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24.1: Qu'est-ce que le système immunitaire ?
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What is the Immune System?
 
TRANSCRIPTION

24.1: What is the Immune System?

24.1: Qu'est-ce que le système immunitaire ?

Overview

The immune system comprises diverse biological structures and processes that protect the body from disease. These processes can be classified into innate and adaptive immunity. To work effectively, the immune system needs to detect pathogens by distinguishing the body’s own structures from foreign elements. If this determination fails, autoimmune diseases occur in which the immune system reacts against the body’s own tissue.

The Innate Immune System Acts Fast and Non-specifically

The innate immune system is the first line of defense against infection. It comprises physical barriers and a variety of cells that act quickly and non-specifically against elements that are foreign to the host (i.e., non-self). Examples of physical barriers in mammals are skin, the lining of the gastrointestinal tract, and secretions, such as mucus or saliva. Once an invader overcomes physical barriers, cells of the inflammatory response are recruited to the entry site: mast cells release a plethora of chemicals that attract other cells of the innate immune system and activates the adaptive immune system. Phagocytic cells, such as neutrophils and macrophages, ingest and destroy pathogens. Natural killer cells, a special type of white blood cell, destroy virus-infected cells. Together, cells of the innate immune system eradicate the invader or hinder its spread, and activate the adaptive immune system.

Pattern Recognition Receptors Enable Organisms to Distinguish Self from Non-self

How can an organism distinguish its own tissue (self) from a foreign element or invader (non-self)? This ability is conferred by pattern recognition receptors (PRRs). These receptors recognize microbe-associated molecular patterns (MAMPs) that are unique to bacteria, viruses, parasites, or fungi. Examples are parts of the bacterial outer membrane or double-stranded RNA of viruses. MAMPs are not specific to a distinct species or pathogen variant but represent a hallmark of a broad class of pathogens (i.e., gram-negative bacteria or fungi). The innate immune system, therefore, acts non-specifically against pathogens.

The Adaptive Immune System Is Highly Specific

Vertebrates evolved the adaptive immune system, which stores a “memory” of a previous attack and can subsequently mount a stronger response against specific pathogens. While the innate immune system employs a broad range of cell types, the adaptive immune system relies on two kinds of white blood cells to target pathogens: B cells and T cells. While T cells are part of the cell-mediated immunity, B cells constitute the humoral branch of adaptive immunity.

B cells can directly destroy a foreign particle or differentiate into plasma cells that release antibodies. Antibodies then target the invader for destruction by other cells. T cells perform several functions, depending on their surface receptor composition and chemical arsenal. All T cells carry surface receptors that are each specific to a single antigen. After encountering the antigen, T cells can stimulate other parts of the immune system or actively destroy infected or cancerous cells. Some B and T cells remain available long after the infection has been cleared and, upon repeated exposure to the same foreign element, mount a stronger and faster immune response.

While the innate immune system acts within minutes to hours of a threat or infection, the adaptive immune system responds over days. Only the adaptive immune system “learns” (i.e., adapts) within the lifetime of an organism.

Autoimmune Diseases

Autoimmune diseases occur when the immune system does not function properly. Autoimmune diseases, generally, develop when the immune system is unable to differentiate the body’s healthy tissue from a foreign element. Typically, one of three pathological effects arises from an autoimmune disease: damage or destruction of tissues, altered organ growth, or altered organ function.

One example of such an autoimmune disease is Type 1 diabetes mellitus (T1DM). During the onset of T1DM, usually in children through early adulthood, immune cells produce antibodies that attack the insulin-producing cells of the pancreas, so-called β cells. The result is the destruction of β cells and subsequently the inability to regulate the blood sugar level. T1DM currently cannot be cured, but insulin treatment, a special diet and exercise help patients manage the disease. It is essential to diagnose the disease early and start management before all insulin-producing cells are destroyed.

Aperçu

Le système immunitaire comprend diverses structures et processus biologiques qui protègent le corps contre la maladie. Ces processus peuvent être classés en immunité innée et adaptative. Pour fonctionner efficacement, le système immunitaire doit détecter les agents pathogènes en distinguant les propres structures du corps des éléments étrangers. Si cette détermination échoue, des maladies auto-immunes se produisent dans lesquelles le système immunitaire réagit contre le propre tissu de l’organisme.

Le système immunitaire inné agit rapidement et non spécifiquement

Le système immunitaire inné est la première ligne de défense contre l’infection. Il comprend des barrières physiques et une variété de cellules qui agissent rapidement et non spécifiquement contre les éléments qui sont étrangers à l’hôte (c.-à-d. non-auto). Des exemples de barrières physiques chez les mammifères sont la peau, la paroi du tractus gastro-intestinal et les sécrétions, comme le mucus ou la salive. Une fois qu’un envahisseur surmonte les barrières physiques, les cellules de la réponse inflammatoire sont recrutées sur le site d’entrée : les mastocytes libèrent une pléthore de produits chimiques qui attirent d’autres cellules du système immunitaire inné et activent le système immunitaire adaptatif. Les cellules phagocytiques, comme les neutrophiles et les macrophages, ingent et détruisent les agents pathogènes. Les cellules tueuses naturelles, un type spécial de globules blancs, détruisent les cellules infectées par le virus. Ensemble, les cellules du système immunitaire inné éliminent l’envahisseur ou entravent sa propagation, et activent le système immunitaire adaptatif.

Les récepteurs de reconnaissance des motifs permettent aux organismes de se distinguer de l’auto

Comment un organisme peut-il distinguer son propre tissu (soi) d’un élément étranger ou d’un envahisseur (non-soi)? Cette capacité est conférée par les récepteurs de reconnaissance de modèle (PRR). Ces récepteurs reconnaissent les modèles moléculaires associés aux microbes (MMP) qui sont propres aux bactéries, aux virus, aux parasites ou aux champignons. Par exemple, des parties de la membrane externe bactérienne ou de l’ARN à double brin de virus. Les MMP ne sont pas spécifiques à une espèce distincte ou à une variante pathogène, mais représentent la marque d’une large catégorie d’agents pathogènes (c.-à-d. des bactéries ou des champignons gramnégatifs). Le système immunitaire inné agit donc non spécifiquement contre les agents pathogènes.

Le système immunitaire adaptatif est très spécifique

Les vertébrés ont développé le système immunitaire adaptatif, qui stocke une « mémoire » d’une attaque précédente et peut par la suite monter une réponse plus forte contre des agents pathogènes spécifiques. Alors que le système immunitaire inné utilise un large éventail de types de cellules, le système immunitaire adaptatif s’appuie sur deux types de globules blancs pour cibler les agents pathogènes: les cellules B et les lymphocytes T. Alors que les lymphocytes T font partie de l’immunité à médiation cellulaire, les cellules B constituent la branche humoristique de l’immunité adaptative.

Les cellules B peuvent détruire directement une particule étrangère ou se différencier en cellules plasmatiques qui libèrent des anticorps. Les anticorps ciblent ensuite l’envahisseur pour être détruits par d’autres cellules. Les lymphocytes T remplissent plusieurs fonctions, selon leur composition des récepteurs de surface et leur arsenal chimique. Toutes les lymphocytes T portent des récepteurs de surface spécifiques à un seul antigène. Après avoir rencontré l’antigène, les lymphocytes T peuvent stimuler d’autres parties du système immunitaire ou détruire activement les cellules infectées ou cancéreuses. Certaines cellules B et T restent disponibles longtemps après que l’infection a été effacée et, après une exposition répétée au même élément étranger, montent une réponse immunitaire plus forte et plus rapide.

Alors que le système immunitaire inné agit en quelques minutes à quelques heures d’une menace ou d’une infection, le système immunitaire adaptatif réagit au fil des jours. Seul le système immunitaire adaptatif « apprend » (c.-à-d. s’adapte) au cours de la durée de vie d’un organisme.

Maladies auto-immunes

Les maladies auto-immunes se produisent lorsque le système immunitaire ne fonctionne pas correctement. Les maladies auto-immunes, généralement, se développent lorsque le système immunitaire est incapable de différencier le tissu sain du corps d’un élément étranger. Typiquement, l’un des trois effets pathologiques provient d’une maladie auto-immune : dommages ou destruction des tissus, croissance altérée d’organe, ou fonction altérée d’organe.

Un exemple d’une telle maladie auto-immune est le diabète sucré de type 1 (T1DM). Pendant le début du T1DM, habituellement chez les enfants jusqu’au début de l’âge adulte, les cellules immunitaires produisent des anticorps qui attaquent les cellules productrices d’insuline du pancréas, ce que l’on appelle les cellules β. Le résultat est la destruction des cellules β et par la suite l’incapacité de réguler le taux de sucre dans le sang. Le T1DM ne peut actuellement pas être guéri, mais le traitement à l’insuline, un régime alimentaire spécial et l’exercice aident les patients à gérer la maladie. Il est essentiel de diagnostiquer la maladie tôt et de commencer la prise en charge avant que toutes les cellules productrices d’insuline ne soient détruites.


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