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COMPLEMENT POLYNUCLEAIRES

MONOCYTES MACROPHAGES

NOVEMBRE 2013

L2 – UE5 - IMMUNOLOGIE

MARGARITA HURTADO-NEDELEC

CHU BICHAT-CLAUDE BERNARD ET INSERM U733

PLAN INTRODUCTION IMMUNITE INEE

SYSTEME DU COMPLEMENT

Composantes

Voies d’activation : classique/alterne/lectines

Voies effectrices: amplification, Complexe d’attaque

membranaire

Régulation

Conséquences biologiques

POLYNUCLEAIRE NEUTROPHILE

Granulopoïèse du neutrophile

Activation et interactions du PN (adhérence et

migration)

Reconnaissance de l’agent pathogène

Mécanismes effecteurs:

dégranulation/FRO/cytokines/NETS

Régulation de la réponse immunitaire

Etats d’activation du PN

MONOCYTES

Myelopoïèse

Récepteurs

Classification

MACROPHAGES

Origine

Distribution tissulaire

Phénotype et fonction:

activation/inflammation/homéos

tasie/réparation

DIFFERENTS TYPES DE REPONSES

IMMUNITAIRES

Naturelle = innée

Non spécifique

Immédiate

Barrière cutanéo-muqueuse

Substances bactéricides

Équilibre de la flore/pH

Interférons

Complément

Phagocytes (PN, mono)

Cellules Natural Killer (NK)

Cellules dendritiques (CD)

Adaptative = acquise

Spécifique

Quelques jours

Mémoire immunitaire

Améliorée lors du 2ème

contact (intérêt des vaccins)

Lymphocytes T (LyT)

Lymphocyte B (LyB)

Anticorps (Ac.)

COMPLEMENT

LYSE CHIMIOTACTISME OPSONISATION

LE SYSTÈME DU COMPLÉMENT

Bras humoral de la réponse

innée

Réponse inflammatoire

Elimination d’agents pathogènes

Elimination de complexes

immuns (immunoglobulines

+antigènes spécifiques) et des

cellules apoptotiques

Capable d’intervenir

rapidement et de façon

localisée

COMPLÉMENT : composantes

Pro-enzymes inactives, synthétisées par les hépatocytes

½ vie courte ~ 24h (consommation permanente)

Circulent dans le plasma sous forme inactive (C1 à C9) et sont activées par

protéolyse en cascade

Fragments actifs rapidement inactivés s’ils ne réagissent pas avec le

fragment suivant de la cascade (µsec)

Lient les complexes immuns, les bactéries, participent à la cascade

d’activation et ont des activités d’opsonisation et de chimioattraction

(définies plus loin)

Protéines membranaires de régulation (CD59 et DAF)

Récepteurs cellulaires (CR1, CR2, CR3)

COMPLÉMENT : activation 3 voies d’activation distinctes,

parallèles clivage du C3

1 seule voie commune effectrice terminale (complexe d’attaque membranaire)

Voie classique : activée par la présence de complexes immuns

Voie des lectines : activée par la protéines MBL (sucres des surfaces microbiennes)

Voie alterne : activée par des composantes de la paroibactérienne (ex. LPS)

Opsonisation

et élimination

des complexes

immuns

Complexe

d’attaque

membranaire

lyse cellulaire

Médiateurs

inflammatoires et

du

recrutement

phagocytaire

C3bC4a, C3a,

C5a

C3 convertase

Voie finale

C5,C6,C7,C8

et C9

C1,C2,C4 MBL, C4,C2 C3, B, D

CLASSIQUE LECTINES ALTERNE

C4b2a C4b2a

COMPLÉMENT : activation

C3 convertase

C1,C2,C4 MBL, C4,C2 C3, B, D

C3C3b

Bactérie

D

C3B C3Bb

BactérieC3

C3b

Boucle d’activation

C5C5b

Complexe d’attaque

membranaire

99

9998 76

COMPLÉMENT : complexe d’attaque membranaire

C

9C

9C

9C8

C6

C7C

9

C

9

C

9C

9C

9

COMPLÉMENT : régulation

Indispensables pour éviter l’auto-entretien,

l’hyperconsommation et la destruction des cellules

Mécanisme général : courte demi-vie des fractions (µsec)

Mécanismes spécifiques : présence de protéines inhibitrices

(C1 inhibiteur, CD59) et de mécanismes d’amplification

COMPLÉMENT : autres fonctions

Opsonisation : le dépôt des fractions sur des pathogènes

facilite leur élimination par les phagocytes.

COMPLÉMENT : autres fonctions

Production de

chimioattractants

capables

d’augmenter le

recrutement des

cellules

phagocytaires dans

le foyer

inflammatoire

C3aC5a

COMPLÉMENT : conclusion

Système multifonctionnel d’action rapide

Détruit les pathogènes en formant des complexes

d’attaque membranaire

Facilite la fonction des cellules phagocytaires et

Stimule leur recrutement dans les sites d’infection

COMPLÉMENT : résumé des fonctions

C5b-C9 Lyse cellulaire, neutralisation virale

C3a, C5a Dégranulation des mastocytes et

basophiles, libération d’histamine et de la

perméabilité vasculaire

C5a Chimioattractant et activateur des

phagocytes

C3bi, C2b Opsonisation et phagocytose

Réponse

Inflammatoire

C4, C2 Épuration des complexes immuns

C1q Élimination des cellules apoptotiques

CELLULES DE L’IMMUNITÉ INNÉE: LES

PHAGOCYTES

Précurseur commun myéloïde

Similitudes: phagocytose, bactéricidie, certains marqueurs

phénotypiques

Différences: mécanismes effecteurs, durée de vie

Coopération pendant l’initiation, la progression et la

résolution de la réponse inflammatoire. Indispensable pour

la défense antiinfectieuse, pour la régulation des réponses

immunitaires innée et adaptative et pour la réparation

tissulaire.

CELLULES DE L’IMMUNITÉ INNÉE: LES

PHAGOCYTES

POLYNUCLEAIRE NEUTROPHILE : Cellules phagocytaires

myéloïdes à granulations neutro,

Noyau polylobé, les 1ères à migrer du sang vers le foyer

inflammatoire,

Action rapide, tueuse (bactéries à x extracellulaire,

champignons), produisent des médiateurs de l’inflammation,

½ vie courte

Mais aussi poly EOSINOPHILE : anti parasite

Poly BASOPHILE : allergie

Cellules phagocytaires mononuclées; 2ème ligne de défense;

tuent bactéries à x intracellulaire, produisent de nombreuses

cytokines et médiateurs de l’inflammation.

C. Présentatrices d’Ag, se transforment en macrophages dans

les tissus qui possèdent des caractères dépendants du

microenvironnement.

MONOCYTES

GRANULOCYTES

RÉCEPTEURS DE L’IMMUNITÉ INÉE

Récepteurs invariables, non clonaux, ample distribution

cellulaire : PRR

Reconnaissance de PAMPs (Pathogen Associated Molecular

Patterns) ou DAMPs (Damage Associated Molecular Patterns)

Phagocytes (PN, mono, macro)

Basophiles, éosinophiles

Cellules dendritiques (CD)

LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE

POLYNUCLEAIRE NEUTROPHILE

Granulopoïèse

Activation et interactions du PN (adhérence et migration)


Mécanismes effecteurs: dégranulation/FRO/cytokines/NETS

Régulation de la réponse immunitaire

Etats d’activation du PN


Granulopoïèse

GRANULATIONS

AZUROPHILES

Myéloperoxydase

Élastase

Cathepsine G

GRANULATIONS

SPÉCIFIQUES

Lactoferrine

Récepteurs

Lysozyme

Métalloprotéinases

Cytochrome b558

Gp91phox/Gp22phox

GRANULATIONS

GÉLATINASE

Gélatinase

Métalloprotéinases

Gp91phox/Gp22phox

VÉSICULES

SÉCRÉTOIRES

CD16

IFN-R

TNF-R

CXCR4

TLR

CD14

TENDANCE À

L’EXOCYTOSE

Myéloblaste Promyélocyte Myélocyte Métamyélocyte PN

D’après Ley et al., Nature Reviews Immunology 2007

MARGINATION ROULEMENTADHÉRENCE

FERMEARRÊT MIGRATION


Cascade d’adhérence et fonctions effectrices


Facteurs chimioattractants

Peptides signaux des protéines bactériennes

N-formyl-peptides : fMLP

Protéines du complément, C5a

Médiateurs produits par les cellules du foyer inflammatoire

PAF

Leucotriène B4

Chimiokines : IL-8

= AMPLIFICATION DE LA MIGRATION

PHAGOCYTAIRE


Facteurs chimioattractants

Récepteurs à 7 domaines transmembranaires

Couplés à des protéines G

Modification du cytosquelette du PN

Polymérisation/dépolymérisation des filaments d’actine

Polarisation du PN

TISSU

CE

CELLULE DENDRITIQUE

NK

MACROPHAGE

MONOCYTE

AG


Activation et interactions



Pattern Recognition Receptors (PRR)

Toll Like Receptors

Récepteurs du complément et récepteurs Fc



Pivot de l ’immunité innée


Toll Like Receptors

Reconnaissance des Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs).

Motifs conservés au cours de l’évolution

TLR4 = B. gram-, LPS, M. tuberculosis, glycolipides

TLR2 = B. gram+, peptidoglycane, lipoprotéines, glycolipides, HSP60,

zymosan, cellules nécrotiques


Reconnaissance Toll Like Receptors

TLR1 TLR6

TLR2

TLR7TLR8

TLR5TLR4

MD-2

TLR9

Membrane du PN



Pivot de l ’immunité innée


Récepteurs du complément et récepteurs Fc

CR1, CR3, FcRIIa, FcRIIIb et FcRI

Vont reconnaitre des dérivés de la fraction C3 et la Fc

des IgG déposés sur les surfaces pathogènes

(opsonisation) et permettre leur phagocytose

Immunoglobulines de classe G (IgG1 et IgG 3)

FcRII

FcRIII

Fragments du C3 du complément

C3b CR1

C3bi CR3


Reconnaissance Opsonisation


Reconnaissance Adhérence et Englobement

CIBLE


Destruction de l’agent pathogène

Phénomènes indépendants de l’oxygène

Dégranulation dans le phagosome

Diminution du pH

Protéines cationiques à activité bactéricide

Lysozyme

BPI (bactericidal permeability increasing protein)

Sérine protéases (élastase, cathepsine G)

Dégranulation dans la membrane

Augmentation de l’expression des récepteurs (fMLP,

CD11b/CD18)



Phénomènes dépendantes de l’oxygène

Activation de la NADPH oxydase

Production de formes réactives de l’oxygène (FRO)

Anion superoxyde (O2.-

)

Peroxyde d’hydrogène (H2O2)

Oxydent de façon non spécifique et puissante différents

substrats organiques tels que les protéines, l’ADN, les

lipides et les sucres


Assemblage NADPH oxydase

MEMBRANE

PLASMATIQUE

CYTOPLASME

O2

O2-

STIMULI

(BACTÉRIES, CYTOKINES)

p22-

phox

Gp91-

phox

CYB558

p67-

phox

p40-

phox

p47-

phox

p

p p p

p

NADPH NADP+


Explosion oxydative

D’après Pham, Nature Reviews Immunology, 2006

MEMBRANE

PLASMATIQUE

GRANULATION

FUSIONNÉE

O2

O2-

Bactérie

H2O2

PHAGOLYSOSOME

STIMULI

(BACTÉRIES, CYTOKINES)

CYTOPLASME

Sérine

protéases

LÉSIONS TISSULAIRES !

O2

O2-

MPO

Cl- ClOH

NADPH

oxydase

H2O2

SOD

Explosion oxydative

anti-bactérienne

anti-fongique

CHROMATINE

GRANULATIONS

MEMBRANE

NUCLÉAIRE

SERINE

PROTÉASES

MEMBRANE

PLASMATIQUE



NETs

(Neutrophil Extracellular Traps)

Brinkmann et al., Science, 2004


Régulation des réponses immunitaires

Production de médiateurs de l’inflammation

Médiateurs lipidiques: LTB4, PAF

Médiateurs intervenant dans le remodelage tissulaire:

protéases, certaines cytokines (HGF, VEGF)

Cytokines proinflammatoires et anti-inflammatoires


Production de cytokines et chimiokines

Cytokines proinflammatoires

TNFa, IL-1a et b, G-CSF, GM-CSF

TNF-related molecules

CD95L, TRAIL

Anti-inflammatoires

IL-1ra, TGFb, TNF-Rs

Remodelage tissulaire

VEGF, HGF…

Immunorégulation

IL-12, IFN

Blys/BAFF

Chimiokines: PN, PE, PBmonocytesC. dendritiquesLT, LB, NK

Phagocytose

Dégranulation

Explosion oxydative

Apoptose

Les PN morts par apoptose ou par nécrose sont phagocytés par les

macrophages résidents et les cellules dendritiques immatures.


Régulation des réponses immunitaires

MONOCYTES/MACROPHAGES

Cellules phagocytaires mononuclées

2ème ligne de défense; demi-vie longue

Tuent bactéries à prolifération intracellulaire

Produisent de nombreuses cytokines et médiateurs de

l’inflammation.

Se transforment en macrophages dans les tissus et

possèdent des propriétés dépendants du

microenvironnement.


MONOCYTES

CLASSIQUES

CD14++CD16-

Inflammatoires

Les plus abondants (90%)

CCR2

Phagocytose +++

MPO

Production de cyotkines +

IL10

MONOCYTES NON

CLASSIQUES

CD14+CD16+

Residents

CMH II / CD32 / CCR5

Phénotype macro-like

Phagocytose +

Differentiation en DC ++

Production de cyotkines +++

Présentation Ag+++

Réparation et angiogenèse

TNFalpha


Pro-inflammatoires : capables de tuer des cellules à

multiplication intramacrophagique

Anti-inflammatoires: importants dans la résolution de la

réponse immune et le retour à l’homeostasie.

Nature Reviews Immunology 11, 762-774 (November 2011) | doi:10.1038/nri3070

-Reconnaissent les pathogènes par les PRR

-Phagocytent les microorganismes ± opsonisés

-Produisent des FRO (monocytes > macrophages)

-Tuent les bactéries à x intracellulaires

-Produisent un grand nombre de médiateurs

de l’inflammation,(Lipidiques, cytokines

pro et anti-inflammatoires,

chimiokines) (10 à 100 fois plus que le neutrophile)

Immunité innée

-Selon leur microenvironnement

certains macrophages

sont pro- ou anti- inflammatoires

-Durée de vie longue

Immunité adaptative:

Régulation par les cytokines

Cellules présentatrices d’Ag

Homéostasie tissulaire

- Phagocytose

. des cellules apoptotiques

(neutrophiles)

. des débris cellulaires

- Réparation tissulaire

MACROPHAGE

MONOCYTE

Cellule précurseur myéloïde encore mal définie

Durée de vie longue

Se différencie dans les tissus selon le microenvironnement tissulaire:

-Macrophages alvéolaires (poumon)

-Cellules de Küpffer (foie)

-Cellules microgliales (cerveau)

-Ostéoclastes (os)

-Cellules mésangiales (rein)

-Macrophages des organes hématopoïétiques

-Macrophages des séreuses….

Ont en commun:

- leur capacité de production de médiateurs de l’inflammation

- leur capacité de phagocytose

Jouent un rôle majeur dans la résolution de l’inflammation: éboueur de l’organisme

Éliminent les débris cellulaires et participent à la reconstruction tissulaire

MACROPHAGES RESIDENTS

Bactéricide

Cytokines proinflammatoires

Anti-inflammatoire

Cicatrisation

angiogenèse

Reprogrammation

Après phagocytose

c. apoptotiques

L’environnement induit la différenciation des monocytes

en macrophages pro (M1) ou anti-inflammatoires (M2)

IFN-

Th1

IL-2

Th1Th1

IL-2

CTL

IFN-

Pré-CTL

IL-12

CD28

TCR Th1

CD80/86

CMH II

CD4

CPA

cible

CD8

TCR CMH I

FasFas- LApoptose

PerforineGranzymes

Lyse

Th1 Th1

Th1

Th1Th1

Macrophage

IFN-

NKIFNgIL-2

Immunité cellulaire:-Destruction de pathogènes intracellulaires par macrophagesstimulés par l’IFNg- Rôles des T CD8 cytotoxiques

CD4

CD8

TCD4 reconnait peptideassocié aux MHC classe II

T CD8 reconnaît peptideassocié aux MHC classe I

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