Le fonctionnement du système immunitaire
Cours · SVT (terminale), chapitre 10 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'organisme humain est en permanence confronté à un environnement peuplé de micro-organismes (bactéries, virus, champignons, parasites) et exposé à l'apparition de cellules anormales (cellules infectées ou tumorales). Le maintien de l'intégrité de l'organisme repose sur un ensemble coordonné de cellules, de tissus et de molécules constituant le système immunitaire. Celui-ci distingue le « soi » du « non-soi » et déclenche des réactions de défense adaptées à la nature de l'agresseur.
On distingue classiquement deux grands volets, complémentaires et coordonnés : l'immunité innée, immédiate, présente dès la naissance et peu spécifique, et l'immunité adaptative, plus lente à se mettre en place mais hautement spécifique et dotée d'une mémoire. Ce chapitre décrit le fonctionnement de ces deux types d'immunité, leur coopération, le rôle de la mémoire immunitaire dans la vaccination, l'évolution du phénotype immunitaire au cours de la vie, ainsi que les applications thérapeutiques fondées sur les anticorps monoclonaux.
10.1 L'immunité innée
L'immunité innée constitue la première ligne de défense de l'organisme. Elle est présente chez tous les animaux, ne nécessite pas d'apprentissage préalable et intervient en quelques minutes à quelques heures après l'agression. Elle est dite non spécifique car elle reconnaît des motifs moléculaires communs à de larges familles d'agresseurs.
L'immunité innée est un ensemble de mécanismes de défense immédiats, héréditaires et non spécifiques, mis en œuvre dès la naissance. Elle repose sur des barrières naturelles (peau, muqueuses, sécrétions), sur des cellules sentinelles présentes dans les tissus et sur des molécules solubles (médiateurs chimiques). Elle ne nécessite pas de contact préalable avec l'agresseur et ne génère pas de mémoire.
10.1.1 La réaction inflammatoire aiguë
Lorsqu'un agent pathogène franchit les barrières naturelles, par exemple à la faveur d'une plaie, une réaction inflammatoire aiguë se déclenche localement. C'est la manifestation principale et stéréotypée de l'immunité innée.
La réaction inflammatoire aiguë est une réponse immunitaire innée locale et rapide à une agression (infection, lésion). Elle se caractérise cliniquement par quatre symptômes : la rougeur, la chaleur, le gonflement (œdème) et la douleur. Ces signes traduisent une dilatation des vaisseaux sanguins, une augmentation de leur perméabilité et le recrutement de cellules immunitaires sur le site infecté.
Le déroulement de la réaction inflammatoire peut être décrit en plusieurs étapes coordonnées :
- Détection de l'agresseur par les cellules sentinelles (macrophages, cellules dendritiques, mastocytes) grâce à des récepteurs reconnaissant des motifs microbiens (récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires, ou PRR, par exemple les récepteurs de type Toll ou TLR).
- Libération de médiateurs chimiques de l'inflammation (histamine, prostaglandines, cytokines).
- Vasodilatation et augmentation de la perméabilité des capillaires : afflux de plasma et de cellules, à l'origine de la rougeur, de la chaleur et de l'œdème.
- Recrutement et passage des leucocytes (granulocytes, monocytes) du sang vers le tissu infecté (diapédèse).
- Phagocytose des agents pathogènes par les phagocytes.
- Résolution : élimination des débris, réparation tissulaire, ou bien déclenchement de l'immunité adaptative si l'infection persiste.
Les médiateurs chimiques sont des molécules libérées par les cellules immunitaires et les cellules lésées lors de la réaction inflammatoire. Parmi eux :
- l'histamine, qui provoque la vasodilatation et l'augmentation de la perméabilité vasculaire ;
- les prostaglandines, responsables notamment de la douleur et de la fièvre ;
- les cytokines (interleukines, TNF ou facteur de nécrose tumorale), molécules de communication entre cellules immunitaires.
Ces médiateurs sont les cibles privilégiées des médicaments anti-inflammatoires (par exemple les antihistaminiques et les anti-inflammatoires non stéroïdiens comme l'aspirine ou l'ibuprofène, qui inhibent la synthèse des prostaglandines).
10.1.2 Les cellules de l'immunité innée
Plusieurs types de cellules, issues de la moelle osseuse rouge, participent à l'immunité innée. Ce sont principalement des phagocytes et des cellules sentinelles.
- Les macrophages : grandes cellules résidant dans les tissus, dérivées des monocytes sanguins. Ce sont de puissants phagocytes et des cellules présentatrices d'antigènes.
- Les granulocytes (ou polynucléaires) : cellules sanguines abondantes, notamment les granulocytes neutrophiles, premiers phagocytes recrutés sur le site de l'infection.
- Les cellules dendritiques : cellules sentinelles présentes dans les tissus en contact avec l'extérieur (peau, muqueuses) ; ce sont les principales cellules présentatrices d'antigènes assurant le lien avec l'immunité adaptative.
- Les mastocytes : cellules tissulaires riches en granules d'histamine, impliquées dans le déclenchement de la réaction inflammatoire.
10.1.3 La phagocytose
La phagocytose est le mécanisme central d'élimination des agents pathogènes par l'immunité innée.
La phagocytose est le processus par lequel une cellule (le phagocyte) ingère et détruit un élément étranger (micro-organisme, débris cellulaire). Elle se déroule en plusieurs étapes :
- Adhésion : le phagocyte reconnaît et se fixe sur l'agent à éliminer.
- Ingestion : la membrane du phagocyte entoure l'élément qui se retrouve enfermé dans une vésicule appelée phagosome.
- Digestion : le phagosome fusionne avec des lysosomes contenant des enzymes ; l'élément est dégradé.
- Rejet : les débris non digérés sont expulsés à l'extérieur de la cellule.
Lors d'une coupure infectée par des bactéries de type Staphylococcus, les granulocytes neutrophiles sont massivement recrutés sur le site. Chacun peut phagocyter plusieurs bactéries successivement. L'accumulation de neutrophiles morts gorgés de bactéries digérées forme le pus, signe visible de l'activité de l'immunité innée.
Lorsque l'immunité innée ne suffit pas à éliminer l'agresseur, elle déclenche et oriente la mise en place de l'immunité adaptative : c'est le rôle clé des cellules présentatrices d'antigènes.
10.2 L'immunité adaptative
L'immunité adaptative est spécifique de l'agent agresseur. Elle met en jeu des cellules spécialisées, les lymphocytes, capables de reconnaître précisément une molécule étrangère appelée antigène. Plus lente à se mettre en place (plusieurs jours lors d'un premier contact), elle est d'une efficacité remarquable et confère une mémoire à l'organisme.
Exercices du chapitre
- Interpréter une cinétique d'anticorps corrigé
- Analyser une expérience de coopération cellulaire corrigé
- Comparer immunité humorale et cellulaire corrigé
- Problème — Concevoir et interpréter une stratégie d'anticorps monoclonal anticancéreux corrigé
- Problème — Reconstituer la chronologie d'une réponse immunitaire complète corrigé
- Exploiter des données sur les lymphocytes T CD4 et le VIH corrigé