Immunologie

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L'essentiel

Le système immunitaire permet à un organisme de développer une réponse immunitaire adaptée face à une attaque. Il peut s'agir d'une simple défense face à une agression physique, comme la barrière de la peau, mais aussi le développement chimique d'anticorps réagissant aux antigènes de virus ou de bactéries. Ce système immunitaire est formé d'organes comme la moelle osseuse, la rate, le thymus, les ganglions lymphatiques ou les amygdales. Pour stimuler les défenses immunitaires, on a recours à la vaccination ou à une sérologie adaptée à une infection précise. Le système immunitaire peut cependant être directement attaqué par des agressions comme celles provoquées par le virus VIH du SIDA, certains cancers ou lors de greffes d'organes.

La fiche

Du point de vue général, l'immunologie s'intéresse au système immunitaire de l'organisme et à sa réaction face à l'attaque d'organismes agressifs (pathogènes).
Depuis quelque temps, elle se consacre aussi aux greffes, à leurs allergies ou leurs rejets, et aux maladies dites auto-immunes. La préparation de vaccins efficaces et la lutte contre les cancers ou le SIDA sont aussi ses terrains d'action. En effet, le cancer correspond à la prolifération anormale de tumeurs constituées de cellules de l'organisme qui ne sont donc pas reconnues par le système immunitaire comme pathogènes ; quant au SIDA, le système immunitaire tout entier est concerné.
Le mot bactérie apparaît vers 1830, il dérive d'un mot grec signifiant bâtonnet ; mais en 1668, une bactérie avait déjà pu être observée au microscope par A. Van Leeuwenhoek. Ensuite, Koch et Pasteur ont étudié le rôle des bactéries dans la transmission des maladies.
Le système immunitaire
La fragilité de notre système immunitaire tient au fait qu'il doit répondre à une très grande diversité d'attaques pathogènes : virus de tailles diverses, bactéries, champignons et parasites, substances toxiques. La défense doit de plus être assurée sur des tissus qui sont eux-mêmes vivants. Le système immunitaire doit donc pouvoir reconnaître dans l'organisme ce qui est soi de ce qui ne l'est pas. Certains organismes animaux possèdent plusieurs systèmes immunitaires : par exemple, chez l'homme, le cerveau possède son propre système immunitaire.
Organes du système immunitaire
Les organes du système immunitaire forment le système lymphoïde.
Il existe quelques défenses « simples » dans l'organisme, comme les larmes au niveau des yeux, ou l'acide gastrique au niveau de l'estomac. Cette défense est appelée non spécifique, car elle n'est pas spécialement dirigée contre telle ou telle attaque précise.
Les organes constituant le système immunitaire sont la moelle osseuse (lieu de production de lymphocytes B appelée hématopoïèse), la rate, le réseau lymphatique (ganglions lymphatiques, réserve lymphatique et réseau), le thymus (glande située à la base du cou produisant des lymphocytes T) et au niveau des voies supérieures, les amygdales et les végétations.
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Les organes du système immunitaire© rue des écoles
Les organes du système immunitaire
Le réseau de circulation de la lymphe comprend des vaisseaux, des canaux (plus fins) et des capillaires lymphatiques. En fait, les globules blancs sont la plupart du temps hors du sang et résident dans le liquide interstitiel des cellules ; certains restent attachés à des organes (comme le foie ou les poumons). Des protéines peuvent quitter temporairement le système sanguin et se retrouver dans le liquide interstitiel. La lymphe interstitielle peut migrer des capillaires sanguins vers les canaux lymphatiques (avant de retourner dans le sang) et récupérer ces protéines ainsi que tous les agents pathogènes.
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La circulation de la lymphe© rue des écoles
La circulation de la lymphe
Les ganglions lymphatiques servent en quelque sorte de stations d'épuration de la lymphe. Leur structure est relativement globuleuse et est occupée par des lymphocytes B et des lymphocytes T. Lors de l'infection, l'organisme développe normalement un système de défense rapide d'élimination des agents infectieux : c'est la phagocytose, qui se traduit par une réaction inflammatoire.
Il existe des zones où les cellules immunitaires ne pénètrent jamais, par exemple dans les testicules ou à l'arrière de l'œil. Dans certaines situations, la peau ou le tube digestif peuvent aussi contenir des cellules lymphoïdes.
Infection virale : mode de contamination
Un virus (du latin virus, poison) est formé de protéines et d'acide nucléique ; il a besoin d'une autre cellule (appelée cellule hôte) pour se multiplier.
Tous les êtres vivants peuvent être infectés par des virus.
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L'infection d'une cellule par un virus© rue des écoles
L'infection d'une cellule par un virus
L'infection cellulaire par un virus se décompose en quelques étapes : le virus se fixe sur la cellule à infecter (1) et pénètre à travers la membrane plasmique (c'est l'adhésion) ; puis il « injecte » son programme génétique dans le cytoplasme de la cellule (2). Le noyau de la cellule reproduit alors le programme génétique du virus (3) par assimilation de l'ADN viral (réplication du virus), ce qui aboutit à la synthèse des protéines virales (toxines), leur assemblage (maturation du virus) et finalement la fabrication de nouveaux virus libres (appelés virions) dans la cellule (4). L'éclatement de la cellule infectée permet de libérer les virus (bourgeonnement) qui peuvent infecter de nouvelles cellules (5). C'est aussi, par exemple, le mode de réplication du virus du VIH.
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Cycle réplicatif du VIH© rue des écoles
Cycle réplicatif du VIH
Certaines toxines sont extrêmement nocives. On estime ainsi que quelques dizaines de mg de toxine botulique ou tétanique suffisent à tuer l'ensemble de la population humaine mondiale…
Pour donner un ordre d'idée, la taille du virus est de l'ordre de 100 nm (0,1 micron) ; elle vaut 20 nm pour le virus VIH. Les virus sont plus petits que les bactéries.
Réponse immunitaire et immunité
La réponse immunitaire correspond à une activation des mécanismes du système immunitaire face à une agression de l'organisme.
L'organisme se défend contre les « agressions », susceptibles de tuer les organismes vivants. Ces agressions peuvent être dues à des facteurs « physiques » ou mécaniques : choc, chute, rayonnement électromagnétique, poussière, acide, base… la peau fournit une barrière très importante.
Par exemple, si une personne perd trop de peau (lors d'une brûlure), elle doit être placée dans une chambre stérile car elle a perdu une grande partie de son système de protection.
L'attaque peut aussi être menée par d'autres organismes vivants : c'est une infection. Lors d'une attaque, le nombre de leucocytes augmente et la production de ces cellules doit permettre à l'organisme attaqué de se défendre. L'organisme est muni d'une immunité innée, c'est-à-dire qu'il est équipé de molécules qui existent même en l'absence de menaces particulières : ce sont, par exemple, les anticorps naturels. Lors d'une inflammation, les tissus lésés peuvent synthétiser certaines molécules comme la prostaglandine.
Immunité d'adaptation
Si l'organisme est infecté par une bactérie ou un virus, le système immunitaire doit s'efforcer de neutraliser les antigènes associés (antigènes bactériens ou viraux), molécules ou toxines qu'il identifie comme différentes des siennes. La moelle osseuse produit des lymphocytes (lymphocytes B dans le cas d'une bactérie, lymphocytes T pour un virus) spécifiques de la bactérie ou du virus. Au contact avec son antigène, les lymphocytes vont se multiplier et se transformer en cellules produisant des anticorps adaptés à cet antigène et permettant la neutralisation et la phagocytose des antigènes. Dans les deux cas, les lymphocytes T ou B détruisent les cellules porteuses d'antigènes ou infectées par un virus ou une bactérie.
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La réponse immunitaire spécifique© rue des écoles
La réponse immunitaire spécifique
Production d'anticorps : vaccination et sérologie
Le virus utilise la cellule hôte pour se multiplier ; l'un des moyens de s'en débarrasser est donc d'éliminer la cellule infectée. Un virus n'est pas vivant en dehors de la cellule, il ne peut donc pas être « tué » au sens premier du terme, mais inactivé. L'un des moyens simples d'inactiver les virus est une désinfection chimique (à l'hypochlorite de sodium – eau de Javel – mélangée à de l'éthanol – alcool). L'approche la plus efficace pour se protéger des infections virales reste cependant la vaccination. C'est au français Louis Pasteur qu'on la doit vers 1881.
Vaccination
Au xie siècle, les Chinois pratiquaient déjà une forme de vaccination, concernant la variole, en inoculant une forme peu virulente de celle-ci. En fait, on mettait en contact une personne avec le pus qui suppurait des vésicules d'un malade… La pratique s'est ensuite généralisée grâce au commerce de la soie ! Plus tard, on inoculait la variole de la vache pour s'en préserver, ce qui a donné le nom de « vaccin » (du latin vacca, vache). La première vraie vaccination humaine eut lieu en 1885 (contre la rage).
La vaccination consiste à injecter des agents infectieux (antigènes) microbiens pathogènes dans l'organisme (inoculation) afin de stimuler une défense immunitaire active. Chaque vaccin est prévu pour une certaine maladie, pas une autre. Il permet la fabrication par le corps lui-même d'agents de défense, en stimulant les défenses immunitaires pour favoriser la production de certains anticorps.
Les anticorps sont sécrétés par l'organisme pour neutraliser les agents pathogènes comme les bactéries ou les virus ; ils en reconnaissent les antigènes de manière spécifique. La vaccination assure une mémoire immunitaire durable associée à un micro-organisme bien déterminé. Après l'injection, la quantité d'anticorps présents dans l'organisme dépend bien sûr du type d'injection.
Exemple : la vaccination a permis la disparition de la variole en 1980. En France, la vaccination contre la tuberculose (BCG) et la diphtérie, le tétanos et la poliomyélite (DTPolio) est obligatoire.
Injection d'un sérum : sérologie
La sérothérapie permet d'apporter des anticorps produits dans un autre organisme. L'injection de sérum fournit une immunité immédiate (puisqu'elle ne procède pas par une réaction de l'organisme), mais elle n'est pas durable dans le temps. Dans le cas du sérum, la quantité d'anticorps est initialement grande puisqu'on les injecte directement dans l'organisme ; leur quantité décroît ensuite assez rapidement.
Séropositivité, séronégativité
La présence d'anticorps, qui sont spécifiques à un antigène, dans le corps d'une personne, indique que la personne, dans son passé, a été infectée par la maladie, ou est entrée en contact avec un agent pathogène. On dit qu'elle est séropositive. Dans le cas contraire, elle est séronégative (elle ne présente pas d'anticorps, ou elle a un déficit immunitaire spécifique pour ces antigènes).
Depuis 1984, le terme séropositif désigne une personne ayant un test positif à la détection des protéines du VIH. Son système immunitaire a développé des anticorps. Ce test concerne les anticorps, mais pas le virus lui-même.
Les maladies de l'immunité, les greffes
Le rhume, la grippe, la varicelle ou la rougeole sont des exemples d'infections virales relativement courantes. Mais certaines maladies sont beaucoup plus sévères, comme le SIDA, le SRAS, la grippe aviaire, la variole, etc.
Déficit immunitaire, SIDA
Certains virus sont entourés d'une coque, appelée capside, qui protège l'acide nucléique viral interne. D'autres sont en plus recouverts d'une enveloppe membranaire dont l'origine est la cellule hôte infectée, ce qui renforce sa protection contre nos enzymes ou les composés chimiques. Le virus de la grippe et celui du SIDA en font partie. On peut considérer que le virus du SIDA a été découvert en 1983, et a été transmis à l'homme par le chimpanzé. Les principaux sites de réplication du virus VIH sont les ganglions lymphatiques, et le virus est présent dans tous les liquides biologiques, notamment sang et sécrétions génitales.
Le virus entraîne une hyperactivation du système immunitaire humain et un épuisement progressif des sites de production de lymphocytes (notamment le thymus). Le sujet devient immunodéprimé (destruction du système immunitaire) et des maladies secondaires apparaissent (stade SIDA). Les traitements actuels consistent à maintenir les niveaux de réplication du virus au plus bas, mais sans empêcher l'évolution.
Déficit immunitaire consécutif : leucémie, cancer
Les virus induisent des maladies de diverses façons. En pénétrant dans une cellule hôte, le virus peut ne pas se disséminer mais son génome peut entrer en interaction avec l'ADN du génome cellulaire infecté. Il ne se multiplie pas, mais la cellule hôte voit son génome se transformer. Ces virus sont des virus oncogènes, ils ont la capacité d'entraîner des cancers.
Les leucocytes sont fabriqués dans la moelle osseuse, et peuvent être affectés de maladies comme les leucémies (aiguës ou chroniques), des lymphomes, ainsi que des maladies génétiques. En temps normal, nous possédons environ 10 milliards de globules blancs par litre de sang ; une leucémie correspond à une multiplication excessive de ces globules.
Greffe
Une greffe est une transplantation chirurgicale d'un organe (greffon) en vue d'en remplacer un autre. On peut greffer des organes (foie, pancréas, poumon, cœur), des tissus (peau, cornée) et récemment des mains ou un visage. Le greffon est prélevé sur un sujet mort ou vivant (cas du rein par exemple). Une fois greffé, l'organisme du receveur considère ce nouvel organe comme un corps étranger. Il faut donc donner au patient un traitement dit immunosuppresseur à vie, pour éviter le rejet. Parfois, il est possible de traiter le greffon avant sa transplantation, pour éviter ce traitement. Dans le cas d'une greffe de cornée, il n'y a pas de rejet.
La première greffe date de 1905 ; celle d'une main date de 2000 ; une greffe partielle de visage a eu lieu en novembre 2005 en France.
La transfusion sanguine n'est pas une greffe : il suffit d'une compatibilité sanguine entre les sangs du donneur et du receveur. La greffe de peau n'est pas non plus une transplantation, car la peau est prise sur le sujet lui-même.

Zoom sur…

La lutte contre les infections
« Les antibiotiques, c'est pas automatique ! », le spot publicitaire est passé en boucle sur les chaînes de télévision. Les patients sont souvent demandeurs d'antibiotiques à leur médecin. Mais les antibiotiques sont sans action sur les virus, puisqu'ils agissent simplement sur les constituants ou le métabolisme des bactéries. Un antibiotique traite une maladie d'origine bactérienne. L'objectif de la campagne est de faire des économies, mais aussi de limiter l'apparition de souches microbiennes résistantes aux antibiotiques.
Afin de mieux connaître leur biologie et les modes de multiplication, et pour préparer au mieux des vaccins, les virus sont cultivés dans certains laboratoires. Ils se multiplient en étant maintenus au sein de cellules vivantes, comme des tissus animaux ou végétaux. Parfois, les virus sont aussi cultivés sur des œufs embryonnés, ou sur un animal vivant, lorsque la culture (dite culture in vivo) est possible. L'épidémie de grippe aviaire de 2004 à 2005 qui a frappé les oiseaux, ou la découverte de nouveaux virus ou de nouvelles bactéries, notamment très anciennes (dans des résines fossiles), rappellent qu'il est nécessaire de disposer de laboratoires spécifiques. C'est pourquoi la France (et l'Europe) dispose à Lyon d'un laboratoire unique, le « P4 » (P pour pathogène), qui est un centre de recherche sur les virus les plus dangereux, car on ne dispose actuellement d'aucun vaccin les éradiquant. Il peut s'agir des virus Ebola, de la variole, etc. À l'intérieur de ce laboratoire, le personnel se déplace dans des combinaisons semblables à celles des cosmonautes afin d'éviter toute contamination.

Pour aller plus loin

Repères bibliographiques
A. Saïb, Les virus, êtres inertes ou vivants ?, Pour la science, décembre 2006.
Y. Michaud, Qu'est-ce que la vie ?, Université de tous les savoirs, Odile Jacob, 2000.
L. Rolland, A. Cruz Cubas, Vaccins et vaccinations, Ellipses, 2002.
P. Lépine, Les vaccinations, PUF, collection « Que sais-je ? », 1975.
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