21.5 La réponse immunitaire contre les agents pathogènes
Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de :
- Expliquer le développement de la compétence immunologique
- Décrire la réponse immunitaire des muqueuses
- Discuter des réponses immunitaires contre les agents pathogènes bactériens, viraux, fongiques et animaux
- Décrire les différentes façons dont les agents pathogènes échappent aux réponses immunitaires
Maintenant que vous comprenez le développement des lymphocytes B et des lymphocytes T matures et naïfs, ainsi que certaines de leurs fonctions principales, comment toutes ces diverses cellules, protéines et cytokines s'assemblent-elles pour réellement résoudre une infection ? Idéalement, la réponse immunitaire débarrassera entièrement le corps d'un agent pathogène. La réponse immunitaire adaptative, avec son expansion clonale rapide, est bien adaptée à cet objectif. Considérez une infection primaire comme une course entre l'agent pathogène et le système immunitaire. L'agent pathogène contourne les défenses de barrière et commence à se multiplier dans le corps de l'hôte. Pendant les 4 à 5 premiers jours, la réponse immunitaire innée contrôlera partiellement, mais n'arrêtera pas, la croissance de l'agent pathogène. Cependant, à mesure que la réponse immunitaire adaptative se met en marche, elle commencera à éliminer l'agent pathogène du corps, tout en devenant de plus en plus forte. Lorsque l'on suit les réponses des anticorps chez les patients atteints d'une maladie particulière, comme un virus, cette élimination est appelée séroconversion (séro- = « sérum »). La séroconversion est la relation réciproque entre les niveaux de virus dans le sang et les niveaux d'anticorps. À mesure que les niveaux d'anticorps augmentent, les niveaux de virus diminuent, et c'est un signe que la réponse immunitaire est au moins partiellement efficace (partiellement, car dans de nombreuses maladies, la séroconversion ne signifie pas nécessairement qu'un patient se rétablit).
Un excellent exemple de cela est la séroconversion pendant l'infection par le VIH (Figure 21.26). Remarquez que les anticorps sont produits tôt dans cette maladie, et l'augmentation des anticorps anti-VIH est corrélée à une diminution du virus détectable dans le sang. Bien que ces anticorps soient un marqueur important pour le diagnostic de la maladie, ils ne sont pas suffisants pour éliminer complètement le virus. Plusieurs années plus tard, la grande majorité de ces individus, s'ils ne sont pas traités, perdront l'intégralité de leur réponse immunitaire adaptative, y compris la capacité à produire des anticorps, pendant les derniers stades du SIDA.
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Désinfectants : Mener le bon combat ?
« Lavez-vous les mains ! » Les parents disent cela à leurs enfants depuis des générations. Les mains sales peuvent propager des maladies. Mais est-il possible de se débarrasser de suffisamment d'agents pathogènes pour que les enfants ne tombent jamais malades ? Les enfants qui évitent l'exposition aux agents pathogènes sont-ils mieux lotis ? Les réponses à ces deux questions semblent être non.
Les lingettes, savons, gels antibactériens, et même les jouets avec des substances antibactériennes incrustées dans leur plastique sont omniprésents dans notre société. Pourtant, ces produits ne débarrassent pas la peau et le tractus gastro-intestinal des bactéries, et il serait nocif pour notre santé s'ils le faisaient. Nous avons besoin de ces bactéries non pathogènes sur et dans notre corps pour empêcher les pathogènes de se développer. L'envie de garder les enfants parfaitement propres est donc probablement malavisée. Les enfants tomberont malades de toute façon, et les avantages ultérieurs de la mémoire immunologique l'emportent largement sur les légers inconforts de la plupart des maladies infantiles. En fait, contracter des maladies comme la varicelle ou la rougeole plus tard dans la vie est beaucoup plus difficile pour l'adulte et est associé à des symptômes significativement pires que ceux observés chez les enfants. Bien sûr, les vaccinations aident les enfants à éviter certaines maladies, mais il y a tellement d'agents pathogènes que nous ne serons jamais immunisés contre tous.
Une propreté excessive pourrait-elle être la raison de l'augmentation des allergies dans les pays plus développés ? Certains scientifiques le pensent. Les allergies sont basées sur une réponse d'anticorps IgE. De nombreux scientifiques pensent que le système a évolué pour aider le corps à se débarrasser des parasites vermiformes. La théorie de l'hygiène est l'idée que le système immunitaire est conçu pour répondre aux antigènes, et si les agents pathogènes ne sont pas présents, il répondra plutôt à des antigènes inappropriés tels que les allergènes et les auto-antigènes. C'est une explication de l'incidence croissante des allergies dans les pays développés, où la réponse aux non-pathogènes comme le pollen, les crevettes et les squames de chat provoque des réponses allergiques sans remplir aucune fonction protectrice.
La réponse immunitaire des muqueuses
Les tissus muqueux sont des barrières majeures à l'entrée des agents pathogènes dans le corps. Les anticorps IgA présents dans le mucus et d'autres sécrétions peuvent se lier à l'agent pathogène et, dans le cas de nombreux virus et bactéries, les neutraliser. La neutralisation est le processus de revêtement d'un agent pathogène avec des anticorps, rendant physiquement impossible pour l'agent pathogène de se lier aux récepteurs. La neutralisation, qui se produit dans le sang, la lymphe et d'autres fluides et sécrétions corporels, protège constamment le corps. Les anticorps neutralisants sont la base de la protection contre les maladies offerte par les vaccins. Les vaccinations contre les maladies qui pénètrent couramment dans le corps via les membranes muqueuses, telles que la grippe, sont généralement formulées pour améliorer la production d'IgA.
Les réponses immunitaires dans certains tissus muqueux tels que les plaques de Peyer (voir Figure 21.11) dans l'intestin grêle absorbent les antigènes particulaires par des cellules spécialisées appelées cellules microplissées ou cellules M (Figure 21.27). Ces cellules permettent au corps d'échantillonner les agents pathogènes potentiels de la lumière intestinale. Les cellules dendritiques transportent ensuite l'antigène vers les ganglions lymphatiques régionaux, où une réponse immunitaire est déclenchée.
Défenses contre les bactéries et les champignons
Le corps combat les agents pathogènes bactériens avec une grande variété de mécanismes immunologiques, essayant essentiellement d'en trouver un qui soit efficace. Des bactéries telles que Mycobacterium leprae, la cause de la lèpre, sont résistantes aux enzymes lysosomales et peuvent persister dans les organites des macrophages ou s'échapper dans le cytosol. Dans de telles situations, les macrophages infectés recevant des signaux cytokiniques des cellules Th1 activent des voies métaboliques spéciales. Le métabolisme oxydatif des macrophages est hostile aux bactéries intracellulaires, reposant souvent sur la production d'oxyde nitrique pour tuer les bactéries à l'intérieur du macrophage.
Les infections fongiques, telles que celles causées par Aspergillus, Candida et Pneumocystis, sont en grande partie des infections opportunistes qui profitent des réponses immunitaires supprimées. La plupart des mêmes mécanismes immunitaires efficaces contre les bactéries ont des effets similaires sur les champignons, qui ont tous deux des structures de paroi cellulaire caractéristiques qui protègent leurs cellules.
Défenses contre les parasites
Les parasites vermiformes tels que les helminthes sont considérés comme la raison principale de l'évolution de la réponse immunitaire des muqueuses, de l'allergie et de l'asthme médiées par les IgE, et des éosinophiles. Ces parasites étaient autrefois très courants dans la société humaine. Lorsqu'ils infectent un humain, souvent via des aliments contaminés, certains vers s'installent dans le tractus gastro-intestinal. Les éosinophiles sont attirés vers le site par les cytokines des lymphocytes T, qui libèrent le contenu de leurs granules à leur arrivée. La dégranulation des mastocytes se produit également, et la fuite de liquide causée par l'augmentation de la perméabilité vasculaire locale est censée avoir une action de rinçage sur le parasite, expulsant ses larves du corps. De plus, si l'IgE marque le parasite, les éosinophiles peuvent s'y lier par leur récepteur Fc.
Défenses contre les virus
Les principaux mécanismes contre les virus sont les cellules NK, les interférons et les lymphocytes T cytotoxiques. Les anticorps sont efficaces contre les virus principalement pendant la protection, où un individu immunisé peut les neutraliser sur la base d'une exposition antérieure. Les anticorps n'ont aucun effet sur les virus ou d'autres agents pathogènes intracellulaires une fois qu'ils sont entrés dans la cellule, car les anticorps ne sont pas capables de pénétrer la membrane plasmatique de la cellule. De nombreuses cellules répondent aux infections virales en régulant à la baisse leur expression des molécules de CMH de classe I. C'est à l'avantage du virus, car sans expression de classe I, les lymphocytes T cytotoxiques n'ont aucune activité. Les cellules NK, cependant, peuvent reconnaître les cellules infectées par un virus et négatives pour la classe I et les détruire. Ainsi, les cellules NK et les lymphocytes T cytotoxiques ont des activités complémentaires contre les cellules infectées par un virus.
Les interférons ont une activité de ralentissement de la réplication virale et sont utilisés dans le traitement de certaines maladies virales, telles que l'hépatite B et C, mais leur capacité à éliminer complètement le virus est limitée. La réponse des lymphocytes T cytotoxiques est cependant essentielle, car elle finit par submerger le virus et tue les cellules infectées avant que le virus ne puisse achever son cycle de réplication. L'expansion clonale et la capacité des lymphocytes T cytotoxiques à tuer plus d'une cellule cible rendent ces cellules particulièrement efficaces contre les virus. En fait, sans lymphocytes T cytotoxiques, il est probable que tous les humains mourraient à un moment donné d'une infection virale (si aucun vaccin n'était disponible).
Évasion du système immunitaire par les agents pathogènes
Il est important de garder à l'esprit que bien que le système immunitaire ait évolué pour être capable de contrôler de nombreux agents pathogènes, les agents pathogènes eux-mêmes ont développé des moyens d'échapper à la réponse immunitaire. Un exemple déjà mentionné est celui de Mycobacterium tuberculosis, qui a développé une paroi cellulaire complexe résistante aux enzymes digestives des macrophages qui les ingèrent, et persiste ainsi chez l'hôte, provoquant la tuberculose, une maladie chronique. Cette section résume brièvement d'autres façons dont les agents pathogènes peuvent « déjouer » les réponses immunitaires. Mais gardez à l'esprit que, bien qu'il semble que les agents pathogènes aient une volonté propre, ce n'est pas le cas. Toutes ces « stratégies » d'évasion sont apparues strictement par évolution, sous l'effet de la sélection.
Les bactéries échappent parfois aux réponses immunitaires parce qu'elles existent en plusieurs souches, comme différents groupes de Staphylococcus aureus. S. aureus est couramment trouvé dans les infections cutanées mineures, telles que les furoncles, et certaines personnes en bonne santé l'hébergent dans leur nez. Cependant, un petit groupe de souches de cette bactérie, appelé Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline, est devenu résistant à de multiples antibiotiques et est essentiellement intraitable. Les différentes souches bactériennes diffèrent par les antigènes présents à leur surface. La réponse immunitaire contre une souche (antigène) n'affecte pas l'autre ; ainsi, l'espèce survit.
Une autre méthode d'évasion immunitaire est la mutation. Parce que les molécules de surface des virus mutent continuellement, des virus comme la grippe changent suffisamment chaque année pour que le vaccin antigrippal d'une année puisse ne pas protéger contre la grippe courante de l'année suivante. De nouvelles formulations de vaccins doivent être élaborées pour chaque saison grippale.
La recombinaison génétique – la combinaison de segments de gènes de deux agents pathogènes différents – est une forme efficace d'évasion immunitaire. Par exemple, le virus de la grippe contient des segments de gènes qui peuvent se recombiner lorsque deux virus différents infectent la même cellule. La recombinaison entre les virus de la grippe humaine et porcine a conduit à l'épidémie de grippe porcine H1N1 de 2010.
Les agents pathogènes peuvent produire des molécules immunosuppressives qui altèrent la fonction immunitaire, et il en existe plusieurs types différents. Les virus sont particulièrement doués pour échapper à la réponse immunitaire de cette manière, et de nombreux types de virus ont montré qu'ils supprimaient la réponse immunitaire de l'hôte de manières beaucoup plus subtiles que la destruction massive causée par le VIH.