Jeudi 6 mars

• 10. Cytokines et régulation des réponses immunitaires

• 11. Immunité anti-infectieuse et vaccins• (12. Tolérance et rupture de tolérance)

• 13. Les hypersensibilités

Infections virales

Infections virales

• Particules virales libres• Interaction avec un récepteur cellulaire• Infection cellulaire• Eventuelle phase de latence• Expression de protéines virales par la

cellule infectée• Synthèse de nouveaux virions et infection

de nouvelles cellules

Intervention précoce : neutralisation des particules

virales libres par des anticorps neutralisants

Anticorps neutralisants

• La neutralisation virale est la perte du pouvoir infectieux du virion après liaison avec un anticorps neutralisant. Elle est le résultat de l’interaction entre le virus, l’anticorps et la cellule-hôte

Moyens par lesquels des anticorps peuvent être neutralisants

• Blocage de l’accès de la protéine virale d’attachement au récepteur cellulaire (encombrement ou modification conformationnelle allostérique)

• Inhibition de la fusion de l’enveloppe virale avec la membrane cellulaire

• Inhibition de la décapsidation• Perte du RNA génomique par modification

conformationnelle du virus après liaison à l’anticorps (fièvre aphteuse)

• …

Tous les anticorps ne sont pas égaux dans leur capacité neutralisante

• Généralement, meilleure est l’affinité de l’anticorps pour son épitope viral, plus grand sera le pouvoir neutralisant

• L’hypermutation somatique et la maturation d’affinité augmentent donc le pouvoir neutralisant des anticorps

• Les IgM sont rarement neutralisantes

Le pouvoir neutralisant d’un anticorps est difficile à étudier!

• Pas toujours de bonnes corrélation entre les observations in vitro et in vivo

• Des anticorps neutralisants in vitro n’assurent parfois aucune protection in vivo

• Et vice versa…

Comment un anticorps qui n’est pas neutralisant peut-il avoir un effet

antiviral?

• Activation du complément (IgM)– Complète, jusqu’au MAC (virus enveloppés)– Incomplète et accrochage de fragments de

compléments (p. ex. C3b) sur le complexe immun avec acquisition d’un effet neutralisant (encombrement plus important)

• Opsonisation

Lymphocytes T cytotoxiques

• Rôle essentiel pour éliminer les cellules infectées par le virus

• Reconnaissance de peptides viraux présentés par des molécules MHC I

• Aide des T CD4 de type Th1 requise

Immunité naturelle

• Interférons et – Sécrétion induite dans plusieurs types cellulaires par le RNA

viral double brin– Inhibe la synthèse de protéines en favorisant la dégradation

des mRNA (L-RNAse) et en inactivant un facteur d’initiation de la translation (PKR)

• Voie alterne du complément– Pour virus enveloppés

• Cellules Natural Killer– Notamment via la perte des molécules MHC I par les cellules

infectées par certains virus

Comment tous ces acteurs (anticorps, lymphocytes T

cytotoxiques, immunité naturelle) se mettent-ils en place?

• Ça dépend du caractère primaire, secondaire ou chronique de l’infection!

Lors d’une infection primaire

• Pas le temps pour produire des anticorps neutralisants

• Première ligne de défense (généralement insuffisante)– IgM et complément– Immunité naturelle

• Seconde ligne de défense– Lymphocytes T cytotoxiques

Cinétique de la réponse cytotoxique antivirale

• En cas de primoinfection, les réponses cytotoxiques deviennent détectables après 3-4 jours mais ne culminent qu’après 10 jours

Lors d’une exposition secondaire ou chez un individu immunisé

• Les anticorps neutralisants peuvent empêcher toute infection

• Si nécessaire, seconde ligne de défense beaucoup plus rapidement mise en place– Réponse mémoire des lymphocytes T CD8

cytotoxiques

Lors d’une infection chronique (virus latents type Herpès, HIV,

HPV)

• Rôle essentiel des lymphocytes T CD8+ dans l’établissement d’une « cohabitation pacifique » avec le virus.

Mécanismes d’échappement des virus

• Antagonisme des effets des interférons- et -– Virus de l’hépatite C : protéine qui inhibe la

PKR

• Antagonisme de la présentation des peptides viraux par le CMH– Herpès simplex : inhibition des transporteurs de

peptides (protéines TAP)

Transport des peptides vers le réticulum endoplasmique

Transporters associated with

antigen processing

Antagonisme de la présentation des peptides viraux par le CMH

• Inhibition des transporteurs de peptides (protéines TAP) (Herpès simplex)

• inhibition de l’expression des molécules CMH de classe I (CMV et nombreux autres)

• Inhibition de l’expression des molécules CMH de classe II (CMV, rougeole, VIH)

La parade à la perte d’expression des molécules CMH I par les

cellules infectées :

Les cellules natural killer (NK)

Les récepteurs KIR (Killer Inhibitory Receptors)

Mécanismes d’échappement des virus

• Variation antigénique (influenza, rhinovirus, VIH)

Un exemple : le virus influenza

Influenza

• Le récepteur viral : la glycoprotéine HA (hémagglutinine) qui se lie à des molécules d’acide sialique des glycoprotéines et glycolipides des cellules de l’hôte

• Lors d’une réponse secondaire : rôle protecteur (neutralisant) d’anticorps dirigés contre HA

Mais variations antigéniques majeures d’influenza!

• Deux types de variations– Antigenic drift (dérive antigénique)

• Accumulation progressive de mutations ponctuelles avec modification lente des déterminants de l’HA

– Les anticorps neutralisants gardent une certaine compétence

– Antigenic shift (changement antigénique)• Modification totale et subite des déterminants

– Perte de compétence totale et subite des ac neutralisants

Drift et shift

Mécanismes d’échappement des virus

• Cycles de répétition latent de certains virus (p. ex. EBV)– Les protéines dont les peptides sont reconnus

par les CTL ne sont plus exprimées– La cellule infectée n’est donc plus repérée par

le système immunitaire

Infections bactériennes

• Bien distinguer les bactéries purement extracellulaires (les plus fréquentes) des bactéries qui peuvent « se cacher » à l’intérieur des cellules

Infections par des bactéries extracellulaires

• Rôle fondamental des anticorps et des phagocytes (polynucléaires neutrophiles et macrophages)

• Pas de rôle direct des lymphocytes T mais participent à la réponse inflammatoire locale (avec les macrophages notamment)

Anticorps

• « Exclusion immune » à la « porte d’entrée »– Les anticorps agglutinent ou immobilisent les

bactéries au niveau épithélial : élimination plus facile par les cils et le mucus

– Blocage des adhésines bactériennes (p. ex certaines souches d’E Coli entérotoxigènes; vibrio cholerae,…)

– Rôle majeur des IgA

Anticorps

• Activation de la voie classique et lyse par le MAC– Surtout pour bactéries Gram-

• Opsonisation– Surtout pour bactéries Gram+ (Staphylocoque,

streptocoque, pneumocoque)– Propriété directe des IgG– Propriété indirecte des IgM via C3b

Complément

• Soit voie classique soit voie alterne

• Soit lyse de la bactérie par le MAC (Gram-) soit opsonisation via le C3b

• Production d’anaphylatoxines– Dégranulation des basophiles– recrutement de lymphocytes T, de

macrophages, de polynucléaires

Importance de la neutralisation de certaines toxines bactériennes par les

anticorps

• Toxine tétanique

• Toxine diphérique

Anticorps et bactéries extracellulaires

p.ex. diphtérie, tétanos

Anticorps et bactéries extracellulaires

Essentiellement bactéries Gram-

Anticorps et bactéries extracellulaires

L’opsonisation est ESSENTIELLE pour la phagocytose des bactéries qui possèdent des capsules polysaccharidiques(Pneumocoque, hemophilus

influenzae, méningocoque)

Bactéries intracellulaires

• Exemple : mycobactéries (tuberculose), salmonella, listeria, brucella

• Peu d’efficacité des anticorps• Importance de l’immunité à médiation

cellulaire• Les systèmes microbicides du macrophage

ne sont capables de tuer les bactéries que s’il y a eu exposition à l’interféron-

Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis

• Les souris IFN- KO meurent après inoculation de BCG (bacille tuberculeux atténué)

Une forte réponse de type Th1 est indispensable pour contrôler une

tuberculose

Helminthiases

• Infection chronique par certains helminthes (microfilaire, bilharziose à S. Mansoni,…) : développement d’une réponse de type Th2 avec mobilisation des IgE et des éosinophiles (qui jouent le rôle de cellules K et exercent un phénomène d’ADCC contre le parasite)

Accroissement important des IgE et des éosinophiles dans les infestations chroniques par des vers

Immunité contre les ectoparasites

• Mal connue

• Rôle central du polynucléaire basophile?

Vaccination

• Vaccination = immunisation active

• Ne pas confondre immunisation active et immunisation passive (transfert d’anticorps d’un individu à un autre)

Vaccins

• Assurer le développement d’une mémoire immunitaire durable

• Mémoire– Plus grande fréquence de cellules répondeuses– Réponse intrinsèquement plus efficace

• B : sécrétion d’anticorps de forte affinité• T : différenciation plus rapide en lymphocytes T

cytotoxiques (mémoire Th1+mémoire CD8 cytotoxique)

Plusieurs types de vaccins

• Microorganisme entier– Tué– Vivant atténué

• Macromolécule (protéine ou polysaccharide)– Purifiée– Synthétique

Les vaccins vivants atténués sont généralement plus efficaces que

les vaccins tués (surtout pour stimuler une réponse de type

Th1)

…mais ils peuvent être dangereux (récupération d’un

phénotype virulent, immunodépression de l’hôte)

Les vaccins particulaires

• Généralement mieux tolérés que les vaccins constitués par des microorganismes entiers (vivants ou tués)

• Une macromolécule donnée, antigénique pour les lymphocytes B ne fournira pas nécessairement de bons peptides antigéniques pour les lymphocytes T– Pas d’aide adéquate de la réponse humorale

– Pas de réponse à médiation cellulaire

Vaccins polysaccharidiques

• Certains polysaccharides ont une telle affinité pour le BCR qu’ils peuvent activer le lymphocyte B en l’absence d’aide des lymphocytes T : on parle d’antigènes thymo-indépendants– Indépendance totale : T-indépendants de type I– Besoin d’une certaine aide non spécifique : T-

indépendants de type II

Réponse humorale contre antigènes thymo-indépendants

• Immunopoïèse absente ou de mauvaise qualité

• IgM mais peu d’autres sous-classes

• Pas de maturation d’affinité

• Pas de mémoire

Lors d’une infection

• L’antigène polysaccharidique est en étroite connexion avec des protéines de l’agent infectieux, des lymphocytes T CD4+ seront donc stimulés simultanément et à proximité des lymphocytes B activés par le polysaccharide

• Cette activation simultanée des CD4 permet une certaine immunopoïèse

Vaccin purement polysaccharidique

• Pas d’aide des lymphocytes T CD4

• IgM mais pas d’autres sous-classes

• Pas de mémoire– Intérêt à conjuguer le polysaccharide avec une

protéine pour recruter une aide indirecte des lymphocytes T CD4

Les vaccins polysaccharidiques : application pratique du rôle des

lymphocytes T CD4 dans l’immunopoïèse

Vaccins recombinants

• Plus sûr que la purification• Moins d’effets secondaires• Plus facile à produire• Pas plus efficaces que les vaccins

particulaires purifiés• Réponses Th1 difficiles à induire• Parfois problèmes d’épitopes

conformationnels pour réponses humorales

Vaccins multivalents

Comment favoriser le développement d’une bonne

réponse à médiation cellulaire?

Favoriser la présentation de l’antigène par les cellules

dendritiques (ou des macrophages activés) et créer

localement un climat cytokinique de type Th1

Effet de certains adjuvants

• Adjuvant : préparation qui administrée en même temps qu’un antigène, accroît la réponse immunitaire à ce dernier

Adjuvants

• Deux types de propriétés– Physicochimiques : augmentent la dispersion de

l’antigène et retardent sa dégradation• Sels minéraux (hydroxyde d’alumine), substances

tensio-actives (huileuses)

– Immunostimulantes• Produits de parois microbiennes qui vont stimuler

les récepteurs de l’immunité naturelle sur les cellules présentatrices d’antigènes

Adjuvant de Freund

– Incomplet (IFA) : agent émulsionnant– Complet (CFA) : agent émulsionnant +glycolipides

extraits de Mycobacterium tuberculosis

Pour faire une bonne réponse à médiation cellulaire avec

lymphocytes T cytotoxiques

• Il faut des lymphocytes T CD4 de type Th1

• Mais il faut aussi initier la réponse des lymphocytes T cytotoxiques en leur présentant leur antigène sur des molécules CMH I

La présentation des antigènes vaccinaux par des molécules

CMH I est très difficile avec des vaccins tués ou particulaires

Trois solutions possibles

• Vecteurs viraux recombinants

• Liposomes, ISCOMS

• Vaccins DNA

• Induire le cross-priming?

Vecteurs viraux recombinants

Liposomes, ISCOMs

Liposomes, Iscoms

Une perspective très prometteuse: les vaccins DNA

• Induction très efficace des réponses Th1 et Th2

• Réponse plus durable

• Pas de problèmes conformationnels

• Administration plus facile