Le système lymphatique est une série de vaisseaux, de conduits et de troncs qui éliminent le liquide interstitiel des tissus et le renvoient dans le sang. Les vaisseaux lymphatiques sont également utilisés pour transporter les lipides alimentaires et les cellules du système immunitaire. Toutes les cellules du système immunitaire proviennent du système hématopoïétique de la moelle osseuse. Les organes lymphoïdes primaires, la moelle osseuse et le thymus, sont les lieux où les lymphocytes du système immunitaire adaptatif prolifèrent et maturent. Les organes lymphoïdes secondaires sont les sites où les lymphocytes matures se rassemblent pour monter des réponses immunitaires. De nombreuses cellules du système immunitaire utilisent les systèmes lymphatique et circulatoire pour le transport à travers le corps afin de rechercher et ensuite de protéger contre les agents pathogènes.

Les réponses immunitaires innées sont essentielles au contrôle précoce des infections. Alors que les défenses de barrière constituent la première ligne de défense physique du corps contre les agents pathogènes, les réponses immunitaires innées sont la première ligne de défense physiologique. Les réponses innées se produisent rapidement, mais avec moins de spécificité et d'efficacité que la réponse immunitaire adaptative. Les réponses innées peuvent être causées par une variété de cellules, de médiateurs et de protéines antibactériennes telles que le complément. Dans les premiers jours d'une infection, une autre série de protéines antibactériennes est induite, chacune ayant des activités contre certaines bactéries, y compris l'opsonisation de certaines espèces. De plus, des interférons sont induits qui protègent les cellules des virus à leur proximité. Enfin, la réponse immunitaire innée ne s'arrête pas lorsque la réponse immunitaire adaptative est développée. En fait, les deux peuvent coopérer et l'un peut influencer l'autre dans leurs réponses contre les agents pathogènes.

Les lymphocytes T reconnaissent les antigènes avec leur récepteur d'antigène, un complexe de deux chaînes protéiques à leur surface. Ils ne reconnaissent cependant pas les auto-antigènes, mais seulement les antigènes traités présentés à leur surface dans un sillon de liaison d'une molécule du complexe majeur d'histocompatibilité. Les lymphocytes T se développent dans le thymus, où ils apprennent à utiliser les molécules du CMH du soi pour ne reconnaître que les antigènes étrangers, les rendant ainsi tolérants aux auto-antigènes. Il existe plusieurs types fonctionnels de lymphocytes T, les principaux étant les lymphocytes T auxiliaires, régulateurs et cytotoxiques.

Les lymphocytes B, qui se développent dans la moelle osseuse, sont responsables de la production de cinq classes différentes d'anticorps, chacune ayant ses propres fonctions. Les lymphocytes B ont leurs propres mécanismes de tolérance, mais dans la tolérance périphérique, les lymphocytes B qui quittent la moelle osseuse restent inactifs en raison de la tolérance des lymphocytes T. Certains lymphocytes B n'ont pas besoin des cytokines des lymphocytes T pour produire des anticorps, et ils contournent ce besoin par la réticulation de leur immunoglobuline de surface par des résidus glucidiques répétés trouvés dans les parois cellulaires de nombreuses espèces bactériennes. D'autres nécessitent l'activation des lymphocytes T.

La petite enfance est une période où le corps développe une grande partie de sa mémoire immunologique qui le protège des maladies à l'âge adulte. Les composants de la réponse immunitaire qui ont l'efficacité maximale contre un agent pathogène sont souvent associés à la classe de l'agent pathogène impliqué. Les bactéries et les champignons sont particulièrement sensibles aux dommages causés par les protéines du complément, tandis que les virus sont pris en charge par les interférons et les lymphocytes T cytotoxiques. Les vers sont attaqués par les éosinophiles. Les agents pathogènes ont cependant montré la capacité d'échapper aux réponses immunitaires du corps, certains conduisant à des infections chroniques ou même à la mort. Le système immunitaire et les agents pathogènes sont dans une lente course évolutive pour voir qui reste au sommet. La médecine moderne, espérons-le, maintiendra les résultats biaisés en faveur des humains.

La réponse immunitaire peut être hypo-réactive ou hyper-réactive. L'immunité supprimée peut résulter de défauts génétiques héréditaires ou de l'acquisition de virus. Les réponses immunitaires hyperactives comprennent les hypersensibilités : des réponses immunitaires médiées par les lymphocytes B et T conçues pour contrôler les agents pathogènes, mais qui entraînent des symptômes ou des complications médicales. Les pires cas de réponses immunitaires hyperactives sont les maladies auto-immunes, où le système immunitaire d'un individu attaque son propre corps en raison de la rupture de la tolérance immunologique. Ces maladies sont plus fréquentes chez les personnes âgées, de sorte que leur traitement sera un défi à l'avenir à mesure que la population âgée dans le monde augmente.

La transfusion sanguine et la transplantation d'organes nécessitent toutes deux une compréhension de la réponse immunitaire pour prévenir les complications médicales. Le sang doit être typé afin que les anticorps naturels contre le sang incompatible ne le détruisent pas, causant plus de mal que de bien au receveur. Les organes transplantés doivent être appariés par leurs molécules du CMH et, avec l'utilisation de médicaments immunosuppresseurs, peuvent être réussis même si une compatibilité tissulaire exacte ne peut être établie. Un autre aspect de la réponse immunitaire est sa capacité à contrôler et à éradiquer le cancer. Bien que cela ait été démontré pour certains cancers rares et ceux causés par des virus connus, la réponse immunitaire normale à la plupart des cancers n'est pas suffisante pour contrôler la croissance du cancer. Ainsi, les vaccins anticancéreux conçus pour améliorer ces réponses immunitaires sont prometteurs pour certains types de cancer.