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Exemple d'une infection virale : la grippe

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Objectifs

Mettre en évidence les acteurs et la spécificité de la réponse adaptative
Comprendre le déroulement d’une infection par le virus de la grippe

Points clés

Le virus de la grippe possède une capside protéique présentant deux types de protéines : l’Hémagglutinine et la Neuraminidase. Il existe différentes souches de la grippe.
La grippe est un virus à ADN. Pour se développer, il se fixe aux cellules de l’organisme, y pénètre et transforme son génome viral en ADN pour intégrer le génome de la cellule et profiter de la machinerie cellulaire pour se multiplier. Les nouveaux virus sont relâchés alors en dehors de la cellule infectée.
Pour combattre le virus de la grippe, le système immunitaire met en place la réaction inflammatoire pour ensuite présenter l’antigène aux cellules actrices de la réponse immunitaire adaptative, en particulier de la réponse à médiation cellulaire, qui vont s’activer et prendre le relai.
La réaction inflammatoire va agir les 3 premiers jours suivants l’infection, faisant diminuer la charge virale. À partir du 6^e jour, les anticorps produits les plasmocytes interviennent. Les macrophages, en augmentation jusqu’au 12^e jour, détruiront les complexes immuns anticorps/antigènes, puis les LT cytotoxiques, en augmentation jusqu’au 24^e jour, détruiront les cellules infectées.
Les symptômes de la grippe, conséquence de la lutte du système immunitaire contre le virus, sont une fièvre brutale, de la toux, des maux de gorge et des courbatures.

Pour bien comprendre

La réponse immunitaire innée
La réaction inflammatoire
La phagocytose, une fonction cellulaire commune à tous les animaux
La réponse immunitaire à médiation humorale
La réponse immunitaire à médiation cellulaire
La mémoire immunitaire et les interactions du système immunitaire avec les différentes parties du corps

La première barrière de l’organisme est la barrière cutanée. Si un agent pathogène passe cette dernière, l’immunité innée, grâce à la réaction inflammatoire, va se mettre en place. La réaction inflammatoire est un mécanisme de défense non spécifique. Afin de combattre l’agent pathogène de manière plus efficace, l’organisme met en place la réponse immunitaire adaptative, qui est spécifique d’un antigène donné.

Les agents infectieux sont nombreux et variés. Ils peuvent prendre la forme de micro-organismes extracellulaires et intracellulaires, comme les bactéries ou les champignons, de vers parasitaires ou de virus. Cette grande diversité des agents pathogènes doit être suivie par une grande diversité des agents de l’immunité.

Nous allons nous intéresser à la réponse immunitaire induite lors d’une infection virale, en prenant l’exemple du virus de la grippe.

Le virus de la grippe est un virus à ARN. Il existe plusieurs virus de la grippe, tous responsables d’épidémies saisonnières plus ou moins graves. Ce virus peut infecter d’autres espèces animales, comme les oiseaux ou le porc, qui jouent alors le rôle d’espèces réservoir.

Modélisation du virus de la grippe

1. Le fonctionnement de l’infection virale

Les entrées dans l’organisme des virus peuvent être multiples, que ce soit par inhalation par les voies aériennes, par consommation d’aliments dans l’appareil digestif, par le contact des muqueuses lors d’un rapport sexuel ou bien par voie sanguine.

a. La structure du virus de la grippe

Le virus de la grippe est formé d’une enveloppe protéique dans laquelle sont enchâssées deux protéines : l'Hémagglutinine et la Neuraminidase. À l’intérieur de cette coque de protéine est localisé le matériel génétique formé d’ARN.

Pour aller plus loin :
Il existe plusieurs types de virus de la grippe, nommés d’après ces deux protéines de surface. Le virus H1N1 est un exemple de souche de la grippe.

b. Le développement du virus

Pour pouvoir se multiplier, les virus doivent intégrer une cellule hôte. Ce développement passe par les étapes suivantes :

Étape 1 : le virus s’attache à la membrane de la cellule par l’intermédiaire de ses protéines d’enveloppe. Cette fixation permet l’entrée du virus dans la cellule.
Étape 2 : le génome viral est transformé en ADN. Cet ADN est intégré au génome de la cellule hôte puis s’exprime en utilisant la machinerie cellulaire. Les nouveaux composants viraux s’assemblent dans la cellule pour former de nouveaux virus.
Étape 3 : les nouveaux virus sont libérés dans le milieu extracellulaire (c’est-à-dire dans l’organisme). La cellule infectée peut alors soit être détruite, soit poursuivre la production virale.

2. La réaction de l’organisme face à l’infection par le virus de la grippe

a. Les symptômes de la grippe

Les premiers symptômes de la grippe sont un accès de fièvre brutal, de la toux associée à des maux de gorge et des courbatures, liées à l’infection des cellules du système respiratoire. Ces symptômes sont la conséquence de la réaction de défense de l’organisme contre l’infection virale.

b. Les modifications physiologiques après une infection virale

Lors d’une infection par le virus de la grippe, on constate une forte augmentation des cellules impliquées dans la réaction inflammatoire, associée à une augmentation de la quantité de virus présent dans le sang.

Lorsque la réaction inflammatoire est à son maximum (2^e et 3^e jour post-infection), on observe une diminution de la charge virale sanguine. Puis, au 6^e jour, apparaissent des anticorps dont la quantité augmente progressivement. Ces anticorps ont une forte affinité pour les protéines virales du virus de la grippe.

Des mesures expérimentales mettent en évidence une augmentation du nombre de macrophages, responsables de la phagocytose des agents pathogènes, mais aussi une forte augmentation des lymphocytes T8 cytotoxiques, responsables de la mort des cellules infectées.

Pour aller plus loin :
Le nombre de macrophages atteint son maximum au 12^e jour post-infection, puis diminue, tandis que le nombre des lymphocytes impliqués dans les réponses immunes tardives et spécifiques continue à progresser pour se stabiliser au 24^e jour.

3. La reconnaissance des cellules étrangères par les cellules de l’immunité

a. La réaction inflammatoire

C’est d’abord la réaction inflammatoire qui va s’enclencher. Un phagocyte va phagocyter une cellule infectée par le virus de la grippe. Ce phagocyte va devenir une CPA, ou cellule présentatrice d’antigène, ce qui va permettre le déclenchement de l'immunité adaptative.

Les phagocytes sont capables de présenter à leur surface les antigènes étrangers par l’intermédiaire d’une forme de complexe protéique : le complexe majeur d’histocompatibilité, ou CMH.

b. L’activation des lymphocytes TCD4

Ce CMH, associé à un peptide antigénique, va être reconnu par les récepteurs T (ou récepteurs TCR) présents à la surface des lymphocytes T4 (caractérisés par la molécule CD4).

Lorsque le récepteur TCR du LT4 présente une affinité suffisante pour le complexe CMH/peptide antigénique, le lymphocyte T est activé. On parle de sélection clonale.

Les lymphocytes T CD4 ainsi activés vont se multiplier et se différencier en lymphocytes T auxiliaires et sécréter des cytokines (interleukines II). Les IL2 vont intervenir dans l’activation et le maintien de la réponse adaptative en stimulant la division et la différenciation des lymphocytes B et T.

c. L’activation des lymphocytes TCD8

D’autres lymphocytes vont pouvoir reconnaître le peptide antigénique porté par la CPA : les LT CD8 vont reconnaître spécifiquement le complexe CMH/peptide antigénique à l’aide de leurs récepteurs TCR.

De la même façon que les LT4, les lymphocytes T CD8 présentant une affinité suffisante pour le complexe CMH/peptide antigénique sont activés, se multiplient selon un mode de sélection clonale. Se réalise ensuite une différenciation clonale, permettant la formation de lymphocytes T cytotoxiques qui détruisent par lyse ou apoptose les cellules infectées.

Les LT8 ont la capacité de se lier aux cellules infectées par le virus et d’induire leur lyse. Ils sont de ce fait très efficaces dans le cas de la lutte contre le virus de la grippe.

d. L’activation des lymphocytes B

Les lymphocytes B vont eux aussi être activés, même si cette voie n’est pas prépondérante dans une infection virale. Une fois activés, les lymphocytes vont réaliser une prolifération clonale et se différencier en cellules productrices d’anticorps à forte affinité : les plasmocytes.

Les anticorps vont intervenir en renfort de l’action des acteurs de l’immunité innée par opsonisation. Les anticorps se fixent à la surface des micro-organismes ou des molécules étrangères solubles, formant des complexes immuns. Ces complexes sont ensuite reconnus par des récepteurs, spécifiques aux fragments constants des anticorps, présents à la surface des phagocytes. Cette reconnaissance va conduire à l’ingestion puis la digestion des agents pathogènes.

La nature de l’agent infectieux est déterminante pour le choix de l’une ou de l’autre des voies.

Les infections virales et microbiennes intracellulaires stimulent la voie à médiation cellulaire, facilitant l’élimination des cellules infectées.

Les allergènes et les parasites extracellulaires stimulent la voie à médiation humorale qui va favoriser l’élimination des agents pathogènes par phagocytose. Cette dernière voie est celle impliquée dans les réactions allergiques.