Phagocytes : Macrophages et neutrophiles

De nombreuses cellules du système immunitaire ont une capacité phagocytaire, du moins à un certain moment de leur cycle de vie. La phagocytose est un mécanisme important et efficace de destruction des agents pathogènes lors des réponses immunitaires innées. Le phagocyte ingère l'organisme sous forme de phagosome, qui fusionne ensuite avec un lysosome et ses enzymes digestives, tuant efficacement de nombreux agents pathogènes. D'autre part, certaines bactéries, y compris Mycobacteria tuberculosis, la cause de la tuberculose, peuvent être résistantes à ces enzymes et sont donc beaucoup plus difficiles à éliminer du corps. Les macrophages, les neutrophiles et les cellules dendritiques sont les principaux phagocytes du système immunitaire.

Un macrophage est un phagocyte de forme irrégulière, de nature amiboïde, et le plus polyvalent des phagocytes du corps. Les macrophages se déplacent à travers les tissus et se faufilent à travers les parois capillaires en utilisant des pseudopodes. Ils participent non seulement aux réponses immunitaires innées, mais ont également évolué pour coopérer avec les lymphocytes dans le cadre de la réponse immunitaire adaptative. Les macrophages existent dans de nombreux tissus du corps, soit en se déplaçant librement à travers les tissus conjonctifs, soit fixés aux fibres réticulaires au sein de tissus spécifiques tels que les ganglions lymphatiques. Lorsque les agents pathogènes franchissent les défenses de barrière du corps, les macrophages sont la première ligne de défense (Tableau 21.3). Ils portent différents noms, selon le tissu : cellules de Kupffer dans le foie, histiocytes dans le tissu conjonctif, et macrophages alvéolaires dans les poumons.

Un neutrophile est une cellule phagocytaire attirée par chimiotaxie de la circulation sanguine vers les tissus infectés. Ces cellules sphériques sont des granulocytes. Un granulocyte contient des granules cytoplasmiques, qui contiennent à leur tour une variété de médiateurs vasoactifs tels que l'histamine. En revanche, les macrophages sont des agranulocytes. Un agranulocyte a peu ou pas de granules cytoplasmiques. Alors que les macrophages agissent comme des sentinelles, toujours en garde contre l'infection, les neutrophiles peuvent être considérés comme des renforts militaires appelés au combat pour accélérer la destruction de l'ennemi. Bien que généralement considérés comme la principale cellule tueuse d'agents pathogènes du processus inflammatoire de la réponse immunitaire innée, de nouvelles recherches ont suggéré que les neutrophiles jouent également un rôle dans la réponse immunitaire adaptative, tout comme les macrophages.

Un monocyte est une cellule précurseur circulante qui se différencie en macrophage ou en cellule dendritique, et qui peut être rapidement attirée vers les zones d'infection par des molécules de signalisation de l'inflammation.

Cellules tueuses naturelles

Les cellules NK sont un type de lymphocyte qui ont la capacité d'induire l'apoptose, c'est-à-dire la mort cellulaire programmée, dans les cellules infectées par des agents pathogènes intracellulaires tels que les bactéries intracellulaires obligatoires et les virus. Les cellules NK reconnaissent ces cellules par des mécanismes qui ne sont pas encore bien compris, mais qui impliquent vraisemblablement leurs récepteurs de surface. Les cellules NK peuvent induire l'apoptose, dans laquelle une cascade d'événements à l'intérieur de la cellule provoque sa propre mort par l'un des deux mécanismes suivants :

1) Les cellules NK sont capables de répondre à des signaux chimiques et d'exprimer le ligand Fas. Le ligand Fas est une molécule de surface qui se lie à la molécule Fas à la surface de la cellule infectée, lui envoyant des signaux apoptotiques, tuant ainsi la cellule et l'agent pathogène qu'elle contient ; ou

2) Les granules des cellules NK libèrent des perforines et des granzymes. Une perforine est une protéine qui forme des pores dans les membranes des cellules infectées. Un granzyme est une enzyme de digestion des protéines qui pénètre dans la cellule via les pores de perforine et déclenche l'apoptose intracellulaire.

Les deux mécanismes sont particulièrement efficaces contre les cellules infectées par des virus. Si l'apoptose est induite avant que le virus n'ait la capacité de synthétiser et d'assembler tous ses composants, aucun virus infectieux ne sera libéré de la cellule, empêchant ainsi une infection ultérieure.

Médiateurs solubles de la réponse immunitaire innée

Les discussions précédentes ont fait allusion à des signaux chimiques qui peuvent induire les cellules à modifier diverses caractéristiques physiologiques, telles que l'expression d'un récepteur particulier. Ces facteurs solubles sont sécrétés lors des réponses innées ou précoces induites, et plus tard lors des réponses immunitaires adaptatives.

Système du complément

Le système du complément est une série de protéines trouvées de manière constitutive dans le plasma sanguin. En tant que telles, ces protéines ne sont pas considérées comme faisant partie de la réponse immunitaire précoce induite, même si elles partagent des caractéristiques avec certaines des protéines antibactériennes de cette classe. Fabriquées dans le foie, elles ont une variété de fonctions dans la réponse immunitaire innée, en utilisant ce que l'on appelle la « voie alternative » d'activation du complément. De plus, le complément fonctionne également dans la réponse immunitaire adaptative, dans ce que l'on appelle la voie classique. Le système du complément se compose de plusieurs protéines qui altèrent et fragmentent enzymatiquement les protéines ultérieures d'une série, c'est pourquoi il est appelé cascade. Une fois activée, la série de réactions est irréversible et libère des fragments qui ont les actions suivantes :

• Se lient à la membrane cellulaire de l'agent pathogène qui l'active, le marquant pour la phagocytose
• Diffusent loin de l'agent pathogène et agissent comme agents chimiotactiques pour attirer les cellules phagocytaires vers le site de l'inflammation
• Forment des pores dommageables dans la membrane plasmique de l'agent pathogène

Figure 21.13 montre la voie classique, qui nécessite des anticorps de la réponse immunitaire adaptative. La voie alternative ne nécessite pas d'anticorps pour être activée.

Figure 21.13 Cascade et fonction du complément La voie classique, utilisée lors des réponses immunitaires adaptatives, se produit lorsque C1 réagit avec des anticorps qui ont lié un antigène.

La scission de la protéine C3 est l'étape commune aux deux voies. Dans la voie alternative, C3 est activé spontanément et, après avoir réagi avec les molécules facteur P, facteur B et facteur D, se divise. Le fragment plus grand, C3b, se lie à la surface de l'agent pathogène et C3a, le fragment plus petit, diffuse vers l'extérieur du site d'activation et attire les phagocytes vers le site d'infection. Le C3b lié à la surface active ensuite le reste de la cascade, les cinq dernières protéines, C5 à C9, formant le complexe d'attaque membranaire. Le MAC peut tuer certains agents pathogènes en perturbant leur équilibre osmotique. Le MAC est particulièrement efficace contre un large éventail de bactéries. La voie classique est similaire, sauf que les premières étapes de l'activation nécessitent la présence d'anticorps liés à l'antigène, et dépendent donc de la réponse immunitaire adaptative. Les fragments antérieurs de la cascade ont également des fonctions importantes. Les cellules phagocytaires telles que les macrophages et les neutrophiles sont attirées vers un site d'infection par attraction chimiotactique vers des fragments de complément plus petits. De plus, une fois arrivées, leurs récepteurs pour le C3b lié à la surface opsonisent l'agent pathogène pour la phagocytose et la destruction.

Réponse inflammatoire

La caractéristique de la réponse immunitaire innée est l'inflammation. L'inflammation est quelque chose que tout le monde a expérimenté. Se cogner un orteil, se couper un doigt ou toute activité qui cause des dommages tissulaires entraînera une inflammation, avec ses quatre caractéristiques : chaleur, rougeur, douleur et gonflement (la « perte de fonction » est parfois mentionnée comme une cinquième caractéristique). Il est important de noter que l'inflammation n'a pas besoin d'être initiée par une infection, mais peut également être causée par des lésions tissulaires. La libération du contenu cellulaire endommagé sur le site de la lésion est suffisante pour stimuler la réponse, même en l'absence de ruptures des barrières physiques qui permettraient aux agents pathogènes de pénétrer. La réaction inflammatoire amène des cellules phagocytaires dans la zone endommagée pour éliminer les débris cellulaires et préparer le terrain à la réparation des plaies (Figure 21.14).

Figure 21.14 La réponse inflammatoire Événements entraînant chaleur, rougeur, douleur et gonflement, ainsi que le recrutement de phagocytes.

Cette réaction amène également les cellules du système immunitaire inné, leur permettant d'éliminer les sources d'une éventuelle infection. L'inflammation fait partie d'une forme très basique de réponse immunitaire. Le processus apporte non seulement du liquide et des cellules sur le site pour détruire l'agent pathogène et l'éliminer ainsi que les débris du site, mais il aide également à isoler le site, limitant la propagation de l'agent pathogène. L'inflammation aiguë est une réponse inflammatoire de courte durée à une agression du corps. Si la cause de l'inflammation n'est pas résolue, elle peut cependant entraîner une inflammation chronique, qui est associée à une destruction tissulaire majeure et à une fibrose. L'inflammation chronique est une inflammation continue. Elle peut être causée par des corps étrangers, des agents pathogènes persistants et des maladies auto-immunes telles que la polyarthrite rhumatoïde.

Il y a quatre parties importantes à la réponse inflammatoire :

• Lésion tissulaire. Le contenu libéré des cellules lésées stimule la libération des granules des mastocytes et de leurs puissants médiateurs inflammatoires tels que l'histamine, les leucotriènes et les prostaglandines. L'histamine augmente le diamètre des vaisseaux sanguins locaux, provoquant une augmentation du débit sanguin. L'histamine augmente également la perméabilité des capillaires locaux, provoquant une fuite de plasma et la formation de liquide interstitiel. Cela provoque le gonflement associé à l'inflammation.
  De plus, les cellules lésées, les phagocytes et les basophiles sont des sources de médiateurs inflammatoires, y compris les prostaglandines et les leucotriènes. Les leucotriènes attirent les neutrophiles du sang par chimiotaxie et augmentent la perméabilité vasculaire. Les prostaglandines provoquent une vasodilatation en relaxant le muscle lisse vasculaire et sont une cause majeure de la douleur associée à l'inflammation. Les anti-inflammatoires non stéroïdiens tels que l'aspirine et l'ibuprofène soulagent la douleur en inhibant la production de prostaglandines.
• Vasodilatation. De nombreux médiateurs inflammatoires tels que l'histamine sont des vasodilatateurs qui augmentent le diamètre des capillaires locaux. Cela provoque une augmentation du débit sanguin et est responsable de la chaleur et de la rougeur des tissus enflammés. Cela permet un meilleur accès du sang au site de l'inflammation.
• Augmentation de la perméabilité vasculaire. En même temps, les médiateurs inflammatoires augmentent la perméabilité de la vasculature locale, provoquant une fuite de liquide dans l'espace interstitiel, entraînant le gonflement, ou œdème, associé à l'inflammation.
• Recrutement des phagocytes. Les leucotriènes sont particulièrement efficaces pour attirer les neutrophiles du sang vers le site d'infection par chimiotaxie. Après un infiltrat précoce de neutrophiles stimulé par les cytokines macrophagiques, davantage de macrophages sont recrutés pour nettoyer les débris laissés sur le site. Lorsque les infections locales sont graves, les neutrophiles sont attirés en grand nombre vers les sites d'infection, et à mesure qu'ils phagocytent les agents pathogènes et meurent ensuite, leurs restes cellulaires accumulés sont visibles sous forme de pus sur le site de l'infection.

Globalement, l'inflammation est précieuse pour de nombreuses raisons. Non seulement les agents pathogènes sont tués et les débris éliminés, mais l'augmentation de la perméabilité vasculaire encourage l'entrée des facteurs de coagulation, première étape vers la réparation des plaies. L'inflammation facilite également le transport d'antigène vers les ganglions lymphatiques par les cellules dendritiques pour le développement de la réponse immunitaire adaptative.