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"Contre les agressions et agents pathogènes, le système immunitaire des êtres humains, animaux, bactéries et végétaux ; lien utile microbiome-immunothérapie ; bactéries favorisant la réponse immunitaire anticancéreuse ?" par Jacques Hallard

samedi 26 novembre 2022, par Hallard Jacques



ISIAS Biologie Santé Immunité

Contre les agressions et agents pathogènes, le système immunitaire des êtres humains, animaux, bactéries et végétaux ; lien utile microbiome-immunothérapie ; bactéries favorisant la réponse immunitaire anticancéreuse ?

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 26/11/2022

Plan du document : Introduction Sommaire[ Auteur

Rhume : les remèdes naturels prétendant « booster votre système immunitaire » ne marchent pas, et c’est tant mieux

Source

A 3D immunofluorescent image of melanoma cells (magenta) infected with bacteria (turquoise) ; cell nuclei are blue (picture Samuels Weizmann)

Image immunofluorescente en 3D de cellules de mélanome (magenta) infectées par des bactéries (turquoise) ; les noyaux des cellules sont en bleu (photo Samuels Weizmann). Source à consulter


Introduction

Ce dossier – conçu pour un usage didactique - s’ouvre avec quelques documents qui traitent, de façons variées en degré de complexité, d’un sujet de biologie générale : le système immunitaire, constitué de cellules et d’organes qui travaillent ensemble pour protéger les êtres vivants en réagissant aux infections et aux maladies qui se manifestent dans chez les espèces vivantes les plus diverses ; non seulement cela s’observe chez les êtres humains et les animaux en général, mais également chez des bactéries. Cela éclaire en particulier :

  • La cohabitation équilibrée entre les bactéries du tube digestif – en particulier le microbiote intestinal – d’une part, et le système immunitaire qui se manifeste là, d’autre part. En rappel, « Le microbiote intestinal humain, - du grec mikrós ’petit’, et biôtós, adjectif verbal de bióô ’vivre’ - anciennement appelé ‘flore intestinale humaine’, est l’ensemble des microorganismes (archées, bactéries et levures — et les virus qui les infectent… »
  • Le rôle possible de certaines bactéries qui pourraient favoriser la réponse immunitaire anticancéreuse, avec un espoir thérapeutique inattendu pour les êtres humains. L’ensemble CRISPR-Cas est concerné là ! Vois les détails à partir d’ici : https://isias.lautre.net/spip.php?page=recherche&recherche=CRISPR-Cas
  • La mise en évidence aussi d’une immunité innée chez les plantes, ce qui leur permet de percevoir les micro-organismes agressifs : des récepteurs de l’immunité y ont été identifiés et des signaux biochimiques de dangers encourus sont une réponse à une invasion microbienne. L’immunité innée « empêche la pénétration des agents infectieux dans l’organisme. Elle est constituée de la peau et des muqueuses (barrière physique), ainsi que des sécrétions telles que le mucus, la salive, les larmes et le suc gastrique (barrière chimique)… » - « Le système immunitaire inné comprend les cellules et les mécanismes permettant la défense immédiate de l’organisme contre les agents infectieux de façon immédiate1 car elle ne nécessite pas de division cellulaire. Il s’oppose en cela au système immunitaire adaptatif, qui confère une protection plus tardive mais plus durable2, et qui nécessite une division cellulaire (lymphocytes B et T)… »
    Les documents choisis pour ce dossier sont indiqués avec leurs accès dans le sommaire ci-après

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Sommaire

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  • Document pédagogique préalable - Les réactions immunitaires – Cours de SVT 3ème - Chapitre 2 : les réactions immunitaires – Documents ‘vivelessvt.com’
    Comment notre organisme se défend face à tous les micro-organismes qui nous entourent ? Comment fonctionne notre système immunitaire ?

Pour (re)découvrir les fondamentaux, se reporter à cette source richement illustrée de schémas et vidéos : https://www.vivelessvt.com/college/les-reactions-immunitaires/

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  • La réponse immunitaire : Une guerre cellulaire – Par Kate MacDonald - Document pédagogique ‘parlonssciences.ca’

    Doigt avec une goutte de sangDoigt avec une goutte de sang (blueringmedia, iStockphoto)

Quels sont les liens avec mon programme d’études ? - Une coupure au doigt suscite une réponse du système immunitaire. Celui-ci te protège des agents pathogènes.

Chaque jour, tu rencontres des choses qui peuvent te rendre malade. Des bactéries aux virus, en passant par les champignons, les agents pathogènes sont partout.

Les agents pathogènes sont des organismes susceptibles de provoquer des maladies. Il s’agit généralement de microorganismes. Mais malgré la présence de tous ces agents pathogènes, tu peux rester en très bonne santé.

Ceci est possible grâce à ton système immunitaire. Cet ensemble de mécanismes de défense déployés par ton corps fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Le système immunitaire comprend des cellules spécialisées, des protéines (y compris des enzymes) et des anticorps. Il comprend également des parties du corps que l’on n’associe pas généralement à la défense immunologique, comme la peau !

Imagine que tu as une coupure au doigt et qu’elle a été infectée par des bactéries. Examinons la guerre qui se déclenchera dans ton corps entre ces agents pathogènes et ton système immunitaire.

Quelle est la première ligne de défense contre les agents pathogènes ?

Ton système immunitaire compte trois niveaux de défense. Si un agent pathogène fait une brèche dans un de ces niveaux, le prochain niveau s’active.

La première ligne de défense est ton système immunitaire inné. Dans un premier temps, ce système comprend les barrières physiques telles que la peau et la muqueuse des voies respiratoires. Les larmes, la sueur, la salive et le mucus excrétés par la peau et les muqueuses constituent également des barrières physiques. De manière simple et rapide, le premier niveau du système immunitaire inné peut éliminer certains agents pathogènes avant même qu’ils atteignent les tissus ou le sang.

Ta peau est donc une barrière physique qui empêche les agents pathogènes d’entrer dans ton corps. Mais si tu as une coupure au doigt, la bactérie pourra facilement traverser la peau. Dans une telle situation, le prochain niveau du système immunitaire inné doit s’activer.

Le savais-tu ? - Il y a une différence entre une infection et une maladie. Si un microorganisme entre dans ton corps et commence à se multiplier, il s’agit d’une infection. Si l’infection endommage tes cellules et provoque des symptômes, c’est une maladie.

Quelle est la deuxième ligne de défense contre les agents pathogènes ?

Le deuxième niveau du système immunitaire inné comprend des cellules et des protéines qui attaquent les agents pathogènes. Les défenses immunologiques innées sont aspécifiques. Autrement dit, peu importe le type d’agent pathogène, ton corps l’affronte de la même façon en mobilisant les mêmes cellules et protéines.

Tes tissus et ton sang abritent des cellules appelées des phagocytes. Les macrophages et les neutrophiles sont deux types de phagocytes. Les phagocytes réagissent aussitôt qu’un agent pathogène entre dans ton corps. Ils détruisent l’envahisseur en suivant un processus appelé la phagocytose.

D’abord, un macrophage repère l’agent pathogène et y adhère. Ensuite, il ingère l’envahisseur et le digère à l’aide de lysosomes. Ainsi, l’agent pathogène est détruit.

Par ailleurs, les macrophages déclenchent une alarme en produisant des protéines appelées des cytokines. Celles-ci font appel à d’autres types de globules blancs pour obtenir un coup de main. Ces autres types de globules blancs s’appellent des neutrophiles, des éosinophiles et des basophiles. 

Processus de la phagocytose

Le processus de la phagocytose (© 2019 Parlons sciences).

Entre 40 % et 70 % des globules blancs sont des neutrophiles. Les neutrophiles sont chargés d’ingérer et de détruire les bactéries et les champignons envahissants dans le cadre de la phagocytose.

Moins de 5 % des globules blancs sont des éosinophiles. Ceux-ci contiennent des toxines capables de tuer les agents pathogènes qui sont trop grands pour être ingérés. Ils libèrent également des substances protéiques associées à l’inflammation.

Souvent, cette ligne de défense suffit pour mettre fin à l’infection. À tout le moins, elle peut empêcher l’infection de se propager. Par exemple, elle empêcherait la bactérie entrée par ta coupure au doigt de pénétrer plus loin dans ton corps.

Cependant, certaines situations dépassent les capacités du système immunitaire inné. Par exemple, lorsque les bactéries sont en trop grand nombre ou qu’elles se multiplient trop rapidement. Le système immunitaire adaptatif doit réagir à ces cas plus sérieux.

Quelle est la troisième ligne de défense contre les agents pathogènes ?

Le troisième niveau de défense de ton système immunitaire est composé de cellules spécialement conçues pour détruire des microorganismes spécifiques qui ont envahi tes tissus.

Des cellules spéciales appelées cellules dendritiques assurent une communication entre les systèmes immunitaires inné et adaptatif. Te souviens-tu des macrophages ? Quand ils sonnent l’alarme, les cellules dendritiques font partie de l’équipage qui y répond. Elles se déplacent vers le foyer infectieux et amorcent la phagocytose. Ainsi, elles morcèlent et détruisent l’agent pathogène. Elles transportent les morceaux à tes nœuds lymphatiques, où l’immunité adaptative se déclenche.

Principaux organes et cellules du système immunitaire

Les principaux organes et cellules qui constituent les aspects adaptatif et inné du système immunitaire (© Parlons sciences à partir d’images dettsz,Vitalii Dumma etnormaals sur iStockphoto).

La réponse immunitaire adaptative mobilise deux types de globules blancs spécialisés : les lymphocytes B et les lymphocytes T.

On retrouve les lymphocytes B dans le sang. Arrivées à la maturité, ces cellules produisent des anticorps. À leur tour, les anticorps travaillent avec les lymphocytes T pour contrer les antigènes (envahisseurs).

À l’intérieur des nœuds lymphatiques, les cellules dendritiques recherchent les lymphocytes T. Ton corps produit des millions de lymphocytes T. Chaque type de lymphocyte T est conçu pour reconnaître un agent pathogène différent. Ainsi, ton corps peut combattre presque tous les envahisseurs, même ceux qu’il n’a jamais vus auparavant !

À l’intérieur des nœuds lymphatiques, les lymphocytes T sont arrivés à maturité, mais ils n’ont jamais rencontré les agents pathogènes qu’ils doivent combattre. Ces cellules sont pour ainsi dire endormies. Les cellules dendritiques doivent les réveiller et les amener aux agents pathogènes.

Chaque type de lymphocyte T a son rôle à jouer.

  • Les lymphocytes T à mémoire se souviennent des agents pathogènes que ton corps a déjà rencontrés. Ainsi, la prochaine fois qu’ils les croiseront, ils aideront ton corps à y répondre de façon plus rapide et plus efficace.
  • Les lymphocytes T cytotoxiques détruisent les cellules de ton corps qui ont été infectées par un virus. En effet, « cytotoxique » veut dire « destructeur de cellules ».
  • Les lymphocytes T auxiliaires aident d’autres cellules, comme les lymphocytes B. Souvent, ils vont libérer des protéines appelées cytokines. Ces protéines adhèrent à d’autres cellules de ton corps et leur indiquent comment renforcer la réponse immunitaire. Par exemple, une cytokine pourrait activer un lymphocyte B. Ensuite, le lymphocyte B produirait des anticorps pour combattre l’agent pathogène envahisseur. Dans le cas d’une infection bactérienne associée à une coupure au doigt, les lymphocytes T auxiliaires sont parmi les types de lymphocytes T les plus utiles.
  • Les lymphocytes T régulateurs constituent le service de police du système immunitaire adaptatif. Ils annulent l’attaque lancée par les autres cellules immunitaires une fois que l’agent pathogène est détruit. Ainsi, ils empêchent que ton corps perde le contrôle de la réponse immunitaire.
    Normalement, les lymphocytes T peuvent éliminer une infection dans les jours suivant leur activation. À ce moment, ton corps peut arrêter de se battre et tu commenceras à te sentir mieux.

Le savais-tu ? 

Les lauréats du prix Nobel 2018 de physiologie ou médecine ont contribué à la compréhension du fonctionnement du système immunitaire. Leurs découvertes ont mené à l’élaboration de médicaments d’immunothérapie pour traiter le cancer de la peau.

Comme tu peux le voir, ton système immunitaire est assez complexe. Il travaille jour et nuit pour protéger ta santé. La prochaine fois que tu te sens un peu malade, n’oublie pas que ton corps comprend des milliards de cellules. Et que tu es leur seule préoccupation !

En savoir plus :

Comment fonctionne notre système immunitaire (2017) Roche France (2 min 44 sec)

Immunologie - Tu mourras moins bête (2016) ARTE (3 min 14 sec)

Références :

Banchereau, J., & Steinman, R. M. (1998). Dendritic cells and the control of immunity. Nature, 392, 245-252. DOI : 10.1038/32588

Delves, P. J. (2018, decembre). Natural killer (NK) cells. Merck Manual.

Khan Academy. (2014). Adaptive immunity.

Kondĕlková, K., Vokurková, D., Krejsek, J., Borská, L., Fiala, Z., & Ctirad, A. (2010). Regulatory T cells (TREG) and their roles in immune system with respect to immunopathological disorders. Acta Medica (Hradec Kralove), 53(2), 73-77. DOI : 10.14712/18059694.2016.63

Liesveld, J., & Reagan, P. (2018, decembre). Eosinophil production and function. Merck Manual.

Mandal, A. (2019, février 26). Macrophage function. News-Medical.net.

Mayer, G. (2017, décembre 9). Immunology - Chapter one : Innate (non-specific) immunity. University of South Carolina.

National Center for Biotechnology Information. (2010, décembre 7). The innate and adaptive immune systems.

Pennock, N. D., White, J. T., Cross, E. W., Cheney, E. E., Tamburini, B. A., & Kedl, R. M. (2013). T cell responses : Naive to memory and everything in between. Adv Physiol Educ, 37(4), 273-283. DOI : 10.1152/advan.00066.2013

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  • Présentation détaillée du système immunitaire - Par Peter J. Delves , PhD, University College London, London, UK – Document ‘msdmanuals.com’ - Examen médical septembre 2021
    Les faits en bref

•Composants du système immunitaire

•Lignes de défense

•Plan d’action

Présentation du système immunitaire

Présentation du système immunitaire{{}}Vidéo à la source

Le système immunitaire a pour mission de protéger l’organisme contre des envahisseurs étrangers ou dangereux. Ces envahisseurs peuvent être :

  • Micro-organismes (généralement appelés germes, tels que bactéries, virus ou champignons)
  • Parasites (tels que des vers)
  • Cellules cancéreuses
  • Organes et tissus greffés
    Afin de défendre l’organisme contre ces envahisseurs, le système immunitaire doit être capable de distinguer
  • Ce qui appartient au corps (soi)
  • Ce qui n’en fait pas partie (exogène ou étranger)
    Les antigènes sont des substances que le système immunitaire peut reconnaître et qui stimulent une réponse immunitaire. Si des antigènes sont perçus comme dangereux (par exemple, s’ils peuvent causer une maladie), ils peuvent stimuler une réponse immunitaire dans l’organisme. Les antigènes peuvent être situés à l’intérieur ou à la surface des bactéries, des virus, d’autres micro-organismes, des parasites ou des cellules cancéreuses. Dans d’autres cas, il s’agit de substances indépendantes, telles que des molécules alimentaires ou des pollens.

Une réponse immunitaire normale implique les éléments suivants :

  • Reconnaissance d’un antigène étranger potentiellement dangereux
  • Activation et mobilisation des forces pour se défendre contre cet antigène
  • Attaque de cet antigène
  • Contrôle et fin de l’attaque
    Si le système immunitaire ne fonctionne pas bien et confond des substances endogènes et exogènes, il peut attaquer les propres tissus de l’organisme, induisant une maladie auto-immune telle que la polyarthrite rhumatoïde, la thyroïdite de Hashimoto ou le lupus érythémateux systémique (lupus).

Un trouble du système immunitaire se produit lorsque

  • L’organisme génère une réponse immunitaire contre lui-même (maladie auto-immune).
  • L’organisme ne parvient pas à générer de réponse immunitaire appropriée contre des micro-organismes envahisseurs (déficit immunitaire).
  • L’organisme génère une réponse immunitaire excessive à des antigènes étrangers, souvent inoffensifs, et endommage les tissus normaux (réaction allergique).
    Composants du système immunitaire

Le système immunitaire est composé de nombreux éléments :

Les anticorps (immunoglobulines), qui sont des protéines produites par les globules blancs appelés lymphocytes B, se lient solidement à l’antigène d’un envahisseur, en marquant l’envahisseur afin de l’attaquer ou en le neutralisant directement. Le corps produit des milliers d’anticorps différents. Chaque anticorps est spécifique à un antigène donné.

Les antigènes sont des substances que le système immunitaire peut reconnaître et qui stimulent une réponse immunitaire.

Les lymphocytes B sont des globules blancs qui produisent des anticorps spécifiques à l’antigène qui a stimulé leur production.

Les basophiles sont des globules blancs qui libèrent de l’histamine (substance impliquée dans les réactions allergiques) et produisent des substances permettant d’attirer d’autres globules blancs (neutrophiles et éosinophiles) sur le lieu de l’infection.

Les cellules constituent la plus petite unité d’un organisme vivant, elles sont constituées d’un noyau et d’un cytoplasme entouré d’une membrane.

Le chimiotactisme est le processus par lequel une substance chimique attire des cellules vers un site particulier.

Le système du complément se compose d’un groupe de protéines impliquées dans une série de réactions (appelée cascade du complément), visant à défendre l’organisme, par exemple en tuant les bactéries et autres cellules étrangères, en facilitant l’identification et l’ingestion des cellules étrangères par les macrophages et en attirant les macrophages et les neutrophiles vers le lieu de l’infection.

Les cytokines désignent de nombreuses protéines différentes sécrétées par les cellules immunitaires ainsi que d’autres cellules, agissant comme messagers du système immunitaire pour contribuer à réguler une réponse immunitaire.

Les cellules dendritiques sont dérivées des globules blancs. Elles résident dans les tissus et aident les lymphocytes T à reconnaître les antigènes étrangers.

Les éosinophiles sont des globules blancs tuant les bactéries et les autres cellules étrangères trop grosses pour être ingérées qui peuvent contribuer à immobiliser et tuer les parasites et à détruire les cellules cancéreuses. Les éosinophiles sont également impliqués dans les réactions allergiques.

Les lymphocytes T Helper sont des globules blancs aidant les lymphocytes B à produire des anticorps contre les antigènes étrangers, aidant les lymphocytes T Killer à s’activer et stimulant les macrophages, ce qui leur permet d’ingérer plus efficacement les cellules infectées ou anormales.

L’histocompatibilité (littéralement, compatibilité du tissu) est déterminée par les antigènes leucocytaires humains (molécules d’auto-identification). L’histocompatibilité est utilisée pour établir si un tissu ou un organe greffé sera accepté par le receveur.

Les antigènes leucocytaires humains (HLA) sont un groupe de molécules d’identification situées à la surface de toutes les cellules, selon une combinaison presque unique pour chaque personne, permettant ainsi à l’organisme de faire la distinction entre les substances endogènes et exogènes. Ce groupe de molécules d’identification est également appelé complexe majeur d’histocompatibilité.

Un complexe immunitaire est un anticorps fixé à un antigène.

Une réponse immunitaire est la réaction du système immunitaire à un antigène.

On appelle également les anticorps des immunoglobulines.

L’interleukine est un type de messager (cytokine) sécrété par certains globules blancs en vue d’affecter d’autres globules blancs.

Les lymphocytes T Killer (cytotoxiques) sont des lymphocytes T qui se fixent aux cellules infectées et aux cellules cancéreuses pour les tuer.

On appelle également leucocytes les globules blancs tels que monocytes, neutrophiles, éosinophiles, basophiles ou lymphocytes (lymphocyte B ou lymphocyte T).

Le système lymphatique désigne le réseau de ganglions lymphatiques reliés par des vaisseaux lymphatiques qui aide l’organisme à transporter les micro-organismes et les cellules mortes ou altérées pour qu’ils soient filtrés et détruits. Les réponses immunitaires acquises sont déclenchées dans les ganglions lymphatiques.

Les lymphocytes sont les globules blancs responsables de l’immunité acquise (spécifique), notamment de la production d’anticorps (par les lymphocytes B), de la distinction entre les substances endogènes et les substances exogènes (par les lymphocytes T) et de la destruction des cellules infectées et des cellules cancéreuses (par les lymphocytes T Killer).

Les macrophages sont de grandes cellules qui se développent à partir de globules blancs appelés monocytes. Ils ingèrent les bactéries et d’autres cellules étrangères et aident les lymphocytes T à identifier les micro-organismes et les autres substances étrangères. Les macrophages sont normalement présents dans les poumons, la peau, le foie et les autres tissus.

Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) est un synonyme des antigènes leucocytaires humains.

Les mastocytes sont des cellules présentes dans les tissus qui libèrent de l’histamine et d’autres substances impliquées dans les réactions inflammatoires et allergiques.

Une molécule est un groupe d’atomes associés d’un point de vue chimique pour former une substance unique.

Les lymphocytes Natural Killer sont un type de globule blanc capable de reconnaître et de tuer des cellules anormales, telles que certaines cellules infectées ou cancéreuses, sans avoir d’abord à apprendre que les cellules sont anormales.

Les neutrophiles sont des globules blancs qui ingèrent et tuent les bactéries et les autres cellules étrangères.

Les phagocytes sont un type de cellule qui ingère et tue ou détruit les micro-organismes envahisseurs, les autres cellules ou fragments cellulaires. Les phagocytes comprennent les macrophages et les neutrophiles.

La phagocytose est le processus par lequel une cellule enveloppe et ingère un micro-organisme envahisseur, une autre cellule ou un fragment cellulaire.

Un récepteur est une molécule située à la surface ou à l’intérieur d’une cellule, capable d’identifier des molécules particulières, qui s’adaptent parfaitement à elle, comme une clé entre dans une serrure.

Les lymphocytes T régulateurs (suppresseurs) sont des globules blancs contribuant à mettre fin à une réponse immunitaire.

Les lymphocytes T sont des globules blancs impliqués dans l’immunité acquise. Il en existe trois types : Helper, Killer (cytotoxiques) et régulateurs.

Les globules blancs (leucocytes) existent sous différentes formes, telles que les monocytes, les neutrophiles, les éosinophiles, les basophiles et les lymphocytes (lymphocytes B et lymphocytes T), qui jouent chacun un rôle spécifique au sein du système immunitaire.

Lignes de défense

Le corps dispose d’une série de défenses. Ces défenses comprennent :

  • Barrières physiques
  • Globules blancs
  • Molécules, telles que les anticorps et les protéines du complément
  • Organes lymphoïdes
    Barrières physiques

La première ligne de défense contre les envahisseurs consiste en des barrières mécaniques ou physiques :

  • La peau
  • La cornée des yeux
  • Les membranes qui tapissent les voies respiratoires, digestives, urinaires et celles de l’appareil reproducteur
    Tant que ces barrières restent intactes, il est impossible à de nombreux envahisseurs de pénétrer dans l’organisme. Si l’une de ces barrières est rompue, par exemple si des brûlures étendues lèsent la peau, le risque d’infection augmente.

De plus, les barrières sont protégées par des sécrétions qui contiennent des enzymes capables de détruire les bactéries. La sueur, les larmes dans les yeux, le mucus des voies respiratoires et digestives ou les sécrétions du vagin en sont des exemples.

Globules blancs

La ligne de défense suivante implique les globules blancs (leucocytes) qui circulent dans le sang et les tissus, à la recherche de micro-organismes et autres envahisseurs pour les attaquer.

Ce mécanisme se déroule en deux phases :

  • Immunité innée
  • Immunité acquise
    Immunité innée (naturelle)  : « Innée » signifie qu’une personne naît avec elle. Par conséquent, l’immunité innée ne nécessite pas de rencontre préalable avec un micro-organisme ou un autre envahisseur pour fonctionner efficacement. Elle répond immédiatement aux envahisseurs, sans avoir besoin d’apprendre à les reconnaître. Plusieurs types de globules blancs sont impliqués :
  • Les phagocytes ingèrent les envahisseurs. Les phagocytes comprennent les macrophages, les neutrophiles, les monocytes et les cellules dendritiques.
  • Les lymphocytes Natural Killer sont prêts à reconnaître et tuer les cellules cancéreuses ainsi que celles qui sont infectées par certains virus.
  • Certains globules blancs (tels que les basophiles et les éosinophiles) libèrent des substances impliquées dans l’ inflammation, telles que les cytokines, et les réactions allergiques, telles que l’histamine. Certaines de ces cellules peuvent détruire directement les envahisseurs.
    Immunité acquise (adaptative ou spécifique) : Dans l’immunité acquise, les globules blancs appelés lymphocytes (lymphocytes B et lymphocytes T) rencontrent un envahisseur, apprennent comment l’attaquer et le mémorisent afin de pouvoir l’attaquer plus efficacement la prochaine fois qu’ils le rencontreront. L’immunité acquise met du temps à se développer suite à la première rencontre avec un nouvel envahisseur parce que les lymphocytes doivent s’adapter à lui. Par la suite, toutefois, la réponse est rapide. Les lymphocytes B et les lymphocytes T collaborent pour détruire les envahisseurs. Pour pouvoir reconnaître les envahisseurs, les lymphocytes T ont besoin de l’assistante de cellules particulières appelées cellules présentatrices d’antigènes (par exemple, les cellules dendritiques, voir la figure Comment les lymphocytes T reconnaissent-ils les antigènes ?). Ces cellules ingèrent l’envahisseur et le scindent en fragments.

Molécules

L’immunité innée et l’immunité acquise interagissent, s’influencent mutuellement, directement ou par l’intermédiaire de molécules qui attirent ou activent d’autres cellules du système immunitaire, au titre de l’ étape de mobilisation du processus de défense. Ces molécules comprennent :

  • Les cytokines (qui sont les messagers du système immunitaire)
  • Anticorps
  • Les protéines du complément (qui forment le système du complément)
    Ces substances ne sont pas contenues dans les cellules, mais dissoutes dans un liquide corporel, tel que le plasma (la partie liquide du sang).

Certaines de ces molécules, notamment certaines cytokines, favorisent l’inflammation.

Une inflammation se produit parce que ces molécules attirent des cellules du système immunitaire vers le tissu affecté. Pour faciliter la venue de ces cellules vers le tissu, l’organisme envoie plus de sang vers lui. Afin de transporter plus de sang vers le tissu, les vaisseaux sanguins s’élargissent et deviennent plus poreux afin de permettre à une plus grande quantité de liquide et de cellules de les quitter pour pénétrer dans le tissu. L’inflammation tend ainsi à induire une rougeur, de la chaleur et un gonflement. Elle a pour objectif de contenir l’infection pour qu’elle ne s’étende pas. Ensuite, d’autres substances produites par le système immunitaire contribuent à l’arrêt de l’inflammation et à la guérison des tissus lésés. Bien qu’une inflammation puisse être gênante, elle indique que le système immunitaire fait son travail. Toutefois, une inflammation excessive ou de longue durée (chronique) peut être nuisible.

Organes lymphoïdes

Outre les cellules dispersées dans tout l’organisme, le système immunitaire comprend plusieurs organes. Ils sont classés en organes lymphoïdes primaires ou secondaires.

Les organes lymphoïdes primaires sont les sites de production et/ou de multiplication des globules blancs :

  • Il s’agit de la moelle osseuse qui produit tous les différents types de globules blancs, notamment les neutrophiles, les éosinophiles, les basophiles, les monocytes, les lymphocytes B ainsi que les cellules qui se développent en lymphocytes T (précurseurs des lymphocytes T).
  • Dans le thymus, les lymphocytes T se multiplient et apprennent à reconnaître les antigènes étrangers ainsi qu’à ignorer les propres antigènes de l’organisme. Les lymphocytes T sont essentiels à l’immunité acquise.
    Lorsqu’ils sont nécessaires pour défendre l’organisme, les globules blancs sont mobilisés, principalement à partir de la moelle osseuse. Ils passent ensuite dans la circulation sanguine pour atteindre les zones dans lesquelles ils sont nécessaires.

Les organes lymphoïdes secondaires comprennent :

  • Rate
  • Ganglions lymphatiques
  • Amygdales
  • Appendice
  • Plaques de Peyer dans l’intestin grêle
    Ces organes piègent les micro-organismes et les autres substances étrangères et permettent aux cellules matures du système immunitaire de se rassembler, d’interagir entre elles ainsi qu’avec les substances étrangères et de générer une réponse immunitaire spécifique.

Les ganglions lymphatiques sont répartis dans l’organisme sur des points stratégiques reliés par un important réseau de vaisseaux lymphatiques, le système lymphatique. Le système lymphatique transporte les micro-organismes, les autres substances étrangères, les cellules cancéreuses ainsi que les cellules mortes ou lésées, des tissus vers les ganglions lymphatiques, où ces substances et cellules sont filtrées et détruites. Ensuite, une fois filtrée, la lymphe retourne dans la circulation sanguine.

Les ganglions lymphatiques constituent l’un des premiers lieux à partir duquel les cellules cancéreuses peuvent se disséminer. C’est la raison pour laquelle les médecins évaluent souvent l’état des ganglions lymphatiques pour établir si un cancer s’est disséminé. La présence de cellules cancéreuses dans un ganglion lymphatique peut induire une augmentation de son volume. Les ganglions lymphatiques peuvent également gonfler suite à une infection, car les réponses immunitaires acquises aux infections sont générées dans les ganglions lymphatiques. Il arrive qu’un ganglion lymphatique gonfle car les bactéries transportées vers lui ne sont pas tuées et l’infectent lui-même (lymphadénite).

Système lymphatique : Contribue à la défense contre les infections

Système lymphatique : Contribue à la défense contre les infections

Le système lymphatique est un constituant essentiel du système immunitaire, avec le thymus, la moelle osseuse, la rate, les amygdales, l’appendice et les plaques de Peyer de l’intestin grêle.Le système lymphatique est un réseau de ganglions reliés par des vaisseaux lymphatiques. Ce système transporte la lymphe à travers l’organisme.La lymphe se forme à partir d’un liquide qui s’infiltre à travers les fines parois des capillaires qui irriguent les tissus corporels. Ce liquide contient de l’oxygène, des protéines ainsi que d’autres nutriments qui nourrissent les tissus. Une partie de ce liquide retourne dans les capillaires et une autre pénètre dans les vaisseaux lymphatiques (pour former la lymphe).De petits vaisseaux lymphatiques sont reliés à de plus gros, et forment finalement le canal thoracique. Ce dernier est le plus gros vaisseau lymphatique. Il rejoint la veine sous-clavière ramenant ainsi la lymphe dans la circulation sanguine. La lymphe transporte également les substances étrangères (telles que des bactéries), les cellules cancéreuses ainsi que les cellules mortes ou lésées susceptibles de se trouver dans les tissus vers les vaisseaux lymphatiques, puis dans les ganglions lymphatiques, en vue de les éliminer. La lymphe contient de nombreux globules blancs.Toutes les substances véhiculées par la lymphe passent au moins dans un ganglion lymphatique, où les substances étrangères peuvent être filtrées et détruites, avant que le liquide ne retourne dans la circulation sanguine. Dans les ganglions lymphatiques, les globules blancs peuvent s’accumuler, interagir mutuellement et avec les antigènes, et déclencher des réponses immunitaires contre les corps étrangers. Les ganglions lymphatiques contiennent un tissu réticulaire regorgeant de lymphocytes B, de lymphocytes T, de cellules dendritiques ainsi que de macrophages. Les micro-organismes nocifs sont filtrés par le tissu réticulaire puis identifiés et attaqués par les lymphocytes B et les lymphocytes T.Les ganglions lymphatiques sont souvent regroupés dans les régions où les vaisseaux lymphatiques se ramifient, telles que le cou, l’aisselle ou l’aine. {{}}
Le saviez-vous ? - Les ganglions lymphatiques contiennent un tissu réticulaire dans lequel les micro-organismes pathogènes et les cellules endommagées ou mortes sont filtrés et détruits.

Plan d’action

Une réponse immunitaire efficace contre des envahisseurs nécessite :

  • Reconnaissance
  • Activation et mobilisation
  • Régulation
  • Résolution
    Reconnaissance

Pour pouvoir détruire les envahisseurs, le système immunitaire doit en premier lieu les reconnaître. Il doit ainsi être capable de faire la distinction entre les éléments exogènes (étrangers) et les éléments endogènes. Le système immunitaire est à même de faire cette distinction, parce que toutes les cellules présentent des molécules d’identification (antigènes) à leur surface. Les micro-organismes sont reconnus parce qu’ils présentent à leur surface des molécules d’identification étrangères.

Chez l’homme, les molécules du soi les plus importantes sont appelées :

  • antigènes leucocytaires humains (HLA) ou complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)
    Les molécules HLA sont appelées antigènes, car, si elles sont transplantées, lors d’une greffe de rein ou de peau par exemple, elles peuvent déclencher une réponse immunitaire chez une autre personne (normalement, elles ne génèrent aucune réponse immunitaire chez la personne qui les possède). Chacun possède une combinaison de molécules HLA presque unique. Le système immunitaire de chaque personne reconnaît normalement cette combinaison unique comme endogène. Une cellule qui présente à sa surface des molécules différentes de celles des autres cellules du même organisme est identifiée comme étrangère. Le système immunitaire l’attaque alors. Cette cellule peut être une cellule de tissu transplanté ou une cellule de l’organisme qui a été infectée par un micro-organisme envahisseur ou altérée par un cancer. (Les molécules HLA sont celles que les médecins essaient de faire correspondre lorsqu’une personne a besoin d’une greffe d’organe.)

Comment les lymphocytes T reconnaissent-ils les antigènes ?

Comment les lymphocytes T reconnaissent-ils les antigènes ?

Vidéo à la source

Certains globules blancs, les cellules B (lymphocytes B), sont capables de reconnaître directement les envahisseurs. D’autres par contre, les lymphocytes T, ont besoin de l’aide d’autres cellules dites cellules présentatrices d’antigènes :

  • Les cellules présentatrices d’antigènes ingèrent l’envahisseur et le scindent en fragments.
  • Les fragments d’antigènes provenant de l’envahisseur sont combinés aux molécules HLA lorsqu’ils sont assemblés dans la cellule présentatrice d’antigènes.
  • La combinaison des fragments d’antigènes et des molécules HLA est déplacée vers la surface de la cellule.
  • Un lymphocyte T porteur d’un récepteur lui correspondant à sa surface peut se fixer à la partie de la molécule HLA présentant le fragment d’antigène, comme une clé dans une serrure.
  • Le lymphocyte T est alors activé et commence à lutter contre les envahisseurs possédant cet antigène.
    Comment les lymphocytes T reconnaissent-ils les antigènes ?
Les lymphocytes T font partie du système de surveillance immunitaire. Ils circulent dans le sang et le système lymphatique. Lorsqu’ils parviennent aux ganglions lymphatiques ou à un autre organe lymphoïde secondaire, ils recherchent la présence de substances étrangères (antigènes) dans l’organisme. Toutefois, avant de pouvoir totalement reconnaître un antigène étranger et y répondre, l’antigène doit être traité et présenté au lymphocyte T par un autre globule blanc, dénommé cellule présentatrice d’antigène. Les cellules présentatrices d’antigènes se composent de cellules dendritiques (les plus efficaces), de macrophages ainsi que de lymphocytes B.

Comment les lymphocytes T reconnaissent-ils les antigènes ?

Activation et mobilisation

Les globules blancs sont activés lorsqu’ils reconnaissent les envahisseurs. Par exemple, lorsque la cellule présentatrice d’antigène présente des fragments d’antigène liés à des molécules HLA à un lymphocyte T, ce dernier se fixe aux fragments et s’active. Les lymphocytes B peuvent être directement activés par les envahisseurs. Une fois activés, les globules blancs ingèrent ou tuent l’envahisseur, voire les deux. Plusieurs types de globules blancs sont généralement nécessaires pour tuer un envahisseur.

Les cellules immunitaires, telles que les macrophages ou les lymphocytes T activés, libèrent des substances qui attirent d’autres cellules immunitaires vers le site infecté, mobilisant ainsi les défenses de l’organisme. L’envahisseur lui-même peut libérer des substances attirant les cellules immunitaires.

Régulation

La réponse immunitaire doit être régulée afin de prévenir d’importants dommages pour l’organisme, comme c’est le cas dans les maladies auto-immunes. Les lymphocytes T régulateurs (suppresseurs) contribuent à contrôler la réponse en sécrétant des cytokines (messagers chimiques du système immunitaire) qui inhibent les réponses immunitaires. Ces cellules empêchent la réponse immunitaire de se poursuivre indéfiniment.

Résolution

La résolution consiste à confiner l’envahisseur et à l’éliminer de l’organisme. Une fois l’envahisseur éliminé, la plupart des globules blancs s’autodétruisent et sont ingérés. Ceux qui restent sont appelés les cellules mémoire. L’organisme conserve des cellules mémoire, au titre de l’immunité acquise, afin de mémoriser des envahisseurs particuliers et d’y répondre plus énergiquement lors d’une prochaine rencontre.

Présentation de la fonction des lymphocytes B et T

Présentation de la fonction des lymphocytes B et T

Vidéo à la source

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Source : https://www.msdmanuals.com/fr/accueil/troubles-immunitaires/biologie-du-syst%C3%A8me-immunitaire/pr%C3%A9sentation-du-syst%C3%A8me-immunitaire

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  • Système immunitaire et bactéries intestinales : les clefs d’une cohabitation équilibrée - Communiqué de presse - 04.11.2008 – Diffusion par ’ pasteur.fr’
    Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et de l’Inserm viennent de décrypter un mécanisme clef par lequel s’établit dans notre intestin l’équilibre indispensable entre les bactéries qui y vivent et le système immunitaire qui les contrôle. Leurs travaux, publiés dans la revue Nature, fournissent des pistes pour l’élaboration de traitements contre les maladies infectieuses intestinales, comme les dysenteries, ou contre les maladies inflammatoires chroniques, telle que la maladie de Crohn.

Au sein de notre intestin vivent des milliards de bactéries. Loin d’être néfastes, elles assurent une grande partie de notre digestion, ainsi qu’un rôle de protection en formant un « manteau bactérien » autour de l’intestin, le préservant ainsi des agressions d’agents pathogènes. Mais, lorsque leur développement n’est plus régulé, elles peuvent proliférer, et devenir ainsi pathogènes à leur tour. L’équilibre entre ces bactéries, dites commensales, et le système immunitaire qui les contrôle est donc essentiel. Ses modifications peuvent être à l’origine de pathologies intestinales graves, telles que la maladie de Crohn, ou d’autres affections inflammatoires chroniques aux conséquences sévères.

Dans une publication parue dans Nature, Gerard Eberl et son groupe Développement des tissus lymphoïdes, à l’Institut Pasteur (CNRS, URA1961), décryptent, étape par étape, un mécanisme par lequel est maintenu cet équilibre délicat entre la flore commensale intestinale et le système immunitaire. Les chercheurs mettent plus précisément en évidence comment certaines bactéries déclenchent une réponse immunitaire aboutissant à la formation de nouveaux tissus lymphoïdes, chargés de moduler leur développement.

Les scientifiques montrent d’abord qu’un constituant essentiel de la paroi de ces bactéries, reconnu par une protéine présente dans les cellules épithéliales de l’intestin, déclenche la première étape d’une réaction immunitaire en chaîne. Celle-ci induit la formation de tissus lymphoïdes, qui eux-mêmes produisent des immunoglobulines. Ce sont ces petites molécules qui contrôlent la flore bactérienne à la surface de l’intestin.

Surtout, l’équipe de Gérard Eberl a démontré, en collaboration avec Ivo Gomperts Boneca et son groupe « Biologie et génétique de la paroi bactérienne » (Institut Pasteur/ équipe AVENIR Inserm), que le constituant de la paroi bactérienne, une fois isolé, peut à lui seul induire ce mécanisme de régulation. Ainsi, grâce à cette molécule, les chercheurs espèrent contribuer à la mise au point de nouveaux traitements contre les pathologies inflammatoires de l’intestin, ou contre les infections intestinales.

Source : « Lymphoid tissue genesis induced by commensals through NOD1 regulates intestinal homeostasis, Nature, publié en ligne le 5 novembre 2008. Djahida Bouskra (1), Christophe Brézillon (2), Marion Bérard (3), Catherine Werts (4,6), Rosa Varona (5), Ivo Gomperts Boneca (4,6), Gérard Eberl (1).

(1) Institut Pasteur, groupe Développement des tissus lymphoïdes, CNRS, URA1961.
(2) Institut Pasteur, Laboratoire des Bactéries Pathogènes Entériques.
(3) Institut Pasteur, Animalerie Centrale
(4) Institut Pasteur, groupe Biologie et Génétique de la paroi bactérienne
(5) Department of Immunology and Oncology, Centro Nacional de Biotecnologia/CSIC, UAM Campus Cantoblanco, Madrid 28049, Spain.
(6) Equipe AVENIR Inserm “The role of peptidoglycan in bacterial cell physiology : morphology, resistance to b-lactams and host-microbe interactions”

Service de presse de l’Institut Pasteur - Marion Doucet ou Nadine Peyrolo
01 45 68 89 28 – marion.doucet@pasteur.fr

Service de presse du CNRS Julien Guillaume - 01 44 96 46 35 – julien.guillaume@cnrs-dir.fr

Service de presse de l’Inserm Séverine Ciancia - 01 44 23 60 86 – presse@inserm.fr

Source : https://www.pasteur.fr/fr/systeme-immunitaire-bacteries-intestinales-clefs-cohabitation-equilibree

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Par qui et comment cela a-t-il été découvert ?

Il y a une vingtaine d’années, le chercheur espagnol Francisco Mojica étudie une espèce de bactérie capable de s’adapter à des milieux très salés (Haloferax mediterranei). Lors de ses recherches, il découvre que l’ADN de ces bactéries présente une série d’éléments ou bases azotées qui se répètent à intervalles réguliers. Il leur donne le nom de « répétitions palindromiques courtes groupées et régulièrement espacées », dont le sigle anglais est CRISPR (1). Ces séquences ont été observées dans le génome de beaucoup d’autres bactéries et de divers micro-organismes.

Peu après, il a été découvert que les morceaux d’ADN qui se trouvent entre ces séquences CRISPR, nommés « espaceurs », proviennent de virus qui avaient infecté la bactérie et s’étaient intégrés à son ADN (2). Ces informations servent ensuite « d’aide-mémoire » à la bactérie en vue d’une nouvelle infection par le même virus. De la même manière, notre système immunitaire dispose d’une sorte de « mémoire immunitaire » des infections dont il a souffert par le passé. Ainsi, les bactéries obtiennent une sorte d’immunité acquise, à l’image de ce qui se passe dans le système immunitaire humain avec la formationd’anticorps (3).

Comment fonctionne ce système chez les bactéries ?

À côté de ces séquences CRISPR et de leurs espaceurs, il existe dans l’ADN de ces bactéries des gènes appelés Cas (de l’anglais CRISPR associated genes) qui codent pour des protéines nucléases capables de dégrader les acides nucléiques (4).

Globalement, ce « système immunitaire bactérien » fonctionne de manière à ce que lorsqu’un virus infecte une bactérie, les protéines Cas le détectent et lui retirent une partie de son matériel génétique pour l’introduire dans l’ADN de la bactérie, d’où l’apparition des espaceurs évoqués précédemment. Les informations contenues dans ces espaceurs sont ensuite copiées dans des molécules appelées « guides » qui se déplacent librement à l’intérieur de la bactérie. À partir de ce moment-là, la bactérie est « immunisée ».

Si le même virus infecte à nouveau la bactérie, il sera reconnu par les molécules guides, qui, à leur tour « avertiront » les protéines Cas pour dégrader le virus envahisseur et éliminer l’infection. C’est pour cette raison que cet ensemble immunitaire porte le nom de CRISPR-Cas (5).

Ce fonctionnement est très similaire à celui mis en place par notre système immunitaire. Quand les anticorps reconnaissent un antigène, ils provoquent l’activation des cellules immunitaires, telles que les macrophages (cf. article « les anticorps et leur rôle dans la réponse immunitaire » https://www.monsystemeimmunitaire.fr/les-anticorps-et-leur-role-dans-la-reponse-immunitaire/).

Autres fonctions de l’ensemble CRISPR-Cas

Le système CRISPR-Cas peut également protéger toute la colonie bactérienne. Ainsi, lorsqu’une bactérie est infectée et qu’elle ne parvient pas à éliminer le virus, le système tue cette bactérie pour éviter la dissémination du virus dans les autres bactéries qui forment la colonie.

Dans les cas où la colonie bactérienne ne trouve pas de nutriments, le système CRISPR-Cas participe à la formation de spores qui permettront à la colonie de survivre jusqu’à ce que les conditions s’améliorent.

On a également observé que le système CRISPR-Cas aide certaines bactéries pathogènes comme Francisella novicida à ne pas être identifiées par le système immunitaire de l’hôte qu’elles vont infecter, ce qui augmente leur pathogénicité (5).

Pour conclure, cette découverte souligne l’importance du système immunitaire chez les êtres vivants, même les plus petits. Elle a valu à Francis Mojica de figurer parmi les personnes nommées pour recevoir le prix Nobel en 2017.

Bibliographie :

  • Sur Wikipedia [en ligne]. Disponible sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Clustered_Regularly_Interspaced_Short_Palindromic_Repeats]
  • Mojica, F.J, Díez-Villaseñor, C. García-Martínez, J. Soria, E. Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. J Mol Evol 2005. 60(2):174-182.
  • Barrangou R., et al. CRISPR provides acquired resistances against viruses in prokaryotes. Science 2007. 315(5819):1709-1712.
  • Jansen, R. Embden J.D., Gaastra W. Schouls, L.M. Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes. Mol Microbiol 2002. 43(6):1565-1575.
  • Mojica F M. “Sistemas CRISPR-Cas, una revolución biotecnológica con origen bacteriano”. Consulté le 8 mai 2018. Disponible en espagnol sur [ https://www.youtube.com/watch?v=GOK6FkfmHdQ&t=870s ].

Source : https://www.monsystemeimmunitaire.fr/saviez-vous-que-les-bacteries-sont-egalement-dotees-dun-systeme-immunitaire/

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  • Une bactérie pourrait favoriser la réponse immunitaire anticancéreuse - Les résultats d’une nouvelle étude pourraient expliquer le lien microbiome-immunothérapie – Publié le 18 mars 2021 par Israël Science Info desk – Medicine Weizmann (Israël) - Traduction du 5 novembre 2022 par Jacques Hallard d’un article intitulé « Bacteria May Aid Anti-Cancer Immune Response » - Référence : https://www.israelscienceinfo.com/en/medecine/weizmann-technion-usa-les-bacteries-peuvent-aider-a-la-reponse-immunitaire-anti-cancer/

    A 3D immunofluorescent image of melanoma cells (magenta) infected with bacteria (turquoise) ; cell nuclei are blue (picture Samuels Weizmann)

Photo - Une image immunofluorescente 3D de cellules de mélanome (magenta) infectées par des bactéries (turquoise) ; les noyaux des cellules sont bleus (photo Samuels Weizmann)

L’immunothérapie du cancer peut recevoir un coup de pouce d’une direction inattendue : les bactéries résidant dans les cellules tumorales. Dans une nouvelle étude publiée dans Nature, des chercheurs de l’Institut des sciences Weizmann et leurs collaborateurs ont découvert que le système immunitaire “voit” ces bactéries et montré qu’elles peuvent être exploitées pour provoquer une réaction immunitaire contre la tumeur. L’étude peut également aider à clarifier le lien entre l’immunothérapie et le microbiome intestinal, expliquant les résultats de recherches antérieures selon lesquelles le microbiome affecte le succès de l’immunothérapie.

Les traitements d’immunothérapie de la dernière décennie ont considérablement amélioré les taux de guérison de certains cancers, en particulier le mélanome malin ; mais dans le mélanome, ils ne fonctionnent encore que dans environ 40% des cas. La professeure Yardena Samuels du Département de biologie cellulaire moléculaire de Weizmann étudie les “signaux” moléculaires – des fragments de protéines, ou peptides, à la surface des cellules-qui marquent les cellules cancéreuses comme étrangères et peuvent donc servir de cibles supplémentaires potentielles pour l’immunothérapie. Dans la nouvelle étude, elle et ses collègues ont étendu leur recherche de nouveaux signes de cancer aux bactéries connues pour coloniser les tumeurs.

En utilisant des méthodes développées par son collègue du Département, le Dr Ravid Straussman, qui a été l’un des premiers à révéler la nature des “invités” bactériens dans les cellules cancéreuses, Samuels et son équipe, dirigée par le Dr Shelly Kalaora et Adi Nagler (co-premiers auteurs conjoints), ont analysé des échantillons de tissus de 17 tumeurs métastatiques du mélanome provenant de neuf patients. Ils ont obtenu des profils génomiques bactériens de ces tumeurs et ont ensuite appliqué une approche connue sous le nom de HLA-peptidomics pour identifier les peptides tumoraux qui peuvent être reconnus par le système immunitaire.

La recherche a été menée en collaboration avec le Dr Jennifer A. Wargo de l’Université du Texas MD Anderson Cancer Center, Houston, Texas ; Le Professeur Scott N. Peterson de l’Institut de découverte médicale Sanford Burnham Prebys, La Jolla, Californie ; Prof Eytan Ruppin de l’Institut national du Cancer, États-Unis ; Prof Arie Admon de l’Institut de technologie Technion – Israël et d’autres scientifiques.

L’analyse HLA peptidomics a révélé près de 300 peptides provenant de 41 bactéries différentes à la surface des cellules du mélanome. La nouvelle découverte cruciale était que les peptides étaient affichés à la surface des cellules cancéreuses par des complexes protéiques HLA – des complexes présents sur les membranes de toutes les cellules de notre corps et jouant un rôle dans la régulation de la réponse immunitaire. L’une des tâches du HLA est de sonner l’alarme sur tout ce qui est étranger en “présentant” des peptides étrangers au système immunitaire afin que les cellules T immunitaires puissent les “voir”. “En utilisant des peptidomiques HLA, nous avons pu révéler les peptides de la tumeur présentés par HLA de manière impartiale”, explique Kalaora. “Cette méthode nous a déjà permis dans le passé d’identifier des antigènes tumoraux qui ont montré des résultats prometteurs dans des essais cliniques.”

On ne sait pas pourquoi les cellules cancéreuses devraient accomplir un acte apparemment suicidaire de ce genre : présenter des peptides bactériens au système immunitaire, qui peut réagir en détruisant ces cellules. Mais quelle qu’en soit la raison, le fait que les cellules malignes affichent ces peptides de cette manière révèle un tout nouveau type d’interaction entre le système immunitaire et la tumeur.

Cette révélation fournit une explication potentielle de la façon dont le microbiome intestinal affecte l’immunothérapie. Certaines des bactéries identifiées par l’équipe étaient des microbes intestinaux connus. La présentation des peptides bactériens à la surface des cellules tumorales est susceptible de jouer un rôle dans la réponse immunitaire, et de futures études pourraient établir quels peptides bactériens améliorent cette réponse immunitaire, permettant aux médecins de prédire le succès de l’immunothérapie et d’adapter un traitement personnalisé en conséquence.

De plus, le fait que les peptides bactériens sur les cellules tumorales soient visibles par le système immunitaire peut être exploité pour améliorer l’immunothérapie. ’Beaucoup de ces peptides ont été partagés par différentes métastases du même patient ou par des tumeurs de différents patients, ce qui suggère qu’ils ont un potentiel thérapeutique et une puissante capacité à produire une activation immunitaire”, explique Nagler.

Dans une série d’expériences continues, Samuels et ses collègues ont incubé des cellules T de patients atteints de mélanome dans une boîte de laboratoire avec des peptides bactériens dérivés de cellules tumorales du même patient. Le résultat : Les cellules T ont été activées spécifiquement vers les peptides bactériens.

“Nos résultats suggèrent que les peptides bactériens présentés sur les cellules tumorales peuvent servir de cibles potentielles pour l’immunothérapie”, a déclaré Samuels. “Ils peuvent être exploités pour aider les lymphocytes T immunitaires à reconnaître la tumeur avec une plus grande précision, afin que ces cellules puissent mieux attaquer le cancer. Cette approche peut à l’avenir être utilisée en combinaison avec des médicaments d’immunothérapie existants.”

Ont également participé à cette recherche, de l’Institut des Sciences Weizmann : Dr. Deborah Nejman, Dr. Michal Alon, Chaya Barbolin, Dr. Ronen Levy, Sophie Trabish, Dr. Leore Geller, Polina Greenberg, Gal Yagel, Dr. Aviyah Peri et Lior Roitman du Département de Biologie Cellulaire Moléculaire ; Yuval Bussi, Dr. Adina Weinberger, Maya Lotan-Pompan et Prof. Eran Segal du Département d’Informatique et de Mathématiques Appliquées et du Département de Biologie Cellulaire Moléculaire ; Rotkopf et Ofra Golani du Département des installations de base des Sciences de la Vie ; Dr. Tali Dadosh et Dr. Smadar Levin-Zaidman du Département de Soutien à la Recherche Chimique ; Dr Garold Fuks du Département de Physique des Systèmes Complexes ; et Dr Raya Eilam du Département des Ressources Vétérinaires.

Recherche - La recherche du Professeur Yardena Samuels est soutenue par l’Institut EKARD pour la Recherche sur le Diagnostic du Cancer ; la Banque de Tumeurs Weizmann-Brésil ; le Centre Intégré de Cancérologie theMoross ; le Fonds Laboratory in the name of M. E. H créé par Margot et Ernst Hamburger ; la Fondation caritative Green Family ; le Fonds de Recherche sur le Mélanome de la Famille Wagner-Braunsberg ; le Fonds Jean-Jacques Brunschwig pour la Génétique Moléculaire du Cancer ; le Fonds Erica Drake ; Miel de Botton ; la Fondation Rising Tide ; la Fundación Ramón Areces ; le Fonds Hanna et Fonds de recherche sur le cancer du Dr Ludwik Wallach ; la Fiducie Jacques Asseoff ; la succession d’Adrian Finer ; la réplique de Mady Dukler ; Karl-Johan Persson ; et la succession de Malka Moskowitz. Le Professeur Samuels est titulaire de la chaire professorale de la famille Knell.

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Source : https://www.israelscienceinfo.com/en/medecine/weizmann-technion-usa-les-bacteries-peuvent-aider-a-la-reponse-immunitaire-anti-cancer/

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  • Article scientifique - Lutter contre les infections bactériennes : le système immunitaire des plantes est aussi très efficace ! - Référence Med Sci (Paris) 2016 ; 32 : 335–339
    Titre : Fighting bacterial infections : the plant immune system is also very efficient !

Justine Claverie1,*, Lény Teyssier1,2,*, Daphnée Brulé1, Marie-Claire Héloir1, Jean-Louis Connat2, Olivier Lamotte1b et Benoît Poinssot1a

1 UMR 1347 Agroécologie, AgroSup Dijon, CNRS, Inra, Univ. Bourgogne Franche-Comté, F-21000 Dijon, France
2 UMR 866 Lipides Nutrition Cancer, Inserm, Univ. Bourgogne Franche-Comté, F-21000 Dijon, France

a benoit.poinssot@dijon.inra.fr
b olivier.lamotte@dijon.inra.fr


Ces auteurs ont contribué également à ce travail.

Les micro-organismes ont conquis l’ensemble des niches écologiques de la biosphère et sont les êtres vivants les plus répandus à la surface de la terre. Les plantes et les animaux ont donc appris à vivre et à cohabiter avec eux, qu’ils leur soient bénéfiques ou nuisibles.

Comme les animaux, les plantes possèdent une immunité innée leur permettant de percevoir les micro-organismes agressifs. Des avancées majeures ont récemment permis d’identifier, chez les plantes, des récepteurs de l’immunité qui reconnaissent les signaux de danger qui sont associés à une invasion microbienne [
1].

Ces signaux sont de deux types : soit des motifs moléculaires directement associés aux agents pathogènes, les PAMP (pathogen-associated molecular pattern), soit des molécules libérées lors de lésions tissulaires de l’hôte, les DAMP (danger-associated molecular pattern).


Systèmes moléculaires de perception des agressions microbiennes

Chez les animaux comme chez les plantes, les DAMP et les PAMP sont reconnus par des récepteurs appelés PRR (pattern recognition receptor) [1,
2] (→).

(→) Voir la Synthèse de Y. Jamilloux et T. Henry, m/s n° 11, novembre 2013, page 975

Certains PRR doivent s’associer en complexes moléculaires avec d’autres protéines afin de reconnaître leur ligand. Chez les animaux, les PRR ont été identifiés pour la plupart des PAMP connus. Parmi ces récepteurs, on trouve par exemple les TLR1, les NLR et les CLR. Les orthologues2 de ces trois types de récepteurs ne semblent pas exister chez les plantes. Toutefois, des domaines protéiques de type LRR (leucine-rich repeat) sont conservés entre les PRR des deux règnes. Chez les plantes, les PRR reconnaissant des PAMP bactériens appartiennent à trois familles de protéines : les RLK, les RLP et les NB-LRR.

Certains PAMP bactériens, tels que la flagelline (Flg), le lipopolysaccharide (LPS) et le peptidoglycane (PGN), sont reconnus à la fois chez les plantes et les animaux (Figure 1). Toutefois les épitopes reconnus peuvent être différents entre les deux règnes. Ainsi, pour la flagelline, l’épitope de 22 acides aminés (Flg22) localisé dans la partie NH2-terminale est reconnu par le RLK FLS2 de la plante Arabidopsis thaliana, alors que, chez les mammifères, d’autres acides aminés forment l’épitope peptidique perçu par le TLR5 [
3]. Chez ces derniers, la flagelline peut aussi être perçue par le NLR cytoplasmique NAIP5. Pour le LPS, un PRR nommé LORE a récemment été identifié chez A. thaliana [
4] alors que, pour les mammifères, le récepteur reconnaissant le LPS est le TLR4 qui forme un complexe multimérique avec ses protéines accessoires. Enfin, la reconnaissance du PGN est assurée par le RLK CERK1 et les RLP LYM1 et LYM3 chez A. thaliana [3] tandis que, chez les animaux, le récepteur cytosolique NOD2 et le récepteur membranaire TLR2 assurent cette reconnaissance.


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 Figure 1. Différences et similitudes de perception des PAMP bactériens chez les plantes et les mammifères. Le système immunitaire emploie des classes variées de PRR qui permettent la détection rapide des bactéries au site de l’infection. Tandis que les PRR identifiés chez les plantes sont principalement membranaires, les récepteurs des mammifères peuvent être membranaires, cytoplasmiques ou localisés à la membrane des endosomes. Parmi les PAMP bactériens communément perçus par les plantes et les mammifères se trouvent le LPS, le PGN et la flagelline. Quelques couples PRR/PAMP identifiés chez les végétaux ou les mammifères sont représentés sur cette figure. Chez les plantes, le facteur d’élongation EF-Tu (elongation factor Tu) d’Escherichia coli est reconnu par le RLK EFR [3]. Son rôle chez les animaux n’est pas décrit. À l’inverse, l’acide lipotéichoïque (LTA) est reconnu par TLR2 chez les animaux mais sa perception n’est pas décrite chez les plantes. PGN : peptidoglycane ; Flg : flagelline ; LPS : lipopolysaccharide ; EF-Tu : elongation factor Tu ; EFR : elongation factor receptor ; LTA : acide lipotéichoïque ; TLR : toll like receptor ; FLS2 : flagellin sensing 2 ; NOD : nucleotide-binding oligomerization domain proteins ; LRR : leucin rich repeat ; LysM : lysin motif ; TIR : Toll/ interleukin 1-receptor domain ; CARD : caspase recruitment domain ; RLK : receptor-like kinase.


Signalisation et réponses immunitaires

L’exemple de la perception de la flagelline par son PRR dans le règne animal ou végétal permet de rendre compte des similitudes dans la signalisation cellulaire qui mène à l’induction d’une réponse immunitaire (Figure 2).


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 Figure 2. Principaux composants de la signalisation induite par la flagelline chez les plantes et les mammifères. La perception du PAMP par son PRR associé induit une cascade de signalisation conservée menant à l’activation de l’immunité innée chez les végétaux et les animaux. FLS2 : flagellin sensitive 2 ; BAK1 : BRI1 (brassinosteroid insensitive 1)-associated kinase 1 ; MEKK : MAP kinase kinase kinase ou MPK kinase kinase ou MAP3K ; MKK : MAP kinase kinase ou MPK kinase ou MAP2K ; MPK : mitogen-activated protein kinase ou MAPK ; WRKY : facteurs de transcription WRKY ; ROS : reactive oxygen species ; NO : nitric oxide ; TLR5 : Toll-like receptor 5 ; MyD88 : myeloid differentiation primary response gene 88 ; IRAK : interleukin-1 receptor-associated kinase ; TRAF6 : TNF (tumor necrosis factor) receptor associated factor 6 ; IKK : IκB kinase ; IκB : inhibitor of nuclear factor kappa-B ; NF-κB : nuclear factor-kappa B.

Chez les plantes, la perception de Flg22 par le récepteur FLS2 entraîne son association avec BAK1, un co-récepteur de type LRR-RK. La formation de ce complexe fonctionnel entraîne, entre autre, l’activation d’une cascade de MAP kinases, impliquant notamment MEKK, MKK4/5 et MPK3/6, qui conduit à l’activation de facteurs de transcription comme ceux de la famille WRKY, et aboutit à la transcription de gènes de défense [
5].

Ces gènes codent notamment des enzymes impliquées dans la synthèse de phytohormones (comme l’éthylène, l’acide jasmonique et l’acide salicylique), qui permettent d’amplifier la réponse immunitaire et d’avertir les cellules voisines. Ceci est à mettre en parallèle avec ce qui est observé dans les modèles animaux chez lesquels la reconnaissance de la flagelline par le TLR5 provoque le recrutement de protéines adaptatrices comme MyD88, entraînant l’autophosphorylation des kinases de la famille IRAK et leur association avec TRAF6. S’en suit l’induction d’une cascade de phosphorylation impliquant notamment les kinases du complexe IKK. Ce complexe permet la dégradation d’IκB et la translocation dans le noyau du facteur de transcription NF-κB, régulant ainsi l’expression de gènes codant des médiateurs de l’inflammation (comme les cytokines et les chémokines) qui vont permettre le recrutement de cellules de défense spécialisées.

La transduction du signal chez les plantes et chez les mammifères implique aussi la modification de flux d’ions au travers des membranes, en particulier du Ca2+, ainsi que la production de ROS (reactive oxygen species) ou de NO (monoxyde d’azote). L’ensemble de ces seconds messagers contribue également à l’expression d’un transcriptome de défense.

Chez les végétaux, la paroi cellulaire constitue une barrière physique de défense limitant la pénétration de l’agent pathogène. Une des premières réponses de la plante consiste à renforcer cette barrière structurale. Ainsi, l’accumulation de glycoprotéines riches en hydroxyproline et les réactions de pontage entre ces molécules augmentent sa résistance mécanique, comme cela est observé avec le collagène lors de la fibrose des tissus animaux. De plus, des appositions pariétales, structures constituées de composés phénoliques (lignine, subérine) ou de callose (polymère de β-1,3 glucanes), sont souvent observées aux sites d’infection et permettent de bloquer la pénétration des bactéries [
6].

Les plantes et les animaux synthétisent des composés antimicrobiens dont certains sont communs aux deux règnes, comme ceux de la famille des défensines et des thionines [
7].

Certaines molécules antimicrobiennes ne sont, en revanche, produites que par les cellules végétales comme les phytoalexines, des métabolites secondaires qui bloquent le développement des agresseurs.

Dans certains cas, l’immunité des plantes peut conduire à une mort cellulaire programmée, appelée réponse hypersensible, qui permet de restreindre la propagation des micro-organismes. Elle se traduit par l’apparition de lésions nécrotiques localisées aux sites d’infection. Les mécanismes conduisant à cette mort cellulaire sont encore mal connus. Elle peut cependant être comparée, par certains aspects, à l’apoptose ou à la pyroptose3 que l’on observe chez les animaux. Plusieurs évènements de la mort cellulaire programmée sont en effet similaires entre les deux règnes, tels que le relargage du cytochrome c par la mitochondrie, l’activation d’enzymes de type caspases ou caspases-like, la condensation de la chromatine, la fragmentation de l’ADN et la rétraction du cytoplasme [
8].


Contournement de l’immunité par les agents pathogènes

Comme chez les animaux, les pathogènes qui infectent les plantes sont capables de manipuler les fonctions cellulaires de leur hôte par l’intermédiaire d’effecteurs (protéines, toxines, etc.), facilitant ainsi leur dissémination. C’est le cas pour la bactérie Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) qui injecte certains de ses effecteurs dans les cellules végétales par l’intermédiaire d’un système de sécrétion de type III4. Ces effecteurs ciblent largement les voies de signalisation cellulaire qui aboutissent à la réponse immunitaire mais également celles qui induisent l’ouverture des stomates [
9].

Les stomates sont des pores naturels, localisés à la surface des feuilles, qui contrôlent les échanges gazeux. Délimités par deux cellules dites de garde, ces pores sont de véritables portes d’entrée pour les micro-organismes pathogènes. La reconnaissance des PAMP bactériens par les PRR de ces cellules conduit à leur fermeture. Parmi les effecteurs de la bactérie Pst, une toxine, la coronatine, provoque une réouverture des stomates facilitant ainsi la dissémination du pathogène [
10].

Les microbes qui infectent les animaux utilisent des stratégies similaires pour infecter leur hôte [1]. Leur détection par les cellules épithéliales ou par les cellules du système immunitaire induit une réponse de type inflammatoire qui, lorsqu’elle n’est pas maîtrisée, peut entraîner des complications sévères (dommages tissulaires, etc..).

Néanmoins, une voie dite inhibitrice, impliquant l’activation de récepteurs membranaires à motif ITIM (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif), permet de contrôler cette réponse. Plusieurs bactéries pathogènes sont capables de manipuler cette voie inhibitrice via des effecteurs qui peuvent activer directement ces récepteurs. D’autres effecteurs bactériens possèdent un motif ITIM qui, mimant l’activation de ces récepteurs, atténuent les défenses de l’hôte.


Conclusion

Ainsi, les plantes utilisent contre l’agression bactérienne des stratégies de défense très proches de celles des vertébrés. La connaissance des mécanismes de l’immunité innée des animaux pourrait donc guider les recherches visant à mieux comprendre les voies de défense induites par les PAMP et les DAMP chez les végétaux. À l’heure où les préoccupations agroécologiques nous orientent vers une réduction des intrants5 en agriculture, ces connaissances permettront de développer de nouvelles stratégies de biocontrôle basées sur la stimulation des défenses naturelles des plantes.

Néanmoins, les similitudes des mécanismes de l’immunité entre végétaux et animaux mettent en exergue la nécessité de rester attentifs aux interférences qui pourraient advenir avec la santé des utilisateurs. En effet, l’utilisation de produits stimulant l’immunité des plantes pourrait également induire des réponses inflammatoires chez l’homme.


Liens d’intérêt - Les auteurs déclarent n’avoir aucun conflit d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.


Remerciements - Justine Claverie bénéficie d’une thèse co-financée par l’INRA et le Conseil Régional de Bourgogne, Leny Teyssier bénéficie d’une thèse financée par le Conseil Régional de Bourgogne, dans le cadre du projet FEDER « PHYTOSAFE ». Daphnée Brulé bénéficie d’un financement de l’ANR (projet PATRIC, ANR-13-KBBE-0001).


1 Voir Glossaire.


2 Séquences homologues au sein de deux espèces qui sont issues d’une séquence unique présente chez leur ancêtre commun. La divergence entre ces deux séquences est associée à un phénomène de spéciation.


3 Mort cellulaire programmée associée aux inflammatoires impliquant la caspase 1 activée par les pathogènes, en particulier intracellulaires.


4 Structure multi-protéique de nombreuses bactéries à Gram négatif qui permet la sécrétion de protéines à travers l’enveloppe bactérienne et leur injection directement dans le cytoplasme de la cellule hôte. Cette aiguille protéique connecte les compartiments intracellulaires des bactéries et de leur hôte.


5 Produits ajoutés aux terres et aux cultures afin d’améliorer le rendement agricole (engrais, pesticides, etc.).


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