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UE5 Immunologie Le 8/11/2012, de 8h30 a 10h30 Pr MA GOUGEROT-POCIDALO Ronéotypeur: Alice Faucher Ronéolecteur: Sophie Régnier Cours n°4: Immunité innée: système du complément, polynucléaires, monocytes/macrophages Ronéo n°7 1 [Tapez le texte]

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UE5 ImmunologieLe 8/11/2012, de 8h30 a 10h30Pr MA GOUGEROT-POCIDALORonéotypeur: Alice FaucherRonéolecteur: Sophie Régnier

Cours n°4:Immunité innée: système du complément, polynucléaires, monocytes/macrophages

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I) LE SYSTÈME DU COMPLÉMENT

Introduction Les composants Voie classique Voie alterne Voie des lectines Complexe d’Attaque Membranaire (CAM) Régulation Conséquences biologiques Déficits congénitaux

II) LES CELLULES PHAGOCYTAIRES

LES POLYNUCLÉAIRES NEUTROPHILES: le contenu des granulations la migration transendothéliale des PN la reconnaissance de l’agent pathogène destruction de l’agent pathogène régulation des fonctions phagocytaires régulation des réponses immunitaires par le PNN résumé sur le PNN

LES MONOCYTES/MACROPHAGES

LES MACROPHAGES RÉSIDENTS

LES POLYNUCLÉAIRES ÉOSINOPHILES

LES POLYNUCLÉAIRES BASOPHILES

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I) LE SYSTÈME DU COMPLÉMENT

Introduction

Il existe différents types de réponses immunitaires dont:

- L’immunité naturelle innée non spécifique: immédiate, pas de mémoire.Cela fait appel aussi bien aux barrières cutanéo-muqueuse, aux cils des cellules muqueuses, au pH, a l’équilibre de la flore, aux substances microbiocides, au système du complément, aux phagocytes, aux cellules NK et aux cellules dendritiques.

- L’immunité adaptative spécifique: au bout de quelques jours, mémoire immunitaire, plus efficace en cas de contacts répétés, base de la vaccination.

Pour ce qui est de l’immunité anti-infectieuse:

Les microorganismes à multiplication extracellulaire sont gérés par:- anticorps (lymphoB –plasmocytes aides par les lymphoT CD4+) :

neutralisation des toxines bactériennes inhibition de l’adhérence des bactéries aux epithelium opsonisation

- système du complément- polynucléaires neutrophiles

Les microorganismes à multiplication intracellulaire sont gérés par:- cellules T CD8+ cytotoxique (aide des CD4+)- macrophages- cellules NK

Les composants du système du complément

Ce système est constitué d’une trentaine de protéines interagissant ensembles. 5% de ces protéines sont plasmatiques et les autres sont membranaires. C’est un système capable d’intervenir rapidement (15 min) et de façon localisée. Il existe trois voies d’activation distinctes, toujours en cascade, et parallèles qui conduisent au clivage du composant central C3.

On a par la suite une seule voie commune effectrice terminale qui est le complexe d’attaque membranaire (CAM), entrainant de nombreux effets biologiques, aussi bien lors des étapes intermédiaires qu’à la fin de la cascade. Ce système nécessite des régulations fines et indispensables pour le maintien de l’homéostasie.

Les protéines sont synthétisées par les hépatocytes et circulent dans le plasma sous forme inactive. Leur demi vie est courte, environ 24h, ce qui est déjà un premier facteur de régulation. Les fragments actifs sont rapidement inactivés s’ils ne réagissent pas avec le fragment suivant de la cascade.

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Clivage protéolytique

proA inactif A actif

proB inactive B activeNomenclature :-désignation du complément dans la voie classique et CAM : C1… C9-3 sous unité du C1 : C1s, C1r, C1q-fragments résultants du clivage protéolytique : CXa, CXb-molécule inactivée : i (CXai)-voie alterne et voie des lectines : lettre majuscule-composants (dès qu’un composant comporte un trait au dessus) : composant à activité enzymatique.

Activation de la voie classique

La voie classique est activée par un complexe antigène-anticorps (plus souvent un épitope à la place de l’Ag) à la surface d’une membrane. Il faut qu’il y ait au moins 2 fragments cristallisés (chaine C term des Ac) via 2 IgG ou 1 IgM (apporte 5 fragments). La molécule C1q qui possède 6 têtes globulaires avec des tiges (collagène) va se fixer à ce complexe, ce qui entraîne la fixation des unités C1r et C1s (C1 estérase). La formation du complexe Ag-Ac

nécessite une action de l’immunité adaptative.

La C1s va cliver d’autres composants. Les fragments de ces composants activés vont alors se fixer de manière covalente sur le complexe Ag-Ac. A la suite de quoi ces deux fragments s’assemblent pour former la C3 convertase classique. Celle ci clive alors C3 : C3a sera utilisé pour la perméabilité vasculaire, tandis que le fragment C3b continue la cascade et va former avec la C3 convertase classique : la C5 convertase. S’ensuit le clivage de C5, dont le fragment C5b est nécessaire à la formation du Complexe d’attaque membranaire (CAM).

Activation de la voie alterne

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Le complexe Ag-Ac n’est pas nécessaire pour l’activation de cette voie, le contact avec la surface bactérienne suffit. Les activateurs sont le plus souvent: les lipopolyssacharides (LPS) des bactéries, paroi des bactéries gram+ et gram-, des levures et des parasites…C’est un système en veille permanente qui constitue une voie d’urgence. Il permet une boucle d’amplification de la production de C3b.

Activation de la voie des lectines

Les lectines sont des protéines qui lient les sucres.Cette voie fait intervenir uniquement l’immunité innée, comme la voie alterne, et a le même mécanisme que la voie classique. Ses activateurs sont: des résidus de mannose de glycoprotéines ou de sucres à la surface des microorganismes.

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Il existe toujours une petite quantité de C3b dans le plasma. Dès qu’il rencontre un corps étranger, il se fixe à celui ci et se lie de même à la protéine B. La protéine D, une etérase constitutive, clive ce complexe en C3bBb. Ce fragment prend pour nom: la C3 convertase alterne. Cette convertase alterne va alors cliver d’autres C3 permettant la production de nouveaux fragments C3b. Grâce à ces fragments on va avoir formation de C3bBb3b : C5 convertase alterne.

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Les protéines de reconnaissance sont des protéines de liaison du mannose (MBP ou MBL), la famille des collectines (collagène-lectine). Elles sont synthétisées par le foie au cours de l’inflammation et ont une structure proche de C1q.

Fixation de MBL activation de 2 sérines protéases proches de C1r et C1s

Clivage de C2 et C4

C4b2a: C3 convertase classique clivage de C3

Dans chacune des voies, on retrouve la C3 convertase et la C5 convertase nécessaires pour atteindre la voie finale commune: CAM.

Le complexe d’attaque membranaire CAM

La C5 convertase (produite par chacune des 3 voies) clive la protéine C5 en 2 fragments. Le fragment C5b va alors se lier à C6 et C7 entraînant ainsi un changement d’hydrophilie dans la membrane bactérienne. C7 peut alors s’ancrer dans la membrane phospholipidique et va ensuite activer C8. L’activation de C8 permet la polymérisation de C9 (10 à 15 polymères).

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C4b2a3b: C5 convertase classique

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Tout se complexe et en particulier C9, forme un pore stable qui déséquilibre le potentiel hydro électrique de la membrane de manière à faire éclater la cellule cible (bactérie).

Régulation des différentes voies

Il existe des régulations fines indispensables pour éviter l’auto-entretien , l’hyperconsommation et la destruction des cellules de l’hôte.Le mécanisme général: de nombreuses protéines des 3 voies sont labiles et s’inactivent spontanément à distance de leur cible.Les mécanismes spécifiques: présences de protéines inhibitrices à chacune des étapes (solubles ou membranaires).

a. Inhibiteurs solubles:

-voie classique: C1 inhibiteur (C1 inh) dissocie le complexe C1rC1sC1q-voie alterne: facteur H qui se fixe à C3b et empêche la formation de la C3 convertase alterne par compétition avec le facteur B-CAM: protéine S qui empêche le complexe C5b67 de d’insérer dans la membrane.

b. Inhibiteurs membranaires

Ils sont capables d’inactiver les convertases et le CAM.EX: le decay accelerating factor (DAF): dissocie les C3 et C5 convertases.

Les conséquences biologiques

Il faut avoir à l’esprit qu’en plus des fragments nécessaires pour la cascade permettant la formation des CAM, il y a formation d’autres fragments tout aussi nécessaires pour la réponse immunitaire innée.

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1. Création de pores (10 nm de D)2. Désorganisation de la couche

lipidique membranaire3. Destruction de la cellule cible:

- GR très sensible à cette destruction

- Cellules nucléées moins sensibles

- Bactéries sensibles à cette destruction (collaboration: opsonisation.)

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*l’histamine est contenue dans les granulations des polynucléaires basophiles et permet d’augmenter la perméabilité vasculaire.*C3b quand il ne rencontre pas rapidement la protéine C5 s’inactive et devient C3bi qui a une action permettant l’opsonisation.

Quelques exemples de pathologies:

-Déficit en C3 très rare ou en protéines du complexe d’attaque membranaire: déficit immunitaire = infections graves et répétées

-Déficit en facteur de régulation des cascades d’activation: déficit en C1-inh: pas de limitation de l’autoactivation spontanée du C1 syndrome inflammatoire excessif avec oedèmes angioneurotiques (=oedème localisé, à répétition de la peau et des muqueuses survenant par crise)

II) LES CELLULES PHAGOCYTAIRES

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On peut résumer le rôle du complément dans la défense anti bactérienne par ses actions de:-lyse-chimiotactisme-opsonisation

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LES POLYNUCLÉAIRES NEUTROPHILES: Les polynucléaires neutrophiles sont les premières cellules arrivant au niveau du foyer inflammatoire (4h): ils constituent la première ligne de défense immunitaire. Ils ont une durée de vie de 8-10h dans le sang, ils migrent dans les tissus au niveau des capillaires et des veinules post capillaires. Dans ces tissus ils ont une durée de vue de 2 à 3 jours.

On voit au niveau du promyélocyte les granulations azurophiles (violet foncé). Puis le myélocyte acquiert des granulations neutrophiles. Pendant la maturation, le noyau va acquérir plusieurs lobes, et il possèdera les deux types de granulations en plus de vésicules sécrétoires. Celles ci contiennent des enzymes importantes pour la défense immunitaire. Même maturation pour les éosinophiles et les basophiles avec formation d’autres granulations.Tout au long de la granulopoièse, il va y avoir synthèse d’enzymes de façon continue (lysozyme) ou discontinue pour être spécifique à certaines granulations.

Récepteurs :-FMLP-R : récepteur des formyl peptides, signaux des protéines bactériennes-CR3 : récepteur du fragment C3bi, C3b-CR1 : récepteur du fragment C3b

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La pompe à protons et ces récepteurs sont dans la membrane des granulations

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-TNF-R : récepteur du tumor necrosis factor

Suite à une activation des PNN par des cytokines ou des protéases, il va y avoir une fusion de la membrane des granulations spécifiques avec la membrane plasmique : cela augmente l‘expression des récepteurs qui se trouvaient sur la membrane des granulations et on aura aussi libération du contenu intragranulaire dans le milieu extracellulaire.Le TNF en se fixant sur son récepteur TNF-R favorise la dégranulation.

Migration transendothéliale des PN

A sa surface le PNN possède des L-selectines qui ont pour ligands les sucres présents à la surface des cellules endothéliales (Sialyl-lex). La liaison à ces sucres est de faible affinité.

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Les molécules prêtes à l’emploi sont stockées dans différents compartiments pour éviter toutes interactions. PNN agissent dans l ‘urgence car pas besoin de synthèse, juste un phénomène de libération.

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Les médiateurs de l’inflammation, quant à eux, permettent l’hyper expression de E et P-sélectine, présents sur les cellules endothéliales. Ils vont se lier aux sucres de surface des PNN (Sialyl-lex), avec une faible affinité : cela conduit au ralentissement des PNN qui vont alors juste rouler à la surface des cellules endothéliales emportés par le flux sanguin.

Par la suite les cellules endothéliales vont produire des facteurs chimioattractants activant les PNN : IL-8 et PAF. Ces derniers activent les métalloprotéases du PNN qui vont cliver la L-sélectine. Ceux ci vont aussi activer les béta2 intégrines (CD11b/CD18) qui lient un ligand sur les cellules endothéliales avec une forte affinité. Cela entraîne l’arrêt du PNN pour permettre la migration transendothéliale. Dans les tissus, les PNN migrent selon un gradient de chimioattractants vers le pôle le plus concentré : c’est donc une migration orientée. De plus les molécules

chimiotactiques augmentent la vitesse de migration des PNN en augmentant leur déformabilité : on parle de chimiocinèse.

Les principaux facteurs chimioattractants sont les suivants :

• Peptides signaux des protéines bactériennes : N-formyl-peptide FMLP

• C5a produit par activation du complément

• Médiateurs produits par les cellules du foyer inflammatoires mais aussi par les polynucléaires et les monocytes :

- PAF produit par les cellules endothéliales, les monocytes, les PNN- Leucotriène B4 (lipidiques) produit par les monocytes, les mastocytes

et les PNN- Chimiokines : IL-8 (peptidique) produit par les PNN, les monocytes, les

macrophages, les cellules endothéliales, les fibroblastes, les lymphocytes…

Tout ceci permettant une amplification de la migration phagocytaire.Ces facteurs chimioattractants ont pour récepteur des récepteurs à 7 domaines transmembranaires couplés aux protéines G hétérotrimériques. Ils se situent principalement à l’avant de la cellule et sont à l’origine d’une modification du cytosquelette : la cellule, grâce à la polymérisation/dépolymérisation de l’actine, s’accroche par l’avant et soulève l’arrière.

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• La reconnaissance de l’agent pathogène

Il existe des récepteurs qu’on appelle Pattern Recognition Receptor (= PRR) qui sont des récepteurs de reconnaissance de motifs de microorganismes conservés au cours de l’évolution :-Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) ex : les « toll like receptor » :

a. TLR4 : Bactérie gram-, LPS, Mycobacterium tuberculosis, glycolipides

b. TLR2 : Bactérie gram+, peptidoglycane, mycobactérie,… lipoprotéines, glycolipides, c. nécrotiques.

(Ces exemples ne sont pas à retenir il faut juste savoir que ces récepteurs possèdent une certaine sélectivité en fonction de la nature chimique des éléments.)-Demage-associated molecular patterns (DAMPs) Ces récepteurs sont aussi bien présents à la surface membranaire qu’à la surface des endosomes ou encore à l’intérieur du cytosol. Après fixation des ligands sur leurs récepteurs, on aura une signalisation intracellulaire qui va permettre la synthèse de cytokines.

L’Adhérence des PNN aux cellules cibles est facilitée par les opsonines : Immunoglobulines de classe G (IgG1 et IgG3) : après fixation sur la

bactérie, leur fragment cristallisé facilite cette adhérence. Les protéines dérivées du C3 du complément : le C3b (ou C3bi) se fixe à la

surface de la bactérie et est reconnu par CR3 ou CR1 (sur PNN)

La cellule phagocytaire (ici le PNN) projette ces pseudopodes et phagocyte la cellule cible. Il y a formation d’un phagosome et arrêt de la dégranulation : les enzymes des granules sont alors déversés dans la vacuole phagocytaire pour qu’il y ait activation des fonctions effectrices.

• La destruction de l’agent pathogène

a. Phénomènes indépendants de l’oxygène   :

- Dégranulation dans le phagosome   : Les pompes à protons des G. azurophiles fusionnent dans la membrane du phagosome diminuant ainsi le pH à l’intérieur de celui ci. Cela permet l’action d’hydrolase acide, mais aussi de protéines cationiques à activité bactéricide :-lysozymes-BPI (bactericidal permeability increasing protein) détruit les gram –-defensines alpha a une action contre tous les microorganismes-sérines protéases

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- Dégranulation à la membrabe   : Augmentation de l’expression des récepteurs pour une augmentation du potentiel de signalisation.

b. Phénomènes bactéricides dépendants de l’oxygène   :

Il existe des enzymes dormantes dont les éléments sont séparés dans le PNN. Dès lors que l’on a un stimulus, il va y avoir phosphorylation d’une partie des éléments cytosoliques entraînant un changement dans leur conformation. Une translocation à la membrane de ces éléments va alors être possible pour que ceux ci s’accrochent au cytochrome B placé dans la membrane. On a donc eu un regroupement des composants ce qui active l’enzyme.

Cette enzyme va être responsable de la formation de deux ions superoxyde grâce à l’échange de deux électrons entre le NADPH (donneur) et 2 molécules d’oxygène.Cette production d’ions superoxyde s’effectue donc dans le phagosome de manière

continue. Par la suite ils donneront du peroxyde d’hydrogène qui grâce à la myeloperoxydase devient de l’acide hypochloreux. Cet acide est fortement bactéricide. Dans ce milieu clos on a donc une forte concentration de celui ci. Il se peut qu’il y ait aussi formation de Formes Réactives de l’Oxygène dans le milieu extracellulaire, cependant celles ci vont être diluées et rapidement inactivées. Malgré tout dans le cadre de pathologie

il y a un risque de lésions tissulaires et donc d’inflammations pathologiques.

• Régulation des fonctions phagocytaires.

Au sein d’un foyer inflammatoire, les interactions des médiateurs de l’inflammation avec les polynucléaires neutrophiles vont réguler positivement ou négativement leurs fonctions.

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• Régulation des réponses immunitaires par les PNN

On pensait jusqu’alors que les PNN étaient simplement des cellules tueuses. Cependant ces PNN participent aussi à la régulation des réponses immunitaires aussi bien innées qu’adaptative. Et cela s’effectue grâce à la production de médiateurs de l’inflammation tels que : des cytokines pro-inflammatoires, ou anti-inflammatoires, des chimiokines qui agissent sur tous les types de cellules immunitaires, des cytokines régulant les fonctions lymphocytaires, des facteurs de croissance et des protéases pour le remodelage tissulaire… Cette production se fait par dégranulation ou par synthèse protéique.Il existe aussi des interactions entre les PNN activés et les cellules dendritiques immatures par l’intermédiaire de Mac 1 (CD11b/CD18), une molécule d’adhérence, et le facteur TNF alpha. Cela active les cellules dendritiques.

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Comme pour chaque élément il faut une régulation fine pour maintenir l’homéostasie de manière à ce qu’une réaction normale ne devienne pas pathologique.

Comme régulation positive on peut donc avoir un pré traitement par des molécules pro-inflammatoire. Et comme exemple de régulation négative on peut avoir la cytokine anti-inflammatoire (IL-10) qui s’oppose aux effets des cytokines pro-inflammatoires. IL-10 est produit en grande quantité par les monocytes.

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• Résumé sur le PNN

Il y a nécrose dès lors que les PNN libèrent trop de leurs granulations « kamikazes ». Les PNN détruisent principalement des bactéries et des champignons.

LES MONOCYTES/MACROPHAGES

Ce sont des cellules phagocytaires mononuclées. Elles ont une demi vie de 3 jours dans le sang et de quelques jours à quelques semaines dans les tissus. Elles constituent la 2ème ligne de défense immunitaire. Elles reconnaissent les pathogènes par les PRR et phagocytent les microorganismes plus ou moins opsonisés. Elles tuent principalement les bactéries à multiplication intracellulaires et produisent des FRO en moindre quantité par rapport aux PNN. Elles produisent cependant 10 à 100 fois plus de médiateurs de l’inflammation (cytokines,…) que les PNN. Elles participent à la fois à l’immunité innée et adaptative (présentatrices d’Ag CMHII). Dans les tissus les monocytes deviennent des macrophages qui ont une durée de vie plus longue. De plus selon leur microenvironnement ils produiront plus de molécules pro ou anti-inflammatoire. Physiologiquement ces macrophages

phagocytent les cellules apoptotiques et les débris cellulaires permettant ainsi la réparation tissulaire.Ils participent à l’immunité cellulaire par stimulation de l’INFgamma produit par les lympho CD4+ Th1 et les cellules NK, sous l’influence de ces mêmes Th1 par l’intermédiaire de IL-2.

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LES MACROPHAGES RÉSIDENTS

Leur précurseur myeloide est encore mal défini. Ils participent à la défense immunitaire de longue durée car leur durée de vie est longue. Ils se différencient dans les tissus en fonctions de leur microenvironnement tissulaire :-macrophage alvéolaire (poumons)-cellules de Kupffer (foie)-cellules microgliales (cerveau)-ostéoclastes (os)-cellules mésangiales (rein)-macrophages des organes hématopoïétiques-macrophages des séreusesCes macrophages ont en commun leur capacité de production de médiateurs de l’inflammation et leur capacité de phagocytoses.

LES POLYNUCLÉAIRES ÉOSINOPHILES

Ils représentent 1 à 3% des leucocytes circulants. Leursgranulations sont de couleur orangée après coloration au May Grünwald Giemsa. Ce sont des cellules de l’immunité innée non phagocytaires. Ilscontiennent et libèrent de nombreuses protéines très basiques (cationiques) et produisent des FROainsi que des cytokines. Ils participent aux réponses inflammatoires.

Les polynucléaires éosinophiles jouent un rôle dans la défense anti-parasitaire, anti-tumorale...

LES POLYNUCLÉAIRES BASOPHILES

Ils possèdent des granulations violettes foncées après coloration au May Grünwald Giemsa. Ces grosses granulations cachent le noyau. Ils représentent < 1% des leucocytes circulants.Ce sont des cellules non phagocytaires.

Ils libèrent de l’histamine, des protéases, des cytokines, des leucotriènes et des

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prostaglandines. Ilspossèdent un récepteur de haute affinité pour le Fc des IgEet jouent un rôle majeur dans l’allergie (Hypersensibilité immédiate).

COIN DEDIS   : Je dédicace cette ronéo,A mon foie, qui ne m’a presque jamais fait défaut, pourvu qu’il continue dans cette voie.A Constouch, hâte qu’elle nous rejoigne parce qu’une année sans ses « tu peux me toucher » c’est presque trop dur.A Charlotte, ma comparse du pâté de 4h du mat, tu pourrais te débrouiller pour trouver des garçons aux noms différents quand même! A Sophie et sa mémoire quelque peu sélective et ses danses hum… spectaculaires.A Dano, la championne, prête à tout pour arrêter la musique.A Megaman et sa logique imparable : alors oui tu as raison tu as la meilleure piaule parce qu’elle est en face d’un Mcdo! (et à l’hemi utérus double vaginal)A Romain et sa manie de trouver de si géniaux surnoms, merci pour ton placard à gâteaux hehe !A Gab et Caro pour leur rock de folie.A Antoine avec qui tu peux mettre au moins 1 heure pour faire les marches-bibli (bcp trop people)A Domitille, attention elle mord !A Saskia toujours prête à claquer des culs et à toute la team du défi vainqueur.A Laura et sa cause perdue.A Matthieu qui comprend ce sentiment de délocalisation et à Penelope.A Benjamin, je m’excuse encore une fois pour t’avoir foutu un pain mais ca ne doit pas te servir d’excuse pour perdre au baby foot.A mes co-stagiaires Marie et Benjamin, Benjamin qui sait si bien manier l’ECG maintenant.A Cendrine et Elvire, plus autoritaires que vous ne pouvez le penser ;)A Luc et Maxime, Luc toujours la pour déboutonner sa chemise.A mon groupe d’app en particulier au corse, au portugais et à Gauthier qui ont su faire passer le temps.A Rémi pour m’avoir si courageusement prêté son bras !A Alice et Deniz qui ont toujours des bonnes histoires à raconter.A Marion une sacrée handballeuse et son soutien (grâce à ses zèbres) de 18h à 20h mercredi et jeudi.A Laurye-anne la championne de la sémio et on a dit pas touche au chef de clinique !Au RCB féminin, parce qu’il existe grâce à Marianne et parce que les filles même avec un bouclier ca reste torride de se faire plaquer malheureusement…A Nassim mon parrain et sa dream team d’irlandais.A Richaud et ses jeux de cartes qui te font passer un bon début de soirée.Aux Capes Rouges parce qu’on a mis la misère à P5 bouhhhh P5 !!A tout le groupe de P1 qui squatte un rang de velib pendant leur pause dont on a qu’une seule envie : qu’il nous rejoigne !A Clément et Juliette on se serait pt être bien marré en UE3 si on avait eu un vrai bureau des masters !Aux gens qui sont à la recherche de vers à shoot au milieu de l’aprem.A tout ceux que j’aurais pu oublier.Et pour finir à Amaury mon futur chef de clinique !

Ronéo n°717

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