Fiche de révision : Bases de l’immunologie

📋 Plan du Cours

1. Fondements de l’immunité
2. Caractéristiques du système immunitaire
3. Envahisseurs et barrières de défense
4. Cytokines et communication cellulaire
5. Hématopoïèse et cellules myéloïdes
6. Reconnaissance et réaction immunitaire
7. Reconnaissance et élimination des pathogènes
8. Cytokines et inflammation
9. Diapédèse et cellules dendritiques
10. Organes du système immunitaire
11. Cellules NK et cytotoxicité
12. Immunoglobulines et lymphocytes B
13. Développement des lymphocytes B
14. Principes de la réponse immunitaire
15. Détection et cellules innées
16. Cytokines et recrutement leucocytaire
17. Organes lymphoïdes et tolérance

📖 1. Fondements de l’immunité

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunité : Ensemble des mécanismes biologiques permettant à un organisme pluricellulaire de maintenir la cohérence de ses cellules et tissus, d’assurer son intégrité et d’éliminer ses constituants altérés, les substances étrangères et les agents infectieux.

★ À maîtriser

• L’immunité innée est non spécifique et immédiate, tandis que l’immunité adaptative est spécifique du pathogène et nécessite généralement 5 à 7 jours pour se développer.

• Le soi regroupe les composants appartenant à l’organisme, tandis que le non-soi regroupe les éléments étrangers et potentiellement dangereux.

• Une reconnaissance du soi comme dangereux peut provoquer une maladie auto-immune, tandis qu’une reconnaissance insuffisante du non-soi peut laisser persister des pathogènes.

• Chaque lymphocyte T ou B possède une spécificité unique et ne reconnaît qu’un seul type d’antigène.

📌 La réponse adaptative est plus lente que la réponse innée, mais elle est plus efficace et indispensable contre les pathogènes virulents ou persistants.

Compléments

• Les principales cellules de l’immunité innée sont les macrophages et les cellules dendritiques, qui possèdent des récepteurs capables de reconnaître des micro-organismes étrangers.

• Le répertoire des motifs antigéniques potentiellement reconnus par les lymphocytes T et B est estimé à environ $10^{15}$.

💡 Astuce mémo

Soi = protéger ; non-soi = éliminer

📖 2. Caractéristiques du système immunitaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Antigène : Substance capable de déclencher une réponse immunitaire, notamment par la production d’anticorps ou l’activation des lymphocytes T.

★ À maîtriser

• Après l’élimination d’un pathogène, une fraction des lymphocytes T ou B spécifiques persiste sous forme de cellules mémoires et permet une réponse plus rapide lors d’une réinfection.

• La vaccination exploite la mémoire immunitaire en simulant une infection afin de stimuler la production de cellules mémoires.

• Le système immunitaire utilise d’abord l’immunité innée pour éliminer rapidement une grande partie des pathogènes, puis mobilise l’immunité adaptative si nécessaire afin d’obtenir une réponse spécifique tout en limitant le coût énergétique.

• La réponse inflammatoire mobilise d’abord l’immunité innée pendant environ quatre jours, puis l’immunité adaptative si le pathogène persiste.

📌 Une inflammation excessive ou non régulée peut provoquer des dommages tissulaires et des pertes de fonction, comme une destruction articulaire dans certaines polyarthrites rhumatoïdes.

Compléments

• Les signes visibles de l’inflammation sont:
  • Rougeur
  • Chaleur
  • Gonflement
  • Douleur

💡 Astuce mémo

Innée d’abord, adaptative ensuite, mémoire durable

📖 3. Envahisseurs et barrières de défense

🔑 Notions clés & Définitions

• Allergène : Substance normalement inoffensive capable de déclencher une réponse immunitaire excessive chez certaines personnes et des symptômes allergiques.

★ À maîtriser

📌 Les xénoantigènes proviennent d’une autre espèce, les alloantigènes d’un autre individu de la même espèce et les autoantigènes de l’organisme lui-même.

Compléments

• Les agents infectieux peuvent entrer dans l’organisme par différentes voies, notamment la muqueuse intestinale et les voies respiratoires supérieures.

📌 Les larmes protègent l’œil contre les infections grâce à des enzymes antibactériennes comme le lysozyme.

📌 Le pH du tractus digestif limite le développement de nombreux micro-organismes ingérés.

💡 Astuce mémo

L’organisme comme une forteresse : larmes et pH aux portes

📖 4. Cytokines et communication cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytokine : Petite glycoprotéine soluble, généralement de 10 à 50 kDa, qui transmet des signaux entre les cellules du système immunitaire.
• Chimiokine : Petite cytokine, généralement de 70 à 90 acides aminés et de 8 à 12 kDa, qui guide les cellules immunitaires vers une zone inflammatoire.

★ À maîtriser

• La fixation d’une cytokine à son récepteur modifie la conformation du récepteur, active JAK, entraîne la phosphorylation de STAT puis la transcription de gènes cibles.

📌 L’action paracrine agit principalement sur des cellules voisines, tandis que l’action autocrine permet à une cellule d’agir sur elle-même.

• Le récepteur de l’IL-2 est composé des chaînes α, β et γc, et acquiert une forte affinité pour l’IL-2 lorsque les trois chaînes sont réunies.

• L’IL-2 est indispensable à la prolifération des lymphocytes T.

Compléments

• Les cytokines comprennent quatre grandes familles:

  • Interleukines
  • Interférons
  • Facteurs de nécrose tumorale (TNF)
  • Facteurs de croissance

• L’IL-8 appartient à la sous-famille CXC et attire massivement les neutrophiles, tandis que CCL5 appartient à la sous-famille CC.

💡 Astuce mémo

Cytokine → récepteur → JAK-STAT → gènes cibles

📖 5. Hématopoïèse et cellules myéloïdes

🔑 Notions clés & Définitions

• Macrophage : Cellule sentinelle qui surveille les tissus, élimine les cellules en fin de vie par apoptose et participe à la défense immunitaire.
• Cellule dendritique : Cellule sentinelle spécialisée dans la détection et la présentation de l’antigène, particulièrement efficace pour activer les lymphocytes T et B.

★ À maîtriser

• L’hématopoïèse se déroule principalement dans la moelle osseuse, où une cellule souche hématopoïétique donne naissance à des progéniteurs qui se différencient ensuite en cellules immunitaires.

📌 Le progéniteur myéloïde donne les cellules de l’immunité innée, tandis que le progéniteur lymphoïde donne la majorité des cellules de l’immunité adaptative, à l’exception des cellules NK qui appartiennent à l’immunité innée.

• Les lymphocytes T achèvent leur maturation dans le thymus, tandis que les lymphocytes B achèvent leur maturation dans la rate.

📌 Les granulocytes possèdent un noyau unique multilobé et des granules contenant principalement des enzymes protéolytiques capables de détruire rapidement les pathogènes.

• Les neutrophiles sont généralement trilobés, phagocytent fortement et ne persistent pas plus de deux jours dans les tissus inflammatoires.

• Lors de la NETose, le neutrophile rompt sa membrane plasmique et libère son ADN collant, qui forme un filet capable de piéger les bactéries.

📌 Les basophiles ne phagocytent pas, contrairement aux neutrophiles et aux éosinophiles, et leurs granules riches en histamine participent aux réactions allergiques.

Compléments

• Les neutrophiles sont les leucocytes les plus abondants dans le sang.

• Les cellules dendritiques plasmacytoïdes participent surtout aux réponses antivirales, tandis que les cellules dendritiques conventionnelles sont principalement orientées vers les réponses antibactériennes.

• Les éosinophiles sont bilobés, principalement présents dans les tissus et davantage impliqués dans les réponses antiparasitaires et allergiques que les neutrophiles.

💡 Astuce mémo

Cellule souche → progéniteur → cellule spécialisée

📖 6. Reconnaissance et réaction immunitaire

🔑 Notions clés & Définitions

• PAMP : Motif moléculaire associé à un agent pathogène et reconnu comme étranger par le système immunitaire.
• PRR : Récepteur de reconnaissance exprimé par des cellules immunitaires et capable de détecter des motifs moléculaires associés aux pathogènes.

★ À maîtriser

• Les macrophages, les granulocytes neutrophiles et les cellules dendritiques expriment des récepteurs PRR.

• Les TLR membranaires reconnaissent principalement les bactéries extracellulaires, tandis que les TLR des endosomes peuvent reconnaître des motifs viraux intracellulaires.

• La phagocytose d’un agent pathogène forme un phagosome, qui fusionne ensuite avec un lysosome pour constituer un phagolysosome contenant les enzymes nécessaires à sa destruction.

Compléments

• TLR4 participe à la reconnaissance bactérienne, tandis que TLR7 et TLR9 reconnaissent des motifs d’ARN ou d’ADN plutôt viraux.

💡 Astuce mémo

Reconnaître → phagocyter → former le phagolysosome

📖 7. Reconnaissance et élimination des pathogènes

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteurs PRR : Récepteurs reconnaissant des motifs moléculaires portés par les pathogènes et exprimés notamment par les macrophages, les granulocytes neutrophiles et les cellules dendritiques.

★ À maîtriser

📌 Les bactéries extracellulaires sont principalement détectées par les TLR membranaires, tandis que les virus intracellulaires sont détectés par des TLR situés notamment dans les endosomes.

• 🔄 L’élimination suit plusieurs étapes:

  1. déclenchement de la phagocytose
  2. formation d’un phagosome
  3. fusion avec un lysosome en phagolysosome
  4. dégradation du micro-organisme
  5. formation d’un corps résiduel

• Les TLR membranaires et endosomaux convergent vers deux voies de signalisation, dont les voies MyD88 et TRIF, qui conduisent notamment à la production de cytokines pro-inflammatoires.

Compléments

• La reconnaissance des pathogènes par les TLR intervient au cours des 4 premiers jours de la réponse immunitaire.

📌 Certaines bactéries échappent à la phagocytose en résistant à la fusion avec le phagolysosome ou en se protégeant derrière une capsule résistante aux enzymes protéolytiques.

💡 Astuce mémo

Reconnaissance → phagosome → phagolysosome → élimination

📖 8. Cytokines et inflammation

★ À maîtriser

• Les principales cytokines pro-inflammatoires produites par les macrophages activés sont TNF-α, IL-1β et IL-6, tandis que l’IL-12 oriente la réponse vers Th1 et qu’IL-8 attire les cellules immunitaires.

📌 TNF-α et IL-1β activent l’endothélium vasculaire, induisent l’expression de molécules d’adhésion comme ICAM-1 et facilitent le recrutement des leucocytes.

• L’IL-12 active les cellules NK, favorise la différenciation des lymphocytes T auxiliaires en Th1 et stimule la production d’IFN-γ, ce qui renforce l’activation des macrophages.

📌 Une réponse inflammatoire trop faible favorise la persistance de l’infection, tandis qu’une réponse trop forte peut provoquer des lésions tissulaires et des maladies inflammatoires chroniques comme la polyarthrite ou la maladie de Crohn.

Compléments

• L’IL-6 stimule la production hépatique des protéines de phase aiguë et favorise la fièvre ainsi que la réponse inflammatoire systémique.

• Les protéines de phase aiguë produites par le foie, notamment la CRP, le SAP et la MBL, servent de marqueurs cliniques de l’inflammation et de l’infection sans indiquer leur cause.

💡 Astuce mémo

Cytokines → endothélium activé → recrutement leucocytaire

📖 9. Diapédèse et cellules dendritiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Diapédèse : Passage des neutrophiles à travers l’endothélium pour rejoindre le foyer infectieux.

📝 Points essentiels

• 🔄 Les étapes de la diapédèse sont:

  1. roulement
  2. adhésion ferme
  3. traversée de la paroi endothéliale
  4. migration selon un gradient chimio-attractant

• Les activités bactéricides des neutrophiles comprennent:

  • phagocytose des micro-organismes
  • production de radicaux libres de l’oxygène
  • libération d’enzymes lysosomales
  • sécrétion de défensines
  • sécrétion de lactoferrine
  • sécrétion de lysozyme

• Les cellules dendritiques capturent, dégradent et présentent les antigènes aux lymphocytes T dans les organes lymphoïdes secondaires après avoir migré vers les ganglions par la lymphe.

• Les cellules dendritiques expriment fortement les molécules du CMH et de costimulation, ce qui leur permet de relier la reconnaissance innée par les PRR et l’activation de l’immunité adaptative.

💡 Astuce mémo

Roulement → adhésion → traversée → migration

📖 10. Organes du système immunitaire

★ À maîtriser

📌 Les organes lymphoïdes primaires, notamment le thymus et la moelle osseuse, assurent la génération et la maturation des lymphocytes T et B, tandis que les organes secondaires sont des sites d’activation lymphocytaire.

• Les ganglions lymphatiques augmentent de taille lors d’une infection en raison de la prolifération des lymphocytes T et B activés par les cellules dendritiques.

• L’hématopoïèse produit en permanence les cellules immunitaires et peut être augmentée en urgence lors d’une infection pour renouveler les effecteurs nécessaires.

Compléments

📌 La rate contient des zones folliculaires riches en lymphocytes B et des zones T séparées, comme les ganglions, mais elle est un organe unique et contient proportionnellement plus de lymphocytes B.

• Le système lymphatique transporte la lymphe vers les organes lymphoïdes secondaires, la draine vers la circulation veineuse, participe à l’immunité et absorbe les graisses intestinales.

• La muqueuse intestinale est exposée à environ 10 puissance 10 bactéries et développe une tolérance orale, dont le déséquilibre peut contribuer à la maladie cœliaque ou à la maladie de Crohn.

💡 Astuce mémo

Primaires : maturation ; secondaires : activation

📖 11. Cellules NK et cytotoxicité

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules NK : Cellules de l’immunité innée immédiatement activables qui détruisent des cellules cibles par leurs granules cytotoxiques.

★ À maîtriser

📌 Les cellules normales expriment le CMH de classe I, qui fournit un signal inhibiteur empêchant leur destruction par les cellules NK, tandis que la diminution ou la perte du CMH I sur une cellule infectée ou tumorale active les NK.

• Lors de l’ADCC, les NK reconnaissent par CD16 le fragment Fc des IgG fixées à une cellule cible et libèrent de la perforine et des granzymes, induisant son apoptose.

Compléments

• L’ADCC illustre la coopération entre immunité adaptative et innée, car les anticorps sont produits par les lymphocytes B tandis que les NK, macrophages et éosinophiles peuvent utiliser leur fragment Fc pour détruire la cible.

💡 Astuce mémo

CMH I présent : inhibition ; CMH I absent : destruction

📖 12. Immunoglobulines et lymphocytes B

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunoglobulines : Anticorps produits par les plasmocytes, présents sous forme membranaire comme BCR ou sous forme sécrétée dans le sang et les muqueuses.

★ À maîtriser

• Les principales fonctions des anticorps sont: neutralisation, opsonisation, ADCC, activation du complément par la voie classique

• Une immunoglobuline possède deux chaînes lourdes et deux chaînes légères reliées par des ponts disulfure, avec des domaines variables responsables de la spécificité et des domaines constants responsables des fonctions effectrices.

📌 Les IgG représentent 70–75 % des immunoglobulines sériques, traversent le placenta, fixent le complément et participent à l’opsonisation et à l’ADCC.

📌 Les IgA protègent principalement les muqueuses sous forme dimérique avec une pièce sécrétoire, les IgM sont les premières produites lors d’une réponse primaire, les IgD sont surtout des BCR des lymphocytes B naïfs et les IgE participent aux allergies et à la défense antiparasitaire.

• La diversité des immunoglobulines repose sur le réarrangement VJ des chaînes légères, le réarrangement VDJ des chaînes lourdes, leur combinaison, la diversité jonctionnelle et l’existence de trois cadres de lecture, ce qui produit environ 10^11 possibilités.

📌 Les séquences signal de recombinaison RSS, reconnues par l’enzyme RAG, imposent l’association d’un espaceur 12 avec un espaceur 23 et permettent le réarrangement V-D ou D-J, mais pas V-J dans la chaîne lourde.

• 🔄 Le développement des lymphocytes B comprend: réarrangement de la chaîne lourde dans la moelle osseuse, appariement avec une chaîne légère de substitution, réarrangement de la chaîne légère, sélection des lymphocytes autoréactifs, maturation finale dans la rate, activation dans les organes lymphoïdes secondaires

Compléments

📐 Formule — Chez l’individu étudié, les 65 segments V, 27 segments D et 6 segments J de la chaîne lourde donnent 10500 combinaisons, tandis que les 70 segments V et 5 segments J de la chaîne légère donnent 350 combinaisons, soit environ 3 millions de récepteurs par combinaison des deux chaînes : $10500 \times 350 = 3675000$.

• Le syndrome d’Omenn, lié à l’absence ou au défaut de la protéine RAG, empêche le réarrangement des gènes d’immunoglobulines et entraîne l’absence de lymphocytes B et T matures.

💡 Astuce mémo

Réarrangement → sélection → activation → mémoire

📖 13. Développement des lymphocytes B

🔑 Notions clés & Définitions

• Sélection négative : Contrôle qualité médullaire qui élimine ou fait réarranger les lymphocytes B immatures reconnaissant des antigènes du soi.

★ À maîtriser

• 🔄 Le développement des lymphocytes B comprend: la production des précurseurs dans la moelle osseuse, la sélection négative, la maturation dans la rate, le stockage des lymphocytes B matures naïfs dans les organes lymphoïdes secondaires

• 🔄 Après reconnaissance d’un antigène, le lymphocyte B: s’active, réalise une expansion clonale, sécrète d’abord des IgM puis des IgG, IgE et IgA, forme un pool de lymphocytes B mémoire

Compléments

• Les lymphocytes B mémoire ont une longue durée de vie et permettent une réponse plus efficace lors d’une nouvelle exposition au même pathogène, ce qui justifie certains rappels vaccinaux.

💡 Astuce mémo

Moelle → rate → antigène → expansion → mémoire

📖 14. Principes de la réponse immunitaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunité innée : Réponse immédiate et non spécifique, présente dès la naissance, qui constitue une surveillance permanente de l’organisme.
• Immunité adaptative : Réponse spécifique impliquant les lymphocytes T et B, qui prend quelques jours à se mettre en place et produit une mémoire immunitaire.

📝 Points essentiels

📌 Après une atteinte de la barrière épithéliale, les sentinelles détectent l’agression, déclenchent une réaction inflammatoire innée durant quelques heures à quelques jours, puis l’immunité adaptative est recrutée en cas d’échec, en environ 4 à 7 jours.

📌 Le système immunitaire doit distinguer les composants du soi des éléments étrangers, car une mauvaise régulation de cette distinction peut provoquer des maladies auto-immunes.

💡 Astuce mémo

Innée immédiate et non spécifique, adaptative spécifique et mémorielle

📖 15. Détection et cellules innées

🔑 Notions clés & Définitions

• PRR : Récepteurs qui reconnaissent les PAMP, c’est-à-dire des motifs présents sur les agents pathogènes et identifiant le non-soi.

★ À maîtriser

• Les TLR membranaires détectent principalement des bactéries extracellulaires, tandis que les TLR endosomaux détectent notamment des ARN ou ADN viraux.

• 🔄 La phagocytose comprend: l’ingestion, la formation du phagosome, la fusion du phagosome avec un lysosome, la formation du phagolysosome et la destruction enzymatique

📌 Les macrophages sont des sentinelles tissulaires capables de phagocytose et de production de cytokines, tandis que les cellules dendritiques capturent les antigènes, migrent vers les ganglions et activent les lymphocytes T.

• Les neutrophiles sont les granulocytes les plus abondants dans le sang et les premiers recrutés sur un site inflammatoire.

Compléments

• La NETose libère des réseaux d’ADN associés à des protéines antimicrobiennes pour piéger les microorganismes lorsque la phagocytose est impossible, mais elle peut favoriser les agrégats, les thromboses, le sepsis et l’occlusion vasculaire cérébrale.

💡 Astuce mémo

PRR détectent les PAMP → signalisation et phagocytose

📖 16. Cytokines et recrutement leucocytaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Voie JAK-STAT : La voie JAK-STAT transmet le signal d’une cytokine en activant JAK, qui phosphoryle STAT, lequel induit ensuite la transcription de gènes cibles.

📝 Points essentiels

• Le récepteur de l’IL-2 possède trois chaînes, α, β et γc, et seule leur association confère une haute affinité pour l’IL-2.

• Les chimiokines sont de petites protéines qui guident la migration cellulaire selon un gradient, notamment les chimiokines CXC comme IL-8/CXCL8 qui attirent les neutrophiles et CCL5 qui recrute des lymphocytes T, des lymphocytes B et des éosinophiles.

• Les cytokines pro-inflammatoires IL-1β, TNF-α et IL-6 favorisent l’activation endothéliale, l’augmentation de la perméabilité vasculaire, la fièvre et la production hépatique de protéines de phase aiguë.

• 🔄 La diapédèse suit quatre étapes:

  1. rolling par les sélectines
  2. adhésion ferme par les intégrines et les CAM endothéliaux
  3. transmigration entre les cellules endothéliales
  4. migration selon le gradient de chimiokines

💡 Astuce mémo

Rolling → adhésion → transmigration → migration

📖 17. Organes lymphoïdes et tolérance

★ À maîtriser

📌 Les organes lymphoïdes primaires assurent la production ou la maturation des lymphocytes, tandis que les organes lymphoïdes secondaires sont les sites d’activation et d’expansion clonale.

• La moelle osseuse assure l’hématopoïèse et la production des lymphocytes B, tandis que le thymus assure la maturation des lymphocytes T.

• Les ganglions lymphatiques et la rate sont des organes lymphoïdes secondaires où les lymphocytes s’activent et réalisent une expansion clonale.

Compléments

• Dans la muqueuse intestinale, la tolérance orale s’exerce malgré l’exposition permanente au microbiote, qui représente environ 10¹⁰ bactéries dans l’intestin.

💡 Astuce mémo

Organes primaires : maturation ; secondaires : activation

📊 Tableaux de synthèse

Immunité innée et adaptative

Principaux isotypes d’immunoglobulines