Facult de Mdecine et de Pharmacie Cours dImmunologie

Faculté de Médecine et de Pharmacie Cours d’Immunologie Les cellules phagocytaires 2ème année Pharmacie 2013 -14

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 2

INTRODUCTION IMMUNITÉ INNÉE § § § § 1ère ligne de défense Bloque la plupart des micro-organismes Précoce et rapide Présente dès la naissance Non spécifique de l’antigène N’a pas de mémoire N’est pas augmentée par une seconde exposition

INTRODUCTION IMMUNITÉ INNÉE IMMUNITÉ ADAPTATIVE NK LT Phagocytes LB Pathogènes T Régulateurs Complément Barrières naturelles Médiateurs de l’inflammation Anticorps

CPA

q Phagocytose: – Mécanisme de défense de l’immunité innée – Correspond à l’ingestion et dégradation des particules supérieures à 0, 5 µm (ex: pathogènes, débris cellulaires, cellules tumorales et apoptotiques…) – Fonction exercée par les cellules phagocytaires PNN PNE PNB 6

q. Cellules phagocytaires ou phagocytes : - Ensemble des cellules responsables de phagocytose - Distribuées dans le sang circulant et dans les tissus. - Deux types: - Les granulocytes (= polynucléaires) (PNN, PNE). - Les phagocytes mononuclées (monocytes, macrophages). granulocytes monocytes Cellule dendritique

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 8

- Produits dans la Moelle osseuse - A partir de la cellule souche myéloïde - Subissent une série d’étapes de maturation, et de différenciation Progéniteur érythroide Mégacaryocyte Hématies Plaquettes - Pas d’étapes de sélection ou d’éducation 9

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 10

Noyau multilobé Cytoplasme riche en granules spécifiques PNN PNE PNB 11

1. Polynucléaires neutrophiles q Les PNN matures: MO sang Répartition dans 2 secteurs: Ø Secteur marginal: PNN collés à l’endothélium vasculaire. Ø Secteur circulant: séjour de 7 -10 h, puis passage dans les tissus par extravasation. 12

1. Polynucléaires neutrophiles q Morphologie: -Cellules de 15 μm - Noyau multilobé (3 -5 lobes) - Granulations prenant les colorants acides et basiques. Ø 50 à 70% des leucocytes circulants. Ø 90% des polynucléaires circulants. Ø Dans le sang périphérique: circulent pendant 7 à 10 h. Ø Dans les tissus: durée de vie de 2 à 3 jours, expression des activités biologiques. Ø Mort spontanée par apoptose, si absence de stimuli. 13

1. Polynucléaires neutrophiles q Granulations: Granulations primaires Azurophiles (gros et denses) -Myéloperoxydase -Défensines -Lysozyme -Hydrolases acides -Protéase neutres Granulations secondaires (plus petits) -Collagénase -Gélatinase -Lactoferrine -Lysozyme -Vit B 12 q Récepteurs: Ø Récepteur pour le fragment Fc des Ig. G (Fcg RIII et Fcg RII) Ø Récepteurs pour les composants du complément: - C 3 b (CR 1, CR 3) - C 3 a (C 3 a. R) - C 5 a (C 5 a. R) 14

1. Polynucléaires neutrophiles q Fonctions des PNN: Ø La phagocytose: • PNN = 1ère barrière de défense contre un pathogène invasif, sans spécificité vis à vis de l’antigène rôle important dans l'immunité innée. Ø Fonction sécrétoire des PNN: • Participation à la réponse immunitaire acquise par libération de cytokines capables d'attirer les lymphocytes et les cellules dendritiques. • Principales cytokines synthétisées : - Interleukines (IL 8, IL 10 et IL 12) - TNFα - Facteurs de croissance (GM-CSF) 15

2. Polynucléaires éosinophiles q Morphologie - Cellules de 12 à 13 μm - Noyau bilobé - Grosses granulations colorées en orange par l’éosine Ø PNE sont issus de la lignée granuleuse sous l’action de l’IL 5. Ø PNE = cellule phagocytaire mobile: Passage sanguin Tissus (qlqs heures) (peau, muqueuses, épithéliums) Ø Attraction vers le foyer inflammatoire par des facteurs chimiotactiques spécifiques: Eosinophil Chemotactic Factors (ECFA, ECFB) produits par les mastocytes et PNB. 16

2. Polynucléaires éosinophiles q Granulations: Cytoplasme renferme de grosses granulations contenant un noyau cristalloïde caractéristique composé de : - protéine basique majeure MBP (55% des protéines du granule) libérée cause des dommages aux agents pathogènes. - Histamisase et aryl-sulfatase régulent la réaction inflammatoire 17

2. Polynucléaires éosinophiles q Récepteurs membranaires des PNE: Ø Récepteurs pour les composants du complément : • CR 1 et CR 3 pour le C 3 b et C 3 bi. • C 1 q-R pour le C 1 q. Ø Récepteurs pour les fragments Fc des immunoglobulines : • CD 32 ou FCγR II, pour Fc des Ig. G • CD 23 ou FCεR II, pour Fc des Ig. E. Ø Récepteurs pour des médiateurs et cytokines : • Récepteur pour l’histamine. • R-Eotaxine pour l’éotaxine (facteur chimiotactique le plus puissant des PNE). 18

Polynucléaires éosinophiles Ig. E Fce. R Dégranulation : produits à activité antiparasitaire

2. Polynucléaires éosinophiles q Fonctions des PNE • • Ø Phagocytose Capacité de phagocytose plus faible que les PNN (absence de lysozyme). Mais, ils ont une grande capacité de phagocytose des grands complexes immuns. Ø Fonction sécrétoire: Cytokines : IL-1, IL-3, IL-5, GM-CSF. Ø interviennent aussi dans: • Réactions inflammatoires lors de phénomènes allergiques et anaphylactiques. • Infections parasitaires (perforation de la membrane par la MBP protéine basique majeur). • Neutralisation des effets nocifs d’une dégranulation mastocytaire 20 massive.

ÉTAPE 1 : VASODILATATION ET AUGMENTATION DE LA PERMÉABILITÉ CAPILLAIRE Lésion d’un tissu et entrée d’un pathogène Libération de substances chimiques ( histamine, kinines…) &diamètre des vaisseaux � débit sanguin &perméabilité des vaisseaux Passage des cellules et des protéines du plasma vers le site de la lésion

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

ÉTAPE 2: MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 32

C. CELLULES MONONUCLEES q Morphologie: Monocytes: - Cellules de 10 à 20 μm - Noyau irrégulier en fer à cheval - Granulations faiblement azurophiles Ø MO Sang Tissus 8 heures (différenciation en macrophages) Ø Représente 2 a 5% des leucocytes circulants 33

Macrophage: Granulations faiblement azurophiles= lysosomes -Mitochondries nombreuses -Réticulum endoplasmique développé Grande activité de synthèse Changements dans la cellule - Grossit 5 à 10 fois - Organites ↑ - Produit plus d’enzymes - Capacité de phagocytose ↑ 34

Inflammation épidermique os Épiderme normal Espace alvéolaire rate Système nerveux central Les macrophages acquièrent les caractéristiques histologiques, cytochimiques et fonctionnelles spécifiques des tissus où ils se trouvent.

Macrophage: Macrophages tissulaires du FOIE = cellules de Kupffer Cellules de Kupffer : - Situées le long des sinusoïdes du foie - Eliminent la majorité des antigènes qui pénètrent dans l’organisme par l’intestin

Ø Les macrophages sont disséminés dans tout l’organisme: - macrophages résidents dans les tissus, - macrophages libres. Ø Longue durée de vie (1 à 3 mois) q Fonctions des macrophages: Ø 1ère ligne de défense de l'immunité naturelle, Ø Rôle important dans l’immunité adaptative. ØLes macrophages/monocytes ont 3 fonctions : - Phagocytose: fonction principale - Présentation de l’antigène (rôle CPA) : Présentation des peptides dérivés des Ags ingérés aux lymphocyte T - Sécrétion de médiateurs solubles permettant de moduler la RI.

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 38

Introduction • IMMUNITÉ INNÉE IMMUNITÉ ADAPTATIVE NK LT Phagocytes LB CPA Pathogènes Complément Barrières naturelles Médiateurs de l’inflammation Anticorps

CPA

Cellule dendritique: couplage entre I. innée et I. acquise

Internalisation de l’Ag par les CPAs diverses Cellules Dendritiques (CD) Lymphocytes B B • Tissus lymphoïdes secondaires • Non phagocytaire • Le récepteur spécifique de l’Ag « BCR » importe l’Ag dans les endosomes tardifs • Tissus périphériques • Endocytose et présentation • Maturation des CD induit Macrophages le chargement du peptide • Activation des cellules T • Tissus périphériques • Phagocytose l’Ag naïves • L’activation induit la présentation de l’Ag

LES CPA PROFESSIONNELLES (DC, macrophage, lymphocyte B) Cellules dendritiques B 7 CMHII Macrophages Quiescent Lymphocytes B Activé Quiescent Activé Endocytose via son récepteur CMHI Contact avec antigène Endocytose Phagocytose Endocytose via son récepteur Expression des molécules CMHII Constitutive (+++) Inductible (-) Inductible (++) Constitutive Costimulatin Constitutive B 7 (+++) Inductible B 7 (-) Inductible B 7 (++)

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 44

TOLL LIKE RECEPTORS (TLR)

q Structure: Ø Les TLRs sont des protéines transmembranaires constituées par : - domaine extracellulaire: riche en Leucine (domaine LRR : Leucine Rich Repeat ). - partie transmembranaire: riche en cystéine. - domaine intracytoplasmique: que l'on retrouve chez les récepteurs des interleukines IL-1 ( domaine TIR : Toll/IL-1 Receptor ) 46

PAMPs (Pathogen Associated Molecular Pattern) q = Motifs moléculaires appartenant aux agents pathogènes et reconnus par les récepteurs membranaires des phagocytes (TLR) q Les PAMPs sont caractérisés par 3 propriétés : +++ 1. Non exprimés par les cellules de l’hôte (cellules du soi). 2. Communes à de nombreuses espèces de micro-organismes permet de reconnaitre l’énorme diversité des microbes par un nombre restreint de récepteurs 3. Essentiels à la survie des micro-organismes pas de mutants Pas déchappement à la reconnaissance. 47

bactérie virus parasite Pathogens Associated Molecular Patterns (PAMPs) • • Flagelline des flagelles bactériens Peptidoglycanne des bactéries à G+ Lipopolysaccharide (endotoxine) des bactéries à GARN double brin, ADN non méthylé Pattern Recognition Receptors (PRRs) • • Macrophages, PN cellules dendritiques cellules endothéliales et épithéliales lymphocytes T, B et NK 48

acide lipotéichoïque (LTA) de parois Gram +, lipopeptides bactériens et peptidoglycane flagelline LPS TLR-2, TLR-6 TLR-4 TLR-5 inconnu TLR-10 TLR-8 TLR-1, TLR-2 lipopeptides bactériens et glycosylphosphatidylinositol TLR-3 (GPI) des parasites TLR-7 TLR-9 rin le b p m i s l a r ARN vi Cp. G non méthylés du DNA ARN viral double brin Endosome

q Ligands exogènes des TLRs: - Certains TLR reconnaissent des déterminants membranaires - Certains TLR reconnaissent des acides nucléiques Récepteurs membranaires Ligands TLR 1 ( + TLR 2) Triacyl des lipopeptides ( bactérie) TLR 2 lipoprotéines ( nombreux pathogènes) peptidoglycane ( bactérie Gram positif ) lipoarabinomannane ( mycobactérie) Champignons, glycoproteines virales TLR 4 lipopolysaccharide ( = LPS ) ( bactérie Gram négatif ) protéine virale TLR 5 flagelline (bactérie flagellée ) TLR 6 ( + TLR 2) diacyl lipopeptide ( mycobactérie) Récepteurs endosomiales Ligands nucléiques TLR 3 ARN double brin ( virus, parasites) TLR 7 et TLR 8 ARN simple brin ( virus ) TLR 9 ADN Cp. G hypométhylé ( bactérie) TLR 10 et 11 inconnus 50

PLAN I - Introduction II - Origine des cellules phagocytaires III - Phagocytes granulocytaires (PNN-PNE) IV - Phagocytes mononuclées V - Les cellules dendritiques VI - Les récepteurs de l’immunité innée (TLR) VII - Les étapes de la Phagocytose 51

Phagocytose • Phénomène actif et consommateur d’énergie • Efficacité accrue par l’opsonisation

Phagocytose Reconnaissance et adhésion Formation d’un Phagosome puis d’un phagolysosome Digestion intracellulaire Formation de pseudopodes Exocytose des débris

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PHAGOCYTOSE ET BACTERICIDIE La phagocytose = Découverte par METCHNIKOFF en 1882. Anomalies génétiques des phagocytes fréquence et gravité des infections (la Granulomatose septique ou Déficit en myéloperoxydase) La phagocytose = l'endocytose = capacité d'internalisation d'un substrat quelconque « la pynocytose et la phagocytose » La pynocytose = réservée aux particules solubles La phagocytose = intéresse uniquement des particules solides La phagocytose = chimiotactisme (margination et diapédèse) · Margination : l’adhérence des cellules phagocytaires à l’endothélium capillaire · Diapédèse : pseudopodes entre les cellules endothéliales

ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes: * Adhésion (après chimiotactisme) * Ingestion * Devenir de la substance internalisée. ADHESION = Reconnaissance du substrat par la cellule. deux étapes: 1) Etape d'attachement non spécifique, réversible, mettant en jeu des forces Van der Waals. 2) Une phase de reconnaissance spécifique, irréversible mettant en jeu des récepteurs cellulaires. 2ème étape conditionnée par facteurs extra- cellulaires facteurs liés au substrat

facteurs cellulaires facteurs extra- cellulaires facteurs liés au substrat Protéines à activité opsonisante. Opsonines non spécifiques opsonines spécifiques C 3 b et C 3 d (récept sur phagocy. ) Les Ig. G (RFc) Primo-infection Certains composés du milieu les cations divalents (Ca++, Mg++) le p. H (7, 2 -7, 4)

facteurs extra- cellulaires facteurs liés au substrat Récepteurs de nature glycoprotéique (TLR 1, TLR 2, TLR 3…. ) Propriétés physico-chimiques Fixation sélective d’espèces bactériennes et virales (PRRs) Différence d’hydrophobicité entre mbrane phagocyte et le substrat à Phagocyter Ex : Streptococcus, Neisseria, Haemophilus, Salmonella, E. Coli…

facteurs extra- cellulaires facteurs liés au substrat Propriété anti- phagocytaire ( pas d’adhésion ) Ex: polysaccharide type III du pneumocoque, l'acide hyaluronique ou la protéine M du streptocoque A Adhésion grâce à des récepteurs non individualisés (PAMPS) * Particules inorganiques ( billes de latex, particules de silice… ) * Débris cellulaires

ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes: * Adhésion * Ingestion * Devenir de la substance internalisée. RECONNAISSANCE ADHESION INGESTION (INTERNALISATION) Encerclement de la particule par le cytoplasme et la membrane cellulaire. Formation de vacuole de phagocytose ou phagosome dont la membrane est identique à celle entourant la cellule phagocytaire. Granules = lysosomes phagosome

ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes: * Adhésion * Ingestion * Devenir de la substance internalisée. phagolysososome Redistribution des protéines et des Phospholipides au niveau de la membrane Augmentation de la consommation de l'oxygène et de l'oxydation du glucose. 1) migration lysosomes vers la vacuole phagocytaire 2) fusionnent leur membrane avec celle du phagosome 3) déversent leur contenu dans l'espace vacuolaire 4) Formation du phagolysosome à l'intérieur duquel s'accomplit la bactéricidie. digestion

ETAPE DE LA PHAGOCYTOSE La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes: * Adhésion * Ingestion * Devenir de la substance internalisée. 1) Les granules spécifiques se vident en premier. 2) Le p. H du phagolysosome est alors proche du p. H optimal (expression activité phosphatase alcaline, du lysozyme et lactoferrine) 3) Baisse du PH jusqu'à PH 4 (expression de l'activité peroxydasique et action bactéricide directe). 4) Dégranulation extra- cellulaire du contenu des phagolysosomes (si ingestion d'une particule trop volumineuse). 5) Si substrat inerte, dégradé jusqu'au stade de petites molécules. 6) Agents infectieux vivants (inactivation et dégradation du micro-organisme) digestion

Chimiotactisme Adhérence Activation membranaire Internalisation granules Formation du phagosome Formation du phagolysosome Digestion Externalisation du substrat dégradé