Le système immunitaire est un système de défense complexe contre les corps étrangers et en particulier les agents infectieux. Il existe deux types d'immunité : l'immunité innée et l'immunité adaptative.

Immunité innée

L'immunité innée repose sur la circulation dans le sang de cellules spécifiques : les macrophages, les leucocytes neutrophiles et les cellules dendritiques. Macrophages et leucocytes neutrophiles ont pour fonction de détruire les agents reconnus comme des intrus (ou les déchets produits par l'apoptose des cellules). Les leucocytes neutrophiles meurent en général après avoir éliminé l'intrus et forment ce qu l'on appelle le "pus". Les cellules dendritiques ont une fonction différente. Elles internalisent l'agent infectieux et le découpent avant de remonter aux organes lymphoïdes (ganglions, thymus...).

L'action des macrophages est activée par des récepteurs PAMP (Pathogen associated molecular pattern) et DAMP (Damage associated molecular pattern) ou des récepteurs cytokiniques. Les récepteurs PAMP reconnaissent des motifs associés en général à des agents pathogènes, les récepteurs DAMP les motifs des déchets de cellules apoptosées. Les cellules dendritiques sont activées par des récepteurs PAMP (aussi appelés récepteurs de type Toll (TLR).

Immunité adaptative : les lymphocytes

Il y a trois sous-familles de lymphocytes :

• les lymphocytes B, ou plasmocytes, fabriqués dans la moelle osseuse,
• les lymphocytes T qui sont fabriqués également dans la moelle osseuse avant de se différencier dans le thymus,
• les lymphocytes NK (natural killer).

Les plasmocytes sont transportés par le sang ou la lymphe vers le site de l'infection. Ils fabriquent des anticorps capables de neutraliser les agents pathogènes responsables de l'infection et donc de les empécher d'infecter les cellules. On parle d’immunité humorale.

Les lymphocytes T quant à eux se différencient dans le thymus en lymphocytes T cytotoxiques (tueurs de cellules), associés au corécepteur CD8, et en lymphocytes T auxiliaires, associés au corécepteur CD4 (les corécepteurs sont des protéines membranaires qui interviennent dans la fonctionnalité des lymphocytes). Les lymphocytes T CD8, une fois parvenus à maturité et activés, détruisent les cellules infectées. Les lymphocytes T CD4 matures secrètent des cytokines et des chimiokines qui activent d'autres cellules intervenant dans la réponse immunitaire cellulaire.

Nota : les anticorps sont des glycoprotéines libérées par les lymphocytes B pour neutraliser les agents pathogènes ciblés par ceux-ci. Les lymphocytes T CD8 ne libèrent pas d'anticorps. Ils libèrent de la perforine, une protéine qui "fait des trous" dans la membrane des cellules cibles, et du granzyme, une enzyme qui pénétre par ces trous et déclenche l'apoptose de la cellule.

Les lymphocytes NK tirent sur tout ce qui bouge. Ils participent aux deux type de réponse immunitaire, l'immunité innée et l'immunité adaptative.

Maturation des lymphocytes

Les lymphocytes matures sont porteurs de protéines membranaires dont la configuration épouse l’empreinte des antigènes qui sont, d’un certains manière, la signature des agents pathogènes. Ces protéines membranaires sont des immunoglobulines (porteuses d’un BCR, un B-cell receptor) pour les lymphocytes B, ou des TCR (T-cell receptor) pour les lymphocytes T. Comment se fait-il qu’il existe des immunoglobulines ou des TCR pour chaque type d’antigène, et en particulier pour des antigènes auxquels le corps n’a jamais été confronté ?

Nota : les antigènes sont des segments des protéines qui tapissent les agents pathogènes et leur permettent de s’arrimer aux cellules qu’ils vont infecter.

L'adéquation entre antigène et BCR ou TCR est le fruit d’un long processus. Les cellules précurseurs des lymphocytes B et T sont générées dans le foie dès le stade fœtal puis dans la moelle osseuse. Prenons le cas des précurseurs des lymphocytes B. Les immunoglobulines sont constituées d’une partie fixe (la même pour tous les précurseurs) et d’une partie variable, elle-même composée d’une chaîne lourde et d’une chaîne légère. La combinaison chaîne lourde – chaîne légère est unique, spécifique à chaque lymphocyte. En fait, il peut exister jusqu’à deux millions de configurations différentes. Comment une telle diversité est elle possible sachant que les protéines sont exprimées par les gènes et que l’ADN ne comporte que 22000 gènes ?

Les chaînes lourdes sont comprennent 3 segments. Un segment est exprimé par un gène appartenant à une zone appelée J sur le chromosome 14. Le second par un gène appartenant à une zone appelée D et le troisième par un gène appartenant à une zone appelée V. Or, la zone V comprend 50 gènes différents, la zone D en comprend 30 et la zone J en comprend 6. Cela fait 50x30x6 = 9000 configurations possibles. Ce processus générateur de diversité est appelé recombinaison VDJ. Idem pour les chaînes légères mais avec moins de combinaisons différentes (320). Au total, cela en fait quand même 9000x320 soit 2,7 millions. Parmi toutes ces combinaisons, un certain nombre portent l’empreinte de protéines nécessaires au fonctionnement des cellules (les protéines du « soi »). Elles sont éliminées. Ce qui ramène le compte à deux millions.

A ce stade, les lymphocytes B sont dits naïfs. Ils n’ont jamais rencontré d’antigène. Ils migrent vers des organes lymphoïdes périphériques, les ganglions. C’est là qu’ils vont mûrir... ou mourir. Lorsqu’un lymphocyte B naïf rencontre un antigène (présenté par une cellule dendritique par exemple) qui s’adapte à sa configuration externe (on parle d’affinité), il rentre dans un nouveau cycle dit de maturation. Il se multiplie (prolifération clonale) tout en se diversifiant. Cette diversification est le produit d’une hypermutation somatique. La chaîne lourde et la chaîne légère ne sont pas reproduites à l’identique, des mutations interviennent à chaque division cellulaire. Certaines mutations réduisent l’affinité (et dans ce cas les cellules sont éliminées), d’autres au contraire l’améliore. On parle de maturation d’affinité. Les lymphocytes qui présentent l’affinité la plus grande sont sélectionnées (sélection naturelle : ce sont celles qui se reproduisent le mieux). Au tetme de ce processus, les lymphocytes sont dits effecteurs. Ils sont capables de s'attaquer efficacement à l'infection.

A l’issue de ce processus de maturation se produit une dernière diversification : certains lymphocytes deviennent des plasmocytes, de véritables usines à fabriquer des anticorps qui reproduisent les immunoglobulines issues de la maturation d’affinité, d’autres des lymphocytes B-mémoire, des lymphocytes qui conservent la mémoire de l'infection.

Le même processus se produit pour les lymphocytes T CD4 et CD8. A l'issue de ce processus, les lymphocytes sélectionnés sont notés T CD4+ et T CD8+.

Immunisation

Une fois l'infection combattue, les lymphocytes effecteurs meurent par apoptose. C'est la phase de contraction. Seuls les lymphocytes mémoires survivent. Ces lymphocytes mémoires sont capables de réagir plus rapidement, plus efficacement, et plus vigoureusement que les lymphocytes naïfs lors d’une rencontre ultérieure avec le même antigène.

L'immunité innée intervient immédiatement, l'immunité adaptative prend plusieurs jours avant de devenir efficace. Elle est beaucoup plus ciblée, donc plus efficace. Sa pérennité est cependant très variable : elle peut varier de quelques années à toute la vie.

Cytokines

Comme on l'a vu plus haut, la réponse immunitaire passe par l'émission de protéines spécialisées, les cytokines et les chimiokines, qui ont pour fonction d'alerter les cellules non infectées et de stimuler leur réponse immunitaite. Il existe deux principales classes de cytokines, les interférons et les interleukines. Outre le fait qu'ils stimulent la production de macrophages et de lymphocytes NK, les interférons agissent sur le processus de réplication du virus. Ils induisent la production, à l'intérieur des cellules, de protéines qui, une fois activées par l'ARN du virus, entravent sa réplication. Il existe différents types d'interleukines dont les fonctions sont très diverses. Certaines d'entre elles jouent un rôle dans le mécanisme de l'inflammation qui permet un afflux de sang aux zones infectées. Dans certains cas, la production de cytokines s'emballe. Il y a libèration d'un flot anormalement abondant de cytokines inflammatoires (cytokin storm, ou tempête de cytokines). Cela conduit à une hyperinflammation dont les effets sont le plus souvent délétères.