L'immunité adaptative complète l'immunité innée. Elle n'est présente que chez les vertébrés. L'immunité adaptative se met en place lentement. Elle agit de manière très spécifique contre les agents infectieux. L'immunité adaptative met en jeu des molécules particulières, les anticorps, et des cellules particulières, les lymphocytes. L'immunité adaptative développe également une mémoire immunitaire permettant une réponse plus rapide lors d'une nouvelle infection par le même agent pathogène.
Le lien entre l'immunité innée et l'immunité adaptative
L'immunité innée est rapide et immédiate après la contamination par un agent infectieux. Lors de la réaction inflammatoire, des cellules se transforment en cellules présentatrices de l'antigène (CPA). Elles vont activer d'autres cellules, les lymphocytes. C'est la réponse immunitaire adaptative qui permet de venir à bout de l'infection.
Les cellules présentatrices d'antigène : CPA
Lors de la réaction inflammatoire, les cellules dendritiques et certains macrophages sont devenus des cellules présentatrices d'antigène. Ces cellules migrent du lieu de l'infection vers les organes lymphoïdes secondaires dans lesquels elles présentent les antigènes aux lymphocytes. Cette étape déclenche la réaction immunitaire adaptative.
Les macrophages et les cellules dendritiques présentent les antigènes (motifs moléculaires de l'agent infectieux issus de la phagocytose) de l'agent infectieux aux cellules de l'immunité adaptative, les lymphocytes.
Complexe majeur d'histocompatibilité (CMH)
Le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) est un ensemble de molécules situées à la surface de toutes les cellules de l'organisme. Elles sont caractéristiques d'un organisme, ce sont les marqueurs du soi. Elles sont différentes pour chaque individu (hormis les vrais jumeaux).
Soi
Le soi désigne l'ensemble des cellules et des molécules d'un organisme. Il est différent pour chaque organisme.
Non-soi
Le non-soi désigne l'ensemble des cellules et des molécules qui n'appartiennent pas à l'organisme.
Les lymphocytes
Il existe deux catégories de lymphocytes : les lymphocytes B et les lymphocytes T. On les différencie par leurs récepteurs de surface et par leur mode d'action. Les lymphocytes sont des cellules de l'immunité adaptative fabriquées dans la moelle osseuse.
Lymphocyte B
Le lymphocyte B est une cellule du système immunitaire qui acquiert sa spécificité dans la moelle osseuse. Ses récepteurs sont des anticorps membranaires spécifiques à un antigène. Il se différencie en plasmocyte sécrétant des anticorps pour neutraliser l'antigène.
C'est dans la moelle rouge des os longs que les lymphocytes B et T sont produits et se spécialisent. La maturation (spécialisation) des lymphocytes B (LB) se fait dans la moelle osseuse, et celle des lymphocytes T (LT) dans le thymus. Une fois matures, ces cellules sont dites immunocompétentes. Elles vont pouvoir circuler dans le sang, la lymphe, la rate et les ganglions lymphatiques.
Cellules immunocompétentes
Les cellules sont dites immunocompétentes lorsqu'elles sont capables d'intervenir dans les réactions immunitaires.
- Les lymphocytes B (LB) possèdent à la surface de leur membrane des récepteurs nommés anticorps membranaires ou immunoglobulines membranaires.
- Les lymphocytes T (LT) possèdent à leur surface des récepteurs T.
Au microscope optique, on ne distingue pas ces récepteurs.
Les récepteurs sont spécifiques pour un antigène donné. Il existe au moins un récepteur pour chaque antigène que l'organisme peut rencontrer. C'est pourquoi on dit que l'immunité est adaptative. L'organisme s'adapte à l'antigène rencontré.
L'origine de la diversité des récepteurs
Pour lutter contre la très grande diversité d'antigènes, les lymphocytes doivent être très nombreux et différents. Ils se différencient par leurs récepteurs. Un lymphocyte ne porte qu'un seul type de récepteur (contrairement aux cellules sentinelles), c'est pourquoi ils doivent être variés et nombreux. Cette diversité est rendue possible par des réarrangements de gènes lors de la maturation des lymphocytes.
La diversité des récepteurs membranaires
Chaque lymphocyte possède des milliers de récepteurs membranaires tous identiques et les lymphocytes d'un clone possèdent tous le même récepteur. Cette diversité de récepteurs membranaires permet de reconnaître en principe tous les antigènes possibles.
Clone
Un clone est un ensemble de cellules identiques qui possèdent le même génotype.
Il est estimé qu'il y a :
- environ 5.1013 possibilités de récepteurs membranaires différents pouvant être formés pour les lymphocytes B ;
- environ 1018 récepteurs différents pouvant être formés pour les lymphocytes T.
Ces récepteurs sont acquis dans la moelle osseuse pour les LB et dans le thymus pour les LT.
Une première sélection élimine ce qui est incompatible avec le soi, évitant les réactions immunitaires qui se déclencheraient contre l'organisme lui-même. Les cellules restantes circulent dans un état dormant dans le sang et la lymphe.
Le génome humain contient environ 20 000 gènes. Sachant qu'un gène code pour un caractère, on est loin du nombre de gènes nécessaires pour coder tous les récepteurs différents. C'est par des réarrangements de gènes que cette diversité est créée.
Les récepteurs des lymphocytes B : les anticorps membranaires
Les anticorps membranaires des lymphocytes B sont formés lors de la maturation des lymphocytes B dans la moelle osseuse. Lors de cette maturation, deux étapes permettent de créer la grande diversité des anticorps :
- une recombinaison de segments de gènes exprimant les parties constantes et variables des chaînes lourdes et légères des anticorps ;
- un assemblage des chaînes lourdes et légères des anticorps.
Anticorps ou immunoglobuline
Un anticorps ou une immunoglobuline est une protéine formée par les lymphocytes B qui reconnaît spécifiquement un antigène à l'aide de sa partie variable.
Les anticorps sont formés de deux parties ou deux régions : une région variable et une région constante.
On peut schématiser ainsi la maturation des lymphocytes B :
Le déroulement de la réponse immunitaire adaptative
Il existe deux types de réponses immunitaires adaptatives : la réponse immunitaire faisant intervenir les lymphocytes B et la réponse immunitaire faisant intervenir les lymphocytes T. L'activation de ces deux réponses nécessite l'intervention des cellules présentatrices d'antigène (CPA) et d'un certain type de lymphocytes T, les lymphocytes T CD4.
L'intervention des T CD4
L'intervention des LT CD4 se déroule en quatre étapes : la sélection, l'amplification, la différenciation et la phase effectrice.
Activés par les CPA (sélection), les LT CD4 vont se multiplier et se différencier en LT CD4 mémoires et en LT auxiliaires. Ils produisent des interleukines (molécules chimiques) activant la réponse immunitaire des LB et T CD8 (phase effectrice).
Lymphocyte T CD4
Le lymphocyte T portant des récepteurs CD4 est nommé T CD4 ou LT CD4. Il acquiert sa spécificité dans le thymus. Ses récepteurs sont spécifiques à un antigène. Il est activé par les CPA et produit des interleukines stimulant la multiplication et la différenciation des LB et T CD8. Il est la cible du VIH.
Lymphocyte T CD8
Le lymphocyte T portant des récepteurs CD8 est nommé T CD8 ou LT CD8. Il acquiert sa spécificité dans le thymus. Ses récepteurs sont spécifiques à un antigène. Il se différencie en LT cytotoxique (LTc) pour détruire les cellules infectées par un virus ou les cellules tumorales.
- La sélection : Les lymphocytes T CD4 possédant les mêmes récepteurs (CD4) sont activés par les CPA formées lors de l'immunité innée. Cette sélection est spécifique : un antigène est reconnu par un récepteur.
- L'amplification : Les LT CD4 sélectionnés vont alors se multiplier par mitose.
- La différenciation : Les LT CD4 vont ensuite se différencier en LT auxiliaires et en LT CD4 mémoires.
- La phase effectrice : Les LT auxiliaires vont sécréter une cytokine, l'interleukine 2, qui va activer les lymphocytes B et T8.
Les LT CD4 mémoires serviront à fournir une réponse plus rapide si l'organisme rencontre à nouveau le même antigène.
Lymphocytes T auxiliaires
Les lymphocytes T auxiliaires (LT auxiliaires), aussi appelés lymphocytes T helpers (LTh), proviennent des LT CD4 qui ont été activés par les cellules présentatrices d'antigènes.
L'intervention des lymphocytes B
L'intervention des LB se déroule aussi en quatre étapes : la sélection, l'amplification, la différenciation et la phase effectrice. Les lymphocytes B sont activés par un contact spécifique avec l'antigène (sélection), ils n'ont pas besoin de CPA. Les LT auxiliaires vont entraîner la multiplication et la différenciation des LB en plasmocytes qui vont produire un très grand nombre d'anticorps circulant dans le sang et la lymphe (phase effectrice). Ces anticorps vont neutraliser les antigènes en formant des complexes immuns qui seront éliminés par phagocytose.
Complexe immun
Un complexe immun est un assemblage d'agents pathogènes, maintenus entre eux par des anticorps fixés aux antigènes.
L'intervention des lymphocytes B se déroule en plusieurs phases :
- La sélection : La reconnaissance d'un antigène de manière spécifique par un anticorps membranaire active un petit nombre de LB (possédant les mêmes récepteurs). Les LB n'ont pas besoin des CPA pour leur présenter l'antigène. L'antigène se fixe sur la partie variable de l'anticorps.
- L'amplification : Sous l'action de l'interleukine 2 sécrétée par les LT auxiliaires, les LB sélectionnés vont se multiplier par mitose et former un clone de LB.
- La différenciation clonale : Ces LB vont ensuite se différencier soit en LB mémoires, soit en plasmocytes.
- La phase effectrice : Les plasmocytes sécrètent alors des anticorps spécifiques de l'antigène ayant déclenché la réponse. Les anticorps vont reconnaître l'antigène et former des complexes immuns bloquant l'agent infectieux et facilitant son élimination par phagocyte. La phagocytose est réalisée par les macrophages.
L'intervention des lymphocytes T CD8
L'intervention des LT CD8 se déroule également en quatre étapes : la sélection, l'amplification, la différenciation et la phase effectrice. Les lymphocytes T CD8 sont activés par les CPA (sélection). Une fois activés, ils se multiplient et se différencient en T CD8 mémoires ou en LT cytotoxique (LTc). Ces LTc vont détruire les cellules infectées (phase effectrice).
L'intervention des T CD8 se déroule aussi en plusieurs étapes :
- La sélection : Un petit nombre de T CD8 (possédant les mêmes récepteurs CD8) sont sélectionnés grâce à la reconnaissance d'un antigène présent à la surface d'une CPA. Cette reconnaissance se fait de manière spécifique grâce aux récepteurs des LT (un récepteur ne peut reconnaître qu'un seul antigène).
- L'amplification : Les T CD8 sélectionnés vont se multiplier par mitose et former un clone de T CD8.
- La différenciation clonale : Les T CD8 vont se différencier soit en T CD8 mémoires, soit en LT cytotoxiques (LTc).
- La phase effectrice : Les LTc se fixent sur les cellules à détruire et provoque leur destruction. Les débris de la cellule détruite sont éliminés lors de la phagocytose par les macrophages.
Le bilan de la réponse adaptative
Les trois réactions immunitaires (innée, action des LB et action des LT) sont étroitement liées. Ces réactions se conjuguent pour lutter contre un élément étranger. Les différentes étapes permettant l'activation de la réponse immunitaire adaptative expliquent le délai de quelques jours nécessaires à sa mise en route.
La défense innée permet d'intervenir rapidement, localement, grâce à la phagocytose. Les CPA participent au déclenchement de la défense adaptative.
Un virus comme le virus responsable de la grippe peut être détecté par des cellules sentinelles.
La défense adaptative prend le relai lorsque la réponse innée ne suffit pas. Les LB vont agir grâce aux anticorps contre les antigènes se trouvant dans le milieu extracellulaire. Les LT vont agir contre des cellules infectées par un virus ou des cellules tumorales. Les LT CD4 régulent l'ensemble de cette réaction grâce à la sécrétion d'interleukines.
Dans le cas d'une infection grippale ou du Covid-19, des anticorps dirigés contre le virus sont présents dans le sang et la lymphe. On parle alors de séropositivité. Les LTc spécifiques, eux, vont détruire les cellules infectées, car le virus entre dans les cellules pour s'y reproduire. La destruction des cellules infectées bloque la prolifération du virus.
Le système immunitaire n'est pas un système isolé dans l'organisme. Il travaille en étroite collaboration avec le système nerveux et le système hormonal, avec lesquels les interactions sont nombreuses. Le tube digestif, par l'intermédiaire du microbiote, participe aussi au bon fonctionnement du système immunitaire.
Les phénomènes de sélection, amplification et différenciation expliquent le délai nécessaire à la mise en place de l'immunité adaptative. Quelques jours sont ainsi nécessaires avant la phase effectrice de l'immunité adaptative.
Le cas particulier du VIH
Le VIH, comme tous les virus, est un parasite intracellulaire dépendant, c'est-à-dire qu'il a besoin de la machinerie de la cellule qu'il infecte pour se répliquer. Chaque virus infecte un type de cellule particulier. Le virus la reconnaît et s'y accroche en fonction des récepteurs que celle-ci exprime à sa surface. Le VIH reconnaît les marqueurs membranaires CD4, il infecte donc les lymphocytes T CD4, à la base du fonctionnement du système immunitaire. Après la contamination par le VIH, le virus se multiplie, les anticorps se développent, c'est la primo-infection. Une phase asymptomatique suit, au cours de laquelle la charge virale et le taux d'anticorps restent stables. Lorsque la charge virale augmente et que la charge d'anticorps diminue, c'est la phase symptomatique au cours de laquelle des maladies opportunistes s'installent.
VIH
Le VIH est le virus de l'immunodéficience humaine qui est à l'origine du sida. Le VIH se transmet par voie sexuelle ou sanguine. C'est un rétrovirus, à ARN.
Sida
Le sida est le syndrome de l'immunodéficience acquise. Il regroupe l'ensemble des symptômes liés au VIH lorsque la maladie est déclarée.
Le déroulement de l'infection par le VIH peut être résumé en quelques étapes importantes :
- La contamination par le VIH se fait par le sang, les sécrétions sexuelles et le lait maternel.
- La primo-infection dure 2 mois. La personne infectée est dans un état de pseudo-grippe qui peut passer inaperçue. La charge virale augmente fortement pour ensuite devenir faible et les anticorps anti-VIH sont présents et en augmentation durant quatre à six semaines. La personne est dite séropositive.
- La phase asymptomatique dure 2 à 10 ans. La charge virale et le taux d'anticorps sont stables. Les LT CD4 sont en baisse mais toujours supérieurs à 200 par mm3.
- La phase symptomatique est la phase de sida déclaré, elle dure quelques années. La charge virale augmente, les LT CD4, les T CD8 et les anticorps sont en baisse. Les défenses immunitaires s'effondrent et des maladies opportunistes apparaissent (tuberculose, toxoplasmose, etc.).
Le VIH s'attaque au système immunitaire adaptatif, surtout aux LT CD4 qui jouent un rôle de pivot dans la réponse immunitaire adaptative.
Il va détruire peu à peu les LT CD4 qui ne pourront produire d'IL2. L'interleukine 2 étant indispensable à la multiplication et à la différenciation des LB et des T CD8, alors qu'une défense adaptative efficace devrait apparaître, l'organisme ne pourra mettre en route la réponse immunitaire adaptative et les maladies opportunistes feront leur apparition.
Il n'est en lui-même pas mortel, mais il permet à d'autres agents pathogènes, normalement éliminés par l'organisme, de proliférer.
Les décès provoqués par le VIH surviennent à cause des maladies opportunistes.
Maladie opportuniste
Une maladie opportuniste est une maladie normalement éliminée par le système immunitaire adaptatif, mais qui prolifère en cas d'infection par le VIH, lui-même s'attaquant à ce système.