de la destruction des pathogènes et des cellules infectées notamment en se différenciant en LT auxiliaires, cellule qui synthétise l’interleukine.

Comme les lymphocytes T8, les lymphocytes T4 présentent à leur surface des récepteurs en forme de T. Les T4 sont eux aussi incapables de reconnaître seuls l’antigène.

• Ils ont donc besoin des CPA.

Astuce

Une fois l’antigène reconnu, les lymphocytes T4 vont, subir les mêmes étapes que les LB et les LT8 : sélection clonale, amplification et différenciation clonale.

À retenir

Les lymphocytes T4 vont alors se différencier d’une part en lymphocytes T4 mémoire, qui seront plus réactifs lors d’une prochaine infection, et d’autre part en lymphocytes auxiliaires.

Ces lymphocytes auxiliaires sont des cellules qui vont libérer de l’interleukine, molécule indispensable à l’activation des lymphocytes B et T8.

Exemple

Le SIDA (Syndrome d’ImmunoDéficience Acquise) est causé par un virus : le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine).

• L’une des cellules hôtes de ce virus est le LT4 : en sortant de cette dernière, le virus entraîne sa destruction.

L’évolution de la maladie est caractérisée par trois grandes phases :

• Primo-infection : la réponse immunitaire entraîne une diminution de la charge virale dans le sang. Au niveau des symptômes, la manifestation de l’infection est semblable à une grippe.
• Phase asymptomatique ou chronique : le virus se met en latence (au repos) en s’intégrant notamment dans le génome de ses cellules hôtes. Pendant cette phase le système immunitaire est activé. Le taux de virus est faible et le taux de LT4 élevé.
• Cette infection chronique conduit à un épuisement du système immunitaire.
• Le SIDA où l’on observe une baisse significative du taux de LT4 et une augmentation de la charge virale. Quand ce taux devient très faible, des maladies opportunistes vont alors se développer (sarcome de Kaposi (cancer), tuberculose).
• On ne meurt donc pas de l’infection au VIH mais plutôt des maladies opportunistes qui ne seront plus combattues par les effecteurs de la réponse immunitaire adaptative.