vignette|Schéma simplifié de l'homéostasie et de la réponse immunitaire au niveau de la barrière intestinale.
Le système immunitaire inné comprend les cellules et les mécanismes permettant la défense immédiate de l'organisme contre les agents infectieux, car elle ne nécessite pas de division cellulaire. Il s'oppose en cela au système immunitaire adaptatif, qui confère une protection plus tardive mais plus durable, et qui nécessite une division cellulaire (lymphocyte B et T).
Bien que cette défense ne soit pas spécifique d'une espèce particulière d'agent pathogène, elle peut reconnaître des types de pathogènes, comme les bactéries Gram négatif qui sont reconnues par les récepteurs appelés pattern recognition receptor (PRR) ou en français récepteur de reconnaissance de motifs moléculaires.
Alors que le système immunitaire adaptatif existe uniquement chez les gnathostomes, le système immunitaire inné existe dans tous les domaines du vivant.
Les principales fonctions du système immunitaire inné des chordés sont : La constitution d'une barrière physique et chimique contre les agents infectieux ; L'identification et l'élimination de corps étrangers présents dans l'organisme, les tissus, le sang et la lymphe, par les globules blancs ; La détection des agents infectieux et le recrutement de cellules immunitaires sur le site de l'infection ; L'activation de la cascade du complément permettant l'activation des cellules et l'élimination de cellules mortes ou de complexes immuns ;
Protection passive
Barrière anatomique vignette|redresse=1.5|La peau est un organe immunitaire actif dont la fonction est augmentée par la présence d’un microbiote commensal. L'épiderme est constitué de nombreux kératinocytes. La couche cornée est scellée par des lipides intracellulaires et les autres kératinocytes épidermiques sont reliés par des jonctions serrées. Les glandes sudoripares, les follicules pileux et les glandes sébacées, qui contribuent toutes à la fonction immunitaire. Les kératinocytes et les appendices dermiques libèrent des peptides et des protéines antimicrobiens , qui assurent la défense contre les microbes pathogènes. Un certain nombre d’espèces de bactéries colonisent commensalement la surface de la peau. Les trois principales espèces bactériennes pour chaque site cutané sont indiquées. Les sites secs et sébacés sont colonisés majoritairement par Cutibacterium acide, tandis que les sites humides et le pied sont colonisés majoritairement par Corynebacterium tuberculostearicum. L'épithélium est une barrière physique constituant l'une des premières défenses contre les agents infectieuxIMMUNOLOGY - CHAPTER ONE > INNATE (NON-SPECIFIC) IMMUNITY Gene Mayer, Ph.D. Immunology Section of Microbiology and Immunology On-line. University of South Carolina. C'est une barrière mécanique, du fait de sa faible perméabilité. La desquamation de l'épiderme permet également d'éliminer des bactéries ou autres agents infectieux ayant adhéré à la surface de l'épithélium.
Les muqueuses ont un épithélium non kératinisé, par nature plus perméable, et sont donc plus sensibles aux différentes attaques infectieuses. Elles ont développé un moyen de défense supplémentaire : le mucus. Dans le tube digestif et les voies respiratoires, le mouvement opéré par le péristaltisme ou les cils contribuent à l'élimination des agents infectieux.
La flore commensale, qui est un ensemble de bactéries se situant sur la peau et les muqueuses, joue un rôle important de barrière. Elle prévient la colonisation par des bactéries pathogènes, en agissant notamment par compétition pour les nutriments.
Les larmes et la salive contribuent également à prévenir l'infection des yeux et de la bouche, respectivement.
Barrière anatomique Mécanismes correspondants Peau Transpiration, desquamation, acides organiques Tube digestif Péristaltisme, mucus, acide gastrique, acide biliaire, enzymes digestives, thiocyanate, défensines, flore intestinale Voies respiratoires et poumons Mucus, surfactant pulmonaire, défensines Rhinopharynx Mucus, salive, lysozyme Yeux Larmes Paroi vaginale Flore de Doderlein
Barrières chimiques La barrière chimique de la peau est constituée de nombreux lipides et acides sécrétés. la couche lipidique sécrétée par les corps lamellaires est importante pour maintenir une matrice occlusive entre les cellules et entre les couches de la couche cornée. La teneur en lipides spécifiques à un site influence également la composition microbienne de divers sites corporels cutanésMarks J, Miller J. Lookingbill and Marks' Principles of Dermatology. 6th ed. Elsevier (2017).. En fait, la composition microbienne est relativement homogène entre plusieurs sites sébacés mais varie considérablement entre les sites cutanés avec glandes sébacées et les sites cutanés sans glandes sébacées. Les microbes pathogènes sont également directement inhibés par certains lipides ou acides gras libres. Par exemple, l'acide sapienique peut inhiber efficacement Staphylococcus aureus pathogène, mais n'a pas une activité suffisante contre Staphylococcus epidermidis. Dans l’ensemble, la barrière chimique formée par les lipides épidermiques et les acides gras est importante pour moduler la survie microbienne à la surface de la peau.
De plus, la couche cornée de l’épiderme maintient un pH acide dans des conditions homéostatiques. Le terme « manteau acide » a été utilisé pour décrire l’état acide de la couche cornéeKorting HC. Das Säuremantelkonzept von Marchionini und die Beeinflussung der Resident-Flora der Haut durch Waschungen in Abhängigkeit vom pH-Wert. In: Hautreinigung mit Syndets. Berlin: Springer (1990). p. 93–103.. Ce pH acide est important pour la fonction de barrière cutanée et la défense microbienne en fournissant un environnement hostile à certains micro-organismes. En outre, il existe un certain nombre d’enzymes dépendantes du pH qui sont essentielles à la synthèse, à la production et au maintien de la composition lipidique de la peau. Les lipides, tels que les triglycérides et le cholestérol, sont hydrolysés par les bactéries et les levures résidant dans la peau en acides gras libres. Les acides gras libres maintiennent un pH bas qui inhibe la croissance d'espèces pathogènes telles que Staphylococcus aureus (S. aureus), tout en permettant la persistance de bactéries commensales telles que Staphylococcus à coagulase négative et Corynebacterium.
Microbiote cutanée La peau et l’intestin abritent une immense diversité et un grand nombre de microbiotes. Tant dans la peau que dans l’intestin, le microbiote commensal est important pour maintenir l’homéostasie épithéliale et la santé globale des tissus. Des sites cutanés distincts contiennent une distribution unique de bactéries, en partie régie par la composition lipidique d'un site cutané. Par exemple, les zones riches en glandes sébacées, telles que la glabelle et le dos, sont colonisées principalement par des espèces de Cutibacterium (anciennement connues sous le nom de Propionibacterium), qui sont étroitement associées à l'acné vulgaire. Les sites humides, tels que les espaces axillaires et interdigitaux, sont largement colonisés par les espèces de Corynebacteria et de Staphylococci. Outre les bactéries, qui constituent le règne d'organismes le plus abondant présent sur la peau, de nombreux champignons et virus habitent la peau. Contrairement aux bactéries, présentes dans presque tous les sites corporels et dont la composition est régie par des conditions physiologiques, la distribution fongique varie en fonction de sites corporels distincts plutôt que de conditions physiologiques. Le tronc et les bras ont une composition fongique relativement homogène et sont principalement colonisés par des espèces de Malassezia, tandis que le pied abrite une diversité fongique beaucoup plus grande. La composition virale, principalement les Polyomaviridae et les Papillomaviridae, présente la plus grande diversité entre les individus, plutôt que selon la zone corporelle ou la composition.
Au niveau de la peau, la présence de bactéries commensales est cruciale pour le maintien d'un environnement cutané sain. Au cours du développement, la tolérance immunitaire cutanée commence à se développer dans la période postnatale, lorsque les cellules T reg commencent à exprimer le facteur de transcription FOXP3 spécifique de l'agent pathogène, coïncidant avec la colonisation commensale. Plus tard dans le développement, la présence continue de bactéries commensales cutanées module la production de nombreuses cytokines et peptides anti-microbiens qui aident à protéger la peau contre les agents pathogènes. Par exemple, des bactéries commensales telles que S. epidermidis peuvent induire la production de diverses cytokines par les cellules T IL-17+CD8+. S. epidermidis peut également produire des ligands qui suppriment une activation immunitaire inappropriée en inhibant la production du facteur de nécrose tumorale α et de l'IL-6.
Le système immunitaire inné constitue une première ligne de défense contre les agents pathogènes en cas de rupture de la barrière. Des preuves récentes ont mis en lumière le rôle des microbes commensaux dans le renforcement de la défense immunitaire innée contre les agents pathogènes. Dans la peau, les motifs moléculaires associés aux pathogènes sont présents sur les cellules immunitaires et les kératinocytes. La stimulation des récepteurs de type Toll peut induire une action antimicrobienne directe en stimulant les macrophages pour qu'ils subissent une phagocytose et peut également induire des cytokines qui interviennent dans la différenciation des monocytes en macrophages et en cellules dendritiques. Les microbes commensaux sécrètent des molécules qui peuvent agir directement comme ligands du TLR ; S. epidermidis sécrète plusieurs petites molécules qui agissent comme des agonistes du TLR2 et de l'EGFR, stimulant la production de peptides antimicrobien ayant une activité contre les streptocoques du groupe A et S. aureus.
Peptides antimicrobiens vignette|Différents types de peptides anti-microbiens.
Les peptides anti-microbiens (PAM) sont des oligopeptides comprenant de 6 à 100 acides aminés. Ces peptides sont de puissants antibiotiques à large spectre. Ils constituent la première ligne de défense chimique.
Il a été démontré que les peptides antimicrobiens tuent les bactéries à Gram négatif et à Gram positif, les virus enveloppés, les champignons et même les cellules transformées ou cancéreuses.
La plupart des PAMs sont produits en permanence par les cellules, mais quelques-uns sont produits lorsqu'il y a un agresseur spécifique comme le P9A et le P9B produits après l'injection d’Enterobacter cloacae chez un papillon ou de défensine produite après l'infection de Pseudomonas aeruginosa chez la souris.
La sélectivité est une caractéristique très importante des peptides antimicrobiens, et peut garantir leur fonction d'antibiotique dans les systèmes de défense de l'hôte. Des différences fondamentales existent entre les cellules procaryotes et eucaryotes, pouvant représenter des cibles pour les peptides antimicrobiens. Dans la compétition des cellules bactériennes et des cellules hôtes avec les peptides antimicrobiens, les peptides antimicrobiens vont interagir préférentiellement avec la cellule bactérienne, ce qui leur permet de tuer des micro-organismes sans être significativement toxiques pour les cellules de mammifère.
Les peptides antimicrobiens possédant une charge nette positive sont attirés et incorporés dans les membranes bactériennes chargées négativement. Une fois à l'intérieur de la membrane, ils sont supposés causer des perturbations variées. Bien que les spécificités de chaque mécanisme diffèrent, toutes proposent une rupture de la membrane induite par un peptide, permettant ainsi une fuite cytoplasmique, qui conduit finalement à la mort.
Signatures des pathogènes Récepteurs