Immunologie
Les défenses immunitaires sont capables de distinguer les
cellules et molécules d’un individu des
éléments étrangers ou qui le sont
devenus. Elles
sont capables d’éliminer ces
éléments
étrangers à l’organisme.
Déjà étudiées en classe de
3ème,
les réactions immunitaires innées font partie des
connaissances acquises par les élèves et ne sont
pas
développées en dehors de leur action de
coopération lors des phases effectrices des
réactions
acquises. Leur importance est cependant rappelée.
Les réactions immunitaires acquises sont propres aux
vertébrés, elles impliquent reconnaissance
acquise et
mémoire. Leur étude est abordée
à partir
d’un exemple, le SIDA, qui sert de support à des
généralisations sur les aspects fondamentaux du
fonctionnement du système immunitaire.
Les notions et contenus du programme ont été
rédigés de manière exhaustive pour
souligner
leurs limites dans la mesure où l’étude
du virus
de l’immunodéficience humaine (VIH) et du SIDA
servent
de support à l’étude de
l’immunologie.
Cette partie, en prolongement de la première S, permet de
réfléchir sur le phénotype
(l’adaptabilité
et la variabilité du système immunitaire), son
évolution au cours du temps, résultat de
l’interaction
entre le génotype et l’environnement. Cette
variabilité du système immunitaire assure
l’intégrité
et donc la stabilité des organismes.
1. Une maladie qui touche le
système immunitaire : le SIDA
(syndrome d’immuno-déficience acquise)
a. Le VIH et la primo-infection
Le VIH (virus de l’immunodéficience humaine) est
transmis par voie sexuelle, par voie sanguine ou au cours de la
grossesse de la mère à l’enfant.
Le VIH appartient à la catégorie des
rétrovirus
(virus à ARN).
Les cellules cibles du VIH sont principalement des cellules
immunitaires : lymphocytes T4, monocytes et macrophages, ces
dernières cellules (monocytes et macrophages) jouant un
rôle de véritable réservoir, notamment
dans les
ganglions lymphatiques. Elles possèdent des
protéines
membranaires auxquelles le virus s’amarre par
l’intermédiaire
d’une protéine de son enveloppe (la plus
importante de
ces protéines membranaires étant CD4), ce qui lui
permet de pénétrer dans la cellule hôte.
Une enzyme virale, la transcriptase inverse, transcrit l’ARN
viral en ADN dans les cellules infectées. Cet ADN est
intégré au génome de la cellule et
s’exprime,
permettant la reproduction du virus sous forme de particules virales
infectieuses et leur dissémination notamment dans les
organes
lymphoïdes.
Pendant cette période, les symptômes se limitent
le plus
souvent à ceux d’une maladie virale
bénigne.
b. La phase asymptomatique
1- Deux semaines à quelques mois après la
contamination, la présence dans le sang de
différents
anticorps anti-VIH est décelée, le sujet est dit
alors
« séropositif pour le VIH».
2- Apparaissent en même temps dans le sang du sujet
contaminé des lymphocytes T cytotoxiques
spécifiques
dirigés contre les cellules infectées par le VIH.
3- Pendant cette période asymptomatique de plusieurs
années, les défenses immunitaires restent actives
mais
les virus continuent à se multiplier et le nombre de
lymphocytes T4 à diminuer.
c. Le sida : phase symptomatique
En absence de traitement, le nombre des LT4 baisse. Le sida se
caractérise alors par diverses maladies opportunistes.
2. Les processus immunitaires mis en jeu –
Généralisation
a. Les anticorps : agents du
maintien de l’intégrité
du milieu extracellulaire
La séropositivité pour le VIH correspond
à la
présence d’anticorps spécifiques contre
certaines
protéines du virus.
La synthèse d’anticorps est la signature
d’une
réaction de l’organisme à la
présence d’éléments
étrangers.
Les anticorps sont des effecteurs de l’immunité
acquise.
Ils agissent dans le milieu extracellulaire (ou milieu
intérieur) en se liant spécifiquement aux
antigènes qui ont déclenché leur
formation.
Les anticorps sont des immunoglobulines, protéines
circulantes
du milieu intérieur constituées d’une
partie
constante et d’une partie variable.
La spécificité des anticorps est due à
la partie
variable.
La liaison antigène-anticorps entraîne la
formation de
complexes immuns, favorisant l’intervention de
mécanismes innés
d’élimination de ces
complexes.
Les cellules phagocytaires (macrophages, polynucléaires),
exprimant des récepteurs de la partie constante des
anticorps,
fixent par l’intermédiaire de ces
récepteurs les
complexes immuns et les éliminent par phagocytose.
Les anticorps sont produits par des lymphocytes B
sécréteurs ou plasmocytes.
De très nombreux clones de lymphocytes B se distinguant par
leurs anticorps membranaires qui servent de récepteurs pour
l’antigène,
préexistent avant tout contact avec celui-ci.
La reconnaissance d’un antigène donné
par un
lymphocyte B porteur d’un récepteur
spécifique de
cet antigène entraîne la multiplication de ce
lymphocyte
et la formation d’un clone de lymphocytes B ayant la
même
spécificité.
Les lymphocytes B obtenus se différencient en plasmocytes et
en lymphocytes B mémoire.
Dans la majorité des réactions immunitaires,
cette
multiplication est dépendante d’une autre
population de
lymphocytes, les lymphocytes T4.
Les anticorps dirigés contre les protéines
virales
peuvent bloquer la pénétration des virus dans les
cellules, mais ne peuvent pas agir sur les cellules
déjà infectées.
b. Les lymphocytes T
cytotoxiques (T8) : agents du maintien de
l’intégrité
des populations cellulaires
Les lymphocytes T cytotoxiques sont aussi des effecteurs de
l’immunité
acquise.
Les cellules infectées expriment à leur surface
des
fragments peptidiques issus des protéines du
pathogène
que n’expriment pas les cellules saines.
Les lymphocytes T, par leurs récepteurs T
spécifiques,
reconnaissent les cellules infectées. Cette reconnaissance
déclenche un mécanisme
d’élimination des
cellules infectées par ces lymphocytes T cytotoxiques.
La production de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques
à partir de lymphocytes T pré-cytotoxiques repose
sur
des étapes (sélection, multiplication,
différenciation, intervention des lymphocytes T4 voir 3)
voisines de celles conduisant à la production de lymphocytes
B
sécréteurs.
Dans le cas du SIDA, la destruction des lymphocytes T4 par les
lymphocytes T cytotoxiques limite la progression de
l’infection
virale mais l’incorporation du génome viral dans
les
cellules infectées maintient la contamination.
c. Les lymphocytes T4 : pivots des réactions immunitaires
acquises
À la suite de l’entrée d’un
antigène
dans l’organisme, des lymphocytes T4 spécifiques
de cet
antigène se différencient en lymphocytes T4
sécréteurs de messagers chimiques (interleukines).
Les interleukines stimulent la multiplication et la
différenciation des lymphocytes B et des lymphocytes T
sélectionnés.
Dans le cas du SIDA, la disparition des lymphocytes T4
empêche
la production d’anticorps et de lymphocytes T cytotoxiques
contre des agents microbiens variés. Ceci permet
l’apparition
de maladies opportunistes.
Les conséquences de l’effondrement des
défenses
immunitaires prouvent, qu’en permanence, les
mécanismes
immunitaires sont à l’oeuvre et montrent le
rôle
essentiel des lymphocytes T4 dans la majorité de ces
réactions.
3. Les vaccins et la
mémoire immunitaire
a. Les espoirs pour un vaccin
anti-VIH.
Des vaccins ont été mis au point contre
différents virus.
Ils reproduisent une situation naturelle, celle de
l’immunité
acquise contre ces virus après une première
infection
guérie.
Le premier contact avec l’antigène
entraîne une
réaction lente et quantitativement peu importante, alors que
le second contact entraîne une réaction beaucoup
plus
rapide et quantitativement plus importante.
Cette mémoire immunitaire s’explique par la
formation,
après un premier contact avec un antigène, de
lymphocytes B mémoire et de lymphocytes T4
mémoire.
Ces cellules sont plus nombreuses que les lymphocytes B ou T4
vierges, de même spécificité ; elles
ont une
durée de vie plus longue et elles réagissent
très rapidement lors d’un second contact avec
l’antigène.
Dans le cas du virus du SIDA, il s’agit de trouver un vaccin
contre un virus qui n’est pas vaincu par les
défenses
immunitaires naturelles.
Le virus du SIDA mutant constamment, une des difficultés de
la
mise au point d’un vaccin est d’identifier une
protéine invariable et accessible à la surface du
virus.
b. Le phénotype
immunitaire : interaction entre le
génotype et l’environnement
Le phénotype immunitaire, c’est-à-dire
l’ensemble
des spécificités des lymphocytes B et T
à un
moment donné de la vie d’un individu (ou
«répertoire» des anticorps et des
récepteurs
des cellules T) résulte d’une interaction complexe
entre
le génotype et l’environnement.
Grâce à des mécanismes
génétiques
originaux, l’organisme produit des lymphocytes T et B
d’une
infinie diversité.
Parmi ces cellules, la très grande majorité,
notamment
celles qui sont potentiellement dangereuses pour l’organisme
(«auto-réactives»), sont
éliminées.
Celles qui subsistent sont sélectionnées par les
antigènes des cellules malades ou des pathogènes
présents.
Ces cellules sont à l’origine des clones actifs
dans la
défense immunitaire.
Il en résulte un phénotype qui change sans cesse
en s’adaptant
à l’environnement (variabilité).
La vaccination est un processus artificiel qui fait évoluer
ce
phénotype immunitaire.