21.7 Immunologie de la transplantation et du cancer
Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette section, vous serez capable de :
- Expliquer pourquoi le typage sanguin est important et ce qui se passe lorsque du sang incompatible est utilisé lors d'une transfusion
- Décrire comment le typage tissulaire est effectué lors d'une transplantation d'organe et le rôle des médicaments anti-rejet de greffe
- Montrer comment la réponse immunitaire est capable de contrôler certains cancers et comment cette réponse immunitaire pourrait être améliorée par les vaccins anticancéreux
Les réponses immunitaires aux organes transplantés et aux cellules cancéreuses sont toutes deux des questions médicales importantes. Grâce à l'utilisation du typage tissulaire et des médicaments anti-rejet, la transplantation d'organes et le contrôle de la réponse immunitaire anti-greffe ont fait d'énormes progrès au cours des 50 dernières années. Aujourd'hui, ces procédures sont courantes. Le typage tissulaire est la détermination des molécules du CMH dans le tissu à transplanter afin de mieux faire correspondre le donneur au receveur. La réponse immunitaire au cancer, en revanche, a été plus difficile à comprendre et à contrôler. Bien qu'il soit clair que le système immunitaire peut reconnaître certains cancers et les contrôler, d'autres semblent être résistants aux mécanismes immunitaires.
Le facteur Rh
Les globules rouges peuvent être typés en fonction de leurs antigènes de surface. Le groupe sanguin ABO, dans lequel les individus sont de type A, B, AB ou O selon leur génétique, en est un exemple. Un système antigénique distinct observé sur les globules rouges est l'antigène Rh. Lorsque quelqu'un est « A positif » par exemple, le positif fait référence à la présence de l'antigène Rh, tandis qu'une personne « A négatif » manquerait cette molécule.
Une conséquence intéressante de l'expression du facteur Rh est observée dans l'érythroblastose fœtale, une maladie hémolytique du nouveau-né (Figure 21.30). Cette maladie survient lorsque des personnes négatives pour l'antigène Rh ont plusieurs enfants Rh-positifs. Lors de la naissance d'un premier enfant Rh-positif, le parent biologique développe une réponse primaire d'anticorps anti-Rh aux cellules sanguines fœtales qui pénètrent dans la circulation sanguine de la personne enceinte. Si le même parent a un deuxième enfant Rh-positif, les anticorps IgG dirigés contre le sang Rh-positif montés lors de cette réponse secondaire traversent le placenta et attaquent le sang fœtal, provoquant une anémie. C'est une conséquence du fait que le fœtus n'est pas génétiquement identique au parent biologique, et donc le parent est capable de monter une réponse immunitaire contre lui. Cette maladie est traitée avec des anticorps spécifiques du facteur Rh. Ceux-ci sont administrés à la personne enceinte lors de la première naissance et des naissances suivantes, détruisant tout sang fœtal qui pourrait pénétrer dans son système et prévenant la réponse immunitaire.
Transplantation tissulaire
La transplantation tissulaire est plus compliquée que les transfusions sanguines en raison de deux caractéristiques des molécules du CMH. Ces molécules sont la cause majeure du rejet de greffe (d'où le nom « histocompatibilité »). La polygénie du CMH fait référence aux multiples protéines du CMH sur les cellules, et le polymorphisme du CMH fait référence aux multiples allèles pour chaque locus CMH individuel. Ainsi, il existe de nombreux allèles dans la population humaine qui peuvent être exprimés (Tableau 21.8 et Tableau 21.9). Lorsqu'un organe donneur exprime des molécules du CMH différentes de celles du receveur, ce dernier monte souvent une réponse de lymphocytes T cytotoxiques contre l'organe et le rejette. Histologiquement, si une biopsie d'un organe transplanté présente une infiltration massive de lymphocytes T dans les premières semaines suivant la transplantation, c'est un signe que la greffe est susceptible d'échouer. La réponse est une réponse immunitaire primaire classique et très spécifique des lymphocytes T. En ce qui concerne la médecine, la réponse immunitaire dans ce scénario ne fait aucun bien au patient et cause des dommages importants.
| Gène | # d'allèles | # de composants protéiques CMH I possibles |
|---|---|---|
| A | 2132 | 1527 |
| B | 2798 | 2110 |
| C | 1672 | 1200 |
| E | 11 | 3 |
| F | 22 | 4 |
| G | 50 | 16 |
| Gène | # d'allèles | # de composants protéiques CMH II possibles |
|---|---|---|
| DRA | 7 | 2 |
| DRB | 1297 | 958 |
| DQA1 | 49 | 31 |
| DQB1 | 179 | 128 |
| DPA1 | 36 | 18 |
| DPB1 | 158 | 136 |
| DMA | 7 | 4 |
| DMB | 13 | 7 |
| DOA | 12 | 3 |
| DOB | 13 | 5 |
Les médicaments immunosuppresseurs tels que la cyclosporine A ont rendu les transplantations plus réussies, mais la correspondance des molécules du CMH reste essentielle. Chez l'homme, il existe six molécules du CMH qui présentent le plus de polymorphismes : trois molécules de classe I et trois molécules de classe II appelées DP, DQ et DR. Une transplantation réussie nécessite généralement une correspondance entre au moins 3 à 4 de ces molécules, un plus grand nombre de correspondances étant associé à un plus grand succès. Les membres d'une même famille, partageant un patrimoine génétique similaire, sont beaucoup plus susceptibles de partager des molécules du CMH que les individus non apparentés. En fait, en raison des polymorphismes étendus de ces molécules du CMH, les donneurs non apparentés ne sont trouvés que par le biais d'une base de données mondiale. Le système n'est cependant pas infaillible, car il n'y a pas suffisamment d'individus dans le système pour fournir les organes nécessaires au traitement de tous les patients qui en ont besoin.
Une maladie de la transplantation survient avec les greffes de moelle osseuse, qui sont utilisées pour traiter diverses maladies, y compris le DICS et la leucémie. Étant donné que les cellules de la moelle osseuse transplantées contiennent des lymphocytes capables de monter une réponse immunitaire, et parce que la réponse immunitaire du receveur a été détruite avant de recevoir la greffe, les cellules du donneur peuvent attaquer les tissus du receveur, provoquant la maladie du greffon contre l'hôte. Les symptômes de cette maladie, qui comprennent généralement une éruption cutanée et des lésions du foie et de la muqueuse, sont variables, et des tentatives ont été faites pour modérer la maladie en retirant d'abord les lymphocytes T matures de la moelle osseuse du donneur avant de la transplanter.
Réponses immunitaires contre le cancer
Il est clair qu'avec certains cancers, par exemple le sarcome de Kaposi, un système immunitaire sain fait un bon travail pour les contrôler (Figure 21.31). Cette maladie, causée par l'herpèsvirus humain, n'est presque jamais observée chez les individus ayant un système immunitaire fort, tels que les jeunes et les immunocompétents. D'autres exemples de cancers causés par des virus incluent le cancer du foie causé par le virus de l'hépatite B et le cancer du col de l'utérus causé par le papillomavirus humain. Comme des vaccins sont disponibles pour ces deux derniers virus, la vaccination peut aider à prévenir ces deux types de cancer en stimulant la réponse immunitaire.
D'autre part, comme les cellules cancéreuses sont souvent capables de se diviser et de muter rapidement, elles peuvent échapper à la réponse immunitaire, tout comme certains agents pathogènes tels que le VIH. Il existe trois étapes dans la réponse immunitaire à de nombreux cancers : l'élimination, l'équilibre et l'évasion. L'élimination se produit lorsque la réponse immunitaire se développe d'abord envers des antigènes tumoraux spécifiques au cancer et tue activement la plupart des cellules cancéreuses, suivie d'une période d'équilibre contrôlé pendant laquelle les cellules cancéreuses restantes sont maintenues sous contrôle. Malheureusement, de nombreux cancers mutent, de sorte qu'ils n'expriment plus d'antigènes spécifiques auxquels le système immunitaire peut répondre, et une sous-population de cellules cancéreuses échappe à la réponse immunitaire, poursuivant le processus de la maladie.
Ce fait a conduit à des recherches approfondies visant à développer des moyens d'améliorer la réponse immunitaire précoce pour éliminer complètement le cancer précoce et ainsi prévenir une évasion ultérieure. Une méthode qui a montré un certain succès est l'utilisation de vaccins anticancéreux, qui diffèrent des vaccins viraux et bactériens en ce qu'ils sont dirigés contre les cellules de son propre corps. Des cellules cancéreuses traitées sont injectées à des patients atteints de cancer pour renforcer leur réponse immunitaire anticancéreuse et ainsi prolonger leur survie. Le système immunitaire a la capacité de détecter ces cellules cancéreuses et de proliférer plus rapidement que les cellules cancéreuses, submergeant le cancer de manière similaire à ce qu'il fait pour les virus. Des vaccins anticancéreux ont été développés pour le mélanome malin, un cancer de la peau très mortel, et le carcinome rénal. Ces vaccins sont encore en phase de développement, mais des résultats positifs et encourageants ont été obtenus cliniquement.
Il est tentant de se concentrer sur la complexité du système immunitaire et les problèmes qu'il cause comme un aspect négatif. L'avantage de l'immunité, cependant, est tellement plus grand : le bénéfice de rester en vie l'emporte de loin sur les inconvénients causés lorsque le système déraille parfois. Fonctionnant en « pilote automatique », le système immunitaire aide à maintenir votre santé et à tuer les agents pathogènes. Le seul moment où la réponse immunitaire vous manque vraiment, c'est lorsqu'elle n'est pas efficace et que la maladie en résulte, ou, comme dans le cas extrême de l'infection par le VIH, le système immunitaire a complètement disparu.
Lien quotidien
Comment le stress affecte la réponse immunitaire : Les liens entre les systèmes immunitaire, nerveux et endocrinien du corps
Le système immunitaire ne peut exister isolément. Après tout, il doit protéger l'ensemble du corps contre les infections. Par conséquent, le système immunitaire est tenu d'interagir avec d'autres systèmes d'organes, parfois de manière complexe. Trente ans de recherche axée sur les liens entre le système immunitaire, le système nerveux central et le système endocrinien ont conduit à une nouvelle science au nom peu maniable appelée psychoneuroimmunologie. Les liens physiques entre ces systèmes sont connus depuis des siècles : tous les organes primaires et secondaires sont connectés aux nerfs sympathiques. Ce qui est plus complexe, cependant, c'est l'interaction des neurotransmetteurs, des hormones, des cytokines et d'autres molécules de signalisation solubles, ainsi que le mécanisme de « dialogue » entre les systèmes. Par exemple, les globules blancs, y compris les lymphocytes et les phagocytes, possèdent des récepteurs pour divers neurotransmetteurs libérés par les neurones associés. De plus, des hormones telles que le cortisol (produit naturellement par le cortex surrénal) et la prednisone (synthétique) sont bien connues pour leur capacité à supprimer les mécanismes immunitaires des lymphocytes T, d'où leur utilisation proéminente en médecine comme médicaments anti-inflammatoires à long terme.
Une interaction bien établie des systèmes immunitaire, nerveux et endocrinien est l'effet du stress sur la santé immunitaire. Dans le passé évolutif des vertébrés humains, le stress était associé à la réponse de lutte ou de fuite, largement médiatisée par le système nerveux central et la médulla surrénale. Ce stress était nécessaire à la survie. L'action physique de combattre ou de fuir, quelle que soit la décision de l'animal, résout généralement le problème d'une manière ou d'une autre. D'autre part, il n'y a pas d'actions physiques pour résoudre la plupart des stress modernes, y compris les facteurs de stress à court terme comme les examens et les facteurs de stress à long terme comme le chômage ou la perte d'un conjoint. L'effet du stress peut être ressenti par presque tous les systèmes d'organes, et le système immunitaire ne fait pas exception (Tableau 21.10).
| Système | Maladie liée au stress |
|---|---|
| Système tégumentaire | Acné, éruptions cutanées, irritation |
| Système nerveux | Maux de tête, dépression, anxiété, irritabilité, perte d'appétit, manque de motivation, performances mentales réduites |
| Systèmes musculaire et squelettique | Douleurs musculaires et articulaires, douleurs au cou et aux épaules |
| Système circulatoire | Augmentation du rythme cardiaque, hypertension, probabilité accrue de crises cardiaques |
| Système digestif | Indigestion, brûlures d'estomac, douleurs abdominales, nausées, diarrhée, constipation, prise ou perte de poids |
| Système immunitaire | Capacité réduite à combattre les infections |
| Système reproducteur masculin | Production de spermatozoïdes réduite, impuissance, désir sexuel réduit |
| Système reproducteur féminin | Cycle menstruel irrégulier, désir sexuel réduit |
À une certaine époque, on supposait que tous les types de stress réduisaient tous les aspects de la réponse immunitaire, mais les dernières décennies de recherche ont brossé un tableau différent. Premièrement, la plupart des stress à court terme n'altèrent pas suffisamment le système immunitaire chez les individus sains pour entraîner une incidence plus élevée de maladies. Cependant, les personnes âgées et celles dont la réponse immunitaire est supprimée en raison d'une maladie ou de médicaments immunosuppresseurs peuvent réagir même aux facteurs de stress à court terme en tombant malades plus souvent. Il a été constaté que le stress à court terme détourne les ressources du corps vers l'amélioration des réponses immunitaires innées, qui ont la capacité d'agir rapidement et sembleraient aider le corps à mieux se préparer aux infections possibles associées au traumatisme qui peut résulter d'un échange de lutte ou de fuite. Le détournement des ressources de la réponse immunitaire adaptative, cependant, cause sa propre part de problèmes dans la lutte contre la maladie.
Le stress chronique, contrairement au stress à court terme, peut inhiber les réponses immunitaires même chez des adultes par ailleurs sains. La suppression des réponses immunitaires innées et adaptatives est clairement associée à une augmentation de certaines maladies, comme on le voit lorsque des individus perdent un conjoint ou subissent d'autres stress à long terme, comme prendre soin d'un conjoint atteint d'une maladie mortelle ou de démence. La nouvelle science de la psychoneuroimmunologie, bien qu'encore relativement jeune, a un grand potentiel pour faire des avancées passionnantes dans notre compréhension de la façon dont les systèmes nerveux, endocrinien et immunitaire ont évolué ensemble et communiquent entre eux.