COMPLEMENT POLYNUCLEAIRES MONOCYTES MACROPHAGES NOVEMBRE 2013 L2 – UE5 - IMMUNOLOGIE MARGARITA HURTADO-NEDELEC CHU BICHAT-CLAUDE BERNARD ET INSERM U733
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)
Reconnaissance de l’agent pathogène
Mécanismes effecteurs: dégranulation/FRO/cytokines/NETS
Régulation de la réponse immunitaire
Etats d’activation du PN
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Cascade d’adhérence et fonctions effectrices
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Activation et interactions
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance de l’agent pathogène
Pattern Recognition Receptors (PRR)
Toll Like Receptors
Récepteurs du complément et récepteurs Fc
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance de l’agent pathogène
Pivot de l ’immunité innée
Pattern Recognition Receptors (PRR)
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance Toll Like Receptors
TLR1 TLR6
TLR2
TLR7TLR8
TLR5TLR4
MD-2
TLR9
Membrane du PN
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance de l’agent pathogène
Pivot de l ’immunité innée
Pattern Recognition Receptors (PRR)
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance Opsonisation
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Reconnaissance Adhérence et Englobement
CIBLE
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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)
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Destruction de l’agent pathogène
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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+
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
Destruction de l’agent pathogène
NETs
(Neutrophil Extracellular Traps)
Brinkmann et al., Science, 2004
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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.
LE POLYNUCLÉAIRE NEUTROPHILE
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/MACROPHAGES
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
MONOCYTES/MACROPHAGES
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
MONOCYTES/MACROPHAGES
-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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