FGSM2 - Formation Générale aux Soins Médicaux de niveau 2 MED0306 – Immunologie générale et immunointervention Pr Delphine Giusti S3 – 22/10/2020 BEAUVAIS Gwenaëlle & GIRARDOT Pauline

E-learning n°3 : Immunité anti-infectieuse (PARTIE 1) Indications du prof : tout ce qu’il est à retenir est dans les résumés (que nous avons mis à chaque fin de séquence), les vidéos e-learning sont des explications complémentaires.

Séquence 1 : Composantes « oubliées » de l’immunité anti-infectieuse

I. Introduction

Le système immunitaire est composé de molécules solubles et de cellules qui ont pour but de défendre l’organisme contre des agressions. Ces agressions sont soit exogène (infection), soit endogène (cellules endommagées ou tumorales). Ici nous allons donc voir les mécanismes de défense lorsque notre organisme et face à l’une de ces agressions.

II. Généralités : pathologies infectieuses

• Infections bactériennes : ! Bactéries extracellulaires (ne pénètre pas dans le cytoplasme) ! Bactéries intracellulaires

Notre système immunitaire mettra en place des actions spécifiques selon le type d’infections bactériennes (on aura une dichotomie).

• Infections virales : ce sont des pathogènes intracellulaires stricts, nous avons des défenses antivirales spécifiques dans notre système immunitaire.

• Infections parasitaires

La réponse immunitaire est divisée en 2 axes :

Immunité innée ou naturelle Immunité spécifique ou adaptative

- Non spécifique

- Mise en place en quelques secondes après la pénétration du micro-organisme

- Spécifique

- Mise en place après quelques jours

- Majoritairement les lymphocytes

Réponse humorale - Anticorps et lymphocytes B

- Reconnaissance des pathogènes par leur BCR Réponse cellulaire - Lymphocytes T - Développement des LT cytotoxiques - Pour lutter contre les infections intracellulaires

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Les pathogènes vont pouvoir pénétrer dans l’organisme au niveau des interfaces souvent la peau ou les muqueuses (tractus respiratoire, digestif et génito-urinaire).

La pénétration peut également se faire par la peau lors de la présence d’une plaie.

La réponse immunitaire est adaptée au niveau de l’agression en fonction :

- Du nombre de pathogènes

- La virulence (s’il secrète des toxines, plus le pathogène est virulent)

• Si le niveau d’agression est faible " les défenses naturelles non spécifiques suffiront

• Si le niveau d’agression est fort " immunité adaptative doit se mettre en place : les défenses spécifiques dont la réponse humorale (production d’anticorps) par les LB ou cellulaire (bactéries intra-cellulaires) par les LT. Lors de la réponse cellulaire, il est possible d’observer le phénomène d’hypersensibilité retardée (revu prochainement).

Phases de l’infection :

Il existe une étroite interaction entre l’immunité innée et l’immunité adaptative grâce aux Cellules Présentatrices d’antigènes (CPA) qui vont endocyter des pathogènes, apprêter des peptides antigéniques à leur surface, et qui vont les présenter aux Lymphocytes dans les organes lymphoïdes secondaires (souvent les ganglions)

1) Réponse précoce

- Intervention de l’immunité innée - Entre 0 et 4 heures

→ Aboutit à 99% d’élimination des pathogènes

2) Réponse intermédiaire

- Intervention de l’immunité innée - Entre 4 et 96 heures

→ Aboutit à 99.9% d’élimination des pathogènes

3) Réponse plus tardive

- Intervention de adaptative - Après 96 heures

→ Aboutit à 99.99% d’élimination des pathogènes

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III. Composantes « oubliées » de l’immunité infectieuse

Ce sont des acteurs qui sont toujours présents au niveau des muqueuses qui sont indispensables à la limitation de la pénétration des pathogènes dans l’organisme.

On retrouve : - Barrière épithéliale

- Peptides anti-microbiens

- Microbiote (= bactéries commensales de la flore digestive/cutanée)

- IgA sécrétoires

- Lymphocytes intra-épithéliaux

Schéma récapitulatif à retenir ! : chaque partie va être détaillé par la suite

On retrouve ici une coupe de la muqueuse

intestinale avec le microbiote et les bactéries

commensales au niveau de la lumière intestinale,

les cellules épithéliales qui constituent une

barrière de cellules avec des jonctions serrées

difficiles à franchir.

Les peptides anti-microbiens qui sont sécrétés

par les cellules épithéliales et par certaines

cellules épithéliales spécialisées (Cellules de

Paneth) se trouvent au fond des cryptes.

Les IgA sécrétées par les plasmocytes vont

traverser la barrière épithéliale pour rejoindre la

lumière intestinale.

Et enfin les lymphocytes intra-épithéliaux qui

résident au sein de l’épithélium digestif.

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1) Barrières physiques

Au niveau de l’intestin, on a au

pô l e ap i ca l de s ce l l u l e s

épithéliales des micro villi

(=petites villosités qui vont

rendre l’adhésion du microbiote

très difficile).

Barrière physique :

cinétique

Présence d’un fluide qui avec le péristaltisme du tube digestif, les

mouvements ciliaires du tractus respiratoires et le flux urinaires

(vessie) va être augmenté = clairance bactérienne et diminue la

densité de bactéries (= empêche donc la colonisation du milieu)

Barriere physique :

la barrière

épithéliale

Si la bactérie arrive à coloniser l’environnement, elle devra également

franchir cette barrière. Ce sont des cellules qui ont à leur pôle apical

des villosités qui permettent difficilement l’accroche des MO

(microorganisme) à leur surface. Ces cellules épithéliales sont rangées

avec des jonctions serrées qui vont limiter l’espace entre les cellules

et cela empêche le passage du MO entre deux cellules.

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Barriere

physique : le

mucus

C’est un gel produit par des cellules spécialisées : les cellules caliciformes (Goblet cells).

Il a deux rôles :

• Enrobe les bactéries (diminue l’attachement aux cellules intestinales)

• Mise à distance des bactéries, elles ne sont pas en contact direct avec

les cellules épithéliales

Rouge = bactérie

Bleue = cellules épithéliales

Expérience : Souris avec une déficience du mucus on voit que les bactéries

adhèrent aux cellules épithéliales et ce qui facilitent leur pénétration. Le

mucus a un rôle important pour la mise à distance des pathogènes.

Le mucus contient également des produits bactéricides. C’est donc une

barrière physique ET chimique.

On retrouve : (pas à connaître)

• Lactoferrine : capte le fer indispensable à la vie bactérienne

• Lactopéroxydase

• Mucines

• Lysozyme : clive le peptiglycane (acide N acétyl muramique)

• Phospholidase A2 : lyse des phospholipides bactériens

• Défensines : peptides, attaquent les membranes et tuent les bactéries,

levures et virus à enveloppe

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2) Barrières chimiques

• Le pH (ex : l’estomac avec pH très acide, seules quelques bactéries peuvent résister à ce pH acide

ce qui limite la prolifération et la colonisation bactérienne).

• Les peptides anti-microbiens : très grand nombre

# Synthétisés par les cellules épithéliales ou les cellules de Paneth

# Spectre d’action très large : bactéries Gram positif ou négatif, protozoaires, champignons filamenteux, certains virus enveloppés.

# Leur cible : la paroi bactérienne car elle est chargée négativement (surtout les Grams

négatifs)

# N’attaquent pas nos cellules eucaryotes car elles ont une charge neutre.

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3) Peptides anti-microbiens

Lors d’une réaction inflammatoire on a un afflux de PNN au niveau du foyer infectieux et ces PNN

ont dans leur cytoplasme des granules qui contiennent ces peptides anti-microbiens.

Au fond des cryptes on retrouve les cellules de Paneth (spécialisées dans la sécrétion de peptides solubles anti-microbiens)

Défensines

" Effets anti-microbiens similaires à ceux des antibiotiques

• Produites par les cellules épithéliales :

➢ Alpha défensines : produites par les cellules de Paneth (régions cryptiques des villosités intestinales).

➢ Beta défensines  : produites par les cellules de la muqueuse buccale, trachéale et des bronches.

Lactoferrine, lysozyme,

Lactopéroxydase et

d’autres molécules anti

microbiennes

• Produites par les PNN et sécrétées par les cellules de Paneth

Donc les peptides anti-microbiens peuvent être présents au niveau de toutes les muqueuses par le biais des cellules épithéliales (présentes sur toutes les interfaces avec le monde extérieur).

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4) Le microbiote

Il est souvent oublié quand on parle du système immunitaire. En effet le microbiote ne nous appartient pas vraiment, ce sont les bactéries commensales et nous avons une flore au niveau de toutes nos muqueuses et de la peau qui nous protège.

Nous sommes des super-organismes, nous coexistons avec le monde des procaryotes. Dans la composition de notre corps, on a 1013 cellules eucaryotes mais on a 1014 bactéries (on a 10 fois plus de bactéries et ceci seulement dans l’estomac). Toutes les bactéries ne sont pas mauvaises et le système immunitaire sait faire la différence entre des bactéries bénéfiques et les bactéries pathogènes.

Le microbiote varie selon la prise d’antibiotique (déséquilibre la flore), la localisation géographique, l’âge, du genre, de son régime diététique et de son hygiène.

Seulement 50% des gènes d’un microbiome sont partagés entre individus différents.

Le microbiote varie donc d’un individu a l’autre mais aussi pour un même individu. En effet au cours de sa vie on n’aura pas toujours la même flore.

Le microbiote a été largement étudie et l’est toujours grâce a l’étude des gènes bactériens.

Ces bactéries de la flore commensale vont vivre en symbiose avec l’hôte.

• Nous apportons un environnement régulièrement approvisionné en nutriments aux bactéries.

• Ce que nous apportent les bactéries : ✓ Complètent notre arsenal de digestion

✓ Métaboliser les glycanes

✓ Absorption des nutriments

✓ Stockage de graisses

✓ Synthèse de vitamines (exemple : E coli # synthèse vitamine K pour la coagulation)

✓ Dégradent les xénobiotiques

✓ Régulent l’homéostasie épithéliale

✓ Fournissent une barrière contre les pathogènes

✓ Façonnent notre système immunitaire (stimule à bas bruit notre système d’immunité innée et permet de mieux se défendre lors qu’il rencontrera un pathogène)

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Cette flore commensale est elle-même une barrière contre les pathogènes car elles sont nombreuses et colonisent le tube digestif.

- Elles rentrent en compétition avec les pathogènes pour les nutriments, le fer, les sites d’attachement (elles occupent la place). Si notre muqueuse est entièrement recouverte d’un tapis de bactéries commensales, il sera très difficile pour les pathogènes de s’y installer.

Cependant, la prise d’antibiotique va libérer la place à d’autres bactéries en éliminant les bactéries commensales.

- Elles produisent aussi des substances antibiotiques (Ex : la colicine de l’E coli " entérobactéries) - Permettent une stimulation « préventive » des réponses innée et adaptative.

• Nous vivons en homéostasie avec notre microbiote :

- Les deux systèmes ont évolué pour vivre ensemble pour vivre ensemble et optimiser un état d’équilibre « paix armée ».

- L’homéostasie est fournie par le système immunitaire. Si on veut profiter des bénéfices de la colonisation de la flore commensale il va falloir la tolérer. On a donc une tolérance immunitaire mais avec une réaction immunitaire contrôlée. Cela permet d’avoir une colonisation sans avoir une expansion excessive de ce microbiote.

5) IgA sécrétoires

Les IgA sont des anticorps produits par le plasmocytes. Ces dernières vont se dimériser et traverser l’épithélium de la muqueuse pour se retrouver in fine au niveau de la lumière digestive.

• Elles sont présentes dans la lumière du tractus gastro-intestinal et tractus respiratoire.

• Les muqueuses ont des surfaces importantes, d’où la quantité importante d’IgA sécrétoires (Les IgA représentent 2/3 des Ig des produites par jour). Les IgA sont en quantité moindre dans le sérum par rapport aux IgG, cependant au niveau des muqueuses ces IgA sont très concentrées.

• Ces anticorps reconnaissent spécifiquement un épitope à la surface de la bactérie ce qui empêche les pathogènes de coloniser l’hôte et ont donc une action de prévention des infections.

• Ce sont des effecteurs solubles de l’immunité adaptative au niveau des molécules sous forme de dimères lié par une pièce J (= charnière entre les deux IgA)

• Elles ont une pièce sécrétoire qu’elles obtiennent lors du phénomène de transcytose dirigée.

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Vert et jaune : dimère d’IgA Bleu : Pièce J Violet  : Pièce sécrétoire ou composé sécrétoire ou Polilg-receptor (PlgR)

La transcytose dirigée :

Une partie de la pièce sécrétoire reste fixée au dimère d’IgA après la sécrétion.

Rôles des IgA : Le fait que ces IgA soient sécrétées dans la lamina propria puis qu’elles traversent la barrière épithéliale va leur donner des propriétés bien particulières.

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Les IgA ont un rôle antiviral et antibactérien.

Exclusion antigénique

C’est un rôle d’anticorps principalement en concentration élevée dans la lumière intestinale. Elles vont donc permettre d’améliorer la clairance de l’antigène qu’elles auront fixé, ceci avant qu’ils puissent pénétrer à travers la barrière épithéliale.

Neutralisation virale

Lors de son passage à travers la barrière épithéliale les IgA peuvent rencontrer dans le cytoplasme des virus qui sont des germes intra-cellulaires. Le dimère d’IgA peut alors capter le virus qui se trouve dans le cytoplasme et le ramener dans la lumière intestinale et permettre sa clairance.

Elimination des complexes immuns

Elles permettent l’élimination des complexes immuns. Si une bactérie/un virus réussi à traverser la barrière épithéliale il peut être pris en charge, au niveau de la lamina propria, par le dimère d’IgA. Ce dimère va subir la transcytose dirigée et va ramener la bactérie vers la lumière intestinale et permettre son élimination.

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Les IgA permettent donc :

" D’agréger les bactéries extra cellulaire et bloquent l’adhérence bactérienne sur les cellules

" Prévenir l’inflammation de la muqueuse en éloignant les bactéries des récepteurs TCR des cellules

épithéliales

" Inactivent les toxines (sécrétées par les bactéries par exemple) et permettent leur élimination

" Diminuent l’absorption des antigènes ingérés ayant franchi la barrière (grâce à l’exclusion

antigénique)

" Rôle important dans la défense antivirale lors du passage trans-épithélial (grâce à la

neutralisation virale)

" Les IgA n’activent pas le complément

6) Les lymphocytes intra-épithéliaux

Ils sont facilement oubliés. Les lymphocytes intra-épithéliaux sont des LT présents dans l’épiderme et dans les épithéliums muqueux avec un récepteur T mais de diversité limitée. Certains ont des récepteurs de type γδ alors que 95% des LT portent des récepteurs αβ.

Ils sont capables de reconnaitre des glycolipides ou autres structures microbiennes non peptidiques.

C’est une défense adaptative/spécifique qui permet la lyse certains Mo=microbiotes ou cellules infectées au niveau de la peau ou du tractus digestif.

Ils sont capables de capter l’antigène avant qu’il n’arrive à la lamina propria.

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IV. Conclusion

Les 3 types de barrière sont donc les suivantes :

- Barrières physiques - Les anticorps sécrétoires (IgA) - Les Lymphocytes intra-épithéliaux En conclusion, il y a déjà plusieurs barrières auxquelles le MO va se heurter avant de pouvoir coloniser l’hôte.

La barrière physique = les cellules épithéliales, ces cellules vont sécréter des substances anti-microbiennes. Certaines cellules épithéliales comme les cellules de Paneth sont spécialisées dans la synthèse de ces peptides anti-microbiens. Elles sécrètent aussi du mucus qui forme un gel épais qui contient des substances anti-microbiennes qui sont chimiquement nocifs pour les pathogènes et qui permet de tenir à distance les bactéries ou les pathogènes.

Les microbiotes (les bactéries commensales) jouent également un rôle de défenses contre les bactéries pathogènes. En colonisant les muqueuses, ils vont occuper l’espace et consommer une partie des nutriments disponibles pour les pathogènes et vont stimuler à bas bruit le système immunitaire (= stimulation préventive de l’immunité innée).

Les IgA sécrétoires qui sont sécrétés par les plasmocytes au niveau de la lamia propria et qui grâce à la transcytose dirigée peut récupérer des germes qui auraient travers la barrière épithéliales et les ramener vers la muqueuse digestive. Une fois que les IgA sécrétoires sont dans la lumière intestinale elles peuvent capter des antigènes de la lumière intestinale et empêcher l’adhésion des pathogènes aux cellules épithéliales.

La dernière composante est les lymphocytes intra-épithéliaux qui sont présents au niveau de la peau et des muqueuses. Ces derniers sont facilement oubliés.

Les pathogènes pénètrent dans l'organisme majoritairement par les muqueuses qui sont à l'interface avec le monde extérieur. De ce fait, des premières lignes de défense se situent au niveau de ces muqueuses:

• La barrière épithéliale (barrière physique) et le mucus • Les peptides anti-microbiens sécrétés par les cellules épithéliales et cellules de Paneth,

• la flore commensale qui sont des bactéries non pathogènes qui vivent en symbiose avec l'hôte (=microbiote), 

• Les IgA sécrétoires qui peuvent passer dans les sécrétions grâce au phénomène de transcytose dirigée et médiée par le récepteur poly-Ig " ces IgA peuvent capter les bactéries côté lumière intestinale mais aussi côté de la lamina propria et les renvoyer vers la lumière intestinale, et elles sont aussi antivirales en neutralisant les virus qui seraient intra-cytoplasmiques au niveau des cellules épithéliales des muqueuses et en les ramenant vers la lumière intestinale.

• Les lymphocytes intra-épithéliaux

Ainsi que le schéma récapitulatif vu plus haut.

Ce qu’il faut retenir !

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Séquence 2  : Réponses immunes dirigées contre les bactéries à développement extra-cellulaire

I. Généralités des pathologies infectieuses

Les différents types d’agents infectieux :

• Infections bactériennes : - Bactéries extra-cellulaires - Bactéries intracellulaires

• Infections virales = agents intracellulaires stricts

• Infections parasitaires

Ces différents types d’infections vont déclencher réponse immune propre suivant les étapes suivantes (réponse immunitaire) : 1) Innée/naturelle = non spécifique

2) Adaptative qui fait intervenir les lymphocytes (humorale  : LB avec production d’anticorps spécifiques de l’antigène et cellulaire : LT majoritairement dans la défense des germes et des virus intracellulaires) = spécifique

Pénétration des pathogènes : tractus respiratoire, digestif, génito-urinaire, plaies … Cela comprend surtout les muqueuses ainsi que par la peau, qui sont des interfaces de notre organisme avec le monde extérieur. C’est donc au niveau de ces interfaces, que nous aurons un système très développé et beaucoup de défenses immunitaires innées (vu dans la séquence 1)

La réponse immunitaire sera toujours adaptée au niveau d’agression du pathogène : - le nombre de pathogènes - la virulence de ceux-ci

Niveau d’agressions :

Niveau d’agression faibleSeules les défenses naturelles non spécifiques de l’immunité innée vont être mise en place et suffire pour éliminer le foyer infectieux.

Niveau d’agression fort

Défenses spécifiques seront mises en place pour parvenir à contrôler l’infection.

Rappel : Dans les défenses spécifiques, il y a la réponse immunitaire humorale et la réponse immunitaire cellulaire (qui fait intervenir les LT et abouti à une réaction d’hypersensibilité retardée, notamment pour la lutte des bactéries intracellulaires).

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II. Infections bactériennes : les bactéries extracellulaires

On va se focaliser sur la défense immunitaire mise en place lorsqu’il y a une infection de bactéries extra-cellulaires.

Elles peuvent être de plusieurs formes : - Cocci Gram + / Cocci gram– - Bacilles gram-

On distingue les bactéries en fonction de la forme et la nature de leur paroi.

Elles peuvent être pathogènes car :

✓ Elles induisent une réaction inflammatoire localisée, c’est-à-dire que notre immunité innée est activée lorsqu’elles pénètrent dans l’organisme.

✓ Elles produisent des toxines :

✓ Elles aboutissent à des destructions tissulaires.

A. Bactéries extra-cellulaires : immunité naturelle

Nous avons vu précédemment les premières barrières qui tendent à limiter la pénétration des micro-organismes dans l’hôte.

EndotoxinesToxines qui sont portées par la

bactéries

Ex : sur paroi bactérienne, lypopolysaccharide LPS des bacilles gram- → active les macrophages → recrutement d’autres cellules- " peut aboutir choc septique

Exotoxines Sécrétées par la bactériesEx : toxine de la diphtérie qui bloque la synthèse protéique

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La bactérie va se heurter aux :

Pour lutter contre les bactéries à développement extra-cellulaire on a deux étapes :

Etape n°1 : Réponse non spécifique/naturelle par immunité innée : le déclenchement correspond à la réaction inflammatoire. Dans l’immunité innée on a : ! Des acteurs solubles avec une action anti-bactérienne : système du complément ! Des acteurs cellulaires de l’immunité innée par les cellules phagocytaires qui permettra une défense efficace contre les bactéries à développement extra-cellulaire.

Etape n°2 : Réponse adaptative (si le foyer infectieux n’est pas contrôlé par la réponse immunitaire innée) va se mettre en place, et la plus efficace/spécifique contre les bactéries extra-cellulaires est la réponse humorale (de type anticorps).

1) Réponse immunitaire innée anti-bactérienne

C’est une réponse immédiate qui se met en place dans les premiers instants dès que la bactérie à pénétrer dans l’organisme. Dans cette immunité innée, on a des cellules ou des molécules du complément visant à la capture de la bactérie et à la destruction du pathogène.

L’immunité innée commence par une réaction inflammatoire qui correspond à un recrutement et une première activation du système immunitaire (vasodilatation : rougeur, douleur, chaleur). Au niveau du foyer infectieux il y a un ralentissement du flux sanguin (permet aux cellules phagocytaires de quitter la circulation et de migrer vers le foyer infectieux, migration des phagocytes vers les tissus) qui permet de lutter contre la diffusion de la bactérie.

1) Barrières physiques

" L’épithélium (= 1ère barrière physique) ou muqueuse

" La flore normale = commensale = microbiote qui entre en compétition avec la bactérie pathogène pour la fixation et colonisation de l’environnement (au niveau du tractus digestif et des muqueuses, les IgA sécrétoires empêchent la fixation des bactéries sur l’épithélium)

" Le mucus enrobe les micro-organismes et permet de mettre une distance entre l’épithélium et les microorganismes

2) Barrières physiologiques (chimiques)

" Le pH (suc gastrique)

" Des protéines solubles : - Peptides anti-microbiens : Lysozyme (clive les peptidoglycanes), Défensines - Complément

3) Barrières phagocytaire

s

(immunité innée se met en place) " Monocytes & macrophages

" Polynucléaires neutrophiles Ne pas oublier qu’il y a plusieurs types de cellule phagocytaire.

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L’immunité innée va mettre en jeu : (détaillé juste après) - Le complément (molécules solubles) - Les cellules de l’immunité innée sont activées via des Récepteurs de motifs : Pattern Recognition Receptor : PRR (récepteurs non spécifiques de motifs communs à plusieurs pathogènes) et les cytokines inflammatoires.

➢ Effecteurs solubles : le système du complément :

Ces différentes fractions protéiques sont activées par les composés bactériens (notamment les composés de la paroi bactérienne)

Rôles du complément :

. Résumé : le complément va avoir plusieurs actions. 1. Il peut être nocif pour les bactéries en permettant leur lyse par la formation de pores = lyse osmotique

2. Il peut aussi recruter les cellules de l’immunité innée (chimiotactisme) telles que les monocytes, macrophages et les PNN grâce aux anaphylatoxines (protéines chimiotactiques du complément)

.3 Le complément va opsoniser la bactérie avec le Cb3, qui la recouvre. Ceci facilite la phagocytose de la bactérie par le phagocyte.

Cytotoxique pour certaines bactéries

(Gram-)

Formation des pores au niveau de leur paroi qui va provoquer la lyse osmotique de la bactérie Gram-

Opsonisation (= recouvrement)

Recouvrement par le C3b-phagocytose (fraction actif) qui va permettre la phagocytose de la bactérie car les macrophages ont un récepteur de C3b et ils vont donc être attirés et vont phagocytés beaucoup plus rapidement la bactérie.

Génère l’inflammation

On a des produits de clivage du complément qui vont activer des mastocytes, qui sont chimioattractants (anaphylatoxine) pour recruter les polynucléaires et les macrophages, donc on a une réaction inflammatoire induite par les molécules de clivage du complément. Cela va permettre ensuite production locale par ces cellules de cytokines pro-inflammatoires (IL-1, TNF⍺, IL-6, IL-8  ), les IL-8 sont des recruteurs de PNN. Les cytokines sont majoritairement secrétées par les macrophages et légèrement par les cellules endothéliales au niveau du foyer infectieux

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➢ Cellules de l’immunité innée Comment ces cellules vont reconnaitre les pathogènes ?

Les cellules de l’immunité innée expriment des récepteurs non spécifiques reconnaissant des motifs communs à plusieurs pathogènes et de signaux de danger à la surface de cellules endommagées.

Ces récepteurs peuvent appartenir à plusieurs familles protéiques.

Ex parmi les PRR : les Toll Like receptor ou d’autres récepteurs

Récepteurs reconnaissant les pathogènes ou PRR : Ce sont les récepteurs de motifs ou PRR (PAMPs recognition receptor) → Récepteur type Toll (TLR pour Toll-Like Receptor) : les plus connus (détaillé ci-dessous) → Récepteur du LPS (CD14) → Récepteurs du mannose : glucides de paroi des bactéries, levures, champignons → Récepteurs des glucanes : glucides de paroi des bactéries, levures, champignons → Récepteurs éboueur (scavenger) : ligands poly anioniques paroi bactéries GRAM positives

→ Récepteur de type Toll ou TLR :

= Récepteurs spécifiques de différentes composantes des agents infectieux (attention, ce n’est pas comme un TCR ou BCR, le TCR ne reconnait pas spécifiquement un épitope)

• TLR ont des spécificités particulières : - TLR-2 : reconnait les composants qui n’existe que dans la paroi bactéries GRAM+ - TLR-4 : reconnait les composants qui n’existe que dans la paroi bactéries GRAM-

• Ces TLR sont membranaires, ce sont des récepteurs avec une partie extra-cellulaire, transmembranaire et intracellulaire, intracellulaire qui va transduire le signal. Lorsque le TLR reconnait un motif pathogène, il va transduire un signal à la cellule : c’est un signal d’activation de facteur de transcription.

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Ex : On va activer la voie NF-kB, ce facteur de transcription permet la synthèse de cytokines, molécules d’adhérence et de costimulateur donc des gènes impliqués dans l’inflammation. On peut également stimuler la production d’interférons, l’expression de cytokine va être elle impliquée dans l’inflammation aiguë, l’amplification de la réaction inflammatoire tandis que les interférons ce sont des molécules qui auront un effet anti-viral.

Une fois que les TLR ont reconnu un motif pathogène ils transduisent un signal qui permet la sécrétion de cytokines et de chimiokines par les macrophages et ont pour rôle/effet de recruter des cellules de l’immunité présentes dans la circulation sanguine.

Suite à la libération des cytokines, il y a recrutement des leucocytes et des PNN  par la réaction inflammatoire.

Réaction inflammatoire : Va activer les PNN de la circulation sanguine qui vont subir différentes étapes :

Capture " Rolling sur l’endothélium des vaisseaux " Adhésion ferme entre intégrine et ICAM " Diapédèse entre deux cellules endothéliales

Une fois dans le tissu, le PNN pourra agir par plusieurs mécanismes : phagocytose, sécrétion de cytokines, dégranulation de produits préformés dans les granules cytoplasmiques et production de NETS.

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2) Description des différents intervenants

• Programme d’élimination des agents pathogènes, mécanisme effecteur permettant d’éliminer les agents pathogènes : 1) Phagocytose 2) Dégranulation 3) Pièges ADN extra-cellulaire (NETS)

1) Phagocytose :

Polynucléaire neutrophile

Conditions physiologiques

- Cellules phagocytaires présents en grand nombre dans le sang circulant, ce sont les leucocytes les plus nombreux du sang périphérique

- Absents des tissus

Lors d’un épisode

infectieux

- Premières cellules sur les lieux, cellules les plus rapides Présents en grand nombre précocement au site de l’inflammation.

Chimiotactisme

La cellule phagocytaire est attirée par la bactérie par chimiotactisme, elle va adhérer à la bactérie et activer sa membrane qui va s’invaginer autour de cet agent pathogène.

Adhérence

Activation membranaire

Initiation phagocytose

Formation phagosome

La bactérie est incluse dans une vacuole : le phagosome, et dans ce phagosome il va y avoir une fusion avec d’autres compartiments cytoplasmiques : les lysosomes.

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3) Pièges ADN extracellulaire (NETS) :

Ce sont des structures de chromatine décondensée (ADN) qui porte à sa surface des protéines d’histones et protéines anti-microbiennes.

A : Cocci

B : Bacilles

C : Bacilles

Il y a des protéines anti-microbiennes et enzymes qui vont venir se coller, cela va permettre de capturer la bactérie et en même temps la détruire.

Formation phagolysosom

e

La fusion donnera le phagolysosome contenant des enzymes lytiques.

Phagolysosome : C’est là qu’on va avoir les produits bactéricides

• Libération de molécules anti-microbiennes :

- Protéines cationiques (défensines, histones…)

- Enzymes protéolytiques (lysozyme, PR3…)

- Protéines chélatrices de métal (lactoferrine…)

Une fois que le PNN a phagocyté une bactérie il va pouvoir déclencher un autre mécanisme : l’explosion oxydative. Elle ne peut survenir qu’après phagocytose de l’agent pathogène.

L’explosion oxydative est permise grâce à une enzyme clé : la NADPH oxydase et permet la formation de peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée) et des espèces réactive de l’oxygène qui seront microbicides.

Lyse et digestion

Les enzymes vont permettre la lyse de la bactérie et sa digestion par la cellule phagocytaire.

Libération produits de

dégranulation

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Les NETS sont donc des pièges pour les agents pathogènes : - Capture - Neutralisation - Exposition à une concentration élevée de molécules anti-microbiennes - Prévention de la dissémination - Destruction

Si les bactéries n’étaient pas prises dans le filet elles pourraient facilement échapper aux molécules anti-microbiennes. Tandis que lorsqu’elles sont capturées, le temps au contact des bactéries est augmenté et permet l’action bactéricide.

Résumé du PNN : Le PNN est un acteur cellulaire pivot de l’immunité innée notamment dans la défense des bactéries extra-cellulaire. • Rapidité de migration sur le site infecté (premier)

• Stockage de molécules « prêtes à l’emploi » (préformées) libérées très rapidement sous l’effet des stimuli : protéases, médiateurs lipidiques, cytokines soit des composés bactéricides soit des composés qui amplifient la réaction inflammatoire locale.

• Assemblage rapide d’un système multimoléculaire : NADPH oxydase :

! Production de FRO (forme réactive d’oxygène) : Explosion oxydative

! - Destruction de l’agent pathogène - Remodelage tissulaire et cicatrisation - Régulation de l’engagement des réponses immunitaires

! ATTENTION ! : Le PNN est une arme à double tranchant Lorsque le PNN est stimulé de façon excessive ou dans un lieu inapproprié, on peut aboutir à des lésions tissulaires sévères dans le cadre de maladies inflammatoires aiguës ou chroniques, systémiques ou localisées à certains organes (SDRA, ischémie reperfusion, BPCO, vascularites, polyarthrite rhumatoïde …).

Parmi les cellules de l’immunité innée pour l’élimination de bactérie extracellulaire on a les macrophages : • Capacité microbicide inférieure à celles des neutrophiles mais mêmes mécanismes (phagocytose et explosion oxydative)

• Sécrétion importante de cytokines (x10-100/neutrophiles) : c’est leur spécialité

• Durée de vie plus longue que celle des neutrophiles

• Destruction des bactéries à multiplication extra-cellulaire par phagocytose mais aussi intracellulaire

• Rôle majeur dans l’élimination des cellules mortes, débris… Cela notamment grâce à la reconnaissance de fraction du complément

Macrophages

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- Les macrophages vont influencer l’activation d’autre cellule du système immunitaire : lymphocytes, fibroblastes (remodelage tissulaire)

- Sécrétion de cytokines (spécialité des macrophages) qui vont engendrer l’inflammation avec

production de IL-6, TNF-⍺, IL-1 ;

o synthèse de molécule du complément par les hépatocytes

o l’action des cytokines inflammatoires sur le SNC va provoquer une fièvre.

Les cytokines produites par le macrophage vont créer un environnement qui sera soit de type :

o TH1 sécrétion plus importante IL-12 par les macrophages

o TH2 si le macrophage sécrète principalement les IL-10

Cet environnement TH1, TH2 (ou autres) conditionne la réponse immunitaire adaptative qui va suivre.

B. Bactéries extra-cellulaires : immunités humorale

La réponse adaptative lors de bactérie extracellulaire celle mise en place et surtout une immunité humorale.

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1) Effets protecteurs des anticorps

L’épitope de l’antigène correspond à la petite séquence reconnue par l’anticorps (par le Fab) et le Fc va permettre de recruter les cel lu les phagocytaires qui portent un récepteur de Fc.

La bactérie peut être recouverte d’anticorps. Grâce au Fc, ces derniers peuvent activer le complément (C1q).

On peut aussi activer une cellule phagocytaire lorsqu'elle porte un récepteur de Fc. C’est le cas des monocytes/macrophages et des PNN.

La phagocytose de la bactérie peut également être engendrée par une molécule du complément, c’est l’opsonisation par le C3b, et lorsque la bactérie est opsonisée par le C3b là aussi cela active le macrophage car il possède des récepteurs dits de type CR1 qui sont des récepteurs pour le C3b qui va activer la phagocytose de la bactérie.

Effet neutralisant si toxine

Soit la toxine sécrétée par la bactérie soit la toxine portée directement par la bactérie. (ex : diphtérie)

Activation du système du complément

(IgM>IgG3-IgG2-IgG1)

Les anticorps vont reconnaitre un épitope particulier spécifique d’une bactérie donnée : ils vont se fixer à la bactérie, puis grâce à leur fragment constant ils vont activer le système du complément.

Attention tous les anticorps n’activent pas le système du complément : IgG4, IgA et IgE n’activent pas le complément.

Opsonisation des bactéries

Lorsque les anticorps vont recouvrir la bactérie, comme ils ont tous des fragments constants (Fc), les cellules de l’immunité innée qui ont un récepteur de fragments constants seront activées et vont pouvoir venir lyser ou phagocyter la bactérie.

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2) Fonctions effectrices de l’immunité dirigée contre les bactéries extracellulaires

La réponse immune adaptative dirigée contre la bactérie extracellulaire :

On a (ci-contre) un LB qui est activé par une bactérie, un microbe. Ce LB va se différencier en plasmocyte et sécréter des anticorps spécifiques de l’antigène reconnu à la surface du microbe.

1- Neutralisation du microbe de la bactérie et de ses toxines

2- Opsonisation de la bactérie (c’est-à-dire que la bactérie va être recouverte d’Ac), et le fait d’opsoniser la bactérie par les Ac active la phagocytose de la bactérie par les phagocytes : PNN ou monocyte/macrophage.

L’opsonisation de cette bactérie peut activer les cellules NK et à ce moment on peut activer l’ADCC (Antibody dependent cellular citotoxicity) (très peu utilisé pour les bactéries extracellulaires, surtout utilisé pour les parasites et les germes intracellulaires).

3- Les anticorps (IgM et le IgG de type 1 à 3) peuvent activer le complément, cela active la voie classique du complément (C1q) et lorsque le complément est activé, il va permettre lui-même la lyse des bactéries.

Il permet aussi l’opsonisation de la bactérie par le C3b qui va faciliter la phagocytose des bactéries. L’activation du complément engendre des médiateurs inflammatoires qui sont C3a et C5a qui sont des anaphylatoxines qui vont recruter d’autres cellules de l’immunité innée au niveau du foyer infectieux.

III. Mécanisme d’échappement des bactéries extracellulaires

• Variation antigénique : mutation des molécules de surface

→ Absence de reconnaissance par les cellules de l’immunité

• Inhibition de l’activation du complément (interaction de capsules riches en acide sialique)

• Résistance de la bactérie à la phagocytose (bactéries encapsulées ex : streptococcus pneumoniae), aux enzymes lysosomiales

• Neutralisation des formes réactives de l’oxygène (FRO) (sécrétion d’une catalase qui neutralise H2O2 ; ex : staphylocoques)

• Échappement aux effets des anticorps (sécrétion d’une protéase détruisant les IgA ; ex Neisseria gonorrhoeae)

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POUR LA DEFENSE CONTRE LES BACTERIES EXTRA CELLULAIRES :

• Premières défenses:

- barrières physiques: épithélium, microbiote, mucus

- barrières chimiques: pH, peptides anti-microbiens

-cellules de l'immunité innée: monocytes/macrophages et polynucléaires neutrophiles qui sont des cellules phagocytaires

• Immunité innée: mise en place après réaction inflammatoire

" Activation du complément: molécules solubles de l'immunité innée qui permettent la lyse osmotique du pathogène ou son opsonisation-phagocytose (opsonisation par C3b facilite la phagocytose car les phagocytes portent des récepteurs pour le complément)

" Cellules de l'immunité innée portant les Pamps recognition receptors (PRR) comme les TLR

- Macrophages: sécrétion de cytokines pro-inflammatoires+++, phagocytose

- Polynucléaires neutrophiles: phagocytose # engendre explosion oxydative avec libération de formes réactives de l'oxygène bactéricides, NETs (pièges d'ADN extracellulaires couverts d'enzymes et peptides anti-microbiens), dégranulation

Immunité adaptative: REPONSE HUMORALE +++

• Les anticorps vont avoir 3 fonctions vis à vis d'une bactérie extra-cellulaire (Cf TD sérologie):

- effet neutralisant (capte la bactérie ou la toxine)

- activation du système du complément par la voie classique (seules IgG1,2 et 3 et IgM)

- opsonisation-phagocytose (je parle ici d'opsonisation du germe par les Immunoglobulines)

Ce qu’il faut retenir !

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