Système immunitaire inné

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  1. Le système immunitaire inné comprend les cellules et les mécanismes permettant la défense de l'organisme contre les agents infectieux de façon immédiate[1], à l'inverse du système immunitaire adaptatif qui confère une protection plus tardive mais plus durable[2]. Alors que le système immunitaire adaptatif existe uniquement chez les gnathostomes, le système immunitaire inné existe dans tous les organismes du règne végétal et animal.

Les principales fonctions du système immunitaire inné des vertébrés sont :

  • la constitution d'une barrière physique et chimique contre les agents infectieux ;
  • la détection des agents infectieux et le recrutement de cellules immunitaires sur le site de l'infection ;
  • l'activation de la cascade du complément permettant l'activation des cellules et l'élimination de cellules mortes ou de complexes immuns ;
  • l'identification et l'élimination de corps étrangers présents dans l'organisme, les tissus, le sang et la lymphe, par les globules blancs ;
  • l'activation de l'immunité adaptative à travers la présentation antigénique.

Barrière anatomique[modifier | modifier le code]

Barrière anatomique Mécanismes correspondants
Peau Transpiration, desquamation, acides organiques
Tube digestif Péristaltisme, mucus, acide gastrique, acide biliaire, enzymes digestives,
thiocyanate, défensines, flore intestinale
Voies respiratoires et poumons Mucus, surfactant pulmonaire, défensines
Rhinopharynx Mucus, salive, lysozyme
Yeux Larmes

L'épithélium est une barrière physique constituant l'une des premières défenses contre les agents infectieux[3]. La desquamation de l'épiderme permet ainsi d'éliminer des bactéries ou autres agents infectieux ayant adhéré à la surface de l'épithélium. Dans le tube digestif et les voies respiratoires, le mouvement opéré par le péristaltisme ou les cils contribuent à l'élimination des agents infectieux. La flore intestinale prévient la colonisation par des bactéries pathogènes en agissant notamment par compétition pour les nutriments. Les larmes et la salive contribuent également à prévenir l'infection des yeux et de la bouche, respectivement.

Inflammation[modifier | modifier le code]

Article détaillé : inflammation.

L'inflammation est l'une des premières réponses du système immunitaire contre une infection ou une irritation. L'inflammation est induite par des facteurs chimiques relargués par les cellules abimées et permet d'établir une barrière efficace contre la dissémination d'éventuels agents infectieux, et d'initier les processus de réparation tissulaire après l'élimination des agents pathogènes [4].

L'inflammation est induite par les cellules initialement présentes dans la plupart des tissus, comme les macrophages, les cellules dendritiques, les histiocytes, les cellules de Kupffer ou les mastocytes. Ces cellules expriment à leur surface des récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires. Ces récepteurs reconnaissent des molécules, appelées motifs moléculaires associés aux pathogènes, qui sont exprimées par les organismes microbiens, mais distinctes des molécules de l'organisme. Au début d'une infection, d'une brûlure, ou d'une altération des tissus, la reconnaissance de motifs moléculaires associés aux pathogènes par les récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires exprimés par ces cellules conduit à leur activation et à la sécrétion de différents médiateurs responsables des signes cliniques de l'inflammation (douleur, rougeur, chaleur et gonflement).

Les facteurs chimiques produits durant l'inflammation (histamine, bradykinine, sérotonine, leucotrienes et prostaglandines) augmentent la sensation de douleur, induisent localement la vasodilatation des vaisseaux sanguins et le recrutement de phagocytes, en particulier les neutrophiles[4]. Les neutrophiles peuvent également produire des facteurs solubles contribuant à la mobilisation d'autres populations de leucocytes. Les cytokines produites par les macrophages et les autres cellules du système immunitaire inné constituent un relai de la réponse immunitaire. On compte, parmi ces cytokines, le TNFα, HMGB1, et l'interleukine-1[5].

Système du complément[modifier | modifier le code]

Article détaillé : système du complément.

Le système du complément est une cascade biochimique du système immunitaire qui « complète » (d'où le nom de complément) la capacité des anticorps à éliminer les pathogènes, ou qui se fixe directement aux pathogènes pour en faciliter l'élimination par d'autres cellules du système immunitaire. La cascade du complément implique de nombreuses protéines du plasma, synthétisées dans le foie, principalement par les hépatocytes.

Les protéines du complément agissent de concert pour :

  • induire le recrutement de cellules immunitaires ;
  • recouvrir les pathogènes et permettre ainsi leur élimination par opsonisation ;
  • recouvrir les pathogènes et induire directement des perforations conduisant à la mort directe de l'organisme pathogène ;
  • éliminer les complexes immuns.

Les composants de la cascade du complément sont présents dans de nombreuses espèces en plus des mammifères, comme les plantes, les oiseaux, les poissons et quelques invertébrés[6].

Cellules du système immunitaire inné[modifier | modifier le code]

Cliché obtenu par microscopie électronique à balayage sur un échantillon de sang circulant humain. Sont observables des globules rouges, des lymphocytes, un monocyte, un neutrophile, ainsi que plusieurs plaquettes.

Les leucocytes, ou globules blancs, se distinguent des autres cellules de l'organisme en cela qu'elles ne sont pas associées à un organe ou un tissu en particulier. Les leucocytes peuvent se déplacer librement dans l'organisme et capturer des débris cellulaires, des corps étrangers, ou des microorganismes invasifs.

Les cellules immunitaires innées comprennent les cellules NK, les granulocytes (mastocytes, éosinophiles et basophiles) et les phagocytes (macrophages, neutrophiles et cellules dendritiques), et agissent en identifiant et en éliminant les agents infectieux[7].

Mastocytes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : mastocyte.

Les mastocytes sont un type de cellules immunitaires innées résidant dans les tissus conjonctifs et les muqueuses. Ces cellules contribuent à la défense contre les agents infectieux et à la cicatrisation, mais sont également associées à l'allergie et au phénomène d'anaphylaxie[4]. Suite à leur activation, les mastocytes relarguent rapidement des granules caractéristiques enrichies en histamine et en héparine, ainsi que différents médiateurs hormonaux et des chimiokines. L'histamine induit la vasodilatation, causant ainsi les différents signes caractéristiques de l'inflammation, et recrute des neutrophiles et des macrophages[4].

Phagocytes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : phagocyte.

Le mot « phagocytose » signifie littéralement « ingestion de cellule ». Les phagocytes sont des cellules pouvant engouffrer (phagocyter) diverses particules, en particulier des agents infectieux. La phagocytose s'effectue en plusieurs étapes. Tout d'abord, le phagocyte allonge des parties de sa membrane plasmique, entourant ainsi progressivement la particule jusqu'à ce que cette dernière soit à l'intérieur de la cellule. À l'intérieur de la cellule, la particule phagocytée se trouve dans un endosome qui fusionne ensuite avec le lysosome[7]. Le lysosome contient des enzymes et des acides permettant de tuer et de digérer la particule.

Les phagocytes sont des cellules sentinelles qui patrouillent dans l'organisme mais peuvent être également recrutées par les cytokines et les chimiokines sécrétées par les cellules présentes à un site inflammatoire. Les phagocytes sont les macrophages, les neutrophiles et les cellules dendritiques.

Les phagocytes permettent également l'élimination des cellules mortes de l'hôte, que celles-ci aient connu une mort programmée (apoptose) ou une mort cellulaire suite à une infection bactérienne ou virale[2]. La phagocytose constitue ainsi un phénomène important dans le processus de cicatrisation.

Macrophages[modifier | modifier le code]

Macrophage murin observé par microscopie. Les extensions de la membrane plasmique du macrophage sont caractéristiques des premières étapes de la phagocytose
Article détaillé : macrophage.

Les macrophages (du grec macro-, gros et -phagein, manger), sont de grosses cellules qui sont différenciés dans les tissus à partir des monocytes circulants dans les vaisseaux sanguins. La reconnaissance de motifs microbiens par les récepteurs situés à la surface des macrophages conduit à la phagocytose et à la destruction des agents infectieux par le processus de burst oxydatif et la production de radicaux libres de l'oxygène. Les macrophages produisent également des chimiokines, permettant le recrutement d'autres cellules sur le site de l'infection[7].

Neutrophiles[modifier | modifier le code]

Neutrophile observé par microscopie (on distingue le noyau polylobé qui est à l'origine du terme polynucléaire)
Article détaillé : granulocyte neutrophile.

Les neutrophiles font partie, avec les éosinophiles et les basophiles, des cellules granulocytes ou cellules polynucléaires (voir ci-dessous). Les granules présents dans le cytoplasme des neutrophiles contiennent des substances toxiques permettant l'élimination des microorganismes extracellulaires comme les bactéries ou les champignons. Comme pour les macrophages, l'activation du burst oxydatif par les neutrophiles conduit à la production de radicaux libres de l'oxygène et la sécrétion de peroxyde d'hydrogène et d'hypochlorite. Les neutrophiles sont les phagocytes les plus nombreux, constituant 50 % à 60 % de l'ensemble des leucocytes circulants, et sont parmi les premières cellules recrutées au site d'infection[4]. La moelle osseuse d'un individu sain adulte produit environ 100 milliards de neutrophiles par jour, et environ 10 fois plus au cours d'une infection aigüe[4].

Cellules dendritiques[modifier | modifier le code]

Article détaillé : cellule dendritique.

Les cellules dendritiques sont des phagocytes présents au niveau des muqueuses et qui sont donc parmi les premières cellules exposées à l'environnement extérieur. Elles sont présentes dans l'épiderme (où elles sont appelées cellules de Langerhans), dans les poumons, et dans l'intestin[2]. Ces cellules tirent leur nom des dendrites neuronales, car elles sont caractérisées morphologiquement par des extensions de la membrane plasmique ; cependant les cellules dendritiques ne sont pas connectées au système nerveux. Les cellules dendritiques jouent un rôle essentiel dans la présentation antigénique et l'activation de l'immunité adaptative.

Basophiles et éosinophiles[modifier | modifier le code]

Éosinophile
Articles détaillés : basophiles et éosinophiles.

Les basophiles et les éosinophiles sont apparentés aux neutrophiles (voir ci-dessus). La sécrétion d'histamine par les basophiles joue un rôle important dans la réponse immunitaire contre les parasites, et contribue aux réactions allergiques comme l'asthme[7]. Les éosinophiles sécrètent de nombreux composés toxiques et des radicaux libres permettant également l'élimination des bactéries et des parasites, mais qui peuvent occasionner des lésions tissulaires[4].

Cellules tueuses naturelles[modifier | modifier le code]

Article détaillé : cellules tueuses naturelles.

Les cellules tueuses naturelles (ou cellules NK, pour Natural Killer), sont des cellules du système immunitaire inné qui n'éliminent pas directement les agents infectieux. Les cellules tueuses naturelles éliminent les cellules dont la fonction est altérée, comme les cellules tumorales ou les cellules infectées par un virus. Par exemple, les cellules tueuses naturelles peuvent reconnaître les cellules n'exprimant plus le CMH de classe I. Cette situation est observée durant une infection virale, certains virus pouvant induire la diminution du CMH de classe I pour éviter la reconnaissance par d'autres cellules immunitaires comme les lymphocytes T CD8[6].

Lymphocytes T γδ[modifier | modifier le code]

Comme d'autre cellules, comme les lymphocytes T NK ou les cellules lymphoïdes innées, les lymphocytes T γδ ont des caractéristiques de cellules de l'immunité innée et de l'immunité adaptative. D'un côté, les lymphocytes T γδ peuvent être considérées comme faisant partie de l'immunité adaptative en cela qu'ils ont opéré une recombinaison V(D)J ; de l'autre, la diversité de recombinaison est relativement restreinte et s'apparente ainsi à un récepteur de reconnaissance de motifs moléculaires. Ainsi, les lymphocytes T Vγ9/Vδ2 répondent rapidement à des antigènes non-peptidiques exprimés par les agents infectieux, et les lymphocytes T intraépithéliaux expriment la chaîne Vδ1 et réagissent au stress cellulaire.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Paul Grasso, Essentials of Pathology for Toxicologists, CRC Press (lire en ligne)
  2. a, b et c (en) Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters, Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition, New York and London, Garland Science,‎ 2002 (ISBN 0-8153-3218-1, lire en ligne)
  3. IMMUNOLOGY - CHAPTER ONE > INNATE (NON-SPECIFIC) IMMUNITY Gene Mayer, Ph.D. Immunology Section of Microbiology and Immunology On-line. University of South Carolina
  4. a, b, c, d, e, f et g (en) Viera Stvrtinová, Ján Jakubovský et Ivan Hulín, Inflammation and Fever from Pathophysiology: Principles of Disease, Computing Centre, Slovak Academy of Sciences, Academic Electronic Press,‎ 1995 (lire en ligne)
  5. (en) MT Lotze et KJ Tracey, « High-mobility group box 1 protein (HMGB1): nuclear weapon in the immune arsenal », Nature reviews. Immunology, vol. 5, no 4,‎ 2005, p. 331–42 (liens PubMed? et DOI?)
  6. a et b (en) Janeway CA, Jr. et al., Immunobiology., Garland Science,‎ 2005, 6e éd. (ISBN 0-443-07310-4)
  7. a, b, c et d (en) Charles Janeway, Paul Travers, Mark Walport, and Mark Shlomchik, Immunobiology, New York et London, Garland Science,‎ 2001, 5e éd. (ISBN 0-8153-4101-6, lire en ligne).