Les réponses immunitaires et leurs mécanismes

1. Le soi, le non-soi et les antigènes

Le système immunitaire est l'ensemble des organes, cellules et molécules qui assurent la défense de l'organisme. Il repose sur la distinction entre :

• le soi : l'ensemble des molécules propres à l'individu, déterminées par ses gènes. Les plus importantes sont les molécules du CMH (complexe majeur d'histocompatibilité, appelé HLA chez l'être humain), présentes à la surface de presque toutes les cellules : elles forment une véritable « carte d'identité » cellulaire, différente d'un individu à l'autre (sauf chez les vrais jumeaux) ;
• le non-soi : tout ce qui est étranger (microbes, cellules d'un autre individu, venins) ou le soi modifié (cellule infectée par un virus, cellule cancéreuse).

Un antigène est une molécule reconnue comme étrangère, capable de déclencher une réponse immunitaire spécifique. La petite partie de l'antigène reconnue s'appelle le déterminant antigénique (ou épitope).

Les organes de l'immunité

• organes lymphoïdes primaires (production et maturation) : la moelle osseuse rouge, où naissent toutes les cellules immunitaires et où mûrissent les lymphocytes B ; le thymus, où mûrissent les lymphocytes T ;
• organes lymphoïdes secondaires (lieux de la réponse) : ganglions lymphatiques, rate, amygdales, plaques de Peyer de l'intestin.

2. La réponse immunitaire innée (non spécifique)

Les barrières naturelles. La peau et les muqueuses (avec le mucus, les cils des bronches, l'acidité de l'estomac, les larmes qui contiennent une enzyme antibactérienne, le lysozyme) empêchent la plupart des microbes d'entrer. L'épine de Mamadou a franchi cette première barrière.

La réaction inflammatoire. Dès l'entrée des microbes, des cellules présentes dans les tissus, notamment les mastocytes, libèrent des médiateurs chimiques (histamine…). Ils provoquent :

• une dilatation des vaisseaux : rougeur et chaleur ;
• une augmentation de leur perméabilité : du plasma sort dans les tissus, d'où le gonflement (œdème) ;
• une stimulation des terminaisons nerveuses : douleur.

Ces quatre signes (rougeur, chaleur, gonflement, douleur) caractérisent l'inflammation. Les médiateurs attirent aussi les phagocytes (granulocytes et monocytes) : ils sortent des vaisseaux en traversant leur paroi (diapédèse) et se dirigent vers les microbes.

La phagocytose. Les phagocytes (granulocytes neutrophiles et macrophages, issus des monocytes) ingèrent et digèrent les microbes en quatre étapes.

Le pus est formé de phagocytes morts, de microbes et de débris cellulaires. Cette réponse innée est rapide (quelques heures) mais non spécifique : elle agit de la même manière contre tous les intrus. Elle suffit souvent, comme pour la main de Mamadou. Sinon, elle prépare la réponse adaptative : les macrophages et d'autres cellules présentatrices présentent des fragments de l'antigène, associés à leurs molécules du CMH, aux lymphocytes.

3. La réponse immunitaire adaptative (spécifique)

Elle est assurée par les lymphocytes. Chaque lymphocyte possède à sa surface des récepteurs d'un seul type, capables de reconnaître un seul déterminant antigénique. L'organisme possède des millions de clones de lymphocytes différents, formés avant tout contact avec les antigènes.

Elle se déroule en trois phases :

1. Induction (reconnaissance et sélection clonale) : parmi tous les lymphocytes, seuls ceux dont le récepteur reconnaît l'antigène sont sélectionnés et activés.
2. Amplification : les lymphocytes sélectionnés se multiplient activement (mitoses) et forment un clone.
3. Différenciation et effection : les cellules du clone se différencient en cellules effectrices, qui éliminent l'antigène, et en cellules mémoire.

Le rôle chef d'orchestre des lymphocytes T4. Les LT4 (ou LT auxiliaires, qui portent la molécule CD4) reconnaissent l'antigène présenté par un macrophage. Activés, ils sécrètent des interleukines (dont l'interleukine 2), des messagers chimiques qui stimulent la multiplication et la différenciation des lymphocytes B et des lymphocytes T8. Sans LT4, les réponses adaptatives sont très faibles.

4. La réponse à médiation humorale : lymphocytes B et anticorps

Elle est dirigée surtout contre les antigènes libres dans les liquides du corps (bactéries, toxines, virus hors des cellules).

• Les lymphocytes B (LB) reconnaissent directement l'antigène grâce à leurs anticorps membranaires.
• Stimulés par l'antigène et les interleukines des LT4, ils se multiplient et se différencient en plasmocytes, cellules riches en réticulum endoplasmique, qui sécrètent des anticorps en grande quantité (de l'ordre de 2 000 par seconde).

Un anticorps (ou immunoglobuline) est une protéine en forme de Y, formée de quatre chaînes : deux chaînes lourdes et deux chaînes légères, reliées par des ponts disulfure. Chaque anticorps possède :

• une partie variable, aux extrémités des deux bras : elle forme deux sites de fixation identiques, spécifiques d'un déterminant antigénique ;
• une partie constante, qui se lie aux phagocytes.

L'anticorps se fixe sur l'antigène et forme un complexe immun (antigène-anticorps). Ce complexe neutralise l'antigène (une toxine ne peut plus agir, un virus ne peut plus entrer dans une cellule) et favorise sa phagocytose par les macrophages, qui éliminent le complexe. L'anticorps seul ne détruit pas le microbe.

5. La réponse à médiation cellulaire : lymphocytes T cytotoxiques

Elle est dirigée contre les cellules du soi modifié : cellules infectées par un virus, cellules cancéreuses, cellules greffées.

• Les lymphocytes T8 (portant la molécule CD8) reconnaissent l'antigène présenté à la surface d'une cellule par ses molécules du CMH. Ils ont donc une double reconnaissance : antigène + CMH.
• Activés et stimulés par l'interleukine 2 des LT4, ils se multiplient et se différencient en lymphocytes T cytotoxiques (LTc).
• Le LTc se colle à la cellule cible et libère une protéine, la perforine, qui perce des trous dans sa membrane : la cellule infectée est détruite (lyse), avec les virus qu'elle contient.

6. La mémoire immunitaire

Lors d'un premier contact avec un antigène, la réponse primaire est lente (le taux d'anticorps ne devient important qu'au bout d'une à deux semaines) et d'intensité modérée. Pendant ce temps, on peut être malade.

Mais la réponse laisse des lymphocytes mémoire (B et T), à longue durée de vie et plus nombreux que les lymphocytes d'origine. Lors d'un deuxième contact avec le même antigène, la réponse secondaire est plus rapide, plus intense et plus durable : l'antigène est éliminé avant l'apparition des symptômes. C'est pour cela que Mamadou n'attrapera plus la varicelle, et c'est le principe de la vaccination (leçon sur les aides à la réponse immunitaire).