Les cellules phagocytaires

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Les cellules phagocytaires

Faculté de Médecine et de Pharmacie Cours d’Immunologie

2

^ème

année Pharmacie

2013-14

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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

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INTRODUCTION

IMMUNITÉ INNÉE

 1

^ère

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

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INTRODUCTION

Barrières naturelles Pathogènes

LT

LB NK

Phagocytes

Complément

Médiateurs de l’inflammation

IMMUNITÉ ADAPTATIVE IMMUNITÉ INNÉE

T Régulateurs

Anticorps

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compléments

C y o t k i n e s

Antigène

CPA

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 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

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 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

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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

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9

Progéniteur érythroide

Mégacaryocyte ^Hématies_Plaquettes

- Produits dans la Moelle osseuse

- A partir de la cellule souche myéloïde

- Subissent une série d’étapes de maturation, et de différenciation

- Pas d’étapes de sélection ou d’éducation

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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

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Noyau multilobé

Cytoplasme riche en granules spécifiques

PNN PNE PNB

11

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 Les PNN matures:

MO sang Répartition dans 2 secteurs:

 Secteur marginal: PNN collés à l’endothélium vasculaire.

 Secteur circulant: séjour de 7-10h, puis passage dans les tissus par extravasation.

1. Polynucléaires neutrophiles

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 Morphologie:

- Cellules de 15 μm

-

Noyau multilobé (3-5 lobes)

- Granulations prenant les colorants acides et basiques.

 50 à 70% des leucocytes circulants.

 90% des polynucléaires circulants.

 Dans le sang périphérique: circulent pendant 7 à 10h.

 Dans les tissus: durée de vie de 2 à 3 jours, expression des activités biologiques.

 Mort spontanée par apoptose, si absence de stimuli.

1. Polynucléaires neutrophiles

13

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 Granulations:

Granulations primaires Azurophiles

(gros et denses)

Granulations secondaires

(plus petits) -Myéloperoxydase

-Défensines -Lysozyme

-Hydrolases acides -Protéase neutres

-Collagénase -Gélatinase -Lactoferrine -Lysozyme -Vit B12



Récepteurs:

 Récepteur pour le fragment Fc des IgG (Fcg RIII et Fcg RII)

 Récepteurs pour les composants du complément:

- C3b (CR1, CR3) - C3a (C3aR)

- C5a (C5aR)

1. Polynucléaires neutrophiles

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 Fonctions des PNN:

 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.

1. Polynucléaires neutrophiles

15

 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 (IL8, IL1, IL10 et IL12) - TNFα

- Facteurs de croissance (GM-CSF)

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 Morphologie

- Cellules de 12 à 13 μm - Noyau bilobé

- Grosses granulations colorées en orange par l’éosine

 PNE sont issus de la lignée granuleuse sous l’action de l’IL5.

 PNE = cellule phagocytaire mobile:

Passage sanguin Tissus

(qlqs heures) (peau, muqueuses,épithéliums)

 Attraction vers le foyer inflammatoire par des facteurs chimiotactiques spécifiques: Eosinophil Chemotactic Factors (ECFA, ECFB) produits par les mastocytes et PNB.

2. Polynucléaires éosinophiles

(17)

 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

2. Polynucléaires éosinophiles

17

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 Récepteurs membranaires des PNE:

 Récepteurs pour les composants du complément :

• CR1 et CR3 pour le C3b et C3bi.

• C1q-R pour le C1q.

 Récepteurs pour les fragments Fc des immunoglobulines :

• CD32 ou FCγR II, pour Fc des IgG

• CD23 ou FCεR II, pour Fc des IgE.

 Récepteurs pour des médiateurs et cytokines :

• Récepteur pour l’histamine.

• R-Eotaxine pour l’éotaxine (facteur chimiotactique le plus puissant des PNE).

2. Polynucléaires éosinophiles

(19)

Polynucléaires éosinophiles

IgE FceR Dégranulation : produits

à activité antiparasitaire

(20)

 Fonctions des PNE

 Phagocytose

• Capacité de phagocytose plus faible que les PNN (absence de lysozyme). Mais, ils ont une grande capacité de phagocytose des grands complexes immuns.

 Fonction sécrétoire:

• Cytokines : IL-1, IL-3, IL-5, GM-CSF.

 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 massive.

2. Polynucléaires éosinophiles

20

(21)

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

MOBILISATION PHAGOCYTAIRE

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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

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C. CELLULES MONONUCLEES

 Morphologie:

Monocytes:

- Cellules de 10 à 20 μm

- Noyau irrégulier en fer à cheval

- Granulations faiblement azurophiles

 MO Sang Tissus

8 heures (différenciation en macrophages)

 Représente 2 a 5% des leucocytes circulants

33

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Grande activité de synthèse

- Grossit 5 à 10 fois - Organites ↑

- Produit plus d’enzymes - Capacité de phagocytose

↑

Changements dans la cellule

- Mitochondries nombreuses

- Réticulum endoplasmique développé

Granulations faiblement azurophiles= lysosomes

Macrophage:

34

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Les macrophages acquièrent les caractéristiques histologiques, cytochimiques et fonctionnelles spécifiques des tissus où ils se trouvent.

rate

Inflammation os

épidermique

Épiderme normal

Espace alvéolaire

Système nerveux central

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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

Macrophage:

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 Les macrophages sont disséminés dans tout l’organisme:

- macrophages résidents dans les tissus, - macrophages libres.

 Longue durée de vie (1 à 3 mois)

 Fonctions des macrophages:

 1ère ligne de défense de l'immunité naturelle,

 Rôle important dans l’immunité adaptative.

Les 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.

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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

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Introduction

Barrières naturelles Pathogènes

LT

LB NK

Phagocytes

Complément

Médiateurs de l’inflammation

IMMUNITÉ ADAPTATIVE

• IMMUNITÉ INNÉE

Anticorps CPA

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compléments

C y o t k i n e s

Antigène

CPA

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

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Internalisation de l’Ag par les CPAs diverses

Cellules Dendritiques (CD)

• Tissus périphériques

• Endocytose et présentation

• Maturation des CD induit le chargement du peptide

• Activation des cellules T naïves

Lymphocytes B

• Tissus lymphoïdes secondaires

• Non phagocytaire

• Le récepteur spécifique de l’Ag

« BCR » importe l’Ag dans les endosomes tardifs

Macrophages

• Tissus périphériques

• Phagocytose l’Ag

• L’activation induit la présentation de l’Ag

B

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Cellules dendritiques

Macrophages Lymphocytes B

Quiescent Activé Quiescent Activé

Contact avec antigène

Endocytose

Phagocytose Phagocytose Phagocytose Endocytose via son récepteur

Endocytose via son récepteur

Expression des molécules

CMHII

Constitutive (+++)

Inductible

(-) Inductible

(++) Constitutive Constitutive

Costimulatin

Constitutive B7

(+++)

Inductible B7(-)

Inductible (++)B7

Inductible B7(-)

Inductible (++)B7

LES CPA PROFESSIONNELLES (DC, macrophage, lymphocyte B)

CMHII CMHI B7

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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

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TOLL LIKE

RECEPTORS

(TLR)

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 Structure:

 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 )

(47)

 = Motifs moléculaires appartenant aux agents pathogènes et reconnus par les récepteurs membranaires des phagocytes (TLR)

 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.

PAMPs

(Pathogen Associated Molecular Pattern)

47

(48)

• Macrophages, PN

• cellules dendritiques

• cellules endothéliales et épithéliales

• les lymphocytes T, B et NK

bactérie virus parasite

Pathogens Associated Molecular Patterns (PAMPs)

Pattern Recognition Receptors (PRRs)

• Flagelline des flagelles bactériens

• Peptidoglycanne des bactéries à G+

• Lipopolysaccharide (endotoxine) des bactéries à G-

• ARN double brin, ADN non méthylé

(49)

TLR-1, TLR-2

TLR-2, TLR-6TLR-4 TLR-5 TLR-10

TLR-9 TLR-8

TLR-7

TLR-3

Endosome LPS

CpG non méthylés du ARN viral DNA

double brin

ARN viral simple brin lipopeptides bactériens et

glycosylphosphatidylinositol (GPI) des parasites

acide lipotéichoïque (LTA) de parois Gram +,

lipopeptides bactériens et peptidoglycane

flagelline inconnu

(50)

 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 CpG hypométhylé ( bactérie)

TLR 10 et 11 inconnus

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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

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Phagocytose

• Phénomène actif et consommateur d’énergie

• Efficacité accrue par l’opsonisation

(53)

Reconnaissance

et adhésion Formation de pseudopodes

Formation d’un Phagosome puis d’un phagolysosome

Digestion

intracellulaire Exocytose des débris

Phagocytose

(54)

(55)

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

Hématie

Polynucléaires sanguins

3. Margination et diapédèse des polynucléaires sanguins

Foyer

inflammatoire

Histiocyte

4. Migration des polynucléaires sanguins et des histiocytes tissulaires vers le foyer infectieux

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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.

facteurs extra- cellulaires facteurs cellulaires facteurs liés au substrat

2ème étape conditionnée par

(57)

Certains composés du milieu les cations divalents (Ca++, Mg++) le pH (7,2 -7,4)

facteurs extra- cellulaires

Protéines à activité opsonisante.

Opsonines non spécifiques C3b et C3d (récept sur phagocy.)

Primo-infection

opsonines spécifiques Les IgG (RFc) facteurs cellulaires facteurs liés au substrat

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Propriétés physico-chimiques

Différence d’hydrophobicité entre mbrane phagocyte et le substrat à Phagocyter

Récepteurs de nature glycoprotéique (TLR1,TLR2,TLR3….)

Fixation sélective d’espèces bactériennes et virales (PRRs) Ex : Streptococcus,

Neisseria, Haemophilus, Salmonella, E.Coli…

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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

(60)

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.

La phagocytose peut être séparée arbitrairement en trois étapes:

* Adhésion

* Ingestion

phagosome Granules

= lysosomes

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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.

* Adhésion

* Ingestion

* Devenir de la substance internalisée. phagolysososome

digestion

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* Adhésion

* Ingestion

digestion 1) Les granules spécifiques se vident en

premier.

2) Le pH du phagolysosome est alors proche du pH 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 extracellulaire 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)

(63)

Bactérie

Chimiotactisme Adhérence Activation membranaire Internalisation

Formation du phagosome Formation du phagolysosome

Granules

Digestion Externalisation du substrat dégradé

Chimiotactisme Adhérence Activation membranaire Internalisation

Formation du

phagosome Formation du phagolysosome

Digestion Externalisation du substrat dégradé

Activation membranaire

granules