Chapitre 16 — L’immunité innée · Topic 1 : Mécanismes de l’immunité non spécifique · Leçon 1.2
La phagocytose et les acteurs cellulaires de l’immunité innée
🎯 Objectifs pédagogiques
- Identifier les principales cellules de l’immunité innée et leurs rôles respectifs.
- Décrire les étapes de la phagocytose.
- Comprendre le rôle des cellules dendritiques dans la transition innée→adaptative.
- Construire un argument scientifique à partir d’une expérience de phagocytose.
- Les cellules de l’immunité innée
- La phagocytose : mécanisme en quatre étapes
- Les cellules NK (Natural Killer)
- Les cellules dendritiques : interface innée-adaptative
- Construire un argument scientifique
1. Les cellules de l’immunité innée
| Cellule | Localisation | Durée de vie | Rôles principaux |
|---|---|---|---|
| Polynucléaires neutrophiles (PNN) | Sang (60-70 % des leucocytes), puis tissus lors de l’inflammation | Quelques heures à 2-3 jours | Phagocytose des bactéries, libération d’enzymes et de radicaux oxydants (burst oxydatif) |
| Monocytes → Macrophages | Monocytes : sang (~5-8 %). Macrophages : résidents dans tous les tissus (cellules de Kupffer : foie ; cellules de la microglie : cerveau ; alvéolaires : poumons) | Jours à mois | Phagocytose, présentation d’antigènes (CPA professionnelles), sécrétion de cytokines |
| Mastocytes | Tissu conjonctif (derme, muqueuses) | Semaines à mois | Dégranulation → libération d’histamine, héparine. Rôle clé dans allergie et inflammation |
| Cellules NK (Natural Killer) | Sang, ganglions lymphatiques | Quelques semaines | Destruction des cellules infectées par virus et des cellules tumorales (cytotoxicité spontanée) |
| Cellules dendritiques (DC) | Tissus périphériques → ganglions lymphatiques | Quelques jours (après maturation) | Phagocytose, dégradation des antigènes, présentation aux LT (interface innée-adaptative) |
2. La phagocytose : mécanisme en quatre étapes
La phagocytose (du grec phagein = manger) est un processus actif par lequel une cellule phagocytaire (PNN, macrophage) englobe et détruit un agent pathogène ou un débris cellulaire.
Étape 1 — Chimiotactisme (attraction)
Le phagocyte migre vers le foyer infectieux en suivant le gradient de concentration de chimiokines (IL-8), de molécules du complément (C5a) et de produits bactériens (peptides fMLF). Ce déplacement orienté est le chimiotactisme.
Étape 2 — Adhésion et reconnaissance
Le phagocyte reconnaît la cible par plusieurs mécanismes :
- Reconnaissance directe : les PRR (TLR, récepteurs de la lectine) reconnaissent les PAMP des pathogènes.
- Opsonisation (améliore fortement la phagocytose) : les pathogènes sont recouverts d’opsonines (anticorps IgG, fraction C3b du complément) qui se lient aux récepteurs Fcγ et CR3 du phagocyte → reconnaissance plus efficace.
Étape 3 — Ingestion (formation du phagosome)
Les pseudopodes du phagocyte s’étendent autour de la cible et fusionnent → formation du phagosome (vésicule contenant l’agent pathogène). Cette étape nécessite de l’énergie (cytosquelette d’actine).
Étape 4 — Digestion (formation du phagolysosome)
Le phagosome fusionne avec un ou plusieurs lysosomes (organites contenant des enzymes hydrolytiques : protéases, lipases, nucléases, lactoferrine, défensines) → formation du phagolysosome. Les enzymes lysosomales dégradent le pathogène en fragments peptidiques. Les PNN déclenchent aussi un burst oxydatif : production de radicaux libres oxygénés (H₂O₂, superoxyde O₂•⁻, acide hypochloreux HOCl) → destruction bactérienne rapide.
Pour les PNN : mort après quelques cycles de phagocytose → accumulation dans le pus. Pour les macrophages : présentent les fragments antigéniques (peptides) à leur surface dans des molécules CMH-II → permettent l’activation des lymphocytes T auxiliaires → transition vers l’immunité adaptative.
Mycobacterium tuberculosis (bacille de la tuberculose) survit à l’intérieur des macrophages en bloquant la fusion phagosome-lysosome. Ce mécanisme d’échappement explique la difficulté à traiter la tuberculose et la formation de granulomes (amas de macrophages activés autour du pathogène).
3. Les cellules NK (Natural Killer)
Les cellules NK sont des lymphocytes de l’immunité innée (≠ lymphocytes T/B de l’immunité adaptative). Elles exercent une cytotoxicité spontanée contre :
- Les cellules infectées par des virus (qui diminuent souvent leur expression de CMH-I pour échapper aux LT → signal reconnu par les NK comme « absence de soi »).
- Les cellules tumorales (qui expriment souvent peu de CMH-I).
Mécanisme de destruction : les NK libèrent des granules contenant de la perforine (perce la membrane de la cellule cible) et des granzymes (enzymes déclenchant l’apoptose dans la cellule cible). Elles sécrètent aussi de l’interféron-γ (IFN-γ) qui active les macrophages et stimule l’immunité adaptative.
4. Les cellules dendritiques : interface innée-adaptative
Les cellules dendritiques (DC) sont les cellules présentatrices d’antigènes professionnelles (CPA) par excellence. Elles constituent le lien essentiel entre immunité innée et adaptative :
- En périphérie (peau, muqueuses), les DC immatures phagocytent les agents pathogènes → dégradent les protéines en peptides antigéniques.
- Les peptides sont chargés sur des molécules du CMH-II (Complexe Majeur d’Histocompatibilité de classe II) → complexe CMH-II/peptide exposé en surface.
- Les DC maturent → migrent via les vaisseaux lymphatiques vers les ganglions lymphatiques.
- Dans les ganglions, les DC présentent le complexe CMH-II/peptide aux lymphocytes T CD4+ naïfs → activation clonale → démarrage de l’immunité adaptative.
Sans cellules dendritiques, le système immunitaire adaptatif ne peut pas être informé de la nature précise de l’antigène. Les DC intègrent les signaux de danger (PAMP, cytokines) et « décident » du type de réponse adaptative à déclencher (Th1, Th2, Th17, Treg).
5. Construire un argument scientifique
Situation : Lors d’une observation au microscope, on suit un macrophage marqué en fluorescence. Dans les minutes suivant l’ajout de bactéries dans le milieu, on observe la formation de vésicules intracellulaires contenant les bactéries, puis leur coloration par le bleu de trypan (colorant des cellules mortes) → les bactéries dans les vésicules sont mortes.
- Question précise : « Les vésicules intracellulaires observées dans le macrophage contiennent-elles des bactéries mortes après fusion avec les lysosomes ? »
- Données vérifiables : « À t+5 min, les bactéries sont dans des phagosomes (vésicules fluorescentes, bactéries vivantes). À t+15 min, les bactéries dans les vésicules sont colorées en bleu (trypan) → mortes. Les vésicules ont fusionné avec des structures plus petites (lysosomes). »
- Conclusion : « La mort des bactéries coïncide avec la fusion des phagosomes et des lysosomes (formation du phagolysosome) → les enzymes lysosomales dégradent les bactéries. Cette séquence démontre le mécanisme de phagocytose en quatre étapes : adhésion → ingestion → fusion lysosome → digestion. »
- PNN (sang → tissus) + macrophages (résidents) = phagocytes principaux de l’immunité innée.
- Phagocytose en 4 étapes : chimiotactisme → adhésion/opsonisation → phagosome → phagolysosome.
- Opsonisation (IgG + C3b) → améliore la reconnaissance par les récepteurs Fcγ et CR3 des phagocytes.
- Cellules NK : détruisent cellules infectées/tumorales par perforine + granzymes (sans phagocytose).
- Cellules dendritiques : phagocytent, présentent les peptides sur CMH-II → activent les LT → transition innée/adaptative.
Q : Quelle différence entre PNN et macrophage dans la phagocytose ?
Les PNN sont les premiers à arriver (recrutés massivement en 30-60 min), phagocytent rapidement, meurent après quelques cycles, et forment le pus. Les macrophages arrivent un peu plus tard, ont une durée de vie bien plus longue, phagocytent de façon plus « stratégique », nettoient les débris (dont les PNN morts) et présentent les antigènes aux lymphocytes. Les macrophages ont donc un rôle dans l’immunité innée ET dans la transition vers l’immunité adaptative.
Q : Pourquoi les bactéries capsulées (comme le pneumocoque) sont-elles plus virulentes ?
La capsule polysaccharidique de certaines bactéries (Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Haemophilus influenzae) les rend résistantes à la phagocytose directe. Les PRR des macrophages ne reconnaissent pas efficacement la capsule. L’opsonisation (revêtement par anticorps anti-capsulaires) est alors indispensable pour déclencher la phagocytose → d’où l’importance de la vaccination contre ces bactéries (anticorps protecteurs pré-formés).
Le système du complément est une cascade d’une trentaine de protéines plasmatiques qui s’activent en chaîne lors d’une infection. Il aboutit à trois effets : opsonisation (C3b → facilite la phagocytose), inflammation (C5a → chimiotactisme des PNN) et cytolyse directe (complexe d’attaque membranaire MAC → perforation des membranes bactériennes). Le complément fait le lien entre immunité innée (activation spontanée) et adaptative (amplification par les anticorps).