Cet article fait partie du DOSSIER consacré à l'immunité.

Réponse immunitaire

Les molécules du système immunitaire

Les anticorps

Anticorps

Les anticorps font partie d'une catégorie de protéines appelées immunoglobulines (Ig). Souvent, on utilise les termes anticorps et immunoglobulines l'un pour l'autre ; en fait, le terme anticorps désigne plus spécifiquement les immunoglobulines circulantes (présentes dans le sérum sanguin) – il existe aussi des immunoglobulines à la surface de certains globules blancs (les lymphocytes B).

Une immunoglobuline est une molécule typiquement en forme de Y. Elle est constituée de l'assemblage de quatre chaînes peptidiques, semblables deux à deux et reliées par des ponts disulfures : les plus grandes sont appelées chaînes lourdes, et les plus petites chaînes légères. Il existe différents types d'immunoglobulines, classées en fonction de la nature de leurs chaînes lourdes: les IgM, les IgG (qui se subdivisent en quatre sous-classes : IgG1, IgG2, IgG3 et IgG4), les IgD, les IgA (subdivisées en IgA1 et IgA2) et les IgE. Les IgA sont très abondantes dans les sécrétions (la salive, par exemple) ou dans la lumière intestinale; les autres sont dans le sérum.

Chacune des chaînes, lourdes et légères, d'une immunoglobuline comprend une région constante et une région variable. La région constante est identique chez toutes les immunoglobulines de même type. La région variable est toujours différente. L'association des régions variables des sous-unités d'une immunoglobuline définissent les sites de reconnaissance de l'antigène : chaque anticorps porte ainsi deux sites de fixation pour l'antigène, situés à l'extrémité des branches du Y.

Autres molécules

Outre les anticorps, le système immunitaire utilise pour fonctionner diverses autres molécules. Les cytokines sont de petites protéines qui agissent comme messagers entre les différents acteurs du système immunitaire.

Les protéines du système du complément interagissent les unes avec les autres, en cascade, dans des séquences strictement ordonnées au cours de certains mécanismes de défense immunitaire ; elles interviennent à la fois dans l'immunité innée et dans l'immunité acquise.

La fabrication et la maturation des cellules de l'immunité

Les cellules du système immunitaire, les globules blancs, ou leucocytes, se forment dans la moelle des os, ainsi que dans le foie pendant la vie fœtale ; la moelle et le foie fœtal contiennent des cellules sans fonction, appelées cellules souches, et capables de se différencier en cellules immunitaires.

Après leur fabrication, les lymphocytes doivent subir une maturation pour être fonctionnels : pour cela, les lymphocytes T migrent dans le thymus (d'où leur nom de lymphocytes T, pour thymus) ; les lymphocytes B restent quant à eux dans la moelle osseuse (chez les oiseaux, ils sont maturés dans un organe appelé bourse de Fabricius, d'où le B). La moelle osseuse et le thymus sont dits organes lymphoïdes centraux, ou primaires. Les lymphocytes T et B matures « patrouillent » dans l'organisme ; s'ils rencontrent l'antigène dont ils sont spécifiques, ils sont activés et se multiplient : à partir d'un lymphocyte ayant reconnu un antigène, se forme ainsi un clone (une population de cellules toutes identiques) de lymphocytes spécifiques de cet antigène.

La localisation des cellules de l'immunité

Une partie des cellules de l'immunité circule dans tout l'organisme, transportée par le sang et la lymphe. Mais la grande majorité se concentre au niveau de plusieurs organes, les organes lymphoïdes périphériques, ou secondaires : les amygdales, les ganglions, la rate, les cellules organisées en tissu lymphoïde présentes dans les muqueuses bronchiques, intestinales ou vaginales, les plaques de Peyer de l'intestin, etc. L'ensemble de ces organes n'est pas indispensable : l'ablation des amygdales ou de certains ganglions n'empêche pas un organisme de lutter contre les infections.

Les différentes lignées cellulaires

Les granulocytes ou polynucléaires

Granulocytes basophiles

• Granulocytes éosinophiles

Véhiculés par le sang à travers tous les tissus, les granulocytes (appelés ainsi car ils contiennent des granules visibles au microscope optique), ou polynucléaires (car leur noyau est formé de plusieurs lobes) constituent la première base de défense contre les infections : les éosinophiles et les neutrophiles englobent puis tuent les micro-organismes grâce à leurs granules, véritables réservoirs d'enzymes capables de morceler et de digérer la paroi des bactéries ; les basophiles jouent un rôle dans la défense contre les parasites et interviennent dans le mécanisme des allergies.

Les monocytes

Les monocytes sont acheminés par le sang vers les tissus, où ils se différencient en des types cellulaires très variés, dont les macrophages. Ceux-ci éliminent les bactéries, les cellules mortes ou les substances étrangères par phagocytose, phénomène d'immunité naturelle qui consiste en l'ingestion de ces éléments puis en leur destruction par l'action de puissantes enzymes.

Outre ces fonctions primaires de défense, les cellules de la lignée monocytaire jouent un rôle clé dans le déclenchement des réactions immunes dites spécifiques : dans une première phase, appelée « présentation de l'antigène », elles permettent la « visibilité » de l'antigène par le système immunitaire. En effet, une fois les éléments étrangers « digérés », une fraction de leurs composants (les antigènes) migrent à la surface des cellules phagocytaires et s'insèrent sur des récepteurs de leur membrane : les antigènes sous cette forme sont accessibles à la reconnaissance par les lymphocytes. On dit que les antigènes sont présentés aux lymphocytes. Les cellules capables de cette propriété sont regroupées sous le nom de cellules présentatrices de l'antigène (CPA). Cette étape d'information du système immunitaire aboutit à la production d'anticorps (par les lymphocytes B) et de lymphocytes T cytotoxiques.

Les cellules de la lignée lymphoïde : les lymphocytes T et B

– LES LYMPHOCYTES T

Lymphocytes

Cellules de l'immunité à médiation cellulaire, les lymphocytes T passent par le thymus avant de rejoindre les organes lymphoïdes secondaires. Pendant la vie embryonnaire et les premières années de la vie, le thymus contient beaucoup de cellules, alors que chez l'adulte le nombre de cellules souches le constituant est moins élevé et ne cesse de diminuer. Les lymphocytes T acquièrent, au contact des cellules présentatrices de l'antigène présentes dans le thymus, la capacité de reconnaître les substances étrangères (le non soi). Véhiculés par le sang jusqu'aux organes lymphoïdes secondaires, ces lymphocytes deviennent capables d'accomplir des fonctions plus complexes. Les uns sont transformés en lymphocytes tueurs, ou cytotoxiques (Tc), les autres en régulateurs des réponses immunes. Ces derniers peuvent soit amplifier la réponse immunitaire (ce sont les T auxiliaires, abrégés Th, de l'anglais helper, « coopérant »), soit la supprimer quand elle n'est plus nécessaire (lymphocytes T suppresseurs, Ts).

Ces différentes populations de lymphocytes T possèdent des marqueurs moléculaires spécifiques à leur surface, et sont souvent désignés aussi par le nom de ces marqueurs. Ainsi, les lymphocytes T auxiliaires portent le marqueur CD4 ; ils sont aussi appelés lymphocytes T-CD4, T4 ou CD4+. Le CD4 est aussi exprimé par les macrophages. (Le CD4 est le marqueur spécifique auquel se fixe le virus du sida, ce qui lui confère sa capacité à détruire les défenses de l'organisme.) Les lymphocytes cytotoxiques portent le marqueur CD8 ; on les désigne sous les noms de T-CD8, T8, CD8+. Le CD8 (mais associé à d'autres marqueurs spécifiques) est aussi exprimé à la surface des lymphocytes T suppresseurs et des lymphocytes tueurs naturels (NK, Natural Killer en anglais), qui interviennent dans l'immunité innée.

Les lymphocytes matures (à l'exception des tueurs naturels, capables de tuer tout type de cellule tumorale, sans distinction) portent également des récepteurs capables de reconnaître les antigènes, dont la structure est proche de celle des immunoglobulines : ce sont les « récepteurs des cellules T », ou TcR (de l'anglais T cell receptor). À ce récepteur est associée une molécule, appelée CD3, qui induit l'activation des lymphocytes lorsqu'un TcR se trouve lié à un antigène.

– LES LYMPHOCYTES B

Cellules de l'immunité à médiation humorale (processus qui fait intervenir les anticorps), les lymphocytes B présents dans les organes lymphoïdes secondaires portent sur leur membrane des immunoglobulines jouant le rôle de récepteur pour l'antigène dont ils sont spécifiques. Si un antigène se fixe à un de ses récepteurs, le lymphocyte B est activé : l'activation liée à la rencontre avec l'antigène entraîne la multiplication du lymphocyte B. La majorité des cellules issues de cette multiplication se transforme en cellules qui fabriquent et sécrètent les anticorps. On appelle plasmocyte cette forme sécrétrice du lymphocyte B. Les autres deviennent des lymphocytes B mémoire, qui sortent des organes lymphoïdes par la voie lymphatique et rejoignent le sang, où ils circulent pendant plusieurs années (plusieurs dizaines d'années dans certains cas). Ils représentent 5 à 15 % des lymphocytes sanguins.

Les allergies et les allergènes

Certaines maladies résultent d'une réaction trop vive du système immunitaire. Nombreuses sont les personnes qui éternuent chaque printemps lorsqu'elles passent sous un marronnier, ou qui ont de l'urticaire après avoir goûté les premières fraises... Chez ces personnes, à la suite d'un premier contact avec un antigène (le pollen des fleurs, par exemple), s'est développée une réaction immunitaire particulière, fondée sur la production d'une classe particulière d'immunoglobulines, les IgE.

Or certaines cellules de l'organisme (les mastocytes ou les polynucléaires basophiles) qui possèdent des récepteurs pour les IgE sont emplies de granules contenant des substances extrêmement actives pour la contraction des muscles lisses, notamment l'histamine. Lors d'un premier contact avec l'antigène qui sera à l'origine de l'allergie – qu'on appelle alors allergène –, des quantités importantes d'IgE sont produites, qui se fixent sur les récepteurs des mastocytes et des basophiles. Lorsque l'organisme est à nouveau exposé à l'allergène, celui-ci se fixe sur les IgE accrochées aux récepteurs de ces cellules. Cela déclenche le relâchement par ces dernières de leurs granules d'histamine. C'est l'histamine libérée dans les tissus qui est à l'origine des symptômes des allergies.

Les allergènes potentiels sont extrêmement nombreux, et variables selon les personnes ; ce sont par exemple les pollens, la poussière domestique, certains médicaments… Les réactions allergiques qu'ils provoquent sont parfois bénignes, mais elles peuvent devenir très sévères (forme grave de l'asthme ou œdème important).

Les maladies auto-immunes

Le système immunitaire sait reconnaître le soi du non soi, et n'attaquer que le second : c'est ce que l'on appelle la tolérance au soi, acquise au cours de la vie fœtale. Cependant, il arrive qu'il ne sache plus faire cette discrimination et se mette à se diriger contre certains composants de l'organisme : ce sont les maladies auto-immunes. Ainsi, une forme de diabète est due à la destruction de certaines cellules du pancréas, les cellules des îlots de Langerhans, par les lymphocytes cytotoxiques. Toutes les maladies auto-immunes s'accompagnent d'une destruction de cellules d'un ou de plusieurs organes par des anticorps ou par des cellules du système immunitaire.

Les cancers du système immunitaire

Il arrive que des cellules du système immunitaire se transforment en cellules cancéreuses. Lorsque c'est le cas des lymphocytes B, cela entraîne l'apparition soit d'une leucémie, soit d'un myélome. Une forme particulière de leucémie, la leucémie aiguë lymphoïde, est caractérisée par la présence dans le sang d'un grand nombre de lymphocytes T ou non T. Outre ceux, classiques, des cancers du système immunitaire (chimiothérapie, radiothérapie), de nouveaux traitements se développent, fondés sur l'action des cytokines (interféron ω) ou sur celle des anticorps monoclonaux contre les cellules cancéreuses.

Les déficits immunitaires

À l'opposé des réactions auto-immunes, il peut apparaître des déficits immunitaires. Dans ce cas, le système immunitaire fonctionne moins bien (on parle d'immunodépression), et l'organisme devient sensible à de nombreux agents pathogènes, bénins chez les personnes dont le système immunitaire est opérationnel. Ce déficit peut être dû, par exemple, à un défaut de l'expression de certaines molécules d'histocompatibilité, ou à un nombre insuffisant de telle ou telle catégorie de globules blancs. L'infection par le VIH, le virus du sida, provoque ainsi une immunodépression due à la destruction des lymphocytes T-CD4. Certains médicaments peuvent aussi induire un déficit immunitaire.

Lors des greffes, les médecins recherchent une moindre activité du système immunitaire, de façon à limiter le risque de rejet de greffe : on parle de traitements immunosuppresseurs.