Les granulocytes comprennent les basophiles, les éosinophiles et les neutrophiles. Les basophiles et les éosinophiles sont importants pour la défense de l’hôte contre les parasites. Ils sont également impliqués dans les réactions allergiques. Les neutrophiles, la cellule immunitaire innée la plus nombreuse, patrouillent à la recherche de problèmes en circulant dans la circulation sanguine. Ils peuvent phagocyter, ou ingérer, des bactéries, en les dégradant à l’intérieur de compartiments spéciaux appelés vésicules.
Les mastocytes sont également importants pour la défense contre les parasites. Les mastocytes sont présents dans les tissus et peuvent médier les réactions allergiques en libérant des produits chimiques inflammatoires comme l’histamine.
Les monocytes, qui se développent en macrophages, patrouillent également et répondent aux problèmes. On les trouve dans la circulation sanguine et dans les tissus. Les macrophages, « gros mangeur » en grec, sont nommés pour leur capacité à ingérer et à dégrader les bactéries. Dès leur activation, les monocytes et les macrophages coordonnent une réponse immunitaire en signalant le problème aux autres cellules immunitaires. Les macrophages ont également d’importantes fonctions non immunitaires, telles que le recyclage des cellules mortes, comme les globules rouges, et l’élimination des débris cellulaires. Ces fonctions « ménagères » se produisent sans activation d’une réponse immunitaire.
Les neutrophiles (en rouge) s’accumulent en quelques minutes aux sites de lésions tissulaires locales (centre). Ils communiquent alors entre eux à l’aide de lipides et d’autres médiateurs sécrétés pour former des « essaims » cellulaires. Leur mouvement coordonné et l’échange de signaux donnent alors l’ordre à d’autres cellules immunitaires innées, les macrophages et les monocytes (en vert), d’entourer l’amas de neutrophiles et de former une plaie étanche. Cette vidéo de 24 secondes représente un enregistrement de deux heures.
Les cellules dendritiques (DC) sont une importante cellule présentatrice d’antigènes (APC), et elles peuvent également se développer à partir de monocytes. Les antigènes sont des molécules provenant d’agents pathogènes, de cellules hôtes et d’allergènes qui peuvent être reconnus par les cellules immunitaires adaptatives. Les CPA comme les CD sont chargées de transformer les grosses molécules en fragments « lisibles » (antigènes) reconnus par les cellules B ou T adaptatives. Cependant, les antigènes seuls ne peuvent pas activer les lymphocytes T. Ils doivent être présentés avec la majeure partie des cellules appropriées. Ils doivent être présentés avec le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) approprié exprimé sur la CPA. Le CMH fournit un point de contrôle et aide les cellules immunitaires à distinguer les cellules hôtes des cellules étrangères.
Lire la suite sur le CMH dans Communication et tolérance immunitaire.
Les cellules tueuses naturelles (NK) présentent des caractéristiques de l’immunité innée et adaptative. Elles sont importantes pour reconnaître et tuer les cellules infectées par un virus ou les cellules tumorales. Elles contiennent des compartiments intracellulaires appelés granules, qui sont remplis de protéines pouvant former des trous dans la cellule cible et également provoquer l’apoptose, le processus de mort cellulaire programmée. Il est important de distinguer l’apoptose d’autres formes de mort cellulaire comme la nécrose. L’apoptose, contrairement à la nécrose, ne libère pas de signaux de danger pouvant entraîner une plus grande activation immunitaire et une inflammation. Grâce à l’apoptose, les cellules immunitaires peuvent éliminer discrètement les cellules infectées et limiter les dommages causés par les spectateurs. Récemment, des chercheurs ont montré dans des modèles de souris que les cellules NK, comme les cellules adaptatives, peuvent être conservées en tant que cellules mémoires et répondre à des infections ultérieures par le même pathogène.
Cellules adaptatives
Les cellules B ont deux fonctions majeures : Elles présentent des antigènes aux cellules T et, surtout, elles produisent des anticorps pour neutraliser les microbes infectieux. Les anticorps recouvrent la surface d’un agent pathogène et jouent trois rôles majeurs : la neutralisation, l’opsonisation et l’activation du complément.
La neutralisation se produit lorsque l’agent pathogène, parce qu’il est recouvert d’anticorps, est incapable de se lier et d’infecter les cellules hôtes. Dans l’opsonisation, un agent pathogène lié à des anticorps sert de drapeau rouge pour alerter les cellules immunitaires comme les neutrophiles et les macrophages, afin qu’elles engloutissent et digèrent l’agent pathogène. Le complément est un processus qui permet de détruire directement, ou de lyser, les bactéries.
Lisez plus sur le complément dans la section Communication.
Les anticorps sont exprimés de deux manières. Le récepteur des cellules B (BCR), qui se trouve à la surface d’une cellule B, est en fait un anticorps. Les cellules B sécrètent également des anticorps pour diffuser et se lier aux agents pathogènes. Cette double expression est importante car le problème initial, par exemple une bactérie, est reconnu par un BCR unique et active le lymphocyte B. Le lymphocyte B activé réagit en sécrétant des anticorps. La cellule B activée répond en sécrétant des anticorps, essentiellement le BCR mais sous forme soluble. Cela garantit que la réponse est spécifique contre la bactérie qui a déclenché tout le processus.
Chaque anticorps est unique, mais ils entrent dans des catégories générales : IgM, IgD, IgG, IgA et IgE. (Ig est l’abréviation d’immunoglobuline, qui est un autre mot pour anticorps.) Bien qu’ils aient des rôles qui se chevauchent, l’IgM est généralement important pour l’activation du complément ; l’IgD est impliqué dans l’activation des basophiles ; l’IgG est important pour la neutralisation, l’opsonisation et l’activation du complément ; l’IgA est essentiel pour la neutralisation dans le tractus gastro-intestinal ; et l’IgE est nécessaire pour activer les mastocytes dans les réponses parasitaires et allergiques.
Les cellules T ont une variété de rôles et sont classées par sous-ensembles. Les cellules T sont divisées en deux grandes catégories : Les cellules T CD8+ ou les cellules T CD4+, en fonction de la protéine présente à la surface de la cellule. Les cellules T remplissent de multiples fonctions, notamment la destruction des cellules infectées et l’activation ou le recrutement d’autres cellules immunitaires.
Les cellules T CD8+ sont également appelées cellules T cytotoxiques ou lymphocytes cytotoxiques (CTL). Ils sont essentiels pour reconnaître et éliminer les cellules infectées par des virus et les cellules cancéreuses. Les CTL possèdent des compartiments spécialisés, ou granules, contenant des cytotoxines qui provoquent l’apoptose, c’est-à-dire la mort cellulaire programmée. En raison de sa puissance, la libération des granules est étroitement régulée par le système immunitaire.
Les quatre principaux sous-ensembles de cellules T CD4+ sont les TH1, TH2, TH17 et Treg, le terme « TH » faisant référence à « cellule auxiliaire T ». Les cellules TH1 sont essentielles pour coordonner les réponses immunitaires contre les microbes intracellulaires, en particulier les bactéries. Elles produisent et sécrètent des molécules qui alertent et activent d’autres cellules immunitaires, comme les macrophages qui dévorent les bactéries. Les cellules TH2 sont importantes pour coordonner les réponses immunitaires contre les pathogènes extracellulaires, comme les helminthes (vers parasites), en alertant les cellules B, les granulocytes et les mastocytes. Les cellules TH17 doivent leur nom à leur capacité à produire de l’interleukine 17 (IL-17), une molécule de signalisation qui active les cellules immunitaires et non immunitaires. Les cellules TH17 sont importantes pour le recrutement des neutrophiles.
Les cellules T régulatrices (Tregs), comme leur nom l’indique, surveillent et inhibent l’activité des autres cellules T. Elles empêchent l’activation immunitaire indésirable et maintiennent la tolérance. Ils empêchent une activation immunitaire indésirable et maintiennent la tolérance, ou la prévention des réponses immunitaires contre les propres cellules et antigènes de l’organisme.
Lire plus sur la tolérance dans Tolérance immunitaire.
Communication
Les cellules immunitaires communiquent de plusieurs façons, soit par contact de cellule à cellule, soit par des molécules de signalisation sécrétées. Les récepteurs et les ligands sont fondamentaux pour la communication cellulaire. Les récepteurs sont des structures protéiques qui peuvent être exprimées à la surface d’une cellule ou dans des compartiments intracellulaires. Les molécules qui activent les récepteurs sont appelées ligands, qui peuvent être flottants ou liés à la membrane.
L’interaction ligand-récepteur entraîne une série d’événements à l’intérieur de la cellule impliquant des réseaux de molécules intracellulaires qui relaient le message. En modifiant l’expression et la densité de divers récepteurs et ligands, les cellules immunitaires peuvent envoyer des instructions spécifiques adaptées à la situation en cours.
Les cytokines sont de petites protéines aux fonctions diverses. Dans l’immunité, il existe plusieurs catégories de cytokines importantes pour la croissance, l’activation et la fonction des cellules immunitaires.
- Les facteurs de stimulation des colonies sont essentiels au développement et à la différenciation des cellules.
- Les interférons sont nécessaires à l’activation des cellules immunitaires. Les interférons de type I médient les réponses immunitaires antivirales, et l’interféron de type II est important pour les réponses antibactériennes.
- Les interleukines, qui existent en plus de 30 variétés, fournissent des instructions spécifiques au contexte, avec des réponses activatrices ou inhibitrices.
- Les chimiokines sont fabriquées dans des endroits spécifiques du corps ou sur un site d’infection pour attirer les cellules immunitaires. Différentes chimiokines vont recruter différentes cellules immunitaires sur le site nécessaire.
- La famille des cytokines du facteur de nécrose tumorale (TNF) stimule la prolifération et l’activation des cellules immunitaires. Elles sont essentielles à l’activation des réponses inflammatoires et, à ce titre, les bloqueurs de TNF sont utilisés pour traiter une variété de troubles, y compris certaines maladies auto-immunes.
Les récepteurs TLR (TLR-like receptors) sont exprimés sur les cellules immunitaires innées, comme les macrophages et les cellules dendritiques. Ils sont situés à la surface des cellules ou dans des compartiments intracellulaires car les microbes peuvent se trouver dans l’organisme ou à l’intérieur de cellules infectées. Les TLR reconnaissent des modèles microbiens généraux et sont essentiels à l’activation des cellules immunitaires innées et aux réponses inflammatoires.
Les récepteurs des cellules B (BCR) et les récepteurs des cellules T (TCR) sont exprimés sur les cellules immunitaires adaptatives. Ils se trouvent tous deux à la surface des cellules, mais les BCR sont également sécrétés sous forme d’anticorps pour neutraliser les agents pathogènes. Les gènes des BCR et des TCR sont réarrangés de manière aléatoire à des stades spécifiques de la maturation cellulaire, ce qui donne lieu à des récepteurs uniques qui peuvent potentiellement reconnaître n’importe quoi. La génération aléatoire des récepteurs permet au système immunitaire de répondre à des problèmes imprévus. Ils expliquent également pourquoi les cellules B ou T à mémoire sont hautement spécifiques et, lorsqu’elles rencontrent à nouveau leur pathogène spécifique, peuvent immédiatement induire une réponse immunitaire neutralisante.
Les protéines du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH), ou antigène leucocytaire humain (HLA), jouent deux rôles généraux.
Les protéines du CMH fonctionnent comme des supports pour présenter les antigènes sur les surfaces cellulaires. Les protéines du CMH de classe I sont essentielles pour présenter les antigènes viraux et sont exprimées par presque tous les types de cellules, à l’exception des globules rouges. Toute cellule infectée par un virus a la possibilité de signaler le problème par l’intermédiaire des protéines du CMH de classe I. En réponse, les lymphocytes T CD8+ (également appelés CTL) vont reconnaître et tuer les cellules infectées. Les protéines du CMH de classe II ne sont généralement exprimées que par les cellules présentatrices d’antigènes comme les cellules dendritiques et les macrophages. Les protéines du CMH de classe II sont importantes pour présenter les antigènes aux cellules T CD4+. Les antigènes du CMH de classe II sont variés et comprennent à la fois des molécules provenant de l’agent pathogène et de l’hôte.
Les protéines du CMH signalent également si une cellule est une cellule hôte ou une cellule étrangère. Elles sont très diverses, et chaque personne possède un ensemble unique de protéines du CMH hérité de ses parents. Il existe donc des similitudes dans les protéines du CMH entre les membres d’une même famille. Les cellules immunitaires utilisent le CMH pour déterminer si une cellule est amie ou non. Lors d’une transplantation d’organe, les protéines CMH ou HLA des donneurs et des receveurs sont appariées afin de réduire le risque de rejet de la greffe, qui se produit lorsque le système immunitaire du receveur attaque le tissu ou l’organe du donneur. Dans le cas d’une transplantation de cellules souches ou de moelle osseuse, un mauvais appariement du CMH ou du HLA peut entraîner une maladie du greffon contre l’hôte, qui se produit lorsque les cellules du donneur attaquent l’organisme du receveur.
Le complément désigne un processus unique qui élimine les agents pathogènes ou les cellules mourantes et active également les cellules immunitaires. Le complément est constitué d’une série de protéines présentes dans le sang qui forment un complexe d’attaque de la membrane. Les protéines du complément ne sont activées par des enzymes que lorsqu’un problème, comme une infection, survient. Les protéines du complément activées se collent à un agent pathogène, recrutant et activant d’autres protéines du complément, qui s’assemblent dans un ordre spécifique pour former un pore ou un trou rond. Le complément perce littéralement de petits trous dans l’agent pathogène, créant des fuites qui entraînent la mort des cellules. Les protéines du complément servent également de molécules de signalisation qui alertent les cellules immunitaires et les recrutent dans la zone à problème.