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الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبيةRépublique Algérienne Démocratique et Populaire

وزارة التعلـيم العالي و البحث العلميMinistère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

جامعـة حسيـبة بن بوعلي الشـلفUniversité Hassiba Benbouali de Chlef

كلية علوم الطبيعة و الحياةFaculté des Sciences de la Nature et de la Vie

Département de Biologie

Polycopié de Cours

INTERFACE SYSTEME IMMUNITAIRE /

MICROORGANISMES /ENVIRONNEMENT

destiné aux étudiants de 1ère

année Master, Spécialité : Microbiologie

Présenté par : Dr. SAIAH Halima

Année Universitaire 2017/2018

Avant-Propos

Comme toutes les disciplines scientifiques et médicales, l’immunologie est en perpétuelle

évolution.

Ce polycopié est le support écrit du cours `` Interface système immunitaire / microorganismes

/environnement`` de première année Master en microbiologie. Il porte sur les notions de

l’immunité anti-infectieuse, les mécanismes moléculaires du pouvoir pathogène des

microorganismes et échappement au système immunitaire, les mécanismes moléculaires du

pouvoir pathogène des microorganismes végétaux-défenses de la plante, la vaccination et la

synapse immunologique et son utilisation par les virus. Ce cours suppose connues des notions

élémentaires comme les connaissances de biologie cellulaire et les notions de base

d’immunologie et de microbiologie. En particulier, les notions de récepteurs cellulaires,

transductions des signaux et de communications cellulaires doivent être comprises et

acquises.

Le principe théorique des techniques immunologiques suivantes est considéré comme étant

acquis : production d’anticorps monoclonaux et polyclonaux, précipitation en milieux liquide

et solide, ELISA/RIA et immuno-précipitation.

SAIAH Halima

Table des matières

Avant propos

Table des matières

Liste des figures

Liste des tableaux

Abréviations

Introduction

CHAPITRE 1 : IMMUNITE ANTI-INFECTIEUSE _____________________________ 1

1. Reconnaissance des microorganismes par les molécules et les cellules du système

immunitaire _______________________________________________________________ 1

1.1. Reconnaissance innée ________________________________________________ 1

1.1.1. Barrières épithéliales _____________________________________________ 1

1.1.2. Cellules de l’immunité innée ______________________________________ 2

1.1.3. Récepteurs de l’immunité innée ____________________________________ 4

1.1.3.1. Récepteurs Toll-like (TLR) ______________________________________ 5

1.1.3.2. Autres récepteurs de l’immunité innée ____________________________ 6

1.2. Reconnaissance acquise ______________________________________________ 7

1.2.1. Les lymphocytes _________________________________________________ 7

1.2.2. Le récepteur d’antigène des lymphocytes T (TCR) ____________________ 9

1.2.2.1. Identification du TCR __________________________________________ 9

1.2.2.2. Récepteur αβ ________________________________________________ 10

1.2.2.3. Récepteur γδ _________________________________________________ 10

1.2.2.4. Réarrangement des gènes du récepteur T _________________________ 10

1.2.3. Le récepteur d’antigène des lymphocytes B (BCR) ___________________ 13

1.2.3.1. Organisation, réarrangement et expression des gènes des Ig _________ 14

2. Mécanismes effecteurs de défense contre les agents infectieux _________________ 19

2.1. Les interférons ____________________________________________________ 19

2.1.1. Histoire et principales propriétés __________________________________ 19

2.1.2. Deux grandes familles ___________________________________________ 20

2.1.2.1. Les IFN de type I _____________________________________________ 20

2.1.2.2. Les IFN de type II ____________________________________________ 21

2.1.3. Mécanismes de l’activité antivirale des interférons ___________________ 21

2.2. Les protéines de la phase aigüe _______________________________________ 23

2.2.1. Définition _____________________________________________________ 23

2.2.2. Les différentes protéines de la phase aigue __________________________ 24

2.2.2.1. La protéine C-réactive (CRP) ___________________________________ 24

2.2.2.2. L'orosomucoïde (ORM) ou α1 glycoprotéine acide _________________ 24

2.2.2.3. L’haptoglobine _______________________________________________ 24

2.2.2.4. L’α1-antitrypsine _____________________________________________ 25

2.2.2.5. La procalcitonine (PCT) _______________________________________ 25

2.2.2.6. La transferrine _______________________________________________ 25

2.2.2.7. La ferritine __________________________________________________ 26

2.2.3. Critères de choix des PPA _______________________________________ 26

2.2.3.1. Cinétique rapide d’évolution ___________________________________ 26

2.2.3.2. Augmentation du taux plasmatique de la protéine __________________ 28

2.2.3.3. Variation indépendante de l’étiologie du syndrome inflammatoire ____ 28

2.2.3.4. Une dépendance exclusive de la réaction inflammatoire _____________ 28

2.2.3.5. Dosage précis et rapide ________________________________________ 28

2.3. L’immunité à médiation humorale ____________________________________ 29

2.3.1. Généralités ____________________________________________________ 29

2.3.2. Anticorps préexistants et anticorps induits__________________________ 29

2.3.3. Activation des cellules B et production d’anticorps ___________________ 30

2.3.3.1. Les réponses anticorps TD et TI ________________________________ 30

2.3.3.2. Des complexes peptides-CMH II sur les cellules B stimulent la production

par les cellules T auxiliaires de molécules membranaires et secrétées qui peuvent

activer une cellule B __________________________________________________ 32

2.3.3.3. La première phase de la réponse immunitaire primaire des cellules B _ 33

2.3.3.4. La seconde phase de la réponse immunitaire primaire des cellules B :

centres germinatifs ___________________________________________________ 33

2.3.3.5. Hypermutation et commutation isotypique________________________ 34

2.4. L’immunité à médiation cellulaire ____________________________________ 41

2.4.1. Les lymphocytes T et la réponse immunitaire cellulaire _______________ 42

2.4.1.1. La réponse cellulaire engendrée par les lymphocytes T auxiliaires ____ 44

2.4.1.2. La réponse cellulaire engendrée par les lymphocytes T cytotoxiques __ 44

2.4.1.3. L’élimination des envahisseurs __________________________________ 46

CHAPITRE 2 : MECANISMES MOLECULAIRES DU POUVOIR PATHOGENE DES

MICROORGANISMES ET ECHAPPEMENT AU SYSTEME IMMUNITAIRE ____ 49

1. Les bactéries __________________________________________________________ 50

1.1. Facteurs de pathogénicité offensifs ____________________________________ 50

1.1.1. Adhésines _____________________________________________________ 50

1.1.2. Invasion des cellules non phagocytaires ____________________________ 51

1.1.3. Toxines protéiques ______________________________________________ 53

1.2. Facteurs de pathogénicité défensifs ____________________________________ 54

1.2.1. Résistance à la phagocytose ______________________________________ 54

1.2.2. Lipopolysaccharide ou endotoxine ________________________________ 55

3. Les virus _____________________________________________________________ 58

3.1. Facteurs intervenant dans la pathogenèse ______________________________ 58

3.1.1. Virulence _____________________________________________________ 58

3.1.2. Quantité de virus _______________________________________________ 59

3.1.3. Voie d’inoculation ______________________________________________ 59

3.1.4. Cytopathogénicité ______________________________________________ 59

3.1.5. Echappement du virus à la réponse immunitaire_____________________ 60

3.1.5.1. Latence _____________________________________________________ 60

3.1.5.2. Variabilité génétique __________________________________________ 60

3.1.5.3. Inhibition de l'expression des molécules du complexe majeur

d'histocompatibilité (CMH) ___________________________________________ 61

3.1.5.4. Modulation des réseaux de cytokines _____________________________ 62

3.1.5.5. Modulation des réseaux de chimiokines __________________________ 63

3.1.5.6. Les super-antigènes ___________________________________________ 63

3.2. Bases moléculaires de la pathogénicité _________________________________ 64

4. Echappement du CMV au système immunitaire (subversion) _________________ 65

5. Virus de l’hépatite C et échappement aux interférons ________________________ 65

6. Mécanismes d'échappement et d'adaptation des parasites ____________________ 66

6.1. Résistance au complément ___________________________________________ 66

6.2. Echappement à la reconnaissance _____________________________________ 67

6.3. Séquestration anatomique et résistance à la lyse intracellulaire ____________ 68

6.4. Action sur In réponses immunitaires de l’hôte __________________________ 68

CHAPITRE 3 : MECANISMES MOLECULAIRES DU POUVOIR PATHOGENE DES

MICROORGANISMES VEGETAUX-DEFENSES DE LA PLANTE ______________ 70

1. Introduction : présentation des différentes interactions ______________________ 70

2. Les principaux modes d’infection des plantes par les phytopathogènes__________ 70

3. Mécanismes de défense des plantes _______________________________________ 71

4. Exemple d’une interaction plante-champignon avec Botrytis cinerea ___________ 72

5. Exemple d’une interaction plante-bactérie avec Agrobacterium ________________ 73

CHAPITRE 4 : VACCINATION ____________________________________________ 74

1. Définition ____________________________________________________________ 74

2. Principe ______________________________________________________________ 74

3. Classification _________________________________________________________ 75

4. Vaccin et système immunitaire ___________________________________________ 79

5. Vaccin contre le paludisme ______________________________________________ 79

CHAPITRE 5 : SYNAPSE IMMUNOLOGIQUE ET VIRUS _____________________ 81

1. La synapse immunologique ______________________________________________ 81

2. Utilisation de la synapse par les virus _____________________________________ 82

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ______________________________________ 84

Liste des figures

Figure Page

Figure 1 Organisation des locus codant les différences chaines des

récepteurs αβ et γδ

10

Figure 2 Organistation et rearrangement du locus de la chaine β 11

Figure 3 Structure du récepteur d’antigène d’une cellule B 13

Figure 4 Structure des gènes d’immunoglobuline dans la lignée

germinale

14

Figure 5 Réarrangement ordonné de segments géniques créant un gène

codant une chaine lourde d’Ig fonctionnelle

15

Figure 6 Modification des bords de région codante qui génère la

diversité jonctionnelle

16

Figure 7 Organisation des signaux de recombinaison 16

Figure 8 Mécanisme de la recombinaison V(D)J 18

Figure 9 Signalisation des complexes interféron-récepteur 20

Figure 10 Représentation schématique des signaux de transduction pour

les interférons α/β et γ

22

Figure 11 Cinétique d’évolutions du taux de certaines PPA au cours

d’un syndrome inflammatoire aigu d’évolutions favorable

27

Figure 12 Un second signal est requis pour l’activation des cellules B

par des antigènes thymo-dépendants ou thymo-indépendants

31

Figure 13 Organisation des gènes codant les régions constantes de

chaines lourdes chez l’homme

35

Figure 14 Organisation intron-exon des gènes des régions constantes de

chaines lourdes d’immunoglobulines humaines

36

Figure 15 Commutation isotypique 36

Figure 16 Les complexes immuns se lient à la surface des cellules

folliculaires dendritiques

39

Figure 17 Contrôle de la différenciation en plasmocytes 41

Figure 18 La réponse immunitaire cellulaire 42

Figure 19 L’activation et la sélection clonale d’un lymphocyte T

auxiliaire

43

Figure 20 L’activation et la sélection clonale d’un lymphocyte T

cytotoxique

46

Figure 21 L’action d’un lymphocyte T cytotoxique 48

Figure 22 Les mécanismes «Zipper» et «Trigger» de l’entrée bactérienne 52

Figure 23 Mode d’action des toxines se comportant comme des

superantigène

54

Figure 24 Principaux effets biologiques du lipopolysaccharide (LPS) 55

Figure 25 Manipulation des réponses innées et adaptative de l’hôte par

Shigella

58

Figure 26 Super-antigène 63

Figure 27 Interaction entre un macrophage et une cellule T au cours de

la présentation d'un antigène

81

Liste des tableaux

Tableau Page

Tableau 1 Exemples de mécanismes d’échappement à la phagocytose

et à la bactériolyse

49

Tableau 2 Classification des vaccins

75

Abréviations

ADCC : Antibody-dependant cell- mediated cytotoxicity, Cytotoxicité cellulaire dépendante

des anticorps

Ag : Antigène

CPA : Cellule présentatrice d’antigène

BCR ; B cell receptor, Récepteur d’antigène des cellules B

CpG : Motif dinucleotidique cytosine-phosphate-guanidine

CMV : Cytomégalovirus

CMH : Complexe majeur d’histocompatibilité

Cellule B : Lymphocyte B qui vient à maturité dans la moelle osseuse

Cellule T : Lymphocyte dérivé du thymus

CD : Cluster of différenciation, sigle générique des antigènes de surface des leucocytes

CDR : Conementarity-determining regions, régions déterminant la complémentarité dans la

partie variable des Ig ou des TCR

EBV : Virus d’Epstein-Barr

Fab : Fragment monovalent d'Ig liant l'antigène après digestion à la papaïne

FcγR : Récepteur de Fc des IgG

FDC : Follicular dendritic cell, cellule dendritique folliculaire

Gène V : Gène de la région variable des 1g ou du récepteur des cellules T

ITAM : Immunoreceptor tyrosine-based activation motif, motif activateur dépendant de la

tyrosine des immuno-récepteurs

ITIM : Immunoreceplor tyrosine-based inhibitory motif, motif inhibiteur dépendant de la

tyrosine des inununo-récepteurs

kDa : Unités de masse moléculaire en kilo Dalton

KIR : Killer immunoglobulin-like receptors, récepteurs KIR

LFA-1 : Lymphocyte fonction antigen, antigène de fonction lymphocytaire

LPS : Lipopolysaccharide (endotoxine)

CAM : Complexe d’attaque membranaire

MALT : Mucosal associated lymphoid tissue, tissu lymphoïde associé aux muqueuses

PAMP : Paihogen-associaled molecular pollens, motif moléculaire associé aux pathogènes

TNF : Tumor necrosis factor, facteur de nécrose tumorale

TLR : Toll-like receptor, récepteur de type Toll

TGFβ : Tumor growth factor β, cytokine TGFβ

Introduction

Nous vivons dans un monde potentiellement hostile, rempli d'une foule impressionnante

d'agents infectieux, dont la forme, la taille, la composition et le caractère subversif diffèrent

fortement. Ils nous utiliseraient volontiers comme sites favorables à la propagation de leurs

gènes «égoïstes» si nous n'avions acquis de notre coté une série de mécanismes de défense au

moins aussi efficaces et aussi astucieux. Néanmoins, ces mécanismes de défense peuvent

établir un état d'immunité (du latin immunitas, libre de) anti-infectieuse (Delves et al., 2008).

Le terme immunité s'adressait initialement à la résistance des individus vis-à-vis des

infections microbiennes. Cette définition s'est élargie aujourd'hui à l'ensemble des réactions

tendant à éliminer des substances étrangères. Par extension, on désigne aussi sous ce nom

l'ensemble des facteurs humoraux et cellulaires, spécifiques ou non de la substance introduite,

qui protègent l'organisme contre les agressions infectieuses et parasitaires et les proliférations

malignes (Chatenoud et Bach, 2012).

Le système immunitaire des vertébrés est un arsenal extrêmement diversifié de

molécules et de cellules qui patrouillent continuellement k sang et les tissus pour y repérer les

envahisseurs et qui protègent les surfaces épithéliales des agressions constantes des agents

infectieux présents dans l'environnement (De Franco et al., 2009).

Le système immunitaire a pour fonction de protéger l'organisme des lésions causées par

l'invasion de micro-organismes (bactéries, virus, champignons et parasites). Cette fonction

défensive est réalisée par les leucocytes (globules blancs) et par un certain nombre de cellules

accessoires. Ces cellules sont dispersées dans tout l'organisme, mais sont localisées

préférentiellement dans les organes lymphoïdes, la moelle osseuse, le thymus, la rate, les

ganglions lymphatiques et les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses (MALT) (Male,

2005).

Au cours de l'évolution, le système immunitaire a acquis un puissant arsenal d'armes

défensives afin de protéger l'organisme contre des envahisseurs potentiels, qui cherchent à

tirer profit de la source nutritive fournie par l'animal vertébré. En même temps il (Male et al.,

2006):

doit être assez sophistiqué pour distinguer les cellules appartenant à l'individu lui-

même et celles des organismes envahisseurs et dangereux, et pour ne pas attaquer la

flore commensale dont la présence dans l'intestin, sur la peau et dans plusieurs autres

sites est favorable ;

doit éviter de s'attaquer à certains tissus manifestement étrangers, par exemple ceux du

fœtus, qui diffèrent en partie de ceux de la mère.

Chapitre 1 : Immunité anti-infectieuse

1


1. Reconnaissance des microorganismes par les molécules et les cellules du système

immunitaire

1.1.Reconnaissance innée

1.1.1. Barrières épithéliales

Les principales interfaces entre l’organisme et le milieu extérieur sont la peau, le tractus

gastro-intestinal, le tractus uro-génital et le tractus respiratoire. Elles sont protégées par des

épithéliums continus qui constituent des barrières physiques et chimiques contre les infections

(Abbas et al., 2009).

La présence des microorganismes est tolérée en plusieurs soties de la surface, mais à

d’autres endroits, comme les voies respiratoires internes et l’intestin grêle. La présence de

microbes compromettrait les échanges avec l’environnement (échange de gaz, prélèvement de

nutriments). Pour cette raison, les cellules épithéliales de ces sites produisent des antibiotiques

peptidiques appelées peptides antimicrobiens, qui inhibent la croissance des cellules

bactériennes et fongiques (De Franco et al., 2009).

Le pH acide de l’estomac est une barrière chimique contre la colonisation microbienne,

ainsi que des agents hydrophobes tels que les acides gras et les sels biliaires qui couvrent

certaines surfaces muqueuses (De Franco et al., 2009).

Plus en aval, la couche muqueuse du tractus gastro-intestinal est riche en lymphocytes T

intra-épithéliaux, qui appartiennent a la lignée des lymphocytes T, mais exprime des

récepteurs d’antigènes composé de deux chaines appelées γ et δ qui sont similaires, mais non

identiques, aux récepteurs des lymphocytes T, extrêmement diversifiées, αβ, exprimés sur la

majorité des lymphocytes T. Les lymphocytes Tγδ reconnaissent fréquemment des lipides

microbiens ou d’autres structures microbiennes qui sont partagées par des microbes de même

type (Abbas et al., 2016).

Chez les mammifères les peptides antimicrobiens sont produits par les cellules

épithéliales de sites particuliers pour empêcher la colonisation bactérienne, et par les

neutrophiles pour aider à tuer les microbes phagocytés (De Franco et al., 2009).


2

On distingue actuellement trois grands groupes de peptides antimicrobiens : les

défensines dont il existe deux classes, les défensines α et β, et les cathélicidines.

Les défensines ont de 29 à 35 acides aminés et présentent une structure en feuillet beta à

trois brins comportant trois ponts disulfures. Les structures des defensines α et β sont

semblables, mais les positions des ponts disulfures sont différentes (De Franco et al., 2009).

Il y’a 6 α-défensines humaines (HAD) et 4 β-defensines humaines (HBD). HAD 1 à 4

sont produites par les macrophages, les neutrophiles et les cellules NK. Ces molécules sont

stockées dans des granules et secrétées au site inflammatoire lors de la stimulation cellulaire.

Les HAD-5 et -6 sont produites par les cellules de Paneth. En plus de leurs actions

antimicrobiennes, les α-défensines induisent la production d’Il-8 par les cellules épithéliales et

les kératinocytes, la dégradation des mastocytes, et elles améliorent la phagocytose par les

cellules mononuclées. L’HBD-1 est exprimée de façon constitutive et est présente dans le

plasma. L’HBD-2 et -3 sont produites par les cellules épithéliales lors de la stimulation par

l’interleukine-1 (IL-1) et le transformig growth factor α (TGF α), respectivement

(Charbonneau et Wolff, 2013).

En outre, certaines α-défensines peuvent agir comme agent chimiotactiques pour les

cellules mononuclées, et les β-défensines sont chimiotactiques pour les cellules dendritiques

immatures, les lymphocytes T et les monocytes (Charbonneau et Wolff, 2013).

Les cathélicidines ont sensiblement la même taille, mais une structure différente qui

comporte des régions en hélice α (De Franco et al., 2009).

Elles sont retrouvées dans les granules des neutrophiles et dans certaines cellules

épithéliales. Une cathélicidine, nommée LL-37 ou CAP 18 (peptide antimicrobien cationique)

est exprimée chez l’homme et joue un rôle lors infections cutanées par le streptocoque de

groupe A. LL-37/CAP 18 est également connues pour neutraliser l’endotoxine en bloquant sa

fixation aux cellules CD 14-positives, bloquant ainsi la libération de cytokines (Charbonneau

et Wolff, 2013).

1.1.2. Cellules de l’immunité innée

Les cellules clés de l’immunité innée sont les neutrophiles, les macrophages, les cellules

dendritiques, les cellules Natural killer et les lymphocytes intra-épithéliaux (Pooler, 2013).


3

Les neutrophiles

Les neutrophiles (également appelées leucocytes polymorphonucléaires (PMNs) sont les

leucocytes les plus nombreux du sang, leur numérotation étant comprise entre 4000 et 10 000

par µL (Abbas et al., 2016).

Les neutrophiles possèdent deux types de granulations pour la destruction des bactéries :

des granulations azurophiles apparentées aux lysosomes et des granulations spécifiques. Les

deux types sont bourrés de substances et d’enzymes bactéricides. La destruction des bactéries

se déroule selon la séquence suivante : phagocytose du micro-organisme (le plus souvent par

l’intermédiaire de récepteurs après opsonisation), fusion de l’hétérophagosome avec des

granulations, destruction du microbe par les composants de la granulation et par l’apparition

instantanée de radicaux d’oxygène actif ; dégradation enzymatique. Après avoir détruit

plusieurs bactéries, le neutrophile meurt par apoptose et il est enlevé par les macrophages

(Lüllmann-Rauch, 2006).

Les monocytes

Les monocytes sont moins nombreux que les neutrophiles, leur nombre étant compris

entre 500 et 1000 par µl de sang. Ils ingèrent également les microbes dans le sang et dans les

tissus. Contrairement aux neutrophiles, les monocytes qui pénètrent dans les tissus

extravasculaires survivent dans ces sites pendant des périodes prolongées ; dans les tissus, ces

monocytes se différencient en cellules appelées macrophages (Abbas et al., 2009).

Les monocytes sanguins et les macrophages tissulaires constituent deux de la même

lignée cellulaire, qui est souvent désignée par le terme de système des phagocytes

mononucléaires. Les macrophages qui se trouvent dans différents tissus tels que le cerveau, le

foie et les poumons, ne proviennent pas des monocytes circulants mais des progénitures dans

le sac vitellin ou du foie fœtal tôt au cours du développement de l'organisme. Les

macrophages existent également dans les tissus conjonctifs et dans tout les organes du corps,

où ils exercent la même fonction que les phagocytes mononucléaires nouvellement recrutées a

partir de la circulation (Abbas et al., 2016).


4

Les cellules dendritiques

Les cellules dendritiques répondent aux microbes par la production de plusieurs

cytokines qui assurent deux fonctions : elles initient la réaction inflammatoire et stimulent la

réponse immune adaptative. Par la détection des microbes et l’interaction avec les

lymphocytes, notamment les lymphocytes, les cellules dendritiques constituent un pont entre

l’immunité inné et l’immunité adaptative (Abbas et al., 2016).

Les cellules NK

Les NK constituent approximativement 10 % des lymphocytes du sang et des organes

lymphoïdes périphériques. Les NK sont riches en granules cytoplasmiques et expriment des

protéines de surface particulières mais n’expriment pas d’immunoglobulines ou de TCR

(Abbas et al., 2016)..

Les cellules NK son capables de tuer des cellules cibles même en absence de tout

anticorps ou de toutes stimulation antigénique. Les cellules NK sont activées de façon non

spécifique par des substances comme les mitogènes, les interférons et l’IL-2. Les cellules NK

participent aux réponses précoces vis-à-vis des infections virales (Chapel et al., 2004).

Les NK contrôlent leur réponse par le biais de deux récepteurs ; activateurs et

inhibiteurs. Leurs récepteurs activateurs (killer activator receptors) reconnaissent les

molécules du soi altérées et exprimées sur les cellules en situation de stress qui peuvent être

infectées par des microbes intracellulaires. Les récepteurs inhibiteurs des NK (KIR pour killer

inhibitory receptor) reconnaissent les molécules de CMH I (complex majeur

d’histocompatibilité) et les léctines sur les cellules de l’hôte et fonctionnent comme

inhibiteurs des cellules NK (Pooler, 2013).

Les cellules NK ne sont pas a proprement parler des cellules immunes parce que, à

l’instar des macrophages, ne sont pas soumises a la restriction clonale, leur spécificité est

minimale et elles sont dépourvues de mémoire. Le spectre de leurs cibles potentielles est large

(Chapel et al., 2004).

1.1.3. Récepteurs de l’immunité innée

Toutes ces cellules de l’immunité innée possèdent des récepteurs communs pour le

PAMP. Comme une grande partie des PAMP se trouve également associées aux bactéries non


5

pathogènes et commensales, Les PAMP (micro oragnism associated molecular patterns)

bactériens peuvent être des constituants de surface comme les lipoprotéines, le

peptidoglycane, les endotoxines (lipopolysaccharide, LPS) des bactéries a Gram-négatif ou

l’acide lipotéichoïque (LTA) des bactéries a Gram-positif. EN outre la lyse des bactéries

induit la libération de PAMP intracellulaire tels que les protéines de choc thermique (HSP) ou

des fragments d’ADN contenant des séquences CpG non methylées. Les PAMP viraux

comprennent les éléments protéiniques des enveloppes, et l’ARN ou l’ADN viral. Les PAMP

fongiques sont surtout des constituants de surface à base de mannane. Enfin, les PAMP

parasitaires sont soit des constituants de surface soit de l’ADN (Charbonneau et Wolff, 2013).

1.1.3.1.Récepteurs Toll-like (TLR)

Les récepteurs de type Toll (Toll-like receptors) sont homologues à une protéine,

appelée Toll, qui a été découverte chez la mouche drosophile par son rôle dans la

différenciation dorsoventrale. Plus tard, elle s’est révélée essentielle a la protection de la

mouche contre les infections. Les TLR sont spécifiques des différents composants microbiens

(Abbas et al., 2009).

Les TLR sont caractérisées par la présence de domaines intra-cytoplasmiques

homologues de ceux des récepteurs de l’IL1, mais leurs domaines extracellulaires sont très

différents : ils présentent des domaines riches en leucine et pas de domaines immunoglobulin-

like (Robert, 2010).

On connait actuellement 10 récepteurs de type Toll (TLR1 à TLR10). Ils reconnaissent

spécifiquement différents composants des micro-organismes et leur stimulation conduit eu

développement de la réaction inflammatoire en activant, par exemple, le facteur

transcriptionnel NF-κB qui est un élément central de la synthèse des principales cytokines

pro-inflammatoires (Martin et Vincent, 2005).

L’expression de TLR1 est plutôt ubiquitaire, celle de TLR2, TLR4, TLR5 et TLR9

restreinte a un nombre plus limité de cellules alors que celle de TLR3 est plus hautement

spécifique de cellules dendritiques. L’expression des TLR peut être constitutive ou inductible

suivant les types cellulaires et peut être régulée par différents facteurs comme les cytokines ou

par les PAMP eux-mêmes (Nicolas et al., 2002).


6

Les TLR sont spécifiques des différents composants microbiens. Par exemple, le TLR2

est essentiel pour la réponse a plusieurs lipoglycanes bactriens, les TLR3, 5 et 8 pour les

acides nucléiques viraux (comme l’ARN double brins), le TLR4 pour les LPS bactériens

(endotoxines), le TLR5 pour la flagelline et le TLR9 pour des oligonucléotides non méthylés

riches en CG (CpG), qui sont plus abondants dans les bactéries que dans les cellules

mammifères (Abbas et al., 2009).

Alors que les TLR qui reconnaissent les composants des parois cellulaires bactériennes

et fongiques sont localisées a la surface cellulaire, les TLR qui reconnaissent les acides

nucleiques microbiens ou viraux sont localisées dans des membranes intracellulaires et

recontrent leurs ligands dans les phagosomes ou les endosomes. Cette localisation serait le

resultat d’une adaptation qui assure que ces récepteurs ne détectent les acides nucléiques des

cellules apoptotiques de l’hôte, des cellules microbiennes ou des virions qu’après qu’ils aient

été relarguées par la phagocytose et la digestion partielle de ces particules. Les TLR de la

surface cellulaire peuvent ainsi être dirigés vers les phagosomes e formation et, s’ils lient un

ligand, emmètre un signal depuis cette localisation (De Franco et al., 2009).

1.1.3.2.Autres récepteurs de l’immunité innée

D’autres récepteurs, mais dépourvus de séquences riches en unités répétitives de leucine

(LRR), sont également impliquées dans la reconnaissance des pathogènes. C’est le cas des

scavenger receptors, des glycoprotéines de surface cellulaire dont il existe de nombreuses

familles. Les scavenger receptors de classe A dont SR-A1 et MARCO sont constituées de

l’association de trois chaines identiques transmembranaires. De tels récepteurs son impliqués

dans la reconnaissance de bactéries, de virus, de champignons que de parasites. Les récepteurs

de classe B sont constitués d’une chaine peptidique unique avec deus domaines

transmembranaires ; CD36 en est la principale molécule. CD 36 se trouve principalement sur

les monocytes et les macrophages, et en est un capteur pour les diacylglycérides

(Charbonneau et Wolff, 2013).

Une autre famille de récepteurs est dite des lectines de type C. telles que le mannose

receptor (CD206), DC-Sign (CD209), la Langerin (CD207) ou Dectin-1. Ce dernier est

particulièrement impliqué dans la détection des β-glucanes fongiques (Charbonneau et Wolff,

2013).


7

Enfin CD1d se retrouve principalement a la surface des cellules dendritiques, il se lie

aux diacylglycérols et glycosphingolipides bactériens et joue un rôle dans leur présentation

aux cellules NKT (Charbonneau et Wolff, 2013).

1.2.Reconnaissance acquise

1.2.1. Les lymphocytes

Les cellules clés de l’immunité humorale et à médiation cellulaire sont respectivement

les lymphocytes B et les lymphocytes T (Bodaghi et LeHoang, 2009). Les lymphocytes

proviennent des cellules souches de la moelle osseuse. Les lymphocytes qui vont se

différencier en lymphocytes responsables de l’immunité humorale le font dans la moelle

osseuse d’où la lettre B pour les désigner (B comme bone marrow). Ceux qui vont être

responsables de l’immunité cellulaire quittent la moelle osseuse pour gagner le thymus, d’où

la lettre T pour les désigner (Audouin et al., 2007).

Il y’a deux sous populations bien définies de lymphocytes T, les cellules T auxiliaires

(Th) et les cellules T cytotoxiques (Tc) ; récemment une troisième sous population de cellules

T, les cellules régulatrices (Treg), a été caractérisée. Les cellules T auxiliaires et cytotoxiques

peuvent être différenciée l’une de l’autre par la présence a leur surface des glycoprotéines

membranaires CD4 ou CD8 (Bodaghi et LeHoang, 2009).

Lorsqu’une cellule B naïve (qui n’a jamais rencontré d’antigène) entre en contact pour

la première fois avec un antigène pour lequel ses anticorps membranaires sont spécifiques, la

fixation de l’antigène aux anticorps déclenche une division rapide de la cellule ; ces cellules

filles se différencient ensuite en cellules effectrice appelées plasmocytes ou en cellules B

mémoires (Bodaghi et LeHoang, 2009).

Les lymphocytes expriment diverses molécules de surface qui appartiennent à

différentes familles. Elles comprennent (Male et al., 2006) :

la superfamille des immunoglobulines ;

la famille des intégrines ;

les sélectines ;

les protéoglycanes.

Dans la superfamille des immunoglobulines, on trouve des molécules avec des

caractéristiques structurales semblables a celles des immunoglobulines antre autres CD2,


8

CD3, CD4, CD8, CD28, les molécules de CMH des classes I et II et bien d’autres (Male et

al., 2006).

Les intégrines constituent une large famille de molécules d’adhésion permettant des

adhésions intercellulaires (lymphocytes/cellules endothéliales, lymphocytes/cellules

présentatrices d’antigènes). Elles sont faites d’une longue chaine α liée de façon non

covalente à une plus petite chaine β. On distingue différentes familles selon la nature de la

chaine β (Nicolas et al., 2001 ; Male et al., 2006) :

les intégrines β2 utilisent CD18 comme chaine β, qui peut être associée a CD 11a, CD

11b, CD 11c ou αd, ces combinaisons forment respectivement LFA-1 (lmphocyte

function antigen), Mac-1 (CR3), p 150,95 et les molécules de surface αdβ2 et sont

trouvées fréquemment sur les leucocytes ;

les intégrines β1 à CD29 comme chaine β est associée à divers autres polypeptides ;

elle comprend entre autres les marqueurs VLA (very late activation antigen).

Les sélectines sont exprimées sur les leucocytes (L), les cellules endothéliales (E), et les

cellules endothéliales et les plaquettes activées (Nicolas et al., 2001).

Les protéoglycanes, typiquement CD 44, ont plusieurs sites de liaison aux

glycosaminiglycanes (GAG) et se lient à des composants de la matrice extracellulaire (Male et

al., 2006).

Au cours de leur maturation au sein de la moelle osseuse, les lymphocytes B expriment

sur leurs membranes des immunoglobulines susceptibles de reconnaitre un antigène

spécifique sous sa forme native. Ces immunoglobulines membranaires ont toutes la même

spécificité antigénique au sein d’un même lymphocyte B et sont associées à un complexe

multimoléculaire appelé récepteur des cellules B (BCR pour B-cell receptor). De façon

similaire, au cours de leur maturation au sein du thymus, les lymphocytes T expriment sur

leur membrane un complexe multimoléculaire appelé récepteur des cellules T (TCR pour T-

cell receptor), toujours associé aux molécules de CD3 et susceptible de se fixer à un antigène

spécifique (Bodaghi et LeHoang, 2009).


9

1.2.2. Le récepteur d’antigène des lymphocytes T (TCR)

1.2.2.1.Identification du TCR

Chaque lymphocyte T est destiné à reconnaitre un antigène donné au moyen d’un

récepteur T (TCR) (Chapel et al. 2004). Les récepteurs T sont des hétérodimères, constitués

de deux chaines glycoprotéiques liées par un pont disulfure et présentant chacune un poids

moléculaire de 40 à 50 KDa (Chapel et al., 2004).

Le TCR existe sous deux formes en fonction du lignage de la cellule. On distingue le

récepteur composé de chaines alpha (α) et bêta (β) ou αβ TcR et le récepteur composé de

chaines gamma (γ) et delta (δ) ou γδ TCR (Chapel et al., 2004). Chacune des chaines présente

une structure en régions variables et constantes. Les régions variables NH2-terminales des

deux chaines s’associent entre elles pour former un site de reconnaissance antigénique alors

que les chaines constantes COOH-terminales ancrent le récepteur à la surface cellulaire. Le

récepteur T est donc la structure minimale qui permet la reconnaissance d’un épitrope

antigénique. Néanmoins d’autres molécules de surface du lymphocyte T sont indispensables à

la transduction de signaux d’activation lors de la présentation de l’antigène (Thivolet et

Schmitt, 1993).

Le récepteur à l’antigène est associé à d’autres protéines transmembranaires pour

former le complexe CD3 (cluster differentiation 3) (Chapel et al., 2004) , composé d’au

moins 5 chaines γ, δ, ε, δ et ε, qui transmet le signal de reconnaissance antigénique à

l’intérieur de la cellule (transduction). La transduction de signal par le complexe CD 3 passe

par un groupe de tyrosine kinases intracellulaires appelees (p56 lck, p59 fyn, ZAP 70) qui se

lient à l’extrémité cytosolique du complexe CD 3-TcR et effectuent les phosphorylations

(Thivolet et Schmitt, 1993),

Les molécules CD 4 et CD 8 sont exprimées de manière mutuellement exclusive a la

surface des deux sous classes de lymphocytes T matures et sont capables de lier

respectivement des produits du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe II ou

de classe I (Thivolet et Schmitt, 1993).

Les récepteurs des cellules T sont construits par recombinaisons somatiques des gènes

transportés séparément dans le génome. Par exemple, les gènes des chaines α contiennent une

seule région constante, et environ 50 segments J et 75 segments V. En amont des gènes de la

région constante β, il y’a environ 12 segments J, 2 segments D, et 25 segment V. Avec les


10

deux chaines, la variabilité recombinatoire augmente le répertoire. Les associations

combinées de différentes chaines créent un large répertoire de récepteurs T (Chatenoud et

Bach, 2012).

Le répertoire des lymphocytes est l’ensemble des combinaisons distinctes possibles

entre une chaine α et une chaine β permettant la reconnaissance de l’ensemble des antigènes

(Thivolet et Schmitt, 1993).

1.2.2.2.Récepteur αβ

Les régions variables, Vα et Vβ, d’une part, et constantes, Cα et Cβ, d’autre part,

s’apparient, c’est-à-dire les domaines variables des chaines lourdes et légères, d’une part, et le

premier domaine constant de la chaine lourde d’autre part. La région constante Cα se replie

d’une façon particulière : le pont disulfure habituel y relie un brin β d’un feuillet β plissé et

une hélice α (Chatenoud et Bach, 2012).

Quant au site de liaison de l’antigène, il est formé par trois paires de boucles de

séquences hypervariables appelées «régions déterminant la complémentarité»

(complementarity-detremining regions, CDR). Les boucles CDR3 de chacun des deux

domaines Vα et Vβ sont disposées au centre, flanquées par les boucles CDR1 et CDR2.

Chacune de ces trois boucles intervient dans la reconnaissance d’un ligand composite

(Chatenoud et Bach, 2012).

1.2.2.3.Récepteur γδ

Il s’agit également d’un hétérodimère formé de deux chaines γ et δ ; il est présent à la

surface des lymphocytes T exprimant CD3 mais aucun des deux marqueurs CD4 ni CD8,

définissant ainsi une lignée T CD3/γδ distincte de celle des lymphocytes T CD3/αβ

(Chatenoud et Bach, 2012).

1.2.2.4.Réarrangement des gènes du récepteur T

Les gènes qui codent chacune des chaines des récepteurs T subissent un réarrangement

somatique avant de devenir fonctionnel, ce réarrangement se produit dans le thymus

(Schaechter et al., 1999). Les gènes codant les chaines de TCR sont situés sur des

chromosomes différents : β et γ sur le chromosome 7, α et δ sur le chromosome 14 (Chapet et


11

al., 2004). Chaque gène fonctionnel (réarrangée) comporte une partie variable en amont et

une partie constante en aval (Figure 1).

Figure 1 : Organisation des locus codant les différences chaines des récepteurs αβ et γδ

(Schaechter et Medoff, 1999).

La partie variable résulte de l’assemblage de deux ou trois segments géniques : V, D

(pour diversité) uniquement pour les chaines β et δ, et J (pour Jonction). Le réarrangement des

segments V, D et J se fait au cours de la différenciation des lymphocytes T. Il s’accompagne

de l’excision et de la disparition du matériel génétique intermédiaire. Il crée une combinaison

unique de ces segments, caractéristique de chaque clone lymphocytaire (Schaechter et

Medoff, 1999).

Ces réarrangements sont assurés par une machinerie enzymatique complexe. Cette

machinerie utilise des séquences signal situées immédiatement en aval du segment V et en

amont du segment J ainsi que de part et d’autre de l’élément D, et qui consistent en un

heptamètre et un nonamère séparés soit par 12 paires de bases (Figure 2) (Schaechter et

Medoff, 1999).


12

Figure 2 : Organistation et rearrangement du locus de la chaine β (Schaechter et Medoff,

1999).

Les réarrangements sont initiés dans une cellule progénitrice commune aux

lymphocytes αβ et γδ. Les locus des chaines γ, δ et β se réarrangent d’abord. Si les

réarrangements des gènes γ et δ peuvent engendrer un récepteur γδ fonctionnel, le précurseur

peut alors s’engager dans la lignée γδ. De même, si le gène de la chaine β se réarrange de

façon efficace, la chaine β est synthétisée et peut s’apparier à une chaine α. Cette association

signale à la cellule de proliférer et de poursuivre son engagement dans la lignée αβ. Il en

résulte ainsi l’excision du gène δ est donc l’impossibilité définitive pour la cellule d’exprimer

un récepteur γδ. Cette phase rend possible l’expression d’une même chaine β en association

avec des chaines α différentes. De plus, du fait du grand nombre de Jα, plusieurs

réarrangements Vα Jα successifs sont possibles. Enfin, le locus α n’est pas soumis à

l’exclusion allélique. L’ensemble de ces particularités du locus α garantit pratiquement que

toute cellule ayant réussi à réarranger le gène β pourra exprimer à sa surface un hétérodimère

αβ, en association avec le complexe CD3 et en conjonction avec les deux corécepteurs CD4 et

CD8 (Chatenoud et Bach, 2012).

Dans les deux cas, le récepteur à l’antigène est associé à d’autres protéines

transmembranaires pour former le complexe CD3 (cluster differentiation 3), qui transmet le

signal de reconnaissance antigénique à l’intérieur de la cellule (transduction du signal)

(Chapel et al., 2004). Le complexe CD3 est un groupe de cinq protéines majeures liées de

façon covalente eu récepteur des cellules T (Schaechter et Medoff, 1999).


13

1.2.3. Le récepteur d’antigène des lymphocytes B (BCR)

Le développement des lymphocytes génère de grands nombres de cellules B dont

chacune produit une immunoglobuline dotée d’un site de liaison d’antigène unique (Robert,

2010).

Les infections activent sélectivement les cellules B qui produisent des anticorps dirigés

contre des composants de l’agent infectieux. Cette sélectivité est possible parce que les

immunoglobulines sont produites a la fois sous forme d’anticorps secrétés et sous forme de

récepteurs d’antigène présents a la surface des cellules B. L’antigène peut donc interagir avec

la forme membranaire de l’immunoglobuline (mIg) et déclencher sélectivement l’activation

des cellules B qui vont ensuite secréter des anticorps possédant le même site de liaison a

l’antigène (Robert, 2010).

L’Ig membranaire forme un complexe à la surface de la cellule avec un hétérodimère

avec deux autres chaines polypeptidiques liées par des ponts disulfures Igα et Igβ qui ne sont

produites que par les cellules de la lignée B (Figure 3) (Robert, 2010).

Figure 3 : Structure du récepteur d’antigène d’une cellule B (Robert, 2010).


14

L’élément de fixation de l’antigène est une Ig complète, associant une chaine lourde H

et une chaine légère L, insérée dans la membrane plasmique au niveau de son fragment Fc et

présentant vers l’extérieur ses fragments Fab terminaux (Robert, 2010).

L’Igα et l’Igβ contiennent chacune une région amino-terminale extracellulaire contenant

un domaine Ig, une région transmembranaire et une région cytoplasmique, longue de 50

résidus d’acides aminés, contenant la séquence ITAM impliquée dans le signal (De Franco et

al., 2009).

1.2.3.1.Organisation, réarrangement et expression des gènes des Ig

A. Locus IGH, IGK et IGL

Les locus codant les chaines H et les chaines légères κ et λ sont localisées sur des

chromosomes différents. Le locus IGH est situé en 14q32.33, le locus IGK (κ) en 2p11-12 et

le locus IGL (λ) en 22q11. Chaque locus d’Ig comporte quelques dizaines de gènes V,

appartenant à différents sous-groupes ou familles des gènes de séquences homologues

(similarité égale ou supérieure à 75%) et un nombre limité de séquences de jonction (6 JH, 5

Jκ, 4 à 5 Jλ) et de gènes constants (9CH, 1 Cκ, 4 Cλ). De plus le locus IGH comprend environ

23 segments de diversité D (Figure 4) (Revillard, 2001).

Figure 4 : Structure des gènes d’immunoglobuline dans la lignée germinale (De Franco et al.,

2009).


15

B. Réarrangement des segments VD et J

Les gènes des immunoglobulines subissent un certain nombre d’évènements de

recombinaison durant le développement et la maturation des cellules B. Les premiers

évènements sont les réarrangements des gènes des chaines H et L pour former les segments

codant pour leur domaine V (Revillard, 2001).

La recombinaison et la règle 12/23

La recombinaison est le mécanisme par lequel les différents segments génétiques codant

pour les récepteurs pour l’antigène sont rapprochés et associés. Ce processus dépend de

séquences spécifiques de recombinaison encadrant chaque gène V, D et J (Male et al., 2006).

Dans le cas du locus IgH, un des multiples segments D se recombine d’abord avec un

des multiples segments J. Ensuite un des gènes V est recombiné avec le site DJ réarrangé

(Figure 5). Le processus de recombinaison V(D)J est plus simple aux autres loci, il suffit

qu’une région V soit jointe à une région J, mais la diversité qui résulte du choix des segments,

c’est-à-dire la diversité combinatoire des séquences assemblées, est naturellement moindre

(De Franco et al., 2009).

Figure 5 : Réarrangement ordonné de segments géniques créant un gène codant une chaine

lourde d’Ig fonctionnelle (De Franco et al., 2009).


16

Deux sources de diversité supplémentaire sont la combinaison de deux chaines

différentes (les chaines lourde et légère) et la variabilité des nucléotides aux sites de jonction

entre les segments géniques, responsable de la diversité fonctionnelle (De Franco et al.,

2009).

Après l’action initiale des RAG, les séquences codantes sont terminées par des

structures en épingle à cheveux qui doivent être ouvertes par une nucléase. Artemis semble

être l’enzyme responsable de ce clivage nucléotidique. Deux modes de clivage d’une épingle

à cheveux sont possibles : exactement au milieu ou latéralement, à quelques nucléotides au

centre, dans ce dernier cas, une coupure décalée est produite. La copie des nucléotides

saillants produit une courte répétition inversée ou palindrome, appelé région P (Figure 6).

Avant la jonction des deux régions codantes, avec ou sans région P, une autre modification

des extrémités peut se produire : l’élimination de nucléotides et/ou l’addition de nucléotides

quelconque par une réaction sans matrice de référence, catalysée par l’enzyme TdT et qui va

produire des régions N. Les extrémités doivent ensuite être rendues droites par synthèse

d’ADN ou rabotage par une nucléase, puis jointes (De Franco et al., 2009).

Figure 6 : Modification des bords de région codante qui génère la diversité jonctionnelle (De

Franco et al., 2009).


17

Les séquences nucléotidiques situées en 3 de chaque gène V, en 5 de J et de part et

d’autres des gènes D, contiennent des séquences signal de recombinaison, motifs

palindromiques de 7 à 9 nucléotides, séparées par des séquences intercalaire de 12 à 23

nucléotides (Figure 7) (Revillard, 2001).

Figure 7 : Organisation des signaux de recombinaison (Revillard, 2001).

L’appariement des héptamères et nonamères permet le processus de recombinaison qui

va mettre en continuité successivement un segment D et un segment JH puis ce segment

réarrangé DJH avec un segment VH. Dans le cas de la chaine légère κ, la recombinaison

concerne un segment Vκ et un segment Jκ (Male et al., 2006).

La règle 12/23 impose qu’une séquence flanquante de 12 bases peut seulement se

recombiner avec une de 23 bases. Ceci contrôle le fait que seule les chaines lourdes peuvent

subir des recombinaisons de type VDJ, alors que les chaines légères font des recombinaison

de type VJ (Male et al., 2006).

Le complexe des protéines RAG-1 et RAG-2 codées par les gènes RAG-1 et RAG-2

(recombinase activating gene), démarre la réaction de recombinaison en clivant un brin de

l’ADN, entre l’extrémité 5 de l’heptamére de la RSS et la région codant le récepteurs

d’antigène (Figure 8). Le groupe 3 OH libre attaque ensuite une liaison phosphodiester dans

l’autre brin d’ADN, clivant également ce brin et générant une extrémité en épingle à cheveux

formée de façon covalente du cote codant de la coupure. Les deux bords de chaque coupure

sont maintenus ensemble dans le complexe (De Franco et al., 2009).


18

Figure 8 : Mécanisme de la recombinaison V(D)J (De Franco et al., 2009).

Une fois que les RSS sont clivées, plusieurs composants du système de jonction

d’extrémités d’ADN non homologues sont recrutées : les molécules Ku70 et Ku80, qui lient

les extrémités d’ADN, la sous unité catalytique de l’ADN protéine kinase (ADN PKs),

XRCC4, l’ADN ligase IV et une nucléase appelée Artemis. La désoxynucleotidyl transférase


19

terminale (TdT pour ‘terminal desoxynuleotidyl transferase’), une enzyme importante pour la

création de diversité jonctionnelle est également recrutée dans le complexe. Les cassures

double brin bordant les heptamères des RSS sont jointes directement et forment la jonction

signal, appelée ainsi parce qu’elle contient les RSS. Les deux extrémités en épingle à cheveux

sont jointes également pour former la jonction codante (De Franco et al., 2009).

2. Mécanismes effecteurs de défense contre les agents infectieux

2.1.Les interférons

2.1.1. Histoire et principales propriétés

Première cytokines découvertes en 1957 par Isaac et Lindenmann, les cytokines sont

des substances protidiques, glycosylées pour certaines, qui sont secrétées en réponse à une

infection virale pour servir de lien communicatif entre les cellules du système immunitaire et

‘interférer’ avec l’infection (Weber, 2012 ; Bergerat et al., 1996).

Les interférons n’ont pas d’activité antivirale directe, ce sont des glycoprotéines

d’information cellulaire de faible poids moléculaire (de l’ordre de 20 000) qui ont une

spécificité d’espèce (Denis, 1999).

Ils suscitent une attention particulière en raison de leurs effets variés, essentiellement au

cours de l’immunité innée (seul l’IFN-γ appartient également à l’immunité adaptative). En

plus d’une forte activité antivirale, ils ont des effets pro- ou anti-apoptotiques, antiprolifératifs

et immuno-modulateurs et sont donc impliqués dans la croissance tumorale, la tolérance

immunitaire et le développement de certaines pathologies auto-immunes telle que la

sarcoïdose (Weber, 2012).

Les IFN agissent sur les cellules en interagissant avec les récepteurs membranaires. La

formation des complexe IFN-récepteur provoque l’activation de voies de transmission du

signal aboutissant à l’induction de la transcription de plusieurs centaines de gènes (Figure 9)

(Cartron et Viens, 2013).


20

Figure 9 : Signalisation des complexes interféron-récepteur (Cartron et Viens, 2013).

2.1.2. Deux grandes familles

2.1.2.1.Les IFN de type I

Les IFN de type I regroupe plusieurs protéines appelées IFN-α et une protéine unique,

l’IFN-β. Théoriquement toutes les cellules peuvent produire des IFN de type I mais la source

principale d’IFN-α est constituée par des cellules présentatrices des antigènes et surtout les

cellules dendritiques plasmacytoïdes, dés les premières étapes de la réponse immunitaire,

tandis que l’IFN-β est produit par de nombreux types cellulaires, notamment les fibroblastes.

Les IFN-α et l’IFN-β se lient aux mêmes récepteurs de surface cellulaire et induisent des

réponses biologiques similaires. Les IFN de type inhibent la réplication virale, augmentent la

capacité lytique des cellules NK (natural killer), augmentent l’expression des molécules de

classe I du complexe majeur d’histocompatibilité sur les cellules infectées par des virus et

stimulent le développement des lymphocytes TH1 (Weber, 2012).


21

2.1.2.2.Les IFN de type II

L’IFN-γ ou l’IFN de type II est produit par les lymphocytes T et les cellules NK. Sa

principale fonction est d’activer les macrophages dans les réponses immunitaires innée et

adaptative. Il a une action faiblement antivirale par rapport aux IFN de type I (Weber, 2012).

2.1.3. Mécanismes de l’activité antivirale des interférons

Le spectre d’activité antivirale des interférons s’étend a tous les virus indépendamment

de leur acide nucléique RNA ou DNA ; cependant, le cycle de réplication de certains virus,

tels que le virus de l’hépatite C et le virus de la varicelle, sont plus facilement bloqués que

d’autres virus dans les cellules ou chez les malades traités par les interférons (Mammette,

2002).

Les interférons ne peuvent pas inactiver directement les virus ou même bloquer l’entrée

des particules virales dans la cellule. Ils agissent sur le cycle de réplication virale par

l’intermédiaire de la cellule (Mammette, 2002).

Les IFN-α et –β reconnaissent les mêmes récepteurs spécifiques composés de deux

sous-unités α et β ; l’IFN-β phosphoryle les deux sous-unités de ce récepteurs, l’IFN-α

phosphoryle seulement la sous-unité β ; les récepteurs de l’IFN-γ sont formés aussi de deux

sous-unités. Cette interaction IFN-récepteurs conduit a la phosphorylation en cascade de

tyrosines kinases (tyk2 et jak1 pour l’IFN-α et jak1 et jak2 pour l’IFN-γ). Ces

phosphorylations activent les facteurs de transcription cytoplasmiques (STAT1, 2 et p48 pour

IFNα et STAT1 pour l’IFN-γ) (Mammette, 2002).

Ces facteurs vont se lier dans le noyau à des séquences nucléotidiques spécifiques

(ISRE) dans les promoteurs de différents gènes (Figure 10) ; ainsi sous l’effet des IFN, de

nombreuses protéines sont synthétisées. Certaines ont une action antivirale, il s’agit d’une

protéine kinase de poids moléculaire 67000, d’une 2-5 oligo-adénylate synthétase et de la

protéine Mx. D’autres protéines sont induites et interagissent avec le système immunitaire,

tels que les antigènes HLA classe I inductibles par deux groupes d’IFNs et les HLA classe II,

par l’IFN-γ (Mammette, 2002).


22

Figure 10 : Représentation schématique des signaux de transduction pour les interférons α/β

et γ (Mammette, 2002).


23

Protéines antivirales

La protéine kinase 67000 et la 2-5-O-A synthétase restent inactives à des concentrations

intra-cytoplasmiques élevées jusqu’à ce qu’elles soient activées en présence d’ATP par la

forme bicaténaire du ARN viral (apporté par le virus infectant la cellule). La protéine kinase

phosphoryle alors la sous-unité α du facteur d’initiation eIf 2 de la synthèse des protéines qui

devient ainsi inactive, ayant pour résultat l’arrêt de la synthèse des protéines virales

(Mammette, 2002).

La 2-5 A synthétase produit un 2-5 poly-A qui active une RNAse cellulaire devenant

capable de dégrader les RNA messagers viraux dans certaines régions du cytoplasme. Les

activités de ces deux protéines aboutissent donc à une inhibition de la formation des virus ;

d’autres protéines comme les protéines Mx inductibles par les IFN du groupe I et non par

ceux du groupe II exercent ainsi un effet antiviral (Mammette, 2002).

L’IFN-γ ne stimule pas tout à fait les mêmes protéines que les IFN de classe I. Il induit

la synthèse d’une NO synthétase (NOsi) qui augmente le niveau intracellulaire du mono-

oxyde d’azote NO. Celui-ci exerce aussi un effet antiviral et a une action microbicide

intracellulaire (Mammette, 2002).

L’IFN-γ induit la synthèse de la GTP cyclohydrolase I qui a pour conséquence une

augmentation sérique de la 7,8-dihydronéoptérine observée dans les maladies inflammatoires

chez les patients traités par interférons (Mammette, 2002).

2.2.Les protéines de la phase aigüe

2.2.1. Définition

Les protéines de la phase aigue (PPA), appelées aussi acute phase proteins ou protéines

inflammatoires, se définissent comme des protéines dont la concentration plasmatique varie

d’au moins 25% dans les 5 à 7 premiers jours suivant le début d’un processus inflammatoire

aigue (Weill et Batteux, 2003).


24

2.2.2. Les différentes protéines de la phase aigue

2.2.2.1.La protéine C-réactive (CRP)

La CRP doit son nom au fait qu’elle précipite avec les polysaccharides du pneumocoque

en présence de calcium. Cette homoprotéine est formée de cinq monomères, identiques l’un à

l’autre, et dont la masse moléculaire est de 21.5 KDa. Sa structure est proche de celle du C1q

et du composant amyloïde P. La synthèse de la CRP s’effectue exclusivement au niveau des

hépatocytes. La production hépatocytaire de CRP est sous la dépendance de l’IL-6 qui stimule

sa transcription. Après stimulation on la décelé dés la sixième heure dans les hépatocytes. Sa

demi-vie sérique est de six heures. Le taux sérique normal de CRP est inferieur à 5 mg/mL. Il

peut augmenter fortement (jusqu’à 50 fois la normale) au cours de nombreux états

inflammatoires, mais pas au cours des infections virale ((Durand et Beaudeux, 2010).

2.2.2.2.L'orosomucoïde (ORM) ou α1 glycoprotéine acide

L'orosomucoïde est une glycoprotéine fortement glycosylée (45%) qui a une masse

moléculaire compris entre 41 et 43 KDa (Durand et Beaudeux, 2010). Elle est synthétisée

dans le foie mais également par les polynucléaires neutrophiles, les lymphocytes et les

monocytes. Sa demi-vie sérique est de 48 heures (Weill et Batteux, 2003).

L’orosomucoïde aurait un effet inhibiteur sur l’agrégation plaquettaire, l’activation des

polynucléaires neutrophiles et sur la stimulation de la production de cytokines pro- ou anti-

inflammatoires. La concentration sérique de l’orosomucoïde est de 0.3 à 0.9 mg/mL, elle

augmente dans un délai de 2 à jours après le début de la réaction inflammatoire (Durand et

Beaudeux, 2010).

2.2.2.3.L’haptoglobine

L’haptoglobine est une α2 glycoprotéine synthétisée par les hépatocytes. Elle est

constituée d’un monomère formé de quatre chaines polypeptidiques : deux chaines β

identiques et des chaines α différentes, α1 et α2 (Durand et Beaudeux, 2010). Elle se

complexe avec l’hémoglobine et est rapidement éliminée par le système des phagocytes

mononuclées ((Weill et Batteux, 2003).

La cinétique de variation de sa concentration sérique est lente et suit de très prés celle de

l'orosomucoïde en cas de réaction inflammatoire. Sa concentration sérique normale est de 1 à

2 g/L. Sa demi-vie est de 3 à 6 jours (Durand et Beaudeux, 2010).


25

Son taux sérique s’élève douze heures après le début du processus inflammatoire pour

atteindre un maximum 24 à 36 heures plus tard (Weill et Batteux, 2003). L’haptoglobine est

une protéine majeure de l’inflammation : sa concentration sérique peut être multipliée par un

facteur 2 à 4. Elle permet avec la CRP, soit de confirmer soit d’infirmer un syndrome

inflammatoire lorsque la VS a déjà été pratiquée (Durand et Beaudeux, 2010).

2.2.2.4.L’α1-antitrypsine

L’α1-antitrypsine est une glycoprotéine de 54 KDa. Elle est synthétisée par le foie, mais

les lymphocytes en produisent également de faibles quantités. Sa demi-vie sérique est de

quatre jours. Le taux sérique normal est de 2 à 4 g/L. sa production est soumise à un cycle

circadien dont l’acrophase se produit à 13 heures. Le taux sérique d’ α1-antitrypsine s’abaisse

en cas de perte digestive. En revanche, son taux s’élève au cours de maladies inflammatoires

(Weill et Batteux, 2003).

2.2.2.5.La procalcitonine (PCT)

La procalcitonine est reconnue comme un paramètre majeur dans le diagnostic de

l’infection bactérienne. La PCT est la pro-hormone de la calcitonine, hormone

hypocalcémiante. C’est une protéine de 116 acides aminés (13 KDa). Sa concentration sérique

augmente dès la 3ème

heure suivant le début de l’infection avec un pic entre 6 heures et 8

heures, et est d’autant plus élevée que l’infection est plus sévère. Sa demi-vie est d’environ 20

à 24 heures (Claessens et Ray, 2012).

Le dosage de PCT est particulièrement indiqué, lorsque le sepsis est suspecté chez les

patients avec des critères de réponses inflammatoires systémiques. Face à une infection, la

PCT pourrait jouer un rôle dans la réponse inflammatoire de l’organisme en favorisant la

synthèse par les monocytes de cytokines pro-inflammatoires (IL-1β, TNF-α et IL-8) (Durand

et Beaudeux, 2010).

2.2.2.6.La transferrine

Il s’agit d’une protéine de transport du fer qui est synthétisée par le foie. Sa

concentration sérique baisse 3 ou 4 jours après le début de la réaction inflammatoire et sa

demi-vie est de 8 jours. Sa concentration sérique est régulée par les concentrations en fer des

tissus de l’organisme. La concentration sérique normale est de 2 à 3 g/L ; elle augmente

pendant la grossesse sous l’influence des œstrogènes. Dans le syndrome inflammatoire, la


26

concentration sérique de transferrine baisse comme celle de l’albumine, les deux protéines

variant de façon très parallèle (Durand et Beaudeux, 2010).

2.2.2.7.La ferritine

La ferritine est une macromolécule de masse moléculaire élevée (440 KDa) constituée

d’une coque sphérique et d’un noyau renfermant du fer (en moyenne 2 000 à 2 500 ions

ferreux) (Durand et Beaudeux, 2010).

Les modifications de la concentration de la ferritine sérique sont lentes. La

concentration normale se situe entre 30 et 300 µg/L chez l’homme et 20 à 200 µg/L chez la

femme. De façon physiologique, le fer, libérée par l’hémolyse, est phagocytée par les

macrophages pour être transférée sur la sidérophiline et du là aux érythroblastes. En cas de

syndrome inflammatoire, le fer est piégé dans les macrophages. Cette captation anormale

empêche son passage dans le plasma et explique la baisse du fer sérique (Durand et

Beaudeux, 2010).

2.2.3. Critères de choix des PPA

La commission ‘’protéines’’ de la Société française de biologie clinique a défini cinq

critères de choix pour les PPA (Russo-Marie, 1998) :

- Une cinétique rapide d’évolution,

- Une augmentation significative du taux plasmatique de la protéine par rapport au taux

de base

- Une variation indépendante de l’étiologie du syndrome inflammatoire,

- Une dépendance stricte de la réaction inflammatoire,

- La possibilité d’un dosage précis et rapide.

2.2.3.1.Cinétique rapide d’évolution

La figure 11 illustre l’évolution des principales protéines de la réaction inflammatoire

au cours d’une réaction inflammatoire aigue d’évolution favorable. La protéine C réactive

(CRP) et la protéine sérique A (SAA) reviennent à la normale en moins d’une semaine, le

fibrinogène de cinétique lente s’élève dans les 24 premières heures et se normalise comme

l’haptoglobine, l’α1-glycoprotéine acide (orosomucoïde) et l’α1-protéase inhibiteur (l’α1-

antitrypsine) au 20ème

jour post-opératoire (Russo-Marie, 1998).


27

Figure 11 : Cinétique d’évolutions du taux de certaines PPA au cours d’un syndrome

inflammatoire aigu d’évolutions favorable (Russo-Marie, 1998).

Les PPA peuvent être classées selon l’amplitude et le type de la variation de leur

concentration plasmatique au cours de la réaction inflammatoire (Russo-Marie, 1998) :

- Groupe I : protéines dont la concentration augmente d’environ 50% ; céruléoplasmine,

composants C3 et C4 du complément,

- Groupe II : protéines dont la concentration augmente de 2 à 4 fois : α1-glycoprotéine

acide (orosomucoïde), α1-protéase inhibiteur (α1-antitrypsine), α1-antichymotrypsine,

fibrinogène, haptoglobine,

- Groupe III : protéines dont la concentration augmente de 300 à 1000 fois : CRP et

SAA.

D’autres protéines voient leur concentration diminuer au cours de la réaction

inflammatoire (protéines négatives de la réaction inflammatoire) : albumine, préalbumine,

transferrine, fibronectine, apolipoprotéine A1 (Russo-Marie, 1998). Les protéines de la

réaction inflammatoire peuvent aussi être classées selon la rapidité d’évolutions de leur taux

plasmatique lors de la réaction inflammatoire (Russo-Marie, 1998). :


28

- PPA de cinétique rapide : CRP et SAA et α1-antichymotrypsine, dont les

concentrations plasmatiques augmentent nettement dés la 5ème

heure d’un processus

inflammatoire. La demi-vie biologique est de 8 à 12 heures pour la SAA et la CRP, de

l’ordre de 24 heures pour l’ α1-antichymotrypsine ;

- PPA de cinétique plus lente, atteignant leur concentration maximale après le 3ème

-4ème

jour ; leur demi-vie biologique varie de 3 à 6 jours.

2.2.3.2.Augmentation du taux plasmatique de la protéine

Elle est considérée comme significative lorsqu’il est d’au moins 25% à 50% par rapport

au taux de base (Russo-Marie, 1998).

2.2.3.3.Variation indépendante de l’étiologie du syndrome inflammatoire

L’augmentation des taux plasmatiques des PPA est en général non spécifique et ne

permet pas d’orientation étiologique. Cependant dans certains cas, cette augmentation peut

être dissociée ce qui peut permettre une orientation étiologique (Russo-Marie, 1998).

2.2.3.4.Une dépendance exclusive de la réaction inflammatoire

D’autres facteurs sont capables d’augmenter les taux plasmatiques de PPA, cela en

l’absence de toute réaction inflammatoire. Les œstrogènes augmentent la synthèse hépatique

du fibrinogène, de la céruléoplasmine, de l’inhibiteur de l’α1-protéase (α1-antitrypsine)

pendant la grossesse. Un défaut de la synthèse des protéines inflammatoires peut s’observer

dans les insuffisances hépatocellulaires graves. Le rein joue un rôle mineur dans le

catabolisme des protéines ayant un poids moléculaire de plus de 40 kDa, ce qui est le cas de la

plupart des protéines inflammatoires. La CRP garde toute sa valeur comme marqueur

inflammatoire ; en revanche l’α1-glycoprotéine acide (45 kDa) est corrélée avec la

créatininémie. Au cours des syndromes néphrotiques, il existe une fuite urinaire des protéines

de petite taille moléculaire (α1-glycoprotéine acide, α1-protéase inhibiteur) ; la fuite massive

de l’albumine serique stimule la synthèse hépatique de toutes les protéines (Russo-Marie,

1998).

2.2.3.5. Dosage précis et rapide

L’apparition sur le marché d’antisérums spécifiques pour de nombreuses PPA permet le

dosage fiable de la plupart d’entre elles (Russo-Marie, 1998).


29

2.3.L’immunité à médiation humorale

2.3.1. Généralités

L’immunité humorale est assurée par les anticorps ou immunoglobulines. Ce sont des

glycoprotéines du groupe des gammaglobulines sanguines fabriquées par les plasmocytes

(cellules immunitaires issues de la différenciation de lymphocytes B). Les anticorps sont

présents dans le plasma, le liquide interstitiel, le lait maternel et, à l’état de trace, dans les

urines (Pebret, 2003).

De nombreuses bactéries responsables de maladies infectieuses chez l’homme se

multiplient dans les espaces extracellulaires de l’organisme et la majorité des pathogènes

intracellulaires se répandent d’une cellule à l’autre en passant par les liquides extracellulaires.

Les espaces extracellulaires sont protégés par la réponse immunitaire humorale, au cours de

laquelle les anticorps produits par les cellules B entrainent la destruction des micro-

organismes extracellulaires et préviennent ainsi l’extension des infections intracellulaires.

L’activation des cellules B naïves et leur différenciation en plasmocytes, qui secrètent des

anticorps, et en cellules B mémoires sont induites par l’antigène et nécessitent généralement

la présence de cellules T auxiliaires (Janeway et al., 2009).

Les anticorps contribuent à l’immunité de trois manières principales. La première est

appelée neutralisation. Pour pénétrer dans les cellules, les virus et les bactéries intracellulaires

se lient à des molécules spécifiques de la surface de la cellule cible. Les anticorps qui

s’attachent aux pathogènes peuvent empêcher cette liaison ; on dit alors qu’ils neutralisent le

pathogène. Deuxièmement les anticorps protègent aussi contre les bactéries qui se multiplient

à l’extérieur des cellules en favorisant la capture du pathogène par les phagocytes. Recouvrir

la surface d’un pathogène pour en faciliter la phagocytose est appelée opsonisation. Les

anticorps attachés au pathogène sont reconnus par des cellules phagocytaires au moyens de

récepteurs dits de Fc qui se lient à la région constante des anticorps (région C).

Troisièmement, les anticorps liés à la surface du pathogène peuvent également le système du

complément. L’activation du complément est déclenchée par la fixation de certains de ses

composants à la surface du pathogène, qui est ainsi opsonisé (Janeway et al., 2009).

2.3.2. Anticorps préexistants et anticorps induits

On distingue trois types de réponses anticorps selon le temps nécessaire à leur mise en

œuvre, mais avant que ces différentes réponses soient initiées, des anticorps naturels


30

fournissent un premier niveau de protection. Les anticorps naturels sont produits par les

cellules B1 en l’absence d’infection par des pathogènes. Tout les autres anticorps sont

produits en réponse à l’antigène, et les quantités d’anticorps produites, ainsi que leurs

spécificités et leur affinité pour l’antigène sont plus élevées que pour les anticorps naturels

(Janeway et al., 2009).

La plus rapide des réponses anticorps induites par l’antigène est celle des cellules B1 et

de cellules B de la zone marginale, en réponse à des agents infectieux et sans qu’interviennent

les cellules T. C’est la réponse anticorps indépendante des cellules T ou réponse TI ; les

anticorps commencent à apparaitre dans les 48 heures qui suivent l’infection et peuvent

comprendre de l’IgA secrétée, en plus d’IgM (Janeway et al., 2009).

La réponse suivante est une réponse précoce donnée par les cellules B de la zone

marginale et les cellules B folliculaires ; elle nécessite l’aide de cellules T et fait partie de la

réponse anticorps dépendante des cellules T ou réponse TD. Cette réponse se nécessite

l’expansion clonale de cellules T et B spécifiques d’antigène, mais elle est néanmoins rapide,

avec une production importante d’anticorps trois ou quatre jours après l’infection. Les

anticorps produits dans ces deux réponses, ainsi que les anticorps naturels préexistants, sont

essentiellement des IgM et leur affinité est relativement faible. Cependant, comme les

constituants microbiens qui stimulent ces réponses précoces sont pour la plupart des antigènes

multivalents, la multivalence du complexe pentamérique d’IgM et l’avidité accrue qui en

résulte comprennent en partie la faible affinité de ces anticorps, une petite quantité d’IgG est

aussi produite (Janeway et al., 2009).

Le troisième type de réponse anticorps est la réaction du centre germinatif appelée ainsi

parce qu’elle donne naissance au centre germinatif folliculaire, un site de prolifération

vigoureuse des cellules B. Cette composante de la réponse humorale met de deux à trois

semaines à se développer, mais elle produit des anticorps IgG, IgA et/ou IgE dotés d’une

affinité beaucoup plus forte pour l’antigène. Les cellules qui synthétisent ces anticorps sont

des plasmocytes à longue durée de vie (Janeway et al., 2009).

2.3.3. Activation des cellules B et production d’anticorps

2.3.3.1.Les réponses anticorps TD et TI

Les réponses à anticorps aux antigènes protéiques requièrent l’aide d’une cellule T

spécifique de l’antigène. Ces antigènes sont incapables d’induire des réponses à anticorps


31

chez des animaux ou chez l’homme dépourvus de cellules T (antigènes thymo-dépendants ou

antigènes TD). Pour recevoir l’aide de la cellule T, la cellule B doit présenter l’antigène à sa

surface sous une forme qu’une cellule T peut reconnaitre. Ceci survient lorsque l’antigène

capté par l’immunoglobuline de surface sur la cellule B est internalisé et ramené à a surface

cellulaire sous forme de peptides liés aux molécules du CMH de classe II. Les cellules T

auxiliaires qui reconnaissent le complexe peptide-CMH transmettent alors les signaux

activateurs à la cellule B (Figure 12) (Janeway et al., 2009).

Figure 12 : Un second signal est requis pour l’activation des cellules B par des antigènes

thymo-dépendants ou thymo-indépendants (Janeway et al., 2009).

Ainsi la liaison des antigènes protéiques aux cellules B fournit un signal spécifique à la

cellule B par interconnexion des récepteurs d’antigènes et permet à la cellule B d’obtenir

l’aide d’une cellule T spécifique de l’antigène. Lorsqu’une cellule T auxiliaire reconnait et lie

un complexe peptide-CMH de classe II à la surface d’une cellule B, il induit sa prolifération et

différenciation en plasmocytes producteurs d’anticorps. Cependant, pour qu’une cellule B soit

amenée à produire des anticorps contre les protéines d’un pathogène, elle doit recevoir l’aide

de la cellule T ; les cellules T CD4 spécifiques des peptides de ce pathogène doivent donc être

activés afin de jouer leur rôle de cellules T auxiliaires. Pour cela, il faut que les cellules T


32

naïves interagissent avec des cellules dendritiques présentant les peptides appropriées


Bien que les cellules T auxiliaires armées spécifiques d’un peptide soient indispensables

pour les réponses des cellules B aux antigènes protéiques, de nombreux composants

microbiens, comme les polysaccharides bactériens, peuvent induire la production d’anticorps

en absence de cellules T auxiliaires. Ces antigènes microbiens sont dits thymo-indépendants

ou antigènes TI car ils induisent des réponses anticorps chez des individus qui n’ont pas de

lymphocytes T. Le second signal indispensable pour activer la production d’anticorps dirigés

contre les antigènes TI est fourni soit directement par reconnaissance d’un constituant

bactérien commun soit par une interconnexion étendue des recteurs de cellules B, ce qui

arrive lorsqu’une cellule B se fixe à des épitropes répétitifs de la bactérie. Les réponses à

anticorps thymo-indépendantes fournissent une certaine protection contre les bactéries

extracellulaires (Janeway et al., 2009).

2.3.3.2.Des complexes peptides-CMH II sur les cellules B stimulent la production par

les cellules T auxiliaires de molécules membranaires et secrétées qui peuvent

activer une cellule B

La reconnaissance des complexes peptides-CMH de classe II sur les cellules B

déclenche la synthèse par les cellules T auxiliaires de molécules effectrices secrétées et

d’autres restants liés à la membrane qui activent de manière synergique la cellule B. Une

molécule effectrice de la cellule T est un membre de la famille du TNF ; le ligand de CD 40,

qui lie CD 40 sur les cellules B. La liaison de CD 40 par le ligand de CD 40 est essentielle

pour que les cellules B puissent répondre aux antigènes thymo-dépendants. Il induit aussi une

expression accrue des molécules Co stimulatrice par la cellule B, particulièrement celles de la

famille B7. Cela augmente l’interaction mutuelle entre cellule T et cellule B (Janeway et al.,

2009).

L’IL-4 est produite par les cellules Th2 lorsqu’elles reconnaissent leur ligand spécifique

à la surface de la cellule B. L’IL-4 et le ligand de CD 40 semble agir ne synergie dans

l’induction de l’expansion clonale qui précède la production d’anticorps. L’IL-4 est secrétée

de manière polarisée par la cellule Th2 et est concentrée au site de contact avec la cellule B de

manière à ce que la cytokine agisse sélectivement sur la cellule B spécifique de l’antigène



33

La prolifération des cellules B est dés lors le résultat d’une combinaison des signaux

venant du récepteur de cellule B, de la liaison de CD 40 et de l’IL-4 et d’autres signaux

provenant du contact direct avec la cellule T. Certaines molécules impliquées dans ces

signaux ont été découvertes. Ce sont d’autres membres des familles du TNF et des récepteurs

du TNF ; ils comprennent la paire CD 30 et son ligand (aussi appelé CD 153), ainsi que 4-

1BB (CD 137) sur les cellules T et son ligand sur la cellule B, ainsi que des homologues de

B7 et CD 28, comprenant respectivement B7-RP et ICOS. La cytokine soluble BAFF de la

famille du TNF est secrétée par les cellules dendritiques et les macrophages ; elle agit comme

facteur de survie pour les cellules B en voie de différenciation. Apres plusieurs cycles de

prolifération, les cellules B peuvent se différencier en plasmocytes sécréteurs d’anticorps.

Deux autres cytokines, l’IL-5 et l’IL-6, secrétées toutes par les cellules T auxiliaires,

contribuent à l’activation de la cellule B aux stades tardifs (Janeway et al., 2009).

2.3.3.3.La première phase de la réponse immunitaire primaire des cellules B

Les cellules T et les cellules B prolifèrent dans le foyer primaire durant plusieurs jours,

et ceci constitue la première phase de réponse immunitaire humorale primaire. Certaines de

ces cellules B en prolifération se différencient en plasmocytes synthétisant des anticorps dans

le foyer primaire. D’autres peuvent migrer dans le follicule lymphoïde et poursuivre là leur

différenciation avant de devenir des plasmocytes. Les plasmocytes sont des cellules qui ont

commencé à secréter des anticorps, mais qui sont encore en train de se diviser et expriment

encore e nombreuses caractéristiques des cellules B activées qui permettent leur interaction

avec les cellules T. Apres quelques jours les plasmoblastes arrêtent de se diviser et soit

meurent ou se différencient en plasmocytes. La différenciation d’une cellule B en un

plasmocyte est accompagnée de nombreux changements morphologiques qui reflètent son

engagement dans la production de grandes quantités d’anticorps secrétés. Certains

plasmocytes restent dans les organes lymphoïdes tandis que la majorité migre dans la moelle

osseuse où la production des anticorps se poursuit (Janeway et al., 2009).

2.3.3.4.La seconde phase de la réponse immunitaire primaire des cellules B : centres

germinatifs

Certaines cellules B et T qui ont prolifère tôt au cours de la réponse immunitaire

prennent une voie détournée avant de devenir des plasmocytes. Accompagnées de leurs

cellules T partenaires, elles migrent dans les follicules lymphoïdes primaires, où elles


34

continuent à proliférer jusqu’à former un centre germinatif. Les follicules primaires sont

présents dans les ganglions lymphatiques non stimulés en absence d’infection et contiennent

des cellules B au repos, emprisonnées dans un réseau dense d’expansions provenant d’un type

cellulaire particulier, les cellules dendritiques folliculaires (FDC, Follicular Dendritic Cell).

Celles-ci attirent à la fois les cellules B naïves et les cellules B activées dans les follicules en

secrétant la chimiokine CXCL13, qui est reconnue par le récepteur CXCR5 sur les cellules B


Les centres germinatifs sont composés surtout de cellules B en prolifération, mais les

cellules T spécifiques de l’antigène représentent environ 10 % des lymphocytes du centre

germinatif et fournissent l’aide indispensable aux cellules B. Les cellules B qui prolifèrent

dans le centre germinatif déplacent les cellules B au repos vers la périphérie du follicule,

formant la zone du manteau de cellules au repos autour du centre. Un follicule contenant un

centre germinatif est appelé follicule secondaire (Janeway et al., 2009).

Les évènements précoces dans le foyer primaire aboutissent à une sécrétion rapide

d’anticorps spécifiques qui assurent une protection immédiate à l’individu infectée. Par

ailleurs, la réponse du centre germinatif est plus tardive mais plus efficace, ce qui lui permet

d’intervenir lorsque l’infection par le pathogène est devenue chronique ou lorsque l’hôte est

réinfectée. A cette fin, la cellule B subit dans le centre germinatif d’importants remaniements.

Ces modifications comprennent l’hypermutation somatique et la commutation de classe


2.3.3.5.Hypermutation et commutation isotypique

A. Hypermutation somatique

A la suite d’une activation antigénique, le processus d’hypermutation somatique

diversifie encore davantage les régions variables des chaines lourdes et légères des Ig. Des

mutations ponctuelles, sans guidage matriciel, sont introduites dans les régions V des cellules

B qui prolifèrent rapidement dans les centres germinatifs des follicules lymphoïdes.

L’hypermutation somatique des gènes des régions variables des Ig est déclenchée par

l’antigène et peut entrainer une augmentation de l’affinité du récepteur de ces cellules B pour

l’antigène concernée. Comme ce sont les cellules B porteuses d’Ig de plus grande affinité qui

réussissent à capter les quantités limitées d’antigènes disponibles, on constate que, durant une


35

réponse immunitaire, l’affinité moyenne des anticorps augmente. Cet accroissement de

l’affinité moyenne des Ig est appelée maturation d’affinité (Delves et al., 2008).

L’hypermutation somatique atteint un taux élevée, de l’ordre de 1x103

mutation par

paire de base et par génération, ce qui est 106 fois plus que le taux des mutations des gènes

domestiques. Les ‘’points chauds’’ des régions variables se situent dans les motifs RGWY

(R=purine, Y=pyrimidine, W=A ou T) (Delves et al., 2008).

Une première étape met en jeu une désamination des cytidines en uracile par une

enzyme spécifiquement exprimée dans les lymphocytes B activés (notamment par la ligation

de CD40) au sein des centres germinatifs, l’activation-induced deaminase (AID).

Interviennent ensuite des enzymes de la réparation de l’ADN, qui vont perpétuer la mutation

ponctuelle au lieu de la corriger (Chatenoud et Bach, 2012).

B. Commutation de classe

Le gène de la région variable, une fois les réarrangements des segments V, D, J

effectuées, est caractéristique d’un clone lymphocytaire et de toutes les cellules qui en

descendront. L ne subira plus de modifications à l’exception des mutations ponctuelles dues à

l’hypermutation somatique. En revanche, des régions constantes différentes correspondant

aux différents isotypes peuvent être associées successivement à une même région variable

dans un clone lymphocytaire : c’est le phénomène de la commutation isotypique.

L’ADN codant les régions constantes est situé en aval de celui codant les régions

variables de chaine lourde. Les gènes codant Cµ et Cδ sont situés immédiatement en 3′ des

gènes V, D et J. Chez l’homme, en aval des gènes codant Cµ et Cδ, la disposition des locus

codant les différents isotypes suggère la duplication d’un bloc de base comprenant Cγ1, Cγ3,

un pseudogène Cε et Cα en un deuxième bloc codant Cγ2, Cγ4, Cε et Cα2 et situee en aval du

premier (Figure 13) (Chatenoud et Bach, 2012).

Figure 13 : Organisation des gènes codant les régions constantes de chaines lourdes chez

l’homme (Chatenoud et Bach, 2012).


36

Pour chacun des isotypes, l’ADN est organisé en exons codant chacun des domaines

constants (Figure 14) (Chatenoud et Bach, 2012).

Figure 14 : Organisation intron-exon des gènes des régions constantes de chaines lourdes

d’immunoglobulines humaines (Chatenoud et Bach, 2012).

La commutation isotypique met en jeu un processus de recombinaison somatique

irréversible semblable à celui des segments V, D et J (Figure 15) (Chatenoud et Bach, 2012).

Figure 15 : Commutation isotypique (Chatenoud et Bach, 2012).


37

Les signaux de reconnaissance permettant la recombinaison, ou région ‘’switch’’, sont

des séquences homologues répétitives de motifs simples situées en amont des chacun des

gènes Cµ, Cγ, Cε et Cα et désignées Sµ, Sγ, Sε et Sα. Seul Cδ en est dépourvu puisque son

expression ne résulte pas d’une commutation isotypique. La recombinaison prend place entre

la séquence ‘’switch’’ Sµ et celle de l’isotype vers lequel la commutation s’opère. Elle

s’accompagne de la perte irréversible de tout l’ADN intermédiaire, et notamment des

segments Cµ et Cδ. Dans le gène nouvellement réarrangé, le segment VDJ est désormais placé

à proximité de Cγ3 et forme avec lui une nouvelle unité de transcription. Ce mécanisme laisse

disponibles pour une nouvelle commutation isotypique des régions constantes situées en aval,

par exemple Cα2 dans le cas de la figure 15 (Chatenoud et Bach, 2012).

La commutation isotypique n’est observée que pour la chaine lourde et ne concerne pas

les chaines légères κ et λ dont les gènes sont d’ailleurs situés sur des chromosomes différents.

Au niveau moléculaire, la première étape de ce processus est identique à celle mise en jeu

dans l’hypermutation somatique et implique une désamination des résidus cytidines des

séquences S par l’AID. Interviennent ensuite les enzymes de la recombinaison non

homologue qui vont abouter les séquences S (Chatenoud et Bach, 2012).

C. La cytidine désaminase induite par l’activation

L’hypermutation somatique et la recombinaison responsable de la commutation

isotypique sont des processus génétiques qui modifient les gènes d’immunoglobuline, formées

par l’assemblage de segments géniques pendant le développement de cellules B. Mais alors

que l’hypermutation somatique génère des mutations ponctuelles dans les segments géniques

codant les régions variables de l’anticorps, la recombinaison de commutation de classe est une

réaction de cassure suivie de réunion, qui remplace un segment génique de région constante

par un autre. Ces deux processus très différents dépendent d’une même enzyme, la cytidine

désaminase induite par l’activation (AID). L’expression du gène codant l’AID contrôle donc

ces deux processus moléculaires, dans lesquels l’AID est impliqué directement en désaminant

des résidus cytidine dans la région V (dans le cas de l’hypermutation) ou dans des séquences

répétées se trouvant en amont de chaque région constante de chaine lourde, les régions S (S

de «switch region» : «région de commutation»). La désamination de la cytosine donne de

l’uracile, qui, quand l’ADN se réplique, s’apparie avec l’adénine au lieu de la guanine, ce qui

donne lieu à une mutation ponctuelle, ou qui peut déclencher une réparation incorrecte de


38

l’ADN («error-prone repair»), ou encore provoquer la cassure d’un brin d’ADN (De Franco et

al., 2009).

L’expression de l’AID dans les cellules B du centre germinatif donne lieu à un taux de

mutations très élevée des séquences situées dans et autour de la partie des gènes IgG, codant

les domaines V des chaines lourde et légère, qui détermine les propriétés de liaison d’antigène

de l’anticorps. Les mutations sont concentrées dans cette région à cause d’éléments

activateurs de transcription qui se trouvent dans les introns entre les exons codant les

domaines V et les domaines C. Ces éléments activateurs semblent suffire pour assurer

l’hypermutation ; en effet, des gènes hétérologues dotés de promoteurs actifs subissent

l’hypermutation dans les cellules B si l’élément activateur de la chaine lourde ou celui de la

chaine légère y est insérée (De Franco et al., 2009).

L’expression de l’AID rend le centre germinatif également compètent en matière de

commutation isotypique par recombinaison. L’activité cytosine désaminase est importante

aussi pour la génération de cassure dans l’ADN à la hauteur des régions S, par un mécanisme

qui n’est pas encore compris au niveau moléculaire (De Franco et al., 2009).

Bien que l’AID soit nécessaire pour toutes les commutations de classe, la sélection de

l’isotype est déterminée par les signaux environnementaux reçus par la cellule B. Les signaux

les mieux compris sont ceux des cytokines IL-4, IFN-γ et TGF-β. Les deux premières sont les

cytokines typiques, respectivement, des cellules TH2 et TH1. L’IL-4 ou l’IL-13 stimulent la

commutation isotypique qui produit l’IgG1 ou l’IgE, tandis que l’IFN-γ induit la commutation

vers l’IgG2a. Le type de cellule T auxiliaire détermine donc la nature le l’anticorps qui est

produit. Le TGF-β induit la commutation vers l’IgA. Les cellules TH1 stimulent bien la

commutation vers les isotypes d’IgG activateurs du complément (IgG1 et IgG3). Le

mécanisme de commutation isotypique dépend de l’activation transcriptionnelle du locus IgH

situé en aval, dirigeant le système de recombinaison vers la région S présente à cet endroit

(De Franco et al., 2009).

D. La sélection des lymphocytes B

Les cellules B du centre germinatif sont prédisposées à une mort précoce, et pour

survivre, elles doivent recevoir des signaux spécifiques. Ces signaux sont transmis

respectivement par l’antigène, et par la cellule T. Des signaux supplémentaires sont aussi

requis pour la survie ; ils sont fournis par un contact direct avec les cellules T. L’antigène peut


39

être capté et conservé sous forme de complexes immuns sur les cellules folliculaires

dendritiques pour de longues périodes de temps (Figure 16) (Janeway et al., 2009).

Figure 16 : Les complexes immuns se lient à la surface des cellules folliculaires dendritiques


Les cellules B appelées à présent centrocytes, sont soumises à une compétition très

serrée basée sur l’affinité pour l’antigène. Le résultat de cette compétition est la sélection de

cellules ayant l’affinité plus forte pour l’antigène, dont certaines retournent dans la zone

sombre pour un autre cycle d’amplification, de mutation et de sélection (Janeway et al.,

2009).

Les centres germinatifs sont créés par un petit nombre de cellules B fondatrices ; ils sont

donc naturellement oligoclonaux. Cela signifie que la compétition s’établit entre quelques

clones de cellules dont la mutation rapide génère de nombreux variants. La plupart de ces

cellules lieront l’antigène moins efficacement et seront incapables d’entrer en compétition

pour la liaison de l’antigène disponible, nécessaire à leur survie ; elles mourront par apoptose.


40

Avec le temps, la concentration d’antigène diminue et la compétition devient plus forte :

seules les cellules B exprimant des Ig mutantes à l’affinité toujours plus forte pour l’antigène

vont survivre (Janeway et al., 2009).

Cette sélection est effectuée par l’antigène, retenue pendant des périodes suffisamment

longues à la surface des CDF par leurs récepteurs du complément (CR2) et Fc (FcγRIIb). Les

centrocytes sont programmés pour mourir par apoptose s’ils ne reçoivent pas un signal de

survie. Ce signal intègre le signal donné via le BCR par les cellules B qui reconnaissent un

antigène lié à une CDF, et des signaux donnés par les cellules T auxiliaires spécifiques

d’antigène. Dans ce dernier cas, il faut que la cellule B capte l’antigène présenté par la CDF,

l’internalise, l’apprête et le présente. Ce processus est facilité par la propension qu’ont les

CDF de relarguer de petits fragments cellulaires sous forme de vésicules appelées iccosomes

(«immune-complex-coated bodies», corpuscules couverts de complexes immuns) (Janeway et

al., 2009).

E. Différenciation des centrocytes en plasmocytes et cellules B mémoires

Il est fréquent que la réaction du centre germinatif se poursuive pendant au moins six à

sept semaines. Durant cette période, les centrocytes peuvent s’engager dans l’une de deux

voies. Certains deviennent des cellules mémoires, les autres se différencient en plasmocytes.

Il s’agit d’une étape ultime de différenciation qui finira, à terme, par l’apoptose. La

différenciation des plasmocytes a lieu pendant les six à sept semaines que dure la réaction du

centre germinatif et résulte en partie de l’inhibition du répresseur de transcription BCL-6, qui

permet l’expression de Blimp-1, un facteur de transcription qui dirige le programme de

différenciation du plasmocyte. Le réseau de facteurs de transcription qui façonne la destinée

cellulaire des plasmocytes est résumée dans la figure 17. Ces plasmocytes ont une durée de

vie plus longue que ceux produits avant la réponse du centre germinatif ou dans les réponses

anticorps indépendantes des cellules T. Alors que ces autres types de plasmocytes subissent

après une semaine environ, les plasmocytes générés dans la réponse d’un centre germinatif

migrent vers la moelle osseuse ou vers d’autres localisations appropriées (par exemple la

lamina propria de l’intestin pour les plasmocytes secrétant l’IgA) où ils peuvent survivre des

années (De Franco et al., 2009).


41

Figure 17 : Contrôle de la différenciation en plasmocytes (De Franco et al., 2009).

L’autre destinée des cellules B du centre germinatif qui survivent à la sélection est celle

de cellules B mémoire. Les cellules B mémoire apparaissent un peu plus tard que les premiers

plasmocytes à longue durée de vie, et elles ont par conséquent une affinité moyenne pour

l’antigène quelque peu plus élevée. Si une infection ultérieure surmonte les niveaux

d’anticorps produits par les plasmocytes à longue durée de vie, ces cellules B mémoires sont

activées par l’antigène non lié et par les cellules T mémoire. Les cellules B mémoire peuvent

déclencher une nouvelle réaction du centre germinatif. La réponse secondaire produit environ

dix fois plus de plasmocytes à longue durée de vie que la réponse initiale. Ceci augmente de

façon durable la concentration de l’anticorps spécifique concerné (De Franco et al., 2009).

On ne comprend pas ben ce qui détermine le choix entre les destinées cellulaires des

centrocytes survivants. CD40L inhibe la différenciation ultime en plasmocytes, tandis que

l’IL-6 la stimule (De Franco et al., 2009).

2.4.L’immunité à médiation cellulaire

Pour important qu’ils soient pour la défense spécifique contre les microbes et d’autres

agents étrangers, les lymphocytes B et les anticorps qu’ils produisent ne représentant qu’une

partie des défenses immunitaires. Les lymphocytes T sont également dans la défense contre la

plupart des infections virales et ont un rôle régulateur essentiel du mécanisme immunitaire

(Sherwood, 2015).


42

Les agents pathogènes qui pénètrent dans le corps sont attaqués par les macrophages. A

l’inverse des neutrophiles, les macrophages ne digèrent pas totalement les cellules qu’ils

phagocytent, mais ils les décomposent en fragments de protéines qu’ils incorporent à leur

membrane. Tous les lymphocytes T qui possèdent un récepteur spécifique à cet antigène

réagissent en s’activent et en se multipliant. Les lymphocytes T auxiliaires secrètent des

cytokines, des substances qui stimulent la réponse immunitaire. Quant aux lymphocytes T

cytotoxiques. Ils se déplacent jusqu’au site de l’infection, ou ils s’attaquent aux cellules

infectées par l’agent pathogène (Figure 18) (Fortin, 2008).

Figure 18 : La réponse immunitaire cellulaire (Fortin, 2008).

2.4.1. Les lymphocytes T et la réponse immunitaire cellulaire

La liaison d’un lymphocyte T naïf au complexe antigène-CMH d’une CPA établit la

reconnaissance de l’antigène qui constitue la première étape de leur transformation en

lymphocytes « activés ». L’activation d’un lymphocyte T naïf n’est possible que si celui-ci

reçoit en même temps un second signal de stimulation ; ce processus est appelé costimulation

(Figue 19) (Tortora et Derrickson, 2016).


43

Figure 19 : L’activation et la sélection clonale d’un lymphocyte T auxiliaire (Tortora et

Derrickson, 2016).

L’interleukine 1 (IL-1) et l’interleukine 2 (IL-2) sont des agents de co stimulation

courants. La costimulation est probablement nécessaire pour éviter le déclenchement

accidentel d’une réponse immunitaire (Tortora et Derrickson, 2016).

Un lymphocyte T activée est soumis à une sélection clonale, car il a reconnu et lié son

antigène spécifique, puis il s’est mis à proliférer et à se différencier. Le résultat est la

formation d’un clone de cellule capable de reconnaitre le même antigène que le lymphocyte

naïf puisqu’elles possèdent toutes les mêmes récepteurs d’antigène. Certaines cellules d’un

clone de lymphocytes T deviennent des cellules effectrices, tandis que d’autres deviennent des

cellules mémoires. Les cellules effectrices d’un clone de lymphocytes T sont celles qui


44

assurent la réponse immunitaire pour finalement éliminer l’envahisseur (Tortora et

Derrickson, 2016).

2.4.1.1.La réponse cellulaire engendrée par les lymphocytes T auxiliaires

Les lymphocytes T auxiliaires sont les premiers à s’activer et leur rôle consiste à

entrainer les autres lymphocytes à engager le combat. Tout d’abord (1) le lymphocyte T

auxiliaire naïf reconnait un complexe antigène-CMH-II à la surface d’une CPA pour lequel il

possède le récepteur d’antigène. La CPA produit de l’interleukine 1 et cette costimulation

permet (2) l’activation du lymphocyte T auxiliaire. L’activation d’un lymphocyte T auxiliaire

amorce (3) la sélection clonale, car il se met à proliférer et à se différencier pour (4) former un

clone de lymphocytes T auxiliaires effecteurs et de lymphocytes T auxiliaires mémoires. Les

lymphocytes T auxiliaires effecteurs se mettent alors à libérer l’interleukine 2, qui est

essentielle à l’activation et à la division des lymphocytes T auxiliaires au repos, des

lymphocytes T cytotoxiques et des lymphocytes B. De plus, l’IL-2 produite stimule également

le développement de cellules tueuses naturelles. D’autres protéines libérées par les

lymphocytes auxiliaires effecteurs attirent les phagocytes et améliorent leur capacité de

phagocytose. Les notions décrites dans ce paragraphe sont illustrées à la figure 19 (Tortora et

Derrickson, 2016).

2.4.1.2.La réponse cellulaire engendrée par les lymphocytes T cytotoxiques

Tout comme pour les lymphocytes T auxiliaires, l’activation des lymphocytes T

cytotoxiques passe généralement par (1) la reconnaissance d’un antigène présenté par une

CPA, par exemple une cellule dendritique. Comme les lymphocytes T cytotoxiques possèdent

des récepteurs qui reconnaissent les antigènes endogènes, ils se lient avec une CPA qui

présente un antigène associé aux molécules du CMH-1. Pour compléter (2) l’activation, les

lymphocytes T cytotoxiques doivent subir une costimulation par l’IL-2 produite par les

lymphocytes T auxiliaires effecteurs. Elle se traduit (3) par le déclenchement de la sélection

clonale des lymphocytes T cytotoxiques activés, puis par (4) la formation d’un clone composé

de lymphocytes T cytotoxiques effecteurs et de lymphocytes T cytotoxiques mémoires. Les

lymphocytes T cytotoxiques effecteurs se déplacent au site d’infection pour attaquer les autres

cellules du corps infectées par l’antigène (Tortora et Derrickson, 2016).

Cependant, l’activation des lymphocytes T cytotoxiques naïfs peut aussi souvenir

directement au site de l’infection. En effet, la réaction inflammatoire occasionne la libération


45

de diverses substances qui attirent les lymphocytes T cytotoxiques naïfs et les lymphocytes T

auxiliaires effecteurs. Le lymphocyte T cytotoxique naïf ayant le récepteur spécifique à

l’antigène peut se lier à une cellule infectée qui montre à sa surface un antigène endogène

associé à une molécule du CMH-I. Il peut donc y avoir une reconnaissance de l’antigène entre

un lymphocyte T cytotoxique et une cellule infectée sans l’intervention d’une CPA. En

présence d’un lymphocyte T auxiliaire effecteur libérant de l’IL-2 à proximité, la sélection

clonale peut demarrer et donner à des lymphocytes T cytotoxiques effecteurs. Il est toutefois

plus probable que l’activation d’un lymphocyte T cytotoxique naïf survienne dans un nœud

lymphatique à l’aide d’une CPA, puisque c’est dans ces organes que se trouve la plus grande

concentration de lymphocytes T cytotoxiques naïfs et que c’est à cet endroit que les

lymphocytes T auxiliaires sont activés. La réponse cellulaire engendrée par les lymphocytes T

cytotoxiques est illustrée aux figures 20 et 21 (Tortora et Derrickson, 2016).

Les lymphocytes T mémoires, qu’ils soient auxiliaires ou cytotoxiques, restent dans les

tissus lymphoïdes longtemps après l’infection initiale et sont capables de reconnaitre

l’antigène envahisseur qui a causé cette infection. Si, plus tard, le même antigène envahit

l’organisme, des lymphocytes T mémoires déclenchent une réaction plus rapide que celle qui

a marqué première invasion. Ils prolifèrent et se différencient en lymphocytes T effecteurs et

mémoires. La deuxième réponse est si prompte que les agents pathogènes sont habituellement

détruits avant même que se manifestent les signes et les symptômes de la maladie (Tortora et

Derrickson, 2016).


46

Figure 20 : L’activation et la sélection clonale d’un lymphocyte T cytotoxique (Tortora et

Derrickson, 2016).

2.4.1.3.L’élimination des envahisseurs

Les lymphocytes T cytotoxiques effecteurs sont les soldats qui partent au front pour

combattre les envahisseurs étrangers dans les réponses immunitaires adaptatives cellulaires.

On les qualifie de « cytotoxiques » parce qu’ils tuent des cellules. Ces lymphocytes effecteurs

quittent les organes et les tissus lymphoïdes secondaires et migrent à la recherche de cellules

cibles. Ils sont particulièrement efficaces contre les cellules de l’organisme infectées par

certains microorganismes, contre certaines cellules tumorales et contre les cellules de

greffons. Les cellules T cytotoxiques tuent les cellules cibles infectées un peu comme le font

les cellules tueuses naturelles, car ils utilisent des protéines capables de détruire ces cellules.


47

Cependant, les lymphocytes T cytotoxiques ne tuent que les cellules infectées par un type

particulier d’agent pathogène, tandis que les cellules tueuses naturelles peuvent détruire une

grande variété de cellules infectées par des microorganismes. En effet, les clones de

lymphocytes T cytotoxiques effecteurs possèdent à leur surface un récepteur d’antigène

spécifique pour un antigène donné, ainsi que pour les molécules du CMH-I. Les cellules

infectées montrent à leur surface l’antigène associées aux protéines du CMH-I. Ainsi, lorsque

le lymphocyte T cytotoxique effecteur arrive à proximité de la cellule infectée, il reconnait le

complexe antigène-CMH-I, s’y lie et secrète des protéines qui vont détruire les cellules

infectées. Ces lymphocytes ne tuent donc que les cellules du corps infectee par un type

particulier d’antigène (Tortora et Derrickson, 2016).

Les lymphocytes T cytotoxiques utilisent comme armes les deux mécanismes suivants

(Figure 21) (Tortora et Derrickson, 2016) :

1. Au moyen de leurs récepteurs, les lymphocytes T cytotoxiques activés reconnaissent

les cellules cibles infectées portant des antigènes microbiens à leur surface et s’y lient.

Ils libèrent ensuite des granzymes, des enzymes qui digèrent les protéines et

déclenchent l’apoptose, c’est-à-dire la fragmentation du contenu cellulaire (Figue Y

a). Une fois que la cellule infectée est détruite, les microorganismes libérées sont

capturés et détruits par des phagocytes.

2. Par ailleurs, les lymphocytes T cytotoxiques se lient aux cellules infectées de

l’organisme et libèrent deux protéines de leurs granules : la perforine et la granulysine.

La perforine s’insère dans la membrane plasmique de la cellule cible et y perce des

trous (Figure Yb). Ainsi, le liquide extracellulaire pénètre dans la cellule cible et

provoque la cytolyse, c’est-à-dire l’éclatement de la cellule. D’autres granules des

lymphocytes T libèrent la granulysine, qui entre par les perforations et détruit les

microorganismes en perçant leur paroi et membrane plasmique. Les lymphocytes T

cytotoxiques peuvent également détruire les cellules cibles infectées en libérant de la

lymphotoxine, molécule toxique qui active des enzymes dans la cellule cible. Ces

enzymes causent la fragmentation de l’ADN de la cellule cible, qui meurt. De plus, les

lymphocytes T cytotoxiques secrètent de l’interféron gamma qui attire et active les

phagocytes, ainsi qu’un facteur d’inhibition de la migration des macrophagocytes, qui

retient les phagocytes au siège de l’infection. Apres s’être détachée d’une cellule cible,

un lymphocyte T cytotoxiques peut trouver et détruite une autre cellule cible.


48

Figure 21 : L’action d’un lymphocyte T cytotoxique (Tortora et Derrickson, 2016).

Chapitre 2 : Mécanismes moléculaires du pouvoir pathogène des microorganismes et

échappement au système immunitaire

49

Chapitre 2 : Mécanismes moléculaires du pouvoir pathogène des

microorganismes et échappement au système immunitaire

La lyse par les neutrophiles selon les mécanismes dépendant ou non de l’oxygène, est

en général très efficace. La lyse par les monocytes et macrophages nécessite un ensemble de

signaux de différenciation et d’activation apportés par des molécules des parois bactériennes

(ex : LPS, peptidoglycanes) et par des cytokines. La bactériolyse est plus lente dans les

macrophages, ce qui a permis à certaines espèces bactériennes de développer des mécanismes

d’échappement (Tableau 1) assurant leur persistance et leur multiplication intracellulaire

(Revillard, 2001).

Tableau 1 : Exemples de mécanismes d’échappement à la phagocytose et à la bactériolyse

(Revillard, 2001).

1. Encapsulation

2. Fixation de fibrinogène (protéine M), de fibrine (coagulase)

3. Sécrétion d’élastase, inhibiteurs du chimiotactisme

4. Liaison à l’actine et diffusion trans-cellulaire

5. Inhibition de la fusion phagosome-lysosome

6. Résistance aux dérivés toxiques de l’O2 ou interférence avec leur production

7. Résistance aux enzymes lysosomiales

8. Lyse membranaire du phagosome

9. Molécules inhibant l’action de l’IFNγ

10. Induction de synthèse de PGE2, IL-4, IL-10

11. Variation antigénique

Les mycobactéries (Mycobacterium tuberculosis, M. leprae), les Salmonelles et les

Brucelles sont des exemples typiques de bactéries à multiplication intracellulaire. Leur

contrôle est sous la dépendance des lymphocytes T et des cytokines Des bactéries telles M.

leprae, les souches invasives de Shigella, de Salmonella ou de Chlamydia peuvent aussi

pénétrer dans des tissus qui n’appartiennent pas au système immunitaire. L’activation des

fibroblastes par l’IFNγ peut empêcher la multiplication de tels microorganismes, par la voies

du monoxyde d’azote (Revillard, 2001).



50

1. Les bactéries

On désigne comme pathogènes les bactéries capables de provoquer une maladie chez les

sujets dont les mécanismes de défense sont normaux (Nauciel et Vildé, 2005). Deux

principaux facteurs entrent en jeu dans le pouvoir pathogène d’une bactérie qui tend à envahir

les tissus infectés (Pebret, 2003) :

- Envahissement de l’organisme par la bactérie qui se multiplie activement : c’est la

virulence.

- Production éventuelle de toxines.

L’envahissement se fait en trois étapes (Pebret, 2003) :

- Colonisation et invasion de la peau ou d’une muqueuse (notamment par adhésion de la

bactérie sur la surface infectée grâce aux pili et à l’enveloppe muqueuse contenant des

molécules appelées adhésines).

- Franchissement de la barrière cutanée ou muqueuse pour ensuite atteindre la sous-

muqueuse puis les ganglions lymphatiques.

- Atteinte des viscères par dissémination sanguine (bactériémie, septicémie).

La production de toxines est aussi un moyen pathogène de certaines bactéries. Il existe

des exotoxines (libérées dans le milieu infecté) généralement produites par des bactéries à

Gram positif. Les endotoxines sont constituées par le LPS (lipopolysaccharide) de la

membrane externe des bactéries à Gram négatif (Pebret, 2003).

1.1.Facteurs de pathogénicité offensifs

Les facteurs permettant à l’infection de se développer sont au nombre de 3 : les

adhésines, les invasines et les toxines (Mira et Vallet, 2004).

1.1.1. Adhésines

La plupart des bactéries pathogènes pénètrent dans l’organisme au niveau des

muqueuses. Pour qu’elles puissent coloniser et éventuellement envahir les muqueuses, les

bactéries doivent d’abord y adhérer grâce à des protéines de surface, appelées adhésines. Chez

certaines bactéries, ces adhésines sont exprimées sur des pili. Les adhésines interagissent

spécifiquement avec des récepteurs présents sur les cellules de l’hôte (il s’agit généralement

de la partie osidique de glycoprotéines) (Nauciel et Vildé, 2005).



51

Certaines bactéries peuvent aussi fixer des protéines de la matrice extracellulaire

(collagène, fibronectine) ce qui leur permet ensuite d’adhérer à des cellules possédant des

récepteurs pour ces protéines (Nauciel et Vildé, 2005).

Le contact avec la cellule eucaryote peut activer certains gènes impliqués dans la

pathogénicité. Plusieurs espèces de Bacilles à Gram negatif (Escherichia coli entéro-

pathogène, Salmonella, Shigella, Yersenia) peuvent ainsi synthétiser des protéines qui vont

agir sur la cellule eucaryote et en perturber le fonctionnement. Ces protéines sont exportées

par l’intermédiaire d’un système complexe appelé système de sécrétion du type III. Le contact

entre la bactérie et la cellule eucaryote peut donc entrainer des modifications fonctionnelles

chez les deux protagonistes (Nauciel et Vildé, 2005).

1.1.2. Invasion des cellules non phagocytaires

Certaines bactéries sont capables d’envahie des cellules non phagocytaires, comme les

cellules épithéliales. Cette capacité leur permet notamment de traverser les barrières

épithéliales telles que (Mira et Vallet, 2004) :

- La beurrière intestinale (cas Shigella, de Salmonella, de Yersinia et de Listeria

monocytogenes) ;

- La barrière épithéliale respiratoire (cas de Neisseria meningetidis) ;

- La barrière hémato-encéphalique (cas de Neisseria meningetidis ou de Listeria

monocytogenes) ;

- La barrière fœto-placentaire (cas de Listeria monocytogenes).

Le passage des barrières hémato-encéphalique et fœto-placentaire suppose aussi la

capacité d’envahir les cellules endothéliales. Ces bactéries expriment des effecteurs

protéiques déclenchant une réaction d’endocytose amenant à son internalisation au niveau de

la membrane de la cellule épithéliale (Mira et Vallet, 2004).

Tous les processus d'invasion impliquent la modulation des voies de signalisation de

l'hôte et la perturbation du cytosquelette de la cellule hôte et de certaines étapes au cours de

l'entrée du pathogène. Différentes bactéries ont développé des stratégies distinctes pour

engager la machinerie de l’hôte afin de promouvoir leur entrée. Tandis que certaines utilisent

des composants de surface bactérienne pour se lier aux récepteurs de surface cellulaire afin de

déclencher les voies de transduction du signal, d'autres envoient des effecteurs bactériens



52

directement à l'intérieur des cellules hôtes pour moduler les composants de signalisation et le

mécanisme du cytosquelette (Mira et Vallet, 2004).

Deux exemples classiques représentant ces deux types de mécanismes d'entrée

bactérienne sont le mécanisme «Trigger» représenté par Salmonella et Shigella, et le

mécanisme «Zipper» illustré par l'invasion de Listeria et Yersinia (Figure 22) (Mira et Vallet,

2004).

Figure 22 : Les mécanismes «Zipper» et «Trigger» de l’entrée bactérienne (Mira et Vallet,

2004).

Le mécanisme «Zipper» implique l'engagement d'un ligand bactérien avec un récepteur

cellulaire conduisant au mouvement progressif de la membrane plasmique le long de la

surface de la bactérie envahissante qui finit par envelopper les bactéries à l'intérieur de la

membrane de la cellule hôte. En revanche, le mécanisme de «Trigger» induit des

réarrangements spectaculaires du cytosquelette d'actine et un froissement membranaire

conduisant à la macropinocytose et à l'entrée de bactéries (Mira et Vallet, 2004).

Tandis que le mécanisme «Trigger» implique souvent de multiples effecteurs

bactériens, un facteur bactérien est habituellement requis et suffisant pour induire l'entrée de

bactéries par le mécanisme «Zipper» (Mira et Vallet, 2004).

Une fois intracellulaires, ces bactéries invasives adoptent deux comportements

radicalement différents (Mira et Vallet, 2004) :



53

- Certaines comme Salmonella, se multiplient au sein d’une vacuole de phagocytose.

Elles affectent d’ailleurs un comportement similaire au sein des macrophages. Ceci

leur permet de traverser la barrière épithéliale puis d’échapper à la destruction par les

macrophages qu’elles utiliseront comme réservoir, voire comme véhicule ;

- D’autres, telles que Shigella et Listeria monocytogenes, rompent leur vacuole de

phagocytose et s’échappent dans le cytoplasme au sein duquel elles affectent un

phénotype de motilité dépendant de l’actine, qui les propulse dans la cellule et permet

la formation de protrusions assurant le passage de cellules à cellules de ces bactéries.

1.1.3. Toxines protéiques

La majorité des bactéries pathogènes produisent des toxines protéiques. Dans la plupart

des cas (surtout chez les bactéries Gram positif), les toxines sont secrétées et qualifiées

d’exotoxines. Dans d’autres cas, les toxines ne sont libérées qu e lors de la lyse bactérienne.

Les toxines protéiques agissent à très faible concentration. Chaque toxine interagit d’abord

avec un récepteur qui lui est propre, situé sur la membrane de la cellule eucaryote (ce qui

explique la spécificité d’espèce ou d’organe de certaines toxines) (Nauciel et Vildé, 2005).

Certaines toxines, comme les hémolysines, détruisent les membranes des cellules. Ce

sont des toxines cytolytiques (ou membranolytiques). La plupart de ces toxines pénètrent dans

la membrane où elles se réunissent en oligomères pour former des canaux (des pores), ce qui

perméabilise la membrane. Certaines toxines détruisent la membrane par un mécanisme

enzymatique (phospholipasique le plus souvent) (Nauciel et Vildé, 2005).

D’autres toxines interagissent avec des récepteurs membranaires de cellule du système

immunitaire ce qui va stimuler certaines de leurs fonctions. Dans cette catégorie on trouve un

groupe de toxines produites par de Cocci à Gram positif qui ont la propriété d’interagir à la fis

avec le récepteur T des lymphocytes (au niveau de la portion de la chaine β), et les molécules

de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (Figure 23), situé sur les cellules

présentatrices d’antigène. Cette interaction entraine une libération importante de cytokines par

les cellules. On qualifie ces toxines de superantigènes.



54

Figure 23 : Mode d’action des toxines se comportant comme des superantigènes (Nauciel et

Vildé, 2005).

1.2.Facteurs de pathogénicité défensifs

Il s’agit pour l’essentiel des structures de surface de la bactérie qui la protègent contre

les facteurs de défense humoraux et cellulaires de l’hôte. Ces molécules polyosidiques et

glycolipidiques sont celles qui ont été sélectionnées pour être prioritairement reconnues par le

système immunitaire inné. Trois d’entre elles dominent (Mira et Vallet, 2004) :

- les capsules ;

- le LPS ;

- le peptidoglycane et certaines molécules qui lui sont associées comme les

lipoprotéines ainsi que les acides téichoiques et lipotéichoiques.

-

1.2.1. Résistance à la phagocytose

Ces structures empêchent les cellules phagocytaires d’adhérer aux bactéries, ce qui les

protège de la phagocytose. Les bactéries pathogènes qui échappent ainsi à la phagocytose sont

appelées extracellulaires (Nauciel et Vildé, 2005).

Afin de se protéger des mécanismes de défense humoraux et cellulaires, les bactéries

pathogènes expriment souvent une capsule polyosidique (Mira et Vallet, 2004).

C’est le cas pour les bactéries pathogènes à Gram positif comme Streptococcus

pneumoniae, Streptococcus pyogenes et Staphylococcus aureus. Souvent exprimé en quantité



55

massive, cette capsule polyosidique donne une charge négative à la surface de la bactérie.

Faisant face à la charge négative de la surface des cellules phagocytaires, cette charge entraine

un phénomène de répulsion, donc de glissement à effet anti-phagocytaire. La bactérie échappe

donc efficacement aux décences innées et dissémine de façon incontrôlée (Mira et Vallet,

2004).

1.2.2. Lipopolysaccharide ou endotoxine

La membrane externe de toutes les bactéries à Gram négatif contient un

lipopolysaccharide dont la partie lipidique (le lipide A) est impliquée dans ses nombreux

effets biologiques. Le lipopolysaccharide résiste à des températures élevées et n’est pas

naturalisable par des anticorps (Nauciel et Vildé, 2005).

Le lipopolysaccharide induit la libération de cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6,

IL-8, IL-12, TNF-α) par les macrophages. Le lipopolysaccharide se lie à une protéine sérique,

la lipopolysaccharide-binding protein. Le complexe ainsi formé interagit avec un récepteur de

la membrane du macrophage, le CD14. Il existe aussi dans le serum des formes solubles du

récepteur CD14 qui permettent au lipopolysaccharide d’agir sur d’autres cellules, comme les

cellules endothéliales (Figure 24) (Nauciel et Vildé, 2005).

Figure 24 : Principaux effets biologiques du lipopolysaccharide (LPS) (Nauciel et Vildé,

2005).



56

Comme la capsule, le LPS agit en assurant une forte charge négative de surface qui

repousse le contact avec les cellules phagocytaires et inhibe fortement l’activation du

complément (Mira et Vallet, 2004).

Salmonella et Shigella

De nombreux mécanismes sont impliqués dans physiopathologie des infections à

Shigella (Flandrois, 1997) :

- Le lipopolysaccharide bactérien, les toxines avec leurs propriétés neuro, entéro et

cytotoxiques ;

- Le pouvoir invasifs des souches au niveau des cellules épithéliales de la muqueuse

colique.

Une fois que Shigella envahit et se réplique dans les cellules hôtes, le système

immunitaire inné détecte rapidement les PAMPs et transmet divers signaux d'alarme au reste

du système immunitaire et déclenche l'inflammation. Shigella fournit un ensemble

d'effecteurs T3SS qui manipulent les réponses immunitaires innées de l'hôte, favorisant ainsi

la colonisation bactérienne et la survie (Sastalla et al., 2016).

L’infection des cellules épithéliales intestinales par des agents pathogènes bactériens

entériques telles que Slmonella et Shigella induit la libération de l’ATP dépendante des

hémicanaux de connéxine, qui agit comme une alarme de danger endogène contre l'infection

bactérienne et déclenche des réponses inflammatoires (Sastalla et al., 2016).

Pour contrer l'inflammation dépendante de l’ATP-, Shigella bloque la libération d'ATP

en secrétant l'IpgD. L’IpgD bloque les hémicanaux et prévient la libération d’ATP à travers la

production de PI5P qui régule l’ouverture de hémicanaux atténuant ainsi l’inflammation

dépendante de l’ATP (Figue 25) (Sastalla et al., 2016).

L’invasion de cellules épithéliales par Shigella produit des ondulations de la membrane

en remodelant le cytosquelette d'actine autour du site d'entrée bactérienne. Les ondulations de

la membrane, qui dépassent du site d'entrée bactérienne et sont accompagnés par la

production du diacyl glycerol (DAG), sont détectés comme DAMPs par le système

immunitaire inné de l'hôte et déclenchent l'activation de la voie du DAG-CMB (CARMA-

BCL10-MALTI) -TRAF6-NF-κB (Sastalla et al., 2016).



57

Cependant, Shigella délivre l’OspI via le T3SS dans les cellules hôtes, ce facteur cible

et désamorce UBC13 (convertit Gln-100 en Glu-100), un E2 requis pour l'activité TRAF-6

E3, résultant en l'abolition de son activité E2 et interférant ainsi avec voie du DAG-CMB -

TRAF6-NF-κB (Figure 25) (Sastalla et al., 2016).

Shigella interfère avec la réponse adaptative en ciblant les cellules T. Elle envahit les

lymphocytes T CD4 + activés et inhibe l'activation des lymphocytes T médiée par les

chimioattractifs en délivrant des IpgD. En outre, Shigella altère la dynamique des

lymphocytes T CD4 + dans les ganglions lymphatiques. Par conséquent, Shigella cible les

lymphocytes T et inhibe leur migration en délivrant l'IpgD, effecteur de T3S, interférant ainsi

avec l'immunité adaptative (Sastalla et al., 2016).

Shigella altère l'immunité médiée par les cellules B. Elle cible les cellules B et induit la

mort cellulaire à la fois dans les cellules envahies par Shigella et non envahies. Shigella

envahit les cellules B et se réplique de manière intracellulaire, entraînant la mort des

lymphocytes B. De plus, Shigella induit l'apoptose des lymphocytes B via la protéine T3SS

IpaD. L'IpaD se lie au TLR2 des cellules B et déclenche la perte de la fonction mitochondriale

et l’apoptose des cellules B non envahies, aidant la bactérie à éviter la réponse immunitaire

humorale (Figure 25) (Sastalla et al., 2016).



58

Figure 25 : Manipulation des réponses innées et adaptative de l’hôte par Shigella (Sastalla et

al., 2016).

3. Les virus

Les virus responsables d’infections persistantes ont développé des stratégies leur

permettant d’échapper à la réponse immunitaire.

3.1.Facteurs intervenant dans la pathogenèse

3.1.1. Virulence

La virulence d’un virus chez un animal inoculé expérimentalement peut s’exprimer de

manières diverses. La virulence est évaluée par l’inoculation de groupes d’animaux avec des

dilutions sériées du virus et par la mesure de la réponse déterminée soit par l’apparition de

signes cliniques ou de lésions, soit par la recherche de virus ou par l’utilisation d’épreuves

sérologiques. La virulence peut également être déterminée par l’observation de lésions

macroscopiques ou microscopiques dans un tissu ou un organe donné. La virulence peut enfin



59

dépendre de modifications apportées au virus ; ainsi elle peut être diminuée par une

inactivation chimique ou par la sélection de mutants non virulents (Payment et Trudel, 1989).

La virulence peut aussi être reliée a la souche du virus utilisé ; elle doit être évaluée an

tenant compte des facteurs reliés à l’hôte ainsi que des facteurs susceptibles de la modifier tels

que la dose, la voie d’inoculation et le nombre de passage chez l’animal. Le pouvoir

pathogène d’un virus pour un hôte donné est proportionnel à la concentration de virus inoculé.

Un virus est plus virulent lorsqu’il est administré par voie intracérébrale, comparativement à

une inoculation par voie parentérale (Payment et Trudel, 1989).

3.1.2. Quantité de virus

La quantité de virus introduite dans l’organisme est un facteur déterminant. Un nombre

très faible de particules virales sera plus facilement éliminé par les mécanismes intervenant

dans l’immunité naturelle ou spécifique. Plus la quantité de virus est importante, plus la

probabilité de l’infection sera élevée. Au cours d’une infection, la charge virale qui représente

la quantité de virus présente dans l’organisme reflète l’intensité de la multiplication du virus

(Mammette, 2002).

Il a été mis en évidence avec les virus responsables d’infections persistantes (HIV,

HBV, HCV, CMV) que l’augmentation de la charge virale dans le sang était corrélée à

l’aggravation de la maladie et que l’efficacité du traitement antivirale était associé a une chute

de la charge virale (Mammette, 2002).

3.1.3. Voie d’inoculation

L’importance de la voie d'inoculation dans la production d'une infection virale

expérimentale a été constatée depuis très longtemps. Par exemple, une inoculation par voie

intracérébrale provoque un traumatisme sévère alors qu'une inoculation par les autres voies

est sujette à l'influence des facteurs pouvant faire varier la résistance ou la susceptibilité de

l’hôte (Payment et Trudel, 1989).

3.1.4. Cytopathogénicité

L'effet pathogène du virus dans la cellule infectée dépend des mécanismes intervenant

dans la réplication du virus et de l'intensité de cette replication. Certains virus entrainent une

destruction rapide de la cellule infectée (herpès simplex, entérovirus...) alors que d'autres



60

peuvent entrainer une infection cellulaire prolongée (virus de la rubéole). Des mécanismes

multiples interviennent dans la cytopathogénicité : arrêt des synthèses cellulaires,

accumulation de matériel viral dans la cellule, effet cytotoxique de protéines virales,

formation de syncytia par fusion membranaire, induction d'un mécanisme d'apoptose

(Mammette, 2002).

Dans l'organisme la rapidité et l'intensité de la destruction cellulaire résultant de la

cytopathogénicité du virus est un élément important de la virulence : la destruction cellulaire

entraine une nécrose qui peut compromettre sérieusement le fonctionnement de l'organe

atteint (poliomyélite, encéphalite herpétique). Par ailleurs, la lyse cellulaire libère dans

l'organisme des substances jouant un rôle majeur dans la réponse inflammatoire et pouvant

avoir un effet délétère sur l'organisme (Mammette, 2002).

3.1.5. Echappement du virus à la réponse immunitaire

Les virus responsables d'infections persistantes ont développé des stratégies leur

permettant d'échapper à la réponse immunitaire (Mammette, 2002).

3.1.5.1.Latence

Dans le cas de l’infection latente, les antigènes viraux ne s’expriment pas dans la cellule

infectée. De ce fait la cellule infectée de manière latente ne constitue pas une cible pour le

système immunitaire (Mammette, 2002).

3.1.5.2.Variabilité génétique

C'est l'un des premiers mécanismes d'évasion immunitaire identifiés dans les virus.

Contrairement aux ADN polymérases, les ARN polymérases introduisent un taux élevé de

mutations qui se traduisent par une forte variabilité de la séquence d'acides aminés. Cela peut

générer des épitopes viraux reconnus avec une affinité moindre par des anticorps neutralisants

et des séquences peptidiques variantes qui ne se lient pas aux molécules du complexe majeur

d'histocompatibilité (CMH), évitant ainsi la reconnaissance par le système immunitaire

cellulaire. Cette stratégie a été bien documentée dans les virus à ARN tels que les rhinovirus,

le virus de la grippe et le VIH (Lachmann et Oldstone, 2006).



61

Exemple :

Le virus de I ‘hépatite C et les virus HIV présentent une variabilité génétique très

importante. Certaines régions du génome principalement au niveau des gènes codant pour les

glycoprotéines d'enveloppe- sont hypervariables. Chez un individu infecté la population virale

est représentée par un ensemble de variants dénommé quasi-espèces. L'émergence constante

de variants permet au virus d'échapper en permanence à l’action des anticorps neutralisants et

des lymphocytes T cytotoxiques (Mammette, 2002).

3.1.5.3.Inhibition de l'expression des molécules du complexe majeur

d'histocompatibilité (CMH)

Les molécules de classe I et de classe II du CMH jouent un râle majeur dans la réponse

antivirale, par présentation de l'antigène aux lymphocytes T helper CD4+ (molécules de

classe II) ou aux lymphocytes T CD8+ (molécules de classe I). L'absence d'expression de ces

molécules aura donc un effet inhibiteur sur la réponse immunitaire : les cellules dépourvues

de molécules de classe II ne pourront ni présenter l'antigène aux T helper, ni être la cible d'une

réponse cytotoxique CD4+ ; les cellules dépourvues de molécules de classe I ne

représenteront plus une cible pour la réponse cytotoxique des lymphocytes T CD8+

(Mammette, 2002).

Les virus a ADN réussissent a survivre a long terme essentiellement en échappant aux

CTL et aux cellules MC. La présentation de peptides viraux par des molécules de CMH de

classe I à une surface cellulaire incite les cellules T CD8 à suer la cellule infectée. De

nombreux grands virus a ADN évitent la reconnaissance immunitaire en produisant des

protéines appelées immunoévasines, qui empêchent la présentation des complexes peptide

viral: CMH de classe I sur la cellule infectée. En effet, au moins un inhibiteur viral de chaque

étape de dans l'apprêtement et la présentation des complexes peptides : CMH de classe I a été

décrit. Certaines immunoévasines bloquent l'entrée des peptides dans le réticulum

endoplasmique en ciblant le transporteur TAP (Janeway et Murphy, 2018).

Les protéines virales peuvent également empêcher les complexes peptides : CMH

d'atteindre la surface de la cellule en retenant les molécules du CMH de classe I dans le

réticulum endoplasmique. Plusieurs protéines virales catalysent la dégradation des molécules

nouvellement synthétisées de CMH de classe I par un processus appelé dislocation, qui

déclenche le processus habituellement utilisé pour dégrader les protéines mal repliées en les



62

renvoyant de réticulum endoplasmique dans le cytosol. En empêchant la formation de

complexes stables peptides : CMH classe I, ces protéines virales les détournent pour leur

élimination dans la voie de dégradation associée au RE (ERAD, ER-Associated Degradation).

Grâce à ces mécanismes multiples, les facteurs viraux empêchent ou bloquent complètement

la présentation des peptides viraux aux CTL. Les actions des inhibiteurs viraux ne sont pas

limitées à la voie du CMH de classe I, ils interfèrent également dans l'apprêtement du CMH

de classe II; ces inhibiteurs visent finalement les lymphocytes T CD4. Enfin, comme de

nombreux virus colonisent des cellules autres que des cellules dendritiques, leurs antigènes

peuvent attirer l'attention des cellules T CD8 via une présentation croisée. Les mécanismes

viraux qui interfèrent avec cette voie ne sont pas bien décrits, mais l'on sait que, puisque les

virus ne sont pas obligés de persister dans les cellules dendritiques, ils peuvent bloquer la

reconnaissance et la destruction de leurs cellules hôtes même après la formation d'effecteurs

CTL (Janeway et Murphy, 2018).

Les virus à ADN ont développé des mécanismes pour subvertir encore d'autres

fonctions du système immunitaire. Les mécanismes utilisés comprennent l'expression

d'homologues viraux de cytokines ou de chimiokines et de leurs récepteurs, ou de protéines

virales qui se lient aux cytokines ou à leurs récepteurs pour inhiber leurs actions (Janeway et

Murphy, 2018).

3.1.5.4.Modulation des réseaux de cytokines

Comme les interférons de type I et II sont des cytokines effectrices majeures dans la

défense antivirale, diverses stratégies virales sont centrées sur l'inhibition de cette famille de

cytokines, que ce soit par production de récepteurs leurres ou de protéines inhibitrices, par

inhibition de la signalisation JAK/STAT par les récepteurs d'IFN, par inhibition de la

transcription de cytokines ou interférences avec les facteurs de transcription induits par les

IFN. Certains virus à ADN produisent également des antagonistes des cytokines

inflammatoires, notamment FIL-1, FIL-18 et le TNF-α. Des homologues viraux de cytokines

immunosuppressives sont également produits. Le CMV altère les réponses antivirales en

produisant un homologue de la cytokine IL-10, appelé cmvIL-10, qui diminue la production

de plusieurs cytokines inflammatoires par des cellules immunitaires, y compris l'IFN-y, l'IL-

12, l'IL-1 et le TNF-α, pour favoriser des réponses adaptatives tolérogènes plutôt

qu'immunogènes aux antigènes viraux (Janeway et Murphy, 2018).



63

3.1.5.5.Modulation des réseaux de chimiokines

Plusieurs virus interfèrent également avec les réponses de chimiokines en produisant

soit des récepteurs leurres de chimiokines ou des homologues de chimiokines qui interfèrent

avec la signalisation induite par l'interaction d'un ligand naturel avec son récepteur de

chimiokine. Collectivement, les virus herpès et les poxvirus produisent plus de 40

homologues viraux de récepteurs appartenant à la superfamille des récepteurs de chimiokines

à sept segments transmembranaires et couplés à une protéine G (vGPCR, viral G-Protein-

coupled Chemokine Receptor). Enfin, on a montré que le CMV favorise une infection

chronique par « épuisement » des lymphocytes T CD8 antiviraux. Ces derniers, induits dans

ce contexte, sont caractérisées par l'expression de PD-1, un récepteur inhibiteur de la

superfamille de CD28. PD-1 (Programmed Death- 1, mort programmée-1) activé par son

ligand PD-L1 (voir section 7-24) supprime la fonction effectrice des cellules T CD8. Le

blocage de l'interaction PD-LI-PD-1 restaure la fonction effectrice antivirale des cellules T

CD8 et diminue la charge virale, ce qui indique que l'activation continue de cette voie est

impliquée dans l'altération de l'élimination virale. Un mécanisme similaire est utilisé par des

virus à ARN qui peuvent établir des infections chroniques, comme le virus de l'hépatite C

(VHC). En résumé, l'éventail des stratégies que les virus ont acquis pour subvertir les

mécanismes immunitaires est tout à fait remarquable, et la découverte de ces processus

continue d'avoir un impact majeur sur notre compréhension des relations hôte-pathogène

(Janeway et Murphy, 2018).

3.1.5.6.Les super-antigènes

Certains virus (rage, VIH) portent des antigènes, appelés « super-antigènes », capables

de court-circuiter le phénomène normal de présentation des épitopes aux lymphocytes T (dit «

HLA-restreint ) en se liant de façon non spécifique à la molécule de CMH-II et au récepteur

du clone lymphocytaire spécifique (figure 26). Cela induit une stimulation de nombreux

clones de lymphocytes conduisant a leur apoptose et donc a leur disparition. Ce mécanisme

est incrimine, entre autres, dans la lymphopénie observée dans l'infection par le VIH (Le

Faou, 2012).



64

Figure 26 : Super-antigène (Le Faou, 2012).

3.2.Bases moléculaires de la pathogénicité

Pour un virus donné, des souches de virulence différente se distinguent par des

variations dans leur séquence génomique. Les mutations se traduisant par une modification du

pouvoir pathogène peuvent affecter des gènes viraux codant des protéines de structure

(modification du site de liaison au récepteur cellulaire, modification de sites antigéniques...)

ou des protéines non structurales (enzymes, facteurs de régulation...) (Mammette, 2002).

L'obtention de virus mutants présentant un pouvoir pathogène atténué est recherchée

pour l'obtention de vaccins. Les souches virales atténuées, utilisées comme souches

vaccinales (poliomyélite, rougeole, rubéole, oreillons...) présentent généralement des

mutations multiples par rapport aux souches sauvages. Une seule mutation peut être suffisante

pour modifier le pouvoir pathogène d'un virus. Dans le cas du virus rabique par exemple, la

modification de l'Arg 333 de la protéine G entraîne une atténuation considérable de la

virulence. Inversement une seule mutation au niveau de la région pré-C du virus de l'hépatite

B qui convertit le codon 28 d'un tryptophane (TCG) en un codon stop (TAG) est responsable

d'une pathogénicité accrue, les virus mutants étant associés de façon significative à des

hépatites fulminantes (Mammette, 2002).

Dans le cas du virus HIV-1, les souches induisant la formation de syncytia in vitro

(phénotype SI) sont associés à une aggravation de la maladie, plusieurs mutations suffisantes

pour conférer au virus le phénotype SI ont été localisées sur une partie hypervariable (boucle

V3) de la glycoprotéine d'enveloppe gp120. La résistance aux antiviraux utilisés en

thérapeutique résulte de mutations affectant des enzymes intervenant dans la réplication de

l'acide nucléique du virus ; c'est le cas par exemple de la thymidine-kinase (HSV, VZV), du



65

produit du gène UL 97 (CMV), de l'ADN polymérase (Herpesviridae) et de la réverse

transcriptase (Rétroviridae) ou dans la maturation des protéines de structure (Mammette,

2002).

Pour ces virus, les mutations critiques conférant la résistance aux différents antiviraux

ont été identifiées. Les techniques de diagnostic moléculaire actuelles, telles que la PCR

sélective ou le séquençage, permettent l'identification des mutations conférant un pouvoir

pathogène particulier. Il n'est pas toujours possible, cependant, d'identifier les facteurs

génétiques conférant au virus ses caractères de virulence. Dans le cas du HSV par exemple la

virulence est liée à la capacité de pénétrer dans le système nerveux et de s'y multiplier. Des

recherches intensives n'ont toujours pas permis d'identifier un gène associé à la

neurovirulence du HSV (Mammette, 2002).

4. Echappement du CMV au système immunitaire (subversion)

Le CMV est un organisme complexe possédant un génome codant pour plusieurs

centaines de protéines, un nombre remarquablement élevé pour un virus". L'existence du

CMV remonte sans doute à plusieurs millions d'années. Pendant cette période, le virus a

développé de nombreux mécanismes d'adaptation lui permettant de persister malgré la

réponse immunitaire de l'hôte et de se répandre dans la population (Roegiers, 2004).

Dans les pays industrialisés, environ 50 % de la population adulte est infectée par le

CMV alors que dans les pays tropicaux la majorité des enfants sont infectés avant l'âge d'un

an. Parmi les mécanismes développés par le virus pour échapper au système immunitaire,

beaucoup affectent la reconnaissance des cellules infectées par les lymphocytes T CD8,

diminuant notamment l'expression des molécules CMH et la production de signaux

costimulateurs par les cellules dendritiques. Ces mécanismes d'échappement n'empêchent pas

la réponse du système immunitaire mais permettent un état d'équilibre entre l'hôte et le

parasite (Roegiers, 2004).

5. Virus de l’hépatite C et échappement aux interférons

Il est maintenant largement admis que le système immunitaire et le virus se disputent

continuellement au cours du développement de l'infection par le VHC. Les preuves d'une

mutation d'échappement des épitopes restreints au CMH de classe II font encore défaut.

L'échappement des réponses CTL dues à des mutations dans les épitopes restreints au CMH



66

de classe I peut survenir en raison de changements dans les épitopes altérant le traitement du

protéasome, conduisant à la destruction des épitopes, réduisant la liaison au CMH de classe 1

ou entraînant des altérations de la reconnaissance des CTL) (Jirillo, 2008).

Les variants viraux qui inhibent l'induction des CTL sont beaucoup plus puissants que

les variants viraux qui échappent à la reconnaissance des CTL. Dans un autre système

antigénique, il a été montré que la présentation simultanée de l'antagoniste et du peptide

agoniste sur le même antigène présentait un blocage de l'internalisation des TCR, empêchant

ainsi les multiples engagements TCR nécessaires pour atteindre le seuil d'activation des

lymphocytes T spécifiques. De tels variants supprimeraient la réponse immunitaire contre

l'épitope original et l'épitope variant. Seules les lymphocytes T qui ne réagissent pas de

manière croisée avec le variant et qui ne sont pas sensibles à l'antagonisme seraient stimulés à

proliférer (Hagedorn et Rice, 2000).

La protéase du VHC, NS3 / 4A, clive et inactive efficacement deux importantes

molécules de signalisation dans les voies sensorielles qui réagissent aux motifs moléculaires

associés au VHC (PAMP) pour induire des interférons (IFN), à savoir, la protéine de

signalisation mitochondriale antivirale (MAVS) et le récepteur Toll-IL-1 induisant l'IFN-β

(TRIF). En dépit de ce mécanisme d'échappement viral, le système immunitaire inné réagit

fortement au VHC dans les premiers jours après l'infection. Les voies sensorielles, le type de

l’IFN et la source cellulaire d'IFN sont inconnus (Acton, 2013).

6. Mécanismes d'échappement et d'adaptation des parasites

Tous les parasites qui ont survécu après des millions d'années d'interactions avec leurs

hôtes, ont développé de multiples mécanismes d'adaptation à la réponse immunitaire de l'hôte

(Revillard, 2001).

6.1.Résistance au complément

La résistance au complément est souvent associée à la virulence : par exemple

Leishmania tropica sensible à la lyse par le complément provoque une infection localisée

spontanément curable dans la peau, tandis que L. donovani résistant au complément provoque

une infection disséminée souvent fatale. Différents mécanismes de résistance ont été

développés. A titre d'exemple le lipophosphoglycane de la surface de L. major active le

complément mais tient le complexe d'attaque membranaire à distance du corps du parasite qui



67

échappe à la lyse. Les trypomastigotes de Trypanosoma cruzii ont une glycoprotéine de

surface qui ressemble au Decay accelerating factor (DAF). Les schistosomes captent le DAF

de l'hôte. Les toxoplasmes ont une surface qui n'active pas la voie alterne (Revillard, 2001).

6.2.Echappement à la reconnaissance

Les parasites ont construit des mécanismes efficaces pour faire varier leurs antigènes de

surface au cours de leur cycle de vie chez les hôtes vertébrés. Deux types de variation

antigénique sont bien définis (Sinha et Bhattacharya, 2006).

Le premier est l'altération spécifique au stade de l'expression de l'antigène, où les stades

tissulaires matures des parasites génèrent différents types d'antigènes à partir des stades

infectieux. Par exemple, le stade sporozoïte infectieux du parasite du paludisme est

antigéniquement différent des mérozoïtes qui habitent chez l'hôte et sont responsables d'une

infection chronique. Au moment où le système immunitaire a contré l'infection, le parasite

exprime de nouveaux antigènes et n'est plus une cible pour l'élimination immunitaire (Sinha et

Bhattacharya, 2006).

Le second est un exemple significatif de variation antigénique chez les parasites qui est

la variation continue des principaux antigènes de surface trouvés dans les trypanosomes

africains tels que Trypanosomp brucei et Trypanosoma rhodesiense. Les personnes infectées

démontrent des vagues de parasitémie sanguine et chaque vague est constituée d'un parasite

antigéniquement exceptionnel (unique). Ainsi, au moment où l'hôte génère des anticorps

contre le parasite, un organisme antigéniquement différent a été produit. Plus d'une centaine

de ces ondes de recrudescence de la parasitémie peuvent avoir lieu dans une telle infection.

L'antigène de surface majeur des trypanosomes africains est un dimère de glycoprotéine

d'environ 50 KDa, désigné sous le nom de glycoprotéine de surface variable (VSG), qui est

fixée à la surface par une liaison phosphatidylinositol. Trypanosoma sp contiennent plus de

1000 gènes VSG différents, qui diffèrent nettement dans leurs séquences excluant les 50

acides aminés les plus C-terminaux (qui sont responsables de la liaison de surface). Un seul

gène de VSG est exprimé dans un clone défini à un stade défini d'infection (Sinha et


L'expression d'un nouveau gène peut engager la duplication et la transposition de ce

gène à une séquence chromosomique plus télomérique à laquelle la transcription active se

poursuit. En outre, la conversion génique et l'activation de gènes précédemment silencieux



68

peuvent jouer un rôle dans la variation antigénique. La variation antigénique continue des

trypanosomes n'est ni stimulée ni dépendante de la réponse anticorps spécifique et est

probablement due à une variation programmée de l'expression des gènes VSG (Sinha et


6.3.Séquestration anatomique et résistance à la lyse intracellulaire

Les parasites protozoaires peuvent échapper au système immunitaire soit en vivant à

l'intérieur des cellules hôtes, soit en développant des kystes résistants aux effecteurs

immunitaires. Certains parasites helminthes résident dans les lumières intestinales et sont à

l'abri des mécanismes effecteurs immunitaires à médiation cellulaire. Les parasites peuvent

également perdre leur couche antigénique soit spontanément, soit après avoir lié des anticorps

spécifiques. L'élimination des antigènes rend les parasites résistants aux attaques médiées par

les anticorps. Entamoeba histolytica est un parasite protozoaire qui élimine les antigènes et

peut également se transformer en une forme de kyste dans la lumière du gros intestin (Abbas

et al., 2015).

6.4.Action sur In réponses immunitaires de l’hôte

Les mécanismes de suppression ou d'inactiva-lion de la réponse immunitaire de l'hôte

sont d’une infinie variété. La production d'Ag solubles forme un écran qui neutralise les

anticorps à distance du parasite. Des facteurs suppresseurs peuvent être produits par les

parasites eux-mêmes ou par les macrophages de l'hôte infecté (PGE2, TGF6, IL-10, IL-1Ra).

Ces facteurs immunosuppresseurs peuvent avoir un rôle favorable à certains stades de

l'infection. Par exemple, dans les formes chroniques de schistosomiase, la diminution de

l'activité des cellules T et des macrophages s'accompagne d'une diminution de taille des

granulomes hépatiques. Certains parasites interfèrent avec la présentation de l'Ag (diminution

d'expression des molécules du CMH, inhibition de synthèse d'IL-1, inhibition d'expression des

molécules costimulatrices CD80 ou CD86) ; en conséquence, les lymphocytes T spécifiques

sont moins bien stimulés et deviennent anergiques (Revillard, 2001).

Certains parasites, tels que Leishmania, stimulent le développement de cellules T

régulatrices, qui suppriment suffisamment la réponse immunitaire pour permettre la

persistance des parasites. Une plus grande immunosuppression non spécifique et généralisée

est observée dans le paludisme et la trypanosomiase africaine. Ce déficit immunitaire a été



69

attribué à la production de cytokines immunosuppressives par des macrophages activés et des

cellules T et à des défauts d'activation des lymphocytes T (Abbas et al., 2015).

Les toxoplasmes produisent un super-antigène qui a la particularité d'agir

principalement sur les lymphocytes T CD8+

dont le TCR est constitué de certains types de

chaîne Vβ : ces lymphocytes deviennent anergiques, pour la plupart, ou sont éliminés.

D'autres (ex : T. cruzii) inhibent l'expression du récepteur de l'IL-2 (chaînes β et γ), ou

induisent une forte sécrétion de CD25 soluble, ou encore bloquent par divers mécanismes la

prolifération des cellules T (Revillard, 2001).

Chapitre 3 : Mécanismes moléculaires du pouvoir pathogène des microorganismes végétaux-défenses

de la plante

70

Chapitre 3 : Mécanismes moléculaires du pouvoir pathogène des

microorganismes végétaux-défenses de la plante

1. Introduction : présentation des différentes interactions

Les microorganismes (virus, bactéries, mycètes, protistes), prélèvent les nutriments

nécessaires à leur croissance et à leur reproduction chez d'autres organismes. Les plantes sont

en contact permanent avec de nombreux microorganismes, en particulier au niveau de la

rhizosphère (volume du sol dans lequel les racines exercent une influence physico-chimique

et/ou biologique) : par exemple, on détecte plus de 100 bactéries par gramme de feuille ou de

racine. La plupart de ces microorganismes sont saprophytes (vivant sur le végétal sans le

perturber), certains sont bénéfiques (symbiotes ou promoteurs de croissance), d'autres,

pathogènes. La reconnaissance du microorganisme par la plante déterminera la suite de la

relation. Cette reconnaissance est basée sur des mécanismes complexes qui font l'objet de

recherches de plus en plus étendues vu leur importance pour l'écologie et plus

particulièrement pour l'agro écologie. Par exemple, au niveau de la rhizosphère, les

strigolactones et les composés allélopathiques excrétés par la plante, mais aussi des composés

des parois et des enzymes produites par les microorganismes, jouent un rôle important dans le

dialogue moléculaire entre plante et microorganisme, menant aux réponses appropriées des

différents partenaires (Suty, 2015).

2. Les principaux modes d’infection des plantes par les phytopathogènes

La paroi pécto-cellulosique de la cellule végétale est un obstacle à l'intrusion des

pathogènes. Une altération de celle-ci (blessure, traumatisme, greffe, piqûre d'insecte vecteur

du pathogène) est généralement nécessaire pour que les micro-organismes puissent

s'introduire (les virus, surtout) et/ou exercer leur pouvoir pathogène en injectant par ailleurs

des protéines effectrices ayant des fonctions spécifiques : enzymes hydrolytiques, facteurs de

virulence seuls ou associés à des fragments d'ADN plasmidique par exemple (bactéries,

champignons). Les bactéries Gram- introduisent leurs protéines effectrices au moyen de

quatre dispositifs (Clos, 2012) :

- Les systèmes I et II se caractérisent par la sécrétion d'enzymes extracellulaires

(exemple : l'hémolysine d'Escherichia cou, l'adénylate cyclase de Bordetella pertussi,

protéases de Pseudomonas aeruginosa, peptidases et cellulases d'Erwinia, élastase,

phospholipase C et endotoxines de P. aeroginosa, pullanase de Klebsiela oxycotca) ;


de la plante

71

- Le système III, le plus étudié, est mis en jeu lors du contact de la bactérie avec la

cellule hôte et permet l'injection de facteurs de virulence qui interfèrent dans toutes les

fonctions de la cellule végétale (choroplaste, protéasome, noyau, Golgi, membrane

cytoplasmique) ;

- Le système IV, également mis en jeu par le contact bactérie-cellule cible, sécrète des

complexes nucléo-proptéiques qui s'intègrent dans le génome de l'hôte et le manipule ;

le plus ancien des systèmes de type IV est celui d'Agrobactrium tumefaciens, une

bactérie pathogène des plantes, responsables des tumeurs du collet. Les champignons

(ou plutôt leurs spores) peuvent pénétrer à l'occasion d'une blessure, mais aussi par les

stomates ou à travers l'épiderme intact en dégradant la cuticule.

3. Mécanismes de défense des plantes

Les mécanismes de défense des plantes comprennent (Corbaz, 1990) :

- La formation de callose,

- La lignification,

- La production de phytoalexines, phénomènes exposés ci-dessus.

En outre, il faut mentionner les recherches plus récentes concernant :

- L’activation de diverses enzymes lytiques,

- L’accumulation de glycoprotéines.

La chitinase, comme la glucanase, sont des enzymes capables d'attaquer les constituants

essentiels des parois fongiques. Le rôle de la chitinase dans le processus de résistance a été

étudié. Des melons infectés avec Colletotrichum lagenarium réagissent par une élévation du

taux de chitinase dans toute la plante. Cet accroissement se manifeste trois jours après

l'inoculation. Les éliciteurs fongiques provoquent d'ailleurs le même effet. L'activité lytique

de la chitinase est corrélée avec une résistance accrue des tissus du melon à Colletotrichum

lagenarium (Corbaz, 1990).

Les glycoprotéines riches en hydroxyproline sont des constituants importants de la

structure des parois cellulaires. Leur accumulation est en relation avec les mécanismes de

défense (Corbaz, 1990).


de la plante

72

4. Exemple d’une interaction plante-champignon avec Botrytis cinerea

Les champignons pathogènes ont développé un large éventail de stratégies pour infecter

et coloniser les plantes. Traditionnellement, ils sont regroupés dans les grandes classes

nécrotrophes, hémibiotrophes et biotrophes, selon des critères majeurs comme leur source de

nutrition (cellules vivantes vs cellules mortes), leur capacité à infecter les tissus jeunes et

sains ou une préférence pour les tissus plus âgés ou sénescents. La formation de structures

d'infection spécialisées (haustoria), et plus récemment le type de réaction de défense des

plantes qu'elles provoquent (par exemple, la voie de jasmonate vs celle de l'acide salicylique)

(Deising, 2009).

L'un des rares pathogènes considérés comme «véritables» nécrotrophes est le

champignon Botrytis cinerea. Il répond à tous les critères classiques d'un nécrotrophe : il a

une large gamme d'hôtes, il sécrète un large éventail d'enzymes dégradant les parois

cellulaires (CWDE) et des composés phytotoxiques de faible poids moléculaire, il tue

rapidement le tissu hôte, et il est capable de dessiner des nutriments exclusivement à partir de

tissus morts. Du point de vue de la phytopathologie classique, cette stratégie n'exige aucune

interaction étroite avec l'hôte et aucune phase d'adaptation, c'est-à-dire aucune coévolution

réelle (donc pas de spécialisation) (Deising, 2009).

L'agent causal de la pourriture grise, B. cinerea, est un champignon nécrotrophe capable

d'infecter un large éventail d'hôtes et de détruire les tissus végétaux pour s'en nourrir. Cela est

principalement dû à l'activité des enzymes pectinolytiques libérées par le pathogène au cours

de l'infection. Les rapports sur l'activité de la polygalacturonase de B. cinerea n'ont montré

aucune corrélation avec les niveaux d'agressivité de plusieurs isolats, suggérant la présence

d'autres facteurs de pathogénicité importants. Dans cette perspective, il a été démontré que les

infections à B. cinerea sont associées à une induction de ROS dans les tissus hôtes au cours

des premiers stades de l'infection par le pathogène. Sur la base de cette observation et des

divergences entre l'activité polygalacturonase et la pathogénicité du champignon, les auteurs

ont formulé une hypothèse stipulant que ce pathogène force sa plante hôte à produire des

intermédiaires réactifs de l'oxygène, en tant que partie des réponses de défense de la plante,

tuant les tissus végétaux et permettant l'établissement et la propagation de l'agent pathogène

(Bouarab et al., 2009).


de la plante

73

5. Exemple d’une interaction plante-bactérie avec Agrobacterium

Les espèces bactériennes du genre Agrobacterium peuvent induire des tumeurs ou des

racines adventives à partir de sites de plaies infectées sur un large éventail d'espèces de

plantes dicotylédones. Alors que A. tumefaciens induit des tumeurs qui sont appelées galles du

collet (Lugtenberg, 1986).

La bactérie Agrobacteriutn tumefaciens est l'agent du crown gall, tumeur végétale qui se

développe au niveau du collet des dicotylédones (tournesol, tabac, etc.) et des gymnospermes

à l'occasion d'une blessure des tissus. Le phénomène est déjà important en lui-même car il

représente un exemple de cancer végétal mais il fait également l'objet d'une attention

particulière en raison de ses conséquences biotechnologiques dans la transformation des

plantes (Macheix et al., 2005).

Trois événements majeurs peuvent être reconnus dans l'interaction entre Agrobacterium

et les plantes, à savoir : a) l'établissement d'un complexe hôte-bactérie, b) la communication

du signal, et c) la réponse de l'hôte (Lugtenberg, 1986).

En effet, la bactérie est capable de transférer dans le génome végétal une partie d'ADN,

dit ADN-T, provenant des plasmides Ti bactériens. Aussi, ce phénomène est-il largement

exploité en utilisant les agro-bactéries comme vecteurs d'ADN pour transférer dans le génome

des plantes des gènes étrangers que l'on a préalablement associés à l'ADN-T. Cette technique,

dont les modalités peuvent être fort complexes, est à la base de la transformation des plantes

et de l'obtention des plantes transgéniques. Il ne peut être ici question de développer ces

aspects mais seulement de signaler qu'une des étapes est en partie conditionnée par des

composés phénoliques issus de la plante (Macheix et al., 2005).

Le transfert de l'ADN-T de la bactérie à la plante est d'abord conditionné par l'activation

des gènes vir, également présents sur le plasmide Ti et qui déterminent la virulence de la

bactérie et sa capacité à infecter un plus ou moins grand nombre d'espèces (Macheix et al.,

2005).

Chapitre 4 : Vaccination

74


Historique

C'est à Edward Jenner que l'on doit en 1796, la première tentative de vaccination

systématique contre la variole. Mais tout en ayant découvert et appliqué, pour la première

fois, la plus profitable des réactions croisées, il était loin de soupçonner les finesses de

l'immunologie fondamentale. Il a fallu, en réalité, attendre Pasteur, un siècle plus tard, pour

pouvoir aborder et comprendre le problème de la vaccination. Le génie de Pasteur est d'avoir

démontré, non seulement l'origine des maladies infectieuses, mais d'avoir dans le même temps

prouvé que l'on pouvait se protéger contre elles, par l'injection de germes atténués,

déterminant une maladie bénigne inapparente, laissant une immunité active solide et durable.

L'étape décisive fut franchie en 1885, lorsque Pasteur appliqua, pour la première fois, une

vaccination antirabique au petit Joseph Meister sévèrement mordu par un chien atteint de rage

(Ajjan, 2009).

Puis une dizaine d'années après la découverte de Pasteur, d'autres vaccins ont été

produits. En 1896, Wrigth expérimente chez l'homme le premier vaccin tué contre la typhoïde

et, en 1915, Widal suggère l'emploi d'une vaccination triple associant au bacille typhoïdique

les bacilles paratyphoïdiques A et B. En 1884, Koch découvre le vibrion cholérique et Ferran

puis Haffkine, en 1892, tentent d'immuniser les sujets par des bacilles vivants. Ce n'est qu'en

1923 que les premiers résultats de vaccination contre la coqueluche à germes entiers furent

rapportés par Madsen. À la même époque, Ramon découvre l'anatoxine diphtérique puis

tétanique tandis que Calmette et Guérin découvrent le BCG (Ajjan, 2009).

1. Définition

Un vaccin est une préparation antigénique, dérivée d'un agent pathogène spécifique (ou

apparentée à celui-ci), capable d'induire, chez un sujet réceptif, une réponse immunitaire

protectrice vis-à-vis de cet agent (Dumitrescu et al., 2012).

2. Principe

Induction d'une immunité active spécifique d'un agent infectieux (Somogyi, 2017) :

Introduction dans l'organisme de particules mimant des caractéristiques immunogènes

de l'agent infectieux ;


75

Activation du système immunitaire ;

Réponse immune spécifique plus rapide et plus intense lors d'un contact ultérieur avec

l'agent infectieux ;

Double rôle :

- Prévention de l'infection chez le vacciné,

- Réduction du risque épidémique.

Le vaccin consiste à présenter au système immunitaire un organisme, ou une partie de

celui-ci, afin qu'il puisse être prêt à se défendre lorsque les vrais agresseurs se présenteront.

Pour cela, on injecte ou on fait avaler une petite quantité de bactérie ou de virus morts ou

certains fragments de ceux-ci (vaccins inactivés) ou alors une forme vivante affaiblie de ces

organismes qui ne provoque pas de maladie ou une forme très atténuée de celle-ci (vaccins

vivants atténués). L'efficacité et la durée de protection sont différentes suivant les vaccins

(Philippe, 1998).

3. Classification

Les vaccins vivants atténués induisent une protection immunitaire rapide après

l'administration d'une seule dose quand ils sont injectables, de plusieurs doses quand la voie

orale est utilisée (vaccin contre la poliomyélite). Les vaccins inertes, injectables pour la

plupart. Nécessitent en principe, pour obtenir une protection, l'administration successive de

plusieurs doses (deux ou trois) et le maintien de cette protection doit être assuré par des

rappels successifs (Pichard, 2002).

Les vaccins vivants (dits atténués) sont efficaces mais délicats d'emploi. Les conditions

fixées légalement pour obtenir une autorisation de mise sur le marché d'un vaccin vivant sont

draconiennes. Il doit être rendu inoffensif de façon irréversible. Aucun virus imprévu ne doit

contaminer la préparation mise en vente. Les vaccins vivants sont particulièrement efficaces

pour stimuler une immunité cellulaire. Dans la pratique, ils sont employés contre quelques

germes intracellulaires (virus de l'ecthyma, bacille paratuberculeux), et certains germes

abortifs (chlamydie, salmonelle, BVD).

Les vaccins tués (dits inactivé) sont faciles d'emploi, mais moins efficaces. Ils

contiennent des particules de cadavres (dites anacultures), ou des toxines désamorcées (dites

antitoxines). Les techniques issues de la biotechnologie ont permis de synthétiser des


76

antigènes (protéines antigéniques) parfaitement standardisés. Ces nouvelles préparations sont

mieux ciblées et entraînent des réactions post-vaccinales limitées (Drogoul et Germain, 1998).

Tableau 2 : Classification des vaccins (Branger et Roustel, 2007).

Principe Stabilité Avantages Inconvénients Exemples

Vaccins

vivants

OGM

modifié

Souche vaccinale

avirulente

obtenue par

délétion

génétique d'un

ou plusieurs

facteurs de

virulence

Vaccins

fragiles car

«vivants » :

ils

nécessitent

des

précautions

de

conservation

et d'emploi.

Les

conditions

de

conservation

sont très

variables

d'un vaccin

à l'autre

(depuis 4°C

jusqu'à l'N2

liquide).

Bonne

efficacité car

la réponse

immune est

comparable à

celle

provoquée par

une infection

naturelle

bénigne. Les

vaccins

vivants

induisent

généralement

une immunité

humorale,

mais aussi

une immunité

cellulaire

(fonction du

type

d'infection)

Technique en

cours de

développement

(le choix des

OGM porteurs

est délicat)

herpesvirus

TK-

OGM

vaccinal

(vecteur)

Microorganisme

non pathogène,

génétiquement

modifié pour

exprimer un ou

plusieurs

antigènes

vaccinaux. Ces

microorganismes

sont capables de

causer une

infection

transitoire de

quelques cycles

de multiplication

avant d'être

éliminés

Vaccins

tués

Micro-

organismes

Microorganismes

inactivés

Peu fragiles,

mais la

Très bonne

innocuité

Microorganismes

peu eu pas

Très nombreux

vaccins


77

inactivés

(homologue

ou

hétérologues)

provenant d'une

souche ayant

conservé un

pouvoir

pathogène.

L’inactivation

empêche toute

multiplication et

hétérologue)

supprime le

pouvoir

pathogène des

toxines/enzymes.

plupart

nécessitent

quand

même des

conditions

de starkage

classiques

de

conservation

des

protéines

froid, abri

de la

lumière)

(contrôle

réglementaire

de

l'inactivation).

Les vaccins

inactivés et

sous-unités

induisent une

bonne

immunité

humorale

{mais peu ou

pas

d'immunité

cellulaire).

purifiés :

efficacité

variable selon les

vaccins

bactériens et

viraux (rage)

Vaccins

sous-

unités

Anatoxines

(s)

Antigènes

purifiés à partir

d'une souche

vaccinale et

soumis à un

processus

d'inactivation

pour supprimer

la toxicité

Tétanos

Antigène/s)

purifié/ai à

partir d'one

souche

vaccinale

Antigènes

purifiés à partir

d'une culture. Le

fractionnement

permet de retirer

du vaccin des

composants

Efficacité

variable selon les

vaccins.

Utilisation

d'adjuvants et de

formulations

complexes

Nombreux

vaccins

vétérinaires


78

Antigènes

purifiais) à

partir d'un

OGM

vaccinal

indésirables car

non impliqués

dans la

protection, voire

toxiques (paroi

bactérienne

souvent

nécessaire

Peptides de

synthèse

Peptides produits

in vitro,

contenant un ou

plusieurs

épitropes des

antigènes

impliqués dans la

protection

Pas

d’exemples

commercialisés

Vaccins

ADN

ADN codant

pour un

antigène de

la souche

vaccinale

ADN purifié à

partir d'un OGM

vaccinal

Adaptés à

l'induction

d'une

immunité

cellulaire

{antigène

exprimé dans

le cytoplasme

des cellules)

Technique en

cours de

développement.

Nécessite une

injection IM

dans un tissu a

préparé.

Pas d'exemple

commercialisé


79

4. Vaccin et système immunitaire

Les vaccins sont fabriqués à l'aide de cellules pathogènes ou de particules virales

intactes, mais le pathogène est d'abord tué ou affaibli par un traitement par la chaleur ou des

substances chimiques, afin qu'il ne nous rende pas malades. Même si le pathogène a été

désarmé, il continue à présenter ses antigènes caractéristiques. La réponse primaire à un

vaccin conduit à la production d'anticorps et de cellules mémoires dirigées contre ces

antigènes spécifiques. Des parties hautement antigéniques d'un pathogène telles que les

protéines de surface ou des substances chimiques spécifiques sécrétées par un pathogène

particulier peuvent également être utilisées pour fabriquer des vaccins. Les vaccins anti-

tétanos par exemple contiennent une forme inactive de la toxine de Clostridium tetani, mais

sont exempts de la bactérie vivante ou de la forme active de la toxine (Cundy et Shin, 2017).

Notre corps répond aux antigènes présents dans un vaccin comme s'il les rencontrait

dans des conditions réelles, signalant alors la présence d'un envahisseur. Environ deux

semaines après une vaccination, le système immunitaire adaptatif fabrique des anticorps et des

cellules mémoires dirigés contre l'antigène. Cette réponse immunitaire primaire provoquée

permet au corps de lancer une réponse immunitaire secondaire rapide au cas où les mêmes

antigènes seraient rencontrés plus tard (Cundy et Shin, 2017).

La réponse immunitaire primaire est suffisamment forte pour nous offrir l'immunité tout

au long de notre vie dans le cas de certains vaccins, mais dans d'autres cas, les concentrations

d'anticorps circulants et de cellules mémoires déclinent au cours du temps. Les injections de

rappel (répétitions de vaccination) restaurent l'immunité en augmentant les concentrations

d'anticorps et de lymphocytes B mémoires grâce à une exposition récente aux antigènes

(Cundy et Shin, 2017).

5. Vaccin contre le paludisme

Au cours de la décennie écoulée, des progrès importants ont été réalisés dans la mise au

point d'un vaccin contre le paludisme, mais beaucoup de vaccins-candidats valables ont mis

beaucoup de temps à passer au stade des essais cliniques et l'on pense que l'on ne disposera

pas d'un vaccin efficace avant au moins dix ans (Geyer, 2004). Jusqu'ici la plupart des vaccins

potentiels ont été dirigés contre Plasmodium falciparum dont la biologie au plan moléculaire

est de mieux en mieux connue (Mouchet et al., 2004).

Trois approches sont envisagées (Mouchet et al., 2004) :


80

- Vaccin dirigé contre les formes pré-érythrocytaires (sporozoïtes et formes hépatiques)

pour protéger migrants et voyageurs non immuns ainsi que les résidents des zones de

faible endémicité. On a volontiers dit qu'il s'agissait d'un vaccin pour touristes et

militaires des pays riches ;

- Vaccin contre les formes érythrocytaires asexuées pour protéger les groupes les plus à

risques (jeunes enfants, femmes enceintes, migrants) dans les zones de haute

endémicité. Ce serait le vaccin contre la mortalité et la morbidité palustres, espéré

dans les pays des zones endémiques notamment l'Afrique ;

- Vaccin contre les stades sporogoniques pour prévenir la transmission, essentiellement

altruiste.

Chapitre 5 : Synapse immunologique et virus

81


1. La synapse immunologique

Une fois qu'un contact prolongé est établi entre une cellule T naïve et une cellule

dendritique présentatrice d'antigène et qu'un signal est initié, des changements dynamiques du

cytosquelette d'actine se produisent, favorisant la formation d'une zone de contact plus large

entre les deux cellules, dans laquelle se rassemblent des molécules de signalisation (Figure

27). La zone de contact élargie entre les deux cellules est appelée la synapse immunologique,

par analogie avec la synapse neuronale qui est la zone spécialisée de communication entre

cellules nerveuses (De Franco et al., 2009).

Lorsque les récepteurs de cellule T et leurs corécepteurs se lient à leurs complexes

spécifiques peptide : CMII du soi ou aux complexes peptides du soi : CMH du soi, ils se

regroupent au site de contact intercellulaire, formant ce que l'on appelle le complexe

d'activation supramoléculalre (SMAC, Supra Molecular Activation Complex) ou synapse

immunologique, que d'autres molécules de surface cellulaire peuvent rejoindre. Par exemple,

la liaison ferme de LFA-1 à ICAM-1 induit par l'engagement du récepteur de cellule T crée un

joint moléculaire qui entoure le récepteur de cellule T et son corécepteur (Figure X). Dans

certains cas, la surface de contact s'organise en deux zones : une centrale appelée complexe

d'activation supramoléculaire centrale (cSMAC) et une zone externe appelée complexe

d'activation supramoléculaire périphérique (pSMAC). Le cSMAC contient la plupart des

protéines de signalisation connues pour être importantes dans l'activation des lymphocytes T.

Le pSMAC se distingue principalement par la présence de la LFA-1 et de la protéine taline,

qui relie LFA-1 au cytosquelette d'actine. La synapse immunologique est une structure

dynamique. Les récepteurs de cellule T se déplacent de la périphérie vers le cSMAC, où ils

subissent une endocytose et une dégradation passant par l'ubiquitine et la ligase E3, Cbl

(Janeway et Murphy, 2018).

L'étroitesse de l'espace séparant les cellules qui communiquent, le regroupement de

molécules qui coopèrent dans le cheminement de l'information antigénique sont autant de

particularités qui ont justifié une comparaison avec les synapses neuro-neuroniques

électriques et ont été à l'origine du concept de synapse immunologique (Cornec, 2013).


82

Figure 27 : Interaction entre un macrophage et une cellule T au cours de la présentation d'un

antigène. Modèle schématique montrant une partie des protéines présentes dans une synapse

immunologique se formant dans la région d'interaction entre une CPA et un lymphocyte T

cytotoxique (CTL) ou une cellule T auxiliaire (Th) (Karp, 2010).

2. Utilisation de la synapse par les virus

L'infection au VIH-1 entraîne des dysfonctionnements sévères des lymphocytes T CD4

qui surviennent pendant la pathologie du SIDA. Les cellules T infectées perdent leur capacité

à contrôler les mécanismes d'activation des cellules T et ne peuvent pas équilibrer les

processus de prolifération des lymphocytes T et les fonctions effectrices par rapport à celles

conduisant à l'apoptose (Saito et Batista, 2010).

Le VIH-1 cible principalement les lymphocytes T CD4+ et les macrophages. Dans les

lymphocytes T CD4+, alors qu'ils peuvent évidemment produire des virions acellulaires, une

voie majeure de propagation entre les cellules infectés et non infectés est le contact direct

entre les cellules. Les lymphocytes infectés forment des contacts polarisés, similaires aux

synapses immunologiques, dans lesquels les molécules d'adhésion et les composants viraux

sont dirigés vers le point de contact, un espace fermé lié à la membrane connue sous le nom

de synapse virologique (Lever et al., 2010).

Il s'agit soit de la fusion de virions libres à des cellules hôtes sensibles, soit de la fusion

médiée par l’Env entre des cellules infectées et des cellules partenaires exprimant le CD4 et


83

un corécepteur approprié qui facilite la transmission du VIH-1. La synapse virologique s'est

révélée fortement améliorer la transmission du VIH-1 entre les cellules effectrices et les

cellules cibles. La synapse virologique consiste en plusieurs jonctions intercellulaires

ordonnées qui fournissent un environnement stable pour la sécrétion dirigée et le transfert des

particules virales à travers l'espace synaptique (Harrison et Lukacs, 2007).

Le VIH usurpe la machinerie cellulaire conçue pour la défense immunologique pour

assurer une propagation efficace. La cellule donneuse peut être infectée de manière

productive : les synapses entre les cellules T infectées et non infectées sont considérées

comme le principal mode de propagation du virus dans le tissu lymphatique. La production de

particules de VIH se polarise à la synapse et les particules virales bourgeonnent dans la fente

synaptique et peuvent entrer dans la cellule cible. Dans un processus appelé trans-infection,

les cellules myéloïdes capturent et stockent le virus d'une manière DC-SIGN ou Siglec-1

dépendante dans des compartiments spécialisés et transfèrent le virus à une cellule T cible.

L'établissement d'une synapse entre des cellules T donneuses infectées ou des cellules

dendritiques donneuses de virus et des cellules T cibles non infectées est, au moins

partiellement, médiée par la liaison de l'intégrine LFA-1 et de la molécule d'adhésion ICAM-1

qui sont bien connus pour leur rôle dans l'établissement de contact cellule-cellule (Pebay-

Peyroula et al., 2016).

84

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