Fiche explicative de la leçon: Composants du système immunitaire humain Biologie • Troisième année secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire la structure et la fonction des organes, cellules et composants chimiques du système immunitaire.

Chaque jour, nous entrons en contact avec des agents pathogènes, que ce soit par une petite coupure qui peut s’infecter ou par des virus présents dans l’air. Comment ne sommes-nous pas constamment malades ? Grâce à notre système immunitaire acharné et adaptable. Afin de prévenir les infections et de lutter contre les maladies, le système immunitaire doit être capable de détecter un danger et de réagir pour protéger le corps.

Un agent pathogène est un agent biologique qui cause une lésion ou une maladie. Les agents pathogènes comprennent les organismes infectieux tels que les bactéries, les champignons et les parasites, et les entités non cellulaires telles que les virus ou les prions. L’organisme infecté est appelé l’« hôte ».

Le système immunitaire est un ensemble d’organes qui agissent de concert pour prévenir les maladies. Le système immunitaire agit en empêchant l’entrée d’agents pathogènes ou en détruisant et éliminant les agents pathogènes qui sont entrés dans le corps.

Étant donné qu’un organe ou tissu peut avoir plusieurs fonctions, de nombreux organes immunitaires font également partie de différents systèmes d’organes. Par exemple, la peau est un organe immunitaire important, car elle empêche les agents pathogènes de pénétrer dans notre corps et sert de « première ligne de défense ». Le sang est un type particulier de tissu conjonctif qui joue un rôle important dans le transport de cellules immunitaires d’un endroit à l’autre. Même nos os peuvent être considérés comme faisant partie du système immunitaire, car des cellules immunitaires appelées globules blancs sont formées à l’intérieur de la moelle osseuse. Un schéma illustrant les organes du système immunitaire est présenté en figure 1.

Passons en revue certains de ces organes immunitaires plus en détail. Nous allons aborder les ganglions lymphatiques, la moelle osseuse, le thymus, la rate, les plaques de Peyer et les amygdales.

Les ganglions lymphatiques sont des organes appartenant à ce que l’on nomme communément le système lymphatique. Le système lymphatique ressemble en grande partie au système circulatoire. Cependant, contrairement au système circulatoire, le système lymphatique ne possède pas de pompe centrale comme le cœur et est un système ouvert de vaisseaux. Les vaisseaux lymphatiques, illustrés sur la figure 2, recueillent du liquide qui a été filtré hors du sang par les capillaires dans les tissus du corps. Ils agissent également comme des vaisseaux de transport pour les cellules immunitaires.

Les ganglions lymphatiques sont des organes situés aux jonctions du système lymphatique. Leur taille peut varier de la pointe d’une épingle à celle d’un haricot. Les ganglions lymphatiques sont disséminés dans tout le corps, mais ils sont particulièrement fréquents dans la région du tronc, comme les aisselles, le cou, la poitrine et l’aine.

C’est dans les ganglions lymphatiques que les cellules immunitaires matures « vivent ». Tandis que le sang circule, des fluides contenant des nutriments et d’autres composants importants quittent les vaisseaux sanguins pour entrer dans les tissus. Les vaisseaux lymphatiques collectent ce liquide, aussi appelé lymphe, dans les tissus du corps et le transportent vers les ganglions lymphatiques, qui le ramènent ensuite à la circulation sanguine. Les ganglions lymphatiques filtrent également le sang afin de détecter les premiers signes d’infection.

Puisqu’ils abritent de nombreuses cellules immunitaires, les ganglions lymphatiques peuvent rapidement initier une réponse à un agent pathogène envahissant. Parfois, l’un des signes physiques d’une infection est un gonflement des ganglions lymphatiques près de l’endroit où un agent pathogène est entré dans le corps. Et ce, parce que les ganglions lymphatiques peuvent grossir à mesure que les cellules immunitaires se divisent en vue de combattre un agent pathogène. Un schéma illustrant la structure d’un ganglion lymphatique est présenté à la figure 3.

Exemple 1: Les cellules présentes dans un ganglion lymphatique

La figure ci-dessous représente une coupe transversale d’un ganglion lymphatique.

Quelles cellules peuvent être retrouvées dans cette structure ? 

1. des lymphocytes, macrophages et autres globules blancs
2. uniquement des lymphocytes T à leurs derniers stades de maturation
3. des cellules souches pouvant donner tous types de cellules sanguines
4. des globules rouges âgés et leurs produits de dégradation

Réponse

Les ganglions lymphatiques sont une composante importante du système immunitaire. Ce sont des organes du système lymphatique, un système ouvert de vaisseaux lymphatiques qui collectent la lymphe dans les tissus de l’organisme et la transportent vers les ganglions lymphatiques.

Les ganglions lymphatiques sont de petits organes situés à la jonction de plusieurs vaisseaux lymphatiques. Ils sont particulièrement nombreux dans les articulations comme les aisselles et l’aine. La lymphe traverse les ganglions lymphatiques, où elle est ramenée dans la circulation sanguine. Il est important que le débit de liquide quittant la circulation sanguine soit égal au débit de liquide y retournant par le système lymphatique.

Les ganglions lymphatiques sont des organes immunitaires importants. Ce sont des sites fréquemment en contact avec de grands volumes de lymphe et de sang. Ils sont importants pour détecter les signes d’infection et pour aider à coordonner une réponse immunitaire.

Tous les principaux organes immunitaires, comme les ganglions lymphatiques, abritent des cellules immunitaires. Les ganglions lymphatiques abritent de nombreux types de cellules immunitaires, y compris les lymphocytes B, les lymphocytes T, les macrophages et d’autres globules blancs.

En raison de leur rôle dans le contrôle des fluides en circulation et des nombreux types de cellules immunitaires qui s’y trouvent, les ganglions lymphatiques sont en mesure de coordonner et d’initier la réponse immunitaire quand un agent pathogène a été détecté dans le corps.

Pour cette raison, les cellules présentes dans le ganglion lymphatique sont des lymphocytes, des macrophages et d’autres globules blancs.

La moelle osseuse est un type de tissu présent à l’intérieur de nos os. Il existe deux types de moelle osseuse, la rouge et la jaune. La moelle osseuse rouge se situe à l’intérieur des os plats comme les côtes et le bassin, ainsi qu’aux extrémités des os longs comme le fémur. La moelle osseuse jaune est principalement constituée de graisse. La moelle osseuse rouge est chargée de fabriquer de nouveaux globules rouges et blancs. Les cellules sanguines proviennent de cellules souches qui se différencient en cellules progénitrices. Les cellules souches sont des cellules spéciales qui peuvent se transformer en de nombreux types de cellules et se reproduire indéfiniment. Les cellules progénitrices peuvent se différencier en moins de types cellulaires que les cellules souches et peuvent se multiplier un nombre limité de fois.

Le thymus est un organe situé près de la trachée, juste derrière le sternum, entre les poumons dans la partie supérieure de la poitrine. C’est dans le thymus que certaines cellules immunitaires mûrissent et se différencient. Ces cellules sont appelées cellules T ou lymphocytes T, T étant l’abréviation de thymus. Le thymus a également des fonctions endocriniennes, car il sécrète des hormones thymiques telles que la thymosine directement dans la circulation sanguine. Ces hormones thymiques aident à réguler le développement des cellules T et à stimuler la production d’anticorps par les lymphocytes B.

La rate est un organe plat de couleur rouge foncé situé du côté gauche du corps, près de l’estomac. Elle fait environ la taille de la paume de votre main. La rate fonctionne comme un grand ganglion lymphatique. Elle filtre le sang et élimine les globules rouges âgés et abîmés en les dégradant. Elle contient également de nombreux globules blancs qui peuvent reconnaître les antigènes à la surface des cellules étrangères pour initier la réponse immunitaire adaptative et éliminer les agents pathogènes. Cela permet à la rate d’agir comme un centre de communication pour la réponse immunitaire.

Les amygdales et les plaques de Peyer sont deux structures immunitaires associées au système digestif. Les amygdales sont deux organes situés de chaque côté de l’arrière de la gorge. Elles sont comme des sentinelles placées à l’entrée des systèmes respiratoire et digestif. Les amygdales testent la nourriture que nous mangeons et l’air que nous respirons pour détecter des agents pathogènes. Elles servent de système de détection précoce en alertant le reste du système immunitaire de toute menace potentielle. L’emplacement des amygdales dans la gorge est indiqué sur la figure 4.

Les plaques de Peyer sont des amas de cellules immunitaires, appelés follicules lymphoïdes, situés dans la partie inférieure de l’intestin grêle. L’intestin grêle est peuplé par une communauté large et diversifiée de bactéries qui aident à digérer les aliments. Les plaques de Peyer surveillent ces bactéries pour s’assurer qu’elles restent équilibrées et sous contrôle. Les plaques de Peyer détectent également des bactéries nocives qui peuvent avoir pénétré dans l’intestin grêle.

Tous les organes du système immunitaire agissent de concert pour protéger l’organisme des agents pathogènes en détectant tout problème et en coordonnant une réponse appropriée. Ces organes sont tous différents, mais ils partagent la caractéristique d’abriter les cellules immunitaires qui effectuent la plus grande partie du travail dans la lutte contre les agents pathogènes.

Les cellules immunitaires sont appelées globules blancs. Elles tirent leur nom du contraste avec les globules rouges, auxquels l’hémoglobine donne une couleur distincte.

Il existe plusieurs types différents de globules blancs qui jouent chacun un rôle important dans le système immunitaire. Ces cellules comprennent des lymphocytes, tels que des lymphocytes T, B et NK (pour Natural Killer), ainsi que des granulocytes neutrophiles, basophiles et éosinophiles et des macrophages.

Les lymphocytes T, parfois appelés simplement cellules T, sont des lymphocytes qui mûrissent dans le thymus. Là, ils se différencient en trois types de cellules. Ces types de cellules sont les lymphocytes T auxiliaires, cytotoxiques et régulateurs.

Les différents types de cellules T se distinguent souvent par les différents récepteurs présents à la surface de leurs membranes cellulaires. Ces récepteurs sont appelés « clusters de différenciation », ou CD pour faire court. Les différents types de lymphocytes et certains de leurs récepteurs de surface cellulaire sont illustrés à la figure 5.

Les lymphocytes T auxiliaires, également appelés Th ou T helper, sont des lymphocytes qui activent d’autres types de lymphocytes T. Ils stimulent également les lymphocytes B pour fabriquer des anticorps contre un agent pathogène particulier. Les lymphocytes T auxiliaires se distinguent par la présence du récepteur CD4 à leur surface cellulaire.

Les lymphocytes T cytotoxiques, également appelés cellules Tc ou T killer, sont des lymphocytes qui tuent les cellules infectées ou anormales. Ces cellules Tc sont responsables de la destruction des cellules infectées par un virus. Elles peuvent également détecter et tuer les cellules qui se divisent trop rapidement et pourraient former un cancer. Ce sont les lymphocytes T cytotoxiques qui peuvent attaquer un organe transplanté, ce qui pourrait provoquer un rejet. Les cellules T cytotoxiques se distinguent par la présence du récepteur CD8 à leur surface cellulaire.

Les lymphocytes T régulateurs, également appelés lymphocytes T suppresseurs, Tr ou Treg, sont des lymphocytes qui suppriment ou régulent la fonction des autres types de cellules immunitaires. Ils empêchent le système immunitaire d’attaquer le corps, ce qui peut entraîner des maladies auto-immunes. Ils réduisent également l’activité des cellules immunitaires après l’élimination d’un agent pathogène. Les cellules Treg sont dérivées de cellules T auxiliaires et présentent également le récepteur CD4 à leur surface cellulaire, ainsi que d’autres.

Les lymphocytes B, également appelés cellules B, mûrissent dans la moelle osseuse, par opposition aux cellules T qui mûrissent dans le thymus. Les cellules B fabriquent des anticorps, qui sont des protéines globulaires adaptées pour se fixer et aider à détruire les agents pathogènes.

Les lymphocytes NK (Natural Killer) sont également appelés cellules tueuses naturelles. Ce sont des lymphocytes qui ont la capacité de reconnaître des cellules stressées ou anormales et de les détruire. Ils sont responsables de l’identification et de la destruction des cellules infectées au début d’une infection virale. Ils attaquent également les tumeurs et tuent les cellules cancéreuses du corps.

Les globules blancs et rouges sont tous fabriqués dans la moelle osseuse rouge. Une cellule souche sanguine peut se différencier en une cellule progénitrice myéloïde ou lymphoïde. Les cellules progénitrices lymphoïdes se transforment en différents types de lymphocytes. Un schéma illustrant la différenciation de diverses cellules immunitaires est présenté à la figure 6.

La cellule progénitrice myéloïde se différencie en un type de cellule qui peut ensuite se transformer en granulocyte neutrophile, éosinophile ou basophile ou en monocyte. Le monocyte peut ensuite se différencier en plusieurs types de cellules, dont l’une est le macrophage. Les globules rouges sont également dérivés de cellules progénitrices myéloïdes.

Les macrophages et les granulocytes neutrophiles, éosinophiles et basophiles sont tous des types de cellules capables d’ingérer des agents pathogènes étrangers dans le corps ou d’attaquer des parasites trop gros pour être ingérés par dégranulation dans le cas des basophiles. Nous appelons ce processus de « manger » des agents pathogènes la phagocytose. « Phago- » vient du mot grec pour « manger » et « -cyto » fait référence à « cellule ».

Les granulocytes neutrophiles, basophiles et éosinophiles sont des cellules immunitaires qui ont généralement une courte durée de vie, de quelques jours seulement. Les granulocytes ont un noyau multilobé distinct. Alors que les noyaux des éosinophiles et des basophiles ont généralement deux lobes, ceux des neutrophiles ont entre deux et cinq lobes. Les granulocytes contiennent également des structures appelées granules dans leur cytoplasme, qui aident à la dégradation des agents pathogènes.

Les granulocytes neutrophiles, basophiles et éosinophiles sont des cellules similaires, qui tirent leur nom de la différence de pH des colorants pour lesquels ils ont une affinité et qui les colorent le plus efficacement. Par exemple, les basophiles ont une affinité pour les colorants basiques ou alcalins, les éosinophiles ont une affinité pour les colorants acides (éosine) et les neutrophiles ont une affinité pour les colorants neutres. Les différents granules qu’ils contiennent rendent ces types de cellules efficaces pour ingérer et détruire différents types de pathogènes.

Les macrophages sont aussi des cellules qui ingèrent des agents pathogènes pour les détruire. Comme ils ne possèdent pas de granules, ils ne font pas partie des granulocytes comme les neutrophiles. Les macrophages et les monocytes ont typiquement un seul grand noyau, comparé au noyau lobé d’un granulocyte. Les macrophages peuvent soit résider dans un certain tissu corporel, soit être mobiles et circuler autour du corps pour détecter des informations sur une infection potentielle et alerter d’autres cellules immunitaires.

Les macrophages phagocytent les agents pathogènes, les dégradent, puis présentent des fragments de l’agent pathogène sur leur surface cellulaire pour permettre à l’agent pathogène d’être facilement identifié par d’autres cellules immunitaires. Un schéma illustrant le processus de phagocytose chez les macrophages est présenté à la figure 7.

Dans un échantillon type de globules blancs humains, environ seront des neutrophiles, seront des lymphocytes, seront des monocytes, seront des éosinophiles et seront des basophiles. De plus, seront des neutrophiles immatures. Au sein de la population de lymphocytes elle-même, seront des lymphocytes T, des lymphocytes B et des lymphocytes NK.

Toutes ces cellules immunitaires proviennent de cellules souches de la moelle osseuse.

Lorsque le système immunitaire est gravement compromis ou détruit en raison d’une maladie ou d’une chimiothérapie, les patients peuvent recevoir une greffe de moelle osseuse d’un donneur approprié, qui leur apportera des cellules souches saines pouvant se différencier en tous les différents types de cellules nécessaires pour repeupler leur système immunitaire ! 

Le système immunitaire est généralement sous-divisé en deux catégories, comme le montre la figure 8. Ce sont l’immunité innée et de l’immunité adaptative ou acquise. L’immunité innée est la part du système immunitaire qui combat toutes les infections de la même manière. C’est l’immunité avec laquelle nous sommes nés. L’immunité adaptative varie en fonction de l’agent pathogène ou de la menace spécifique. C’est l’immunité que nous acquérons au fil du temps.

L’ensemble du système immunitaire peut être divisé en deux composantes : l’immunité à médiation cellulaire, qui repose sur la fonction des cellules, et l’immunité humorale, qui repose sur la fonction des composants chimiques ou moléculaires dans le sang.

L’immunité à médiation cellulaire et l’immunité humorale sont étroitement liées. Les principaux facteurs de l’immunité humorale sont produits par les cellules, souvent des cellules immunitaires. Ces molécules appartiennent à deux grandes catégories dans le système immunitaire adaptatif : les anticorps et les cytokines.

Les anticorps sont des protéines globulaires fabriquées par des lymphocytes B qui se lient à un antigène spécifique. Un antigène est une molécule qui peut se fixer à un anticorps. Les antigènes sont généralement des protéines ou des glucides présents à la surface des agents pathogènes. Les anticorps sont également appelés immunoglobulines. « Immuno- » fait référence au système immunitaire et « globuline » à la structure globulaire de la protéine.

Les anticorps ont la capacité de se fixer à un antigène spécifique. Cela permet au système immunitaire d’identifier les agents pathogènes ou les cellules infectées afin qu’ils puissent être détruits. Les anticorps permettent également au système immunitaire de se souvenir d’un agent infectieux, pour que l’organisme soit préparé à le combattre plus efficacement à l’avenir.

Les cytokines sont un groupe de molécules de signalisation du système immunitaire. Elles facilitent la communication entre les différentes cellules immunitaires et jouent un rôle important dans la stimulation et la coordination de la réponse immunitaire.

Il existe plusieurs types de cytokines, y compris les chimiokines, les interférons, les interleukines et les lymphokines. Elles sont fabriquées par une grande variété de cellules, comme les lymphocytes T, les lymphocytes B et les macrophages. Les cytokines servent à réguler l’équilibre entre l’immunité à médiation cellulaire et l’immunité humorale. Elles ont également un effet régulateur sur la maturation de certaines cellules immunitaires. Les cytokines ont de nombreuses fonctions différentes dans la lutte contre les maladies.

Par exemple, les interleukines sont sécrétées à la suite d’un stimulus tel qu’une infection par un agent pathogène et modèrent la communication entre les cellules, en particulier les cellules du système immunitaire. Le mot « interleukines » veut dire littéralement « entre les leucocytes », qui est un autre nom pour désigner les globules blancs, puisque « leuko- » signifie « blanc » et « -cyte » signifie « cellule ». Les interleukines ont également des effets sur d’autres cellules hors du système immunitaire, mais une de leurs fonctions clés est d’activer les lymphocytes B et T en stimulant leur croissance, leur différenciation et leur mouvement. Elles jouent donc un rôle important dans la réponse immunitaire.

Les chimiokines sont de petites protéines principalement chargées d’initier le mouvement des cellules immunitaires, parmi d’autres fonctions. Par exemple, les chimiokines peuvent recruter des cellules phagocytaires au site d’une blessure ou d’une infection dans le corps.

Les interférons sont des glycoprotéines qui sont également libérées en réponse à des agents pathogènes ou d’autres cytokines et sont capables d’induire une croissance cellulaire ciblée et des réponses inflammatoires. Par exemple, les interférons peuvent cibler des cellules saines proches d’une cellule infectée, les stimulant à produire des enzymes qui inhibent la réplication des virus pathogènes.

Un autre groupe de molécules qui jouent un rôle important dans le système immunitaire humain sont les protéines du complément. Le complément est un groupe de protéines, en particulier des enzymes, qui circulent dans le sang et les fluides tissulaires, et peuvent être activées par des anticorps liés à des antigènes sur des agents pathogènes. L’un des nombreux effets des protéines du complément à la suite de cette activation est la dégradation de la membrane cellulaire de l’agent pathogène attaché par un processus appelé lyse. Cela attire les phagocytes et leur permet de reconnaître et d’ingérer les restes de l’agent pathogène.

Le système immunitaire est un réseau vaste et complexe d’organes, de cellules et de molécules qui agissent de concert pour maintenir l’homéostasie en luttant contre les infections et autres dangers pour le corps. Les différentes divisions, innée, adaptative, humorale et à médiation cellulaire, collaborent sans heurt de manière constante pour prévenir les lésions et les maladies.

Résumons ce que nous avons appris dans cette fiche explicative.