UE9-IMMUNOPATHOLOGIE Pr P.GASQUE

Date : 02/03/2015Plage horaire : 16h15-18h15

Promo : DFGSM2 2015/2016Enseignant : Pr GASQUE

Ronistes :

LAW-KAM Thomas PARATIAN Rayan

LE SYSTEME CLEF DE LIMMUNITE INNEE: LE COMPLEMENT

I-L immunit inneA. Immunit Inne et Immunit Adaptative B. Qu'est-ce qu'un pathogne?1- La reconnaissance slective (concept 1)

2- Pathogne = microbes + dbris drivs de l'hte (concept 2)

C. Les mcanismes de reconnaissance

1- Introduction

2- Le rle du PRR (TLR4) 3- Le rle du LPS

4- Les diffrents PRR

D. Un exemple de PRR: Les Toll Like Receptor (TLR)

II- Systme de dfense contre les virus

III- Systme de dfense contre les bactries

A. La phagocytose

B. Le systme du complment

1- Introduction, historique, gnralits 2- Les 3 voies d'activation

Introduction

L'objectif de ce cours est de comprendre quel est le rle de l'immunologie. De manire gnrale, son rle essentiel est de tuer les pathognes.

Le mot pathogne devra tre pris au sens le plus large possible, a n'est pas qu'un microbe, a peut tre une cellule cancreuse ou une cellule apoptotique.

L'immunologie comprend deux grands volets:

-l'immunit inne (II) immunit naturelle mise en place ds qu'on sera infect en contact avec un lment pathogne (phase de minutes heures)

-l'immunit adaptative (IA) ne peut se faire que si l'immunit inne a t instruite. L'objectif tant de produire des anticorps, des cellules T, CD4, CD8 qui vont ragir beaucoup plus tardivement.

En d'autres termes, si votre II n'a pas lieu et que vous attendez l'IA, celle-ci ne pourra pas tre efficace. Vous serez dj dcds de cette infection parce que votre systme immunitaire (SI) aura mis trop de temps ragir contre l'agent infectieux.

L'II nous protge des lments pathognes tout en prservant nos cellules normales. Le systme du complment, pourtant trs cytotoxique, va liminer les pathognes mais pargner nos propres cellules.

I-L immunit inne

A. Immunit Inne et Immunit Adaptative

-L'II est la premire apparatre, les premires heures voire les premiers jours suite une infection.

Elle comprend les phagocytes, les macrophages, les cytokines pro-inflammatoires (TNF), les interfrons anti-virales et .

(Les interfrons concernent l'immunit lymphatique)

-Inluctablement, l'IA sera beaucoup plus tardive et ne pourra tre tablit que si l'II a jou son rle. Elle comprend les lymphocytes T et les lymphocytes B capables de produire une quantit importante d'anticorps lorsqu'ils se diffrencient en plasmocytes.

(Partie infection approfondie par JJH)

Cells and molecules of immunity

Voici une autre reprsentation de la dichotomie mais cette fois-ci au niveau des cellules impliqus dans la fonction des diffrents SI.

-On abordera essentiellement le rle des macrophages, du complment, du neutrophile.

-Les Natural Killer, les basophiles et les osinophiles ne seront pas abords. (Vu avec JJH) Notez juste que le basophile est impliqu dans l'asthme et agira contre un pathogne qui est un allergne. Les osinophiles sont impliqus dans la dfense anti-parasitaire. Ils vont sagrger aux parasites et par un mcanisme de dgranulation, librer de nombreuses protases responsables de la dgradation du parasite.

-Les cellules de l'II ont des fonctions phagocytaires et de lyse (raction allergique).

-Dans l'IA, on retrouve les lymphocytes T et B avec une production d'anticorps et de CD8 cytotoxiques. L'activit cytotoxique est dpendante des CD8 et l'activit de lyse (neutralisation) est dpendante des anticorps.

Dans le cas du Chikungunya ou du Zika, les Ac vont neutraliser le virus et lempcher de pntrer dans la cellule cible. Bloquer l'entre du virus dans la cellule revient bloquer son action puisque le virus est dpendant de la cellule hte pour se rpliquer et se multiplier.

Cette diapo nous rappelle que l'II est rapide (en heures) et fait intervenir les macrophages pour la phagocytose, le systme du complment et les Natural Killer qui permettent d'liminer les bactries.

Cette premire tape permet de crer l'IA. On parle dinterconnexion.

B. Qu'est-ce qu'un pathogne?

1. La reconnaissance slective

-Les cellules reconnaissent l'lment pathogne et vont le cibler slectivement. Cette tape cl est la reconnaissance du non- soi: le systme immunitaire discrimine nos cellules normales prserver des cellules cancreuses/infectes qui se comportent comme un pathogne.

-Lyse puis phagocytose.

-Le pathogne exprime un ligand appel PAMP (Pathogen Associated Molecular Pattern). Ex: LPS

-La cellule immunitaire, ici le macrophage, reconnat slectivement ce ligand via un rcepteur appel PRR

(Pattern Recognition Receptor). Ex: Toll-like receptor

Concept numro 1: Les PRR reconnaissent slectivement plusieurs ligands.

Slectivement mais non spcifiquement car il reconnat non pas un ligand mais plusieurs ligands exprims par les pathognes.

Il faut bien que le systme immunitaire reconnaisse une large varit de pathognes (il existe 50000 virus). Si la reconnaissance tait spcifique, on aurait eu 50 000 rcepteurs pour 50 000 virus!

Ce qui fait l'originalit de notre systme immunitaire, c'est que seuls quelques PRR suffisent reconnatre la plus grande varit et la plus grande complexit de pathognes.

-Le virus de la rougeole ( gauche)

-Bactrie (au milieu)

-Champignon ( droite)

Seuls quelques PRR sont impliqus dans la reconnaissance de tous ces lments pathognes, aussi varis et aussi diffrents soit-il.

2. Pathogne = microbes + dbris drivs de l'hte

Concept numro 2: Les pathognes ne se rduisent pas seulement aux microbes.

Les cellules cancreuses et les cellules infectes sont des pathognes galement et doivent tre limines par le systme immunitaires.

Cette image montre une infection bactrienne pulmonaire qui a entran une forte ncrose chez un patient dcd:

-en rouge: des bactries

-en blanc: dbris cellR/corps apoptotique/ vsicules/ BLEBs

Ces dbris cellulaires comportent des substances toxiques et se comportent donc comme des pathognes, au mme titre que les bactries prsentes. Ils doivent donc tre limins.

Si l'organisme a une dficience dans l'limination et la reconnaissance de ces dbris cellulaires, cela peut aboutir des maladies auto-immunes:

-dbris cellulaires riches en ADN dans le lupus

-myline dans la sclrose en plaque

Dans le cerveau, l'accumulation de myline doit tre limine parce qu'elle fait partie des dbris cellulaires. Si elle n'est pas limine, des Ac ou lymphocytes T vont tre auto-ractifs contre la myline donnant la Maladie de la sclrose en plaque.

Role of host-derived cofactors in pathological mechanisms (hence a pathogen)

Cette image montre une infection par un aspergillus chez un patient dcd qui a t atteint du VIH et fortement immunodficient avec un taux CD4 faible.

La flche du haut reprsente l'infection par un aspergillus.

En plus de cette infection par l'aspergillus dans le cerveau, il a eu une accumulation de neutrophiles (en noire). Ces neutrophiles qui sont censs venir liminer l'aspergillus, meurent par apoptose et librent une grande quantit de substances toxiques.

Ce patient a donc doublement succomb:

-par l'infection l'aspergillus

-par la toxicit des dbris cellulaires (neutrophiles apoptotiques)

Les PRR vont reconnatre ces dbris cellulaires par le motif DAMPs (Damage/Danger Associated Molecular Patterns) ou Alarmins.

Innate immune response in adversity

-L'aspergillus (vu prcdemment)

-Dans l'ischmie crbrale (stroke), il y a une trs forte destruction du tissu crbral. Les neurones meurent par apoptose (noyau en brun, technique Tunnel). Le SI doit reconnatre ces cellules apoptotiques et les liminer.

-Dans le cas du cancer du cerveau, le SI peut reconnatre et liminer les cellules cancreuses. Le glioblastome multiforme (GBM) est le cancer du cerveau le plus dangereux. A ce stade (grade IV), l'exrse est ncessaire. La survie est possible que si l'exrse est parfaitement ralise.

A retenir: Le SI ne reconnat pas uniquement que des microbes mais galement des dbris cellulaires dont la cellule cancreuse.

C. Les mcanismes de reconnaissance

1- Introduction

How do your cells define "self" versus "danger-sef" and "non-self"?

(In the absence of acquired knowlegde!!!)

Entre quelque chose du soi et quelque chose du non soi, en passant par tous les scnarios possibles (plaques amylodes, protines prions ou bactries), la tche du SI est extrmement difficile puisquil devra dun ct prserver et de lautre reconnatre et sengager dans llimination de ce pathogne.

Le tout sans aucune connaissance de ce qui est pathogne et de ce qui ne lest pas.

Lapprentissage du SI peut tre vu comme celui dun enfant : si on lui donne un citron, il ne le mangera pas car il sait que cest acide et donc dsagrable pour lui. Cest la mme chose pour notre SI : nos macrophages ont des sensors (PRR) ou dgustateurs qui vont dtecter les sucres. Si ceux-ci sont plaisants, les macrophages les phagocytent. On verra que le complment, au travers de lectines telles que Mannan Binding Lectin (MBL), est capable de dtecter des pathognes exprimant des sucres particuliers (carbohydrates) et qui dtermineront sil y aura phagocytose ou non.

(Ces 2 paragraphes ci-dessus sont tirs de la rono de l'anne prcdente. L'explication est plus claire que celle donne en cours)

La protine amylode est une protine anormale qui s'accumule chez les patients atteints dAlzheimer.

Le prion est une protine normale qui peut changer sa conformation et se comporter une protine anormale.

2- Le rle du PRR (TLR4)

Le SI dtecte des sucres (hydrate de carbone) ou des lipides (LPS ou lipopolysaccharide).

Un virus peut aussi tre dtect par notre SI puisqu'il contient une longue chane de sucre:

-ribose pour les virus ARN

-dsoxyribose pour les virus ADN

Les bactries sont reconnues par leur peptidoglycane (sucre).

All cells express innate immune receptor (Pattern Recognition Receptors, PRRs) sense and respond to "pathogens"

Charles Janeway, le pape de l'immunit inn a introduit le concept du PRR.

Le PRR est capable la fois de reconnatre des pathognes, des cellules apoptotiques et des protines pathognes (prion, amylode).

Ces PRR agissent comme un systme de surveillance qui donner l'alerte en contact avec un lment pathogne.

L'exemple le plus connu aujourdhui est le Toll Like Receptor 4 (TLR4) qui est le rcepteur du LPS.

Le franais, Jule Hoffman a beaucoup uvr dans lidentification des mcanismes de reconnaissance et de signalisation permettant de contrler l'infection.

Chose inhabituelle, il n'a pas travaill avec des souris ni chez l'homme mais sur des drosophiles. Grand patron de limmunologie franaise, il obtient son prix Nobel en 2011 en mme temps que Bruce Beutler et Ralph Steinman.

Les travaux de Ralph Steinman concernent l'IA et l'identification des cellules dendritiques tandis que ceux de J. Hoffman et de B. Beutler se portent plutt sur lII.

Hypothesis: Defect in a gene coding for a PRR of innate immune system will increase susceptibility to infection

Si un gne codant pour un PRR est mut, est-ce

que le SI perdrait sa capacit lutter contre l'infection?

Pour cette tude, la drosophile est un modle de choix.

Le temps de reproduction et la dure d'exposition ncessaire pour induire une mutation sont beaucoup plus courts chez la drosophile que chez la souris.

Une drosophile est expose un produit chimique ou aux UV. Sa descendance au bout d'une semaine aura cette mutation.

The role of the Toll and imd pathways in the immunity in D melanogaster

L'image montre une drosophile morte recouverte de champignons.

L'exprience consiste induire des mutations chez des drosophiles et ensuite les exposer soit des bactries soit des champignons. On observe alors le taux de survie des drosophiles.

Sur la courbe de survie, la flche jaune indique un mutant marqu Tl-. Ce clone de drosophile avait une mutation dans un gne appel Toll.

Il s'avre que le taux de survie des drosophiles diminue fortement lorsque leur gne Toll est mut.

Toll est donc impliqu dans la lutte contre des agents infectieux de type champignon. Ce qui est vrai galement pour la bactrie E. Coli.

Charles Janeway a mis en vidence, lhomologue humain de Toll, appel Toll-like rcepteur.

Ces tudes montre que les TLR sont impliqus en tant que PRR dans l'limination des pathognes. Cependant, le ligand n'avait toujours pas t identifi.

NB: Les articles scientifiques sont publis dans des journaux scientifiques dont la rputation est reprsente par le facteur d'impact.

Impact de Cell: 40

Impact du Journal de l'le: de l'ordre de 0,00qqchose

Les meilleurs journaux sont Cell, Nature, Nature Medicine avec un trs fort facteur d'impact

3- Le rle du LPS

Quel est le ligand (exprim par le pathogne) capable de se fixer sur Toll et d'induire les activits anti- infectieuses?

First data arguing that LPS is ligand of TLR (4)

Une premire rponse a t apporte par Bruce Beutler.

Une exprience est mene sur des souris dont le gne TLR4 est mut (appeles C3H/Hej).

On observe que ces souris n'taient pas capables d'induire une rponse anti-infectieuse lorsqu'on leur administre le LPS.

Ce qui laissait subodorer que le LPS serait un ligand de TLR4.

Shizuo Akira et son groupe de recherche japonais, auteurs de 800publicationssur l'immunologie inne mnent des expriences 24h/24.

Des souris mutantes (TLR4-/-) ont t exposs du LPS.

Au contact du LPS, les souris Wild type ont une trs bonne rponse de ses cellules avec une grande production de TNF.

En revanche, chez les souris knock out (rond blanc), la production de TNF induite est fortement diminue.

Cette exprience a permis d'identifier le ligand du TLR4.

Une bactrie qui exprime du LPS sera reconnu par le TLR4 exprims par les cellules immunitaires. Ce qui va induire la production des cytokines et l'activation d'autres cellules immunitaires qui vont phagocyter la bactrie.

LPS (Lipopolysaccharide) component of Gram- bacteria

Le LPS est exprim en grande majorit par les bactries GRAM-. Ceci explique le principe de la coloration. Le LPS empche le colorant de pntrer la bactrie et lorsqu'on ajoute la -mot inaudible- elle devient rose au lieu d'tre violette. (Vu avec Jaffar Bandjee)

Le SI reconnat la bactrie GRAM- par le LPS.

Les GRAM+ seront reconnus par les lipoprotines, l'acide lipotichoque et les peptidoglycanes (rouge) fortement exprims.

4- Les diffrents PRR

Several PRRs (many are TLR) are involved against every single pathogen (PAMPs)

Le peptidoglycane (PGN) des bactries GRAM+ est reconnu par le TLR2.

Les virus ADN sont reconnus par TLR9. Les virus ARN sont reconnus par TLR3 et TLR7.

Une grande famille de TLR est donc impliqu dans la reconnaissance des pathognes:

-de TLR 1 11 chez l'homme

-de TLR 1 13 chez la souris

Ces PRR de type TLR ont la capacit de reconnatre slectivement diffrents lments pathognes.

Dans la grande majorit des cas, les TLR sont exprims la membrane pour dtecter des bactries extracellulaires.

D'autres PRR cytosoliques, sont exprims lintrieur des cellules pour dtecter les virus et les bactries intracellulaires.

Ex: RIG-1 et MDA5

Mycobacterium tuberculosis est un exemple de bactrie intracellulaire qui se cache dans les macrophages et rendre le patient totalement immunodprim.

Co-engagement of many PRRs will boost innate immune response to clear pathogens Reprsentation schmatique du tableau prcdent

D. Un exemple de PRR: Les Toll Like Receptor (TLR)

TLR signaling pathways in macrophages will alert surrounding cells (role of cytokin

-Cette diapo nous illustre lexemple du LPS (TLR Ligand) et du TLR4 exprim par le macrophage.

-Ce quil faut savoir cest que lorsquon aura ce type dinteraction, il y aura lintervention de molcules adaptatrices (retenir rle de MYD88) qui va induire une cascade dactivation.

Ensuite NF-KB (facteur de transcription trs important en immunologie) sera alors phosphoryl et donc activ. Il va permettre lactivation de la transcription de gnes codant pour des cytokines (TnF et IL-1 ) ou encore des chimiokines (substance qui permet lattraction des cellules bactriennes= chimiotactisme Ex : MCP1).

-Cest un processus extrmement rapide qui induit la production des cytokines et permettent ainsi lactivation du systme immunitaire.

Exemple in Sepsis: Bacteria are detected at entrance and lead to cytokine and chemokines (Alert)

-On a sur cette diapo lexemple dun sepsis (infection systmique par une bactrie).On aura une trs forte concentration de bactrie dans le sang. Le patient peut trs rapidement dcder mais il dcdera que si son systme immunitaire nest pas efficace.

-Pour rsumer le mcanisme daction, une bactrie pntre lintrieur dune muqueuse fragilise au niveau de la peau. Dans la majorit des cas il ny aura pas de sepsis. Les LPS de ces bactries vont activer les macrophages. Ces macrophages vont produire beaucoup de cytokines (TnF et IL-1 ) et des

chimioquines (IL-8). Ces substances vont diffuser au niveau des vaisseaux. Ces vaisseaux sont des sources trs riches en cellules immunitaires (macrophages, neutrophiles, monocytes) qui vont alors percevoir le signal dinfection et infiltrer le site dinfection pour aller lutter contre linfection bactrienne.

- Si votre patient est immuno dprim ou si la charge bactrienne est trop importante, il ne pourra pas lutter. Il y aura deux complications : les bactries librent beaucoup de LPS et le systme immunitaire qui dtruit nos propres cellules. En gnral le patient est en choc septique, il est trs vite en ranimation car il aura un multi organ failure (tous les organes principaux vont lcher) il faut rapidement le maintenir en lui donnant des antibiotiques. Les antibiotiques tuant les bactries vont librer encore plus de LPS.

RESUME 1:

-Toutes nos cellules sont capables de dtecter une infection.

-Toutes nos cellules sont capables dexprimer des sensors pour dtecter les pathognes (PRRs).

-Les PRRs peuvent tre extracellulaire (pour dtecter les bactries, les parasites) ou intracellulaire (pour les virus, bactries intracellulaire)

-Les PRRs vont engager des voies de signalisation.

-Ces voies de signalisation vont permettre de librer des cytokines et des chimiokines pour alerter le systme immunitaire.

-Les cytokines nont aucun effet sur les virus.

II Virus

Model to study the innate immune response against viruses (e.g. Influenzae)

-Comment liminer un virus ?

-Jean Lindenmann, prix Nobel, a dpos un modle en 1957 qui a permis de rpondre cette question.

-Pour son exprience il a utilis un incubateur naturel : un uf qui contient lembryon dans lequel il a pu injecter des virus.

-Il a voulu identifier les substances qui taient libres par lembryon pour essayer de se protger de linfection virale.

Very simple experiment to identify a molecule called interferon (alpha/beta)

-Lexprience est illustre ci-contre : il a inject dans un premier uf (en bleu) le virus influenza (virus de la grippe) inactiv.

-Il a considr que ce virus serait capable dinduire une rponse permettant de protger un autre embryon.

-Suite cette exprience il a pris lextrait de lembryon expos au virus la premire fois et il la mis sur un autre uf dans lequel il a inject un virus vivant (capable de tuer lembryon). -On remarque dans ce deuxime uf que lembryon est protg.

-Donc il a bien identifi un facteur qui est libr dans la 1ere exprience et qui est capable de protger le 2eme embryon.

- Cette substance sappelle linterfron.

-Il a montr que ce facteur est soluble, sensible la trypsine et labile au contact de la chaleur.

-Linterfron est donc une protine.

IFN-type I (alpha and beta) mode of action

-Sur ce schma on voit que la 1ere cellule est infecte par un virus, cette cellule va rpondre en produisant ce facteur interfron.

-Cet interfron va par la suite induire la production de protines antivirales. Ce qui fait que le virus ne pourra pas infecter lautre cellule.

IFN type I drives an anti-viral state in neighboring cells

-Retenir la 3eme tape sur cette diapo : quand linterfron se fixe sur son rcepteur, il va induire la production dISG (interferon stimulated G).

ISG (IRG) and antiviral effects

-Illustration de toutes les ISG.

-Retenir la premire ISG (encadr rouge) qui code pour une RNASE (OAS, RNASEL).

-Linterfron va induire la production de ces ISG.

-Ces ISG vont empcher les virus de se rpliquer.

RESUME 2 :

Les virus sont des pathognes intracellulaires

Les PRRs comme TLR3/7 et RIG-I, ou encore MDA5 reconnaissent les virus

Les voies de signalisations sont actives pour induire l'expression d'interfrons de type I (alpha et beta)

Les interfrons de type I se fixent leurs rcepteurs et engagent des voies de signalisations plus pousses

Les ISG produits contribuent limiter l'infection.

Mais quen est il des bactries?

III. Bactries

-Contrairement aux virus, les bactries vont tre limines par phagocytose et par lyse

Engagement of one or many PRRs will induce lysis/phagocytosis of pathogens?

A Phagocytose

-Les bactries vont tre dtectes par les macrophages, puis phagocytes. A l'instar des virus, nous aurons un ligand, un pathogne et un rcepteur. Mais cette fois, il y aura induction de la lyse et de la phagocytose.

Ilya Ilyich Mechnikov (lie Metchnikoff) (15 May 1845 15 July 1916)

He received the Nobel Prize in Medicine in 1908, shared with Paul Ehrlich, for his work on phagocytosis (starfish) at the root of our current understanding of innate immunity. He is also credited by some sources with coining the term gerontology in 1903, for the emerging study of aging and longevity.

-

Elie Metchnikoff a travaill avec Pasteur sur la comprhension des mcanismes de phagocytose. Il a identifi dans les toiles de mer de grandes cellules grises (image du milieu) avec lintrieur des bactries (en rouge). Il a donc dcrit la capacit des cellules ingrer des pathognes. Il est considr comme le pre de limmunologie.

Pathogens and host-derived DAMPs recognized by M

Eating oil dropletseating bacteriaeating uric acid crystal

M: Sensing and responding to all kind of danger!!!

On sest rendu compte que cette fonction ntait pas uniquement contre les bactries.

Image de gauche : Capacit des macrophages reconnatre des gouttelettes lipidiques et de les liminer. Si on ne les limine pas, on peut aboutir lathrosclrose (accumulation de lipides dans les artres).

Image de droite : La goutte est-elle due laccumulation dacide urique ? Non, ce nest pas lacide urique qui est lorigine de la maladie. Le macrophage est minuscule par rapport au cristal dacide et il tente de le ramener vers lui pour le phagocyter. Cependant il ny arrive pas et va se mettre librer normment de composs toxiques par hyper activation.

-Les cellules qui vont tre impliques dans la phagocytose jouent un rle extrmement important notamment pour tout ce qui est pathogne extracellulaire

Rappel : quand il dit pathogne ce nest pas uniquement microbes mais aussi les lipides, lacide urique

Neutrophils and macrophages are the two main phagocytes

-Les cellules qui vont jouer un rle dans cette phagocytose sont : les neutrophiles (en orange ci- dessus) ou les macrophages (en vert)

Phagocytosis of pathogens by macrophages

Etapes de phagocytose (pour le macrophage) :

-Le macrophage reconnat le pathogne

-Ingestion par phagocytose du pathogne qui va se retrouver dans des vsicules

-Ces vsicules vont fusionner avec les lysosomes= phagolysosomes

-Les enzymes du lysosome commencent dgrader la bactrie

-La cellule ennemie est dtruite en petits fragments

-Ces fragments sont prsents la surface du macrophage

-Ils sont relchs par exocytose

-Ces dbris de cellules seront prsents aux lymphocytes T (voir cours de Mr LEFEVRES) pour instruire une rponse spcifique.

Limmunit inne est slective et limmunit adaptative est spcifique.

Neutrophils phagocytose and kill bacteria (role of lysozyme)

-Sur la diapo ci-dessus on observe la bactrie(en jaune), le neutrophile(en bleu) et son noyau (en mauve).

-Ce quon voit en zoomant cest que cette bactrie est lintrieur dune vacuole, contenu dans le neutrophile.

-Ces neutrophiles vont librer de nombreuses substances pour le lysozyme et de leau oxygne. La bactrie pourra donc tre limine.

RESUME 3 :

-Les macrophages et neutrophiles sont des phagocytes

-Ils expriment des PRRs capable de reconnatre le pathogne et dinduire la phagocytose

-Ils vont rpondre galement des chimioquines pour aller au site infectieux

-Ils vont ingrer le pathogne (bactrie, parasite)

-Ils vont digrer le pathogne

-Les pathognes vont tre prsents aux lymphocytes T pour instruire limmunit adaptative

B. Facteurs du complment

1. Introduction, historique, gnralits

-Les macrophages et neutrophiles ont besoin de facteurs du complment pour phagocyter et tuer les pathognes.

-Le complment est un lment cl de limmunit inne. Si lon a une dficience en complment, il y a de forte chance quon ne puisse pas survivre. On peut le dtecter trs tt en observant chez un patient qui a des maladies infectieuses rptition, on peut donc essayer de compenser cette dficience en donnant du sang. (Car les complments se trouvent dans le sang)

Macrophages and neutrophils will require complement to phagocytose and kill pathogens

-Le complment est un systme de plusieurs protines capable de reconnatre un lment pathogne et de se dposer au contact des lments pathognes (fonction cl du complment quon appelle OPSONISATION). Opsonisation vient du grec opsos qui veut dire rendre plus apptissant . Le complment sous forme dopsonines va permettre au systme immunitaire de reconnatre plus facilement le pathogne.

-La 2eme fonction cest travers les rcepteurs des complments exprims par les cellules immunitaires et qui vont permettre de reconnatre ces opsonines ainsi induire une meilleur phagocytose.

-La 3eme fonction du complment est de lyser le pathogne par un complexe dattaque membranaire qui permet de former des trous la surface des bactries.

-La 4eme fonction du complment est de faire du chimiotactisme par libration des anaphylatoxines (C5a, C3a).

MAC Lysis: pore-forming protein

(Other innate immune proteins such as defensins (skin) are port-forming proteins)

-Illustration de lactivit de lyse: lorsque le complment sera activ, il va former des complexes dattaque membranaire.

-On observe en bleu les phospholipides de la membrane bactrienne et en marron le complment forms.

-On peut voir sur limage au ME des trous. La bactrie va par la suite exploser.

Complement : Three main effector functions

-Ce schma illustre les 3 fonctions que lon doit retenir du systme de complments: savoir le complment joue un rle cl dans la phagocytose, dans la lyse et dans le chimiotactisme.

HISTORIQUE DU COMPLEMENT

Belgian immunologist (18701961)

Bordet was born in Soignies, Belgium, and graduated in medicine from Brussels University in 1892. In 1894 joined the Pasteur Institute, Paris, where he worked under the bacteriologist Elie Metchnikoff. In collaboration with Octave Gengou, Bordet discovered that in an immunized animal the antibodies produced by the immune response work in conjunction with another component of blood (which Bordet termed alexin but which is now called complement) to destroy foreign cells that invade the body. This component, Bordet found, was present in both immunized and nonimmunized animals and was destroyed by heating to over 55C.

In 1901 Bordet left Paris to found and direct the Pasteur Institute in Brussels and in 1907 he was appointed professor of pathology and bacteriology at Brussels University. In 1906 Bordet isolated the bacteria responsible for cough, which is named after him: Bordetella (Haemophilus) pertussis. For his discovery of complement and other contributions to medicine, he was awarded the 1919 Nobel Prize in physiology or medicine.

-Bordet a t le premier caractriser le complment. En incubant le srum danimaux immuniss avec des bactries, il se rendit compte quil y avait dans ce srum autre chose que des Ac, qui taient capable de favoriser la lyse des bactries. Il a appel cette substance complment car ctait une substance capable de complmenter laction des Ac.

Aujourdhui on sait que le systme du complment est compos de 30 substances. Quest-ce que le Complment?

Systme ancestral de limmunit inne (apparu avant les anticorps)

Remarque :Il y a trs longtemps de cela, un virus a infect nos anctres et nous a donn la possibilit de gnrer plusieurs types danticorps grce deux gnes REC 1et 2 (recombinases)

Produit par le foie et autres tissus (adipeux)

Reconnat des lments du non-soi et dbris cellulaires

Implique des protines C3, C4, C5 thioesther capables de se fixer des lments du non-soi

La protine C3 est llment central des complments car cest elle qui va sopsoniser et se dposer la surface des pathognes avec laide des autres protines.

Systme de plus dune trentaine de protines qui vont sactiver (selon trois voies) en cascade

Complment de lactivit des Ac (criante injustice quant son rle majeur)

Complment peut sactiver indpendamment de la prsence des anticorps (ex : voies alterne et lectine)

Lapparition du complment a prcd celle des Ac (dpendante de lapparition de RAG, rtrotransposons viral?)

Les protines de complment constitue le plus ancien systme de limmunit inne) (exple des protines TEP chez la drosophile)

-Il faut noter que le complment (en rouge) est capable de reconnatre les lments pathognes mais galement des cellules apoptotiques, des protines amylodes et des agents prions.

Les protines du systme du complment selon leurs activits

-Il faudra retenir toutes ces protines et lordre dans lequel elles interviennent.

2. Les 3 voies d'activation du complment

Les complments vont sactiver selon 3 systmes dactivation.

-Lobjectif de ces 3 voies est de gnrer une enzyme (C3 convertase) pour osponiser le pathogne (par du C3)

-La voie classique s'active par un complexe immun (bactrie recouverte dun anticorps)

-Les voies lectine et alternative nont pas besoin danticorps pour s'activer.

La voie classique

La voie classique : compos clef, la molcule C1 qui reconnat les complexes anticorps-antignes (pathognes)

1 molcule de C1: C1q et 2xC1r et 2xC1s C1q: defense collagen molecule

-C1q est llment cl de la voie classique : cest une molcule compose de 6 domaines globulaires et collagnes.

-Elle est combine avec 2 molcules de C1R et 2 molcules de C1S ce qui va donner une molcule C1.

Etapes initiation de la voie classique :

1-Formation dun Immuncomplexe (IC) : exemple dune bactrie (Ag) reconnue par un anticorps (Ac) 2-C1q se fixe par son domaine globulaire cet IC [Ag-Ac] et change de conformation

3-Ce changement entrane une activation de C1r en C1r (activ) et de C1s (activ): La cascade dactivation de la voie classique est initie

C1r et C1s sont couples la molcule de c1q. Ce couplage formant la molcule C1. C1 est en fait constitue dune molcule de c1q, de deux molcules de c1r et de deux molcules de c1s. Cls est une serine protase.

Nous avons ici les molcules associes au pathogne en rouge, c1q qui sest fix au contact de lImmuncomplexe, les molcules c1r et c1s qui sactivent et en sactivant la molcule de c1s clive c4 en c4a et c4b, c4b se fixant au contact du pathogne. C1s clive ensuite c2 en c2a et c2b.

-C1s clive C4 en C4a (qui diffuse) et C4b (qui se fixe au contact du pathogne)

-Ensuite C1s clive C2 en C2a (qui se fixe au contact du pathogne) et C2b (qui diffuse)

-Formation de C4b2a= C3 convertase

Le prof nous prvient ici dune erreur rcurrente dans les livres : ce nest pas c4b2b mais c4b2a (et il risque de nous poser la question) ! De mme il sagit du c2b et non du c2a qui va diffuser.

Le complexe c4b2a gnr est en fait la c3 convertase classique puisquelle aura t initie par le compos c1q de la voie classique (c4b2a= C3 convertase classique).

Question/rponse : cest c1s qui clive la fois c4 et c2. C1s est une srine protase qui clivera donc une srine.

ATTENTION erreur sur le schma : C4b2a et non C4b2b qui est la C3 convertase classique.

-C4b2a (C3 convertase classique) va cliver C3 en C3a et C3b (=opsonines).

-C4b2a3b (C5 convertase) va convertir C5 par la suite.

Pour rsumer la voie classique:

-Fixation de C1-Immuncomplexe

-C1s clive C4 en C4a (qui diffuse) et C4b (qui va se fixer au contact du pathogne)

-Ensuite C1s clive C2 en C2a (qui va se fixer au contact du pathogne) et C2b (qui diffuse)

-Formation de C4b2a= C3 convertase

-C4b2a (=C3 convertase classique) va cliver C3 en C3a et C3b (=opsonines).

-C4b2a3b (=C5 convertase) va convertir C5 par la suite.

- La voie classique - lectine - et alternative ont pour but de principal de gnrer du C3B (facteur osponisant) la surface du pathogne.

- Une molcule de C1q peut opsoniser massivement un pathogne (rapport de 1 C1q pour 1000 C3b)

-Lobjectif est de rendre plus apptissant le pathogne pour quil soit limin.

Voix des lectines

-Elle ressemble beaucoup la voie classique. En effet, le compos qui permet son activation, la protine MBL, est un peu comme c1q avec 6 domaines globulaires et collagnes. A la diffrence de c1q, la protine MBL est capable de reconnatre des sucres. Elle na pas besoin danticorps pour se fixer.

-Les enzymes reconnaissent des sucres la surface du pathogne. Ces sucres sont de type mannose et permettent, lorsquils sont exposs sur les pathognes, la fixation de MBL. Sil y en a peu, elle ne se fixera pas mais sil y en a beaucoup, elle se fixe et sactive.

Dans la figure remplacer C1s par MASP2

Attention erreur C4b2a : C3 convertase

-C1s et c1r sont des srines protases, mais ici on ne les appelle pas des c1r ou s mais des MBL associated serine protease. On aura donc MASP1 homologue de c1r et MASP2 homologue de c1s. La fonction tant la mme : ce sont des srines protases qui vont activer c4 en c4a et c4b, c2 en c2a et c2b et ainsi le complexe c4b2a gnr est le mme que celui de la voie classique et permettra lactivation et le clivage de c3 en c3a et c3b et chaque fois pour une molcule de c4b2a, on aura 1000 molcules de c3b.

Rendez-vous au prochain cours de ce cher professeur pour dcouvrir la suite !

Annales :

2013-2014

1. Concernant limmunit inne :

A. Elle fait appel des rcepteurs invariants.

B. Son apparition est concomitante celle de limmunit adaptative.

C. Elle est capable de faire face la diversit des microbes.

D. Elle permet dliminer les cellules apoptotiques.

E. Elle fait intervenir uniquement des rcepteurs exprims la membrane.

31. Concernant le rle des opsonines du complment dans lactivation leucocytaire?

A. Elles rendent plus apptissant les pathognes pour llimination par les macrophages.

B. Elles permettent le recrutement des macrophages au site infectieux.

C. Elles permettent de favoriser la phagocytose du pathogne.

D. Elles permettent le clivage de la molcule C4 du complment.

E. Elles contribuent linhibition de la voie terminale du complment.

32. Remettre dans lordre chronologique la cascade dactivation de la voie classique du complment:

1. Le facteur C4 est cliv en C4a et C4b.

2. Le facteur C1 se lie un agent pathogne.

3. C1r activ clive C1s.

4. Le facteur C2 est cliv en C2a et C2b pour former la C3 convertase.

A. 2431

B. 3214

C. 2314

D. 3124

E. 4213

33. Concernant le rle de la protine mannan binding lectin au contact de Candida albicans :

A. Elle reconnat les complexes antignes-anticorps.

B. Elle sassocie aux protines C1r et C1s.

C. Elle se fixe aux composs riches en mannose du pathogne.

D. Elle induit la formation de la C4b2a, la C5 convertase.

E. Elle permet lactivation de srines protases.

34. Concernant le rle des anaphylatoxines du complment dans linitiation de la rponse inflammatoire :

A. Elles stimulent le chimiotactisme des plaquettes.

B. Elles activent et induisent le chimiotactisme des neutrophiles.

C. Elles se fixent sur des rcepteurs de type RCPG.

D. Elles clivent les composs C3 et C5.

E. Elles se fixent aux membranes des pathognes.

2014-2015

1. Limmunit inne est un mcanisme de dfense :

A. spcifique des antignes.

B. qui empche les rinfections.

C. qui peut tre impliqu dans llimination des tumeurs.

D. qui fait appel des agents chimiques non spcifiques.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

2. Les PAMPs (motifs molculaires associs aux pathognes) sont :

A. produits par l'organisme-hte en rponse une infection par des microbes.

B. exprims la surface des cellules apoptotiques.

C. communs de grandes classes d'agents infectieux.

D. des motifs qui mutent frquemment pour permettre lchappement aux systmes de reconnaissance de limmunit inne.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

3. Les substances chimiques de limmunit non spcifique comprennent:

A. les interfrons

B. le lysozyme

C. la cryptidine

D. le facteur du complment C3b

E. Aucune des propositions ci-dessus.

4. Les cellules phagocytaires comprennent:

A. Les mastocytes

B. Les basophiles

C. Les lymphocytes NK

D. Les osinophiles

E. Aucune des propositions ci-dessus.

6. Un macrophage :

A. est une cellule monocytaire circulante.

B. est un phagocyte.

C. possde des lysosomes plus nombreux et plus complexes que les monocytes.

D. secrte des mdiateurs solubles agissant sur leucocytes.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

5. Remettez dans lordre chronologique, la squence de la phagocytose :

1. Le phagosome fusionne avec des lysosomes.

2. Les bactries se lient aux rcepteurs des phagocytes.

3. Les produits de digestion sont librs des cellules.

4. Les bactries sont ingres formant un phagosome.

5. Les enzymes lysosomales digrent le matriel ingr.

A. 12345

B. 24153

C. 53142

D. 21453

E. 51243

7. Concernant les interactions entre les cellules endothliales et les phagocytes :

A. Les intgrines permettent des interactions fortes.

B. La L-selectine est exprime par les cellules endothliales.

C. Les slectines interviennent dans les tapes de roulement (rolling).

D. PECAM est exprim par les cellules endothliales et la plupart des leucocytes activs.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

8. Les rcepteurs de reconnaissance de motifs molculaires (PRRs) :

A. reconnaissent des motifs molculaires associs aux pathognes (PAMPs).

B. reconnaissent des motifs molculaires associs des signaux de danger (DAMPs).

C. sont prsents exclusivement la surface des cellules phagocytaires.

D. peuvent tre scrtes.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

9. La lectine liant le mannose (MBL) :

A. est un PRR endocytique.

B. appartient la famille des lectines.

C. est synthtise par les hpatocytes.

D. joue un rle important dans la reconnaissance des dterminants protiques.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

10. La reconnaissance du LPS par le TLR4 :

A. fait intervenir lhtrodimre TLR4/TLR7.

B. requiert le facteur MD-2.

C. fait intervenir la molcule CD14 chez les monocytes.

D. active la phagocytose.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

11. La signalisation intracellulaire des TLRs :

A. ncessite des protines adaptatrices qui interagissent avec les domaines TIR.

B. Ladaptateur le plus commun des TLRs est MyD88.

C. fait intervenir des protines kinases.

D. permet dactiver la voie des MAP kinases.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

12. Les fonctions immunes des TLRs sont, entre autre :

A. dinduire une rponse immunitaire inne immdiate.

B. dactiver les cellules dendritiques.

C. dinduire la production de cytokines anti-inflammatoires.

D. dinduire la prsentation antignique.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

13. Concernant lactivit bactricide intracellulaire des phagocytes :

A. Elle conduit toujours la destruction de lagent pathogne phagocyt.

B. Elle fait intervenir des drivs toxiques oxygns et azots.

C. Elle seffectue dans les lysosomes.

D. Elle ne prsente aucun danger pour les constituants de lhte.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

26. Quest-ce que le complment ?

A. Cest un systme de plusieurs protines solubles qui sactivent en cascade.

B. Cest un systme ancestral de limmunit adaptative.

C. Cest un systme qui reconnait spcifiquement des lments du soi.

D. Cest un systme qui permet la lyse dagents pathognes.

E. Aucune des propositions ci-dessus.

27. Remettez dans lordre chronologique la cascade dactivation de la voie classique du complment:

1. Le facteur C4 est cliv en C4a et C4b par C1s activ

2. Le facteur C1 se lie un agent pathogne

3. C1r activ clive C1s

4. Le facteur C2 est cliv en C2a et C2b

A. 2431

B. 3214

C. 2314

D. 3124

E. Aucune des propositions ci-dessus

29. Concernant les C3 convertases :

A. La C3 convertase classique est la C4b2a.

B. La C3 convertase alterne est la C3bBb.

C. La voie lectine du complment conduit la formation de la C3 convertase classique.

D. La voie lectine et alterne du complment conduisent la formation de la C3 convertase alterne.

E. Aucune des propositions ci-dessus