L immunité : comment répond-elle au virus et notamment au coronavirus ?

Publié dans 16/07/2020 par Sabine Monier

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L immunité, que faut-il savoir ? C’est une protection contre les maladies. Lorsqu’un virus infecte une personne (hôte), il envahit les cellules de son hôte afin de survivre et de se répliquer. Une fois à l’intérieur, les cellules du système immunitaire ne peuvent pas « reconnaître » le virus et ne savent donc pas que la cellule hôte est infectée.

Comment l immunité répond-elle au virus ?

Pour surmonter cela, les cellules utilisent un système qui leur permet de montrer aux autres cellules ce qui est à l’intérieur. Elles utilisent des molécules appelées protéines complexes d’histocompatibilité (MHC) de classe I. Celles-ci affichent des morceaux de protéines de l’intérieur de la cellule sur le surface cellulaire. Si la cellule est infectée par un virus, ces morceaux de peptide comprendront des fragments de protéines produites par le virus.

La cellule T de l immunité et la cellule T cytotoxique

Une cellule spéciale du système immunitaire appelée cellule T (ou lymphocite T) circule à la recherche d’infections. Un type de cellule T est appelé cellule T cytotoxique. Cette dernière tue les cellules infectées par des virus avec des médiateurs toxiques. Les cellules T cytotoxiques ont des protéines spécialisées à leur surface qui les aident à reconnaître les cellules infectées par le virus. Ces protéines sont appelées récepteurs des cellules T (TCR).

Chaque cellule T cytotoxique possède un TCR qui peut reconnaître spécifiquement un peptide antigénique particulier lié à une molécule du MHC. Si le récepteur des cellules T détecte un peptide d’un virus, il avertit ses cellules T d’une infection. La cellule T libère des facteurs cytotoxiques pour tuer la cellule infectée et, par conséquent, empêcher la survie du virus envahissant.

Les virus sont hautement adaptables. Ils ont développé des moyens d’éviter la détection par les lymphocytes T. Certains virus empêchent les molécules du MHC d’atteindre la surface cellulaire pour afficher des peptides viraux. Si cela se produit, la cellule T ne sait pas qu’il y a un virus à l’intérieur de la cellule infectée.

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Cellule natural killer (NK)

Cependant, une autre cellule immunitaire est spécialisée dans la destruction de cellules qui ont un nombre réduit de molécules MHC de classe I à leur surface. Cette cellule est une cellule tueuse naturelle ou une cellule NK. Lorsque la cellule NK trouve une cellule affichant moins de molécules de MHC que la normale, elle libère des substances toxiques. Elle le fait de la même manière que les cellules T cytotoxiques, qui tuent la cellule infectée par le virus.

Les cellules cytotoxiques sont armées de médiateurs préformés. Les facteurs cytotoxiques sont stockés à l’intérieur de compartiments appelés granules, à la fois dans les cellules T cytotoxiques et les cellules NK. Ils y sont stockés jusqu’à ce que le contact avec une cellule infectée déclenche leur libération. L’un de ces médiateurs est la perforine, une protéine qui peut créer des pores dans les membranes cellulaires ; ces pores permettent l’entrée d’autres facteurs dans une cellule cible pour faciliter la destruction de la cellule. Des enzymes appelées granzymes sont également stockées dans les granules et libérées de celles-ci. Les granzymes pénètrent dans les cellules cibles par les trous faits par la perforine.

La mort cellulaire programmée (apoptose)

Une fois à l’intérieur de la cellule cible, les facteurs cytotoxiques lancent un processus appelé mort cellulaire programmée ou apoptose, provoquant la mort de la cellule cible. Un autre facteur cytotoxique libéré est la granulysine. Celle-ci attaque directement la membrane externe de la cellule cible. Elle la détruise par lyse. Les cellules cytotoxiques synthétisent et libèrent d’autres protéines, appelées cytokines, après avoir été en contact avec des cellules infectées. Les cytokines comprennent l’interféron-g et le facteur de nécrose tumorale-a. Ils transfèrent un signal de la cellule T vers les cellules infectées ou d’autres cellules voisines, pour améliorer les mécanismes de destruction.

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Les interférons libérés

Les cellules virales infectées produisent et libèrent de petites protéines appelées interférons. Ceux-ci jouent un rôle dans la protection immunitaire contre les virus. Les interférons empêchent la réplication des virus, en interférant directement avec leur capacité à se répliquer dans une cellule infectée. Ils agissent également comme des molécules de signalisation. De cette manière, ils permettent aux cellules infectées d’avertir les cellules voisines d’une présence virale. Ce signal oblige les cellules voisines à augmenter le nombre de molécules du MHC de classe I sur leurs surfaces. De cette façon, les cellules T surveillant la zone puissent identifier et éliminer l’infection virale comme décrit ci-dessus.

Les anticorps

Avant d’infecter une cellule, les virus peuvent également être éliminés du corps par des anticorps. Les anticorps sont des protéines qui reconnaissent spécifiquement les agents pathogènes envahissants et s’y collent. Cette liaison sert à de nombreuses fins dans l’éradication du virus.

Premièrement, les anticorps neutralisent le virus, ce qui signifie qu’il n’est plus capable d’infecter la cellule hôte. Deuxièmement, de nombreux anticorps peuvent fonctionner ensemble, provoquant l’adhésion des particules virales dans un processus appelé agglutination. Les virus agglutinés constituent une cible plus facile pour les cellules immunitaires que les particules virales simples.

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Un troisième mécanisme utilisé par les anticorps pour éradiquer les virus est l’activation des phagocytes. Un anticorps lié au virus se lie à des récepteurs, appelés récepteurs Fc, à la surface des cellules phagocytaires; Il déclenche un mécanisme appelé phagocytose, par lequel la cellule engloutit et détruit le virus.

Enfin, les anticorps peuvent également activer le système du complément, qui opsonise et favorise la phagocytose des virus. Le complément peut également endommager l’enveloppe ou bicouche phospholipidique présente sur certains types de virus.

L immunité contre le coronavirus

Fin décembre 2019, des informations ont fait état d’une mystérieuse pneumonie à Wuhan, en Chine, une ville de 11 millions d’habitants dans la province sud-est du Hubei. La cause, ont rapidement déterminé les scientifiques chinois, était un nouveau coronavirus. Celui-ci est tout de même éloigné du virus du SRAS qui avait émergé en Chine en 2003. Ce dernier s’est propagé par la suite dans le monde et a tué près de 800 personnes.

Six mois plus tard, plus de dix millions de cas sont confirmés. La pandémie de COVID-19 est devenue la pire crise de santé publique en un siècle. Plus de 500 000 personnes sont décédées dans le monde. Il a également catalysé une révolution dans la recherche. Des scientifiques, des médecins et d’autres chercheurs ont travaillé et travaillent encore à une vitesse vertigineuse pour comprendre COVID-19 et le virus qui le provoque : SARS-CoV-2.

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Le combat pour certains et la mort pour d’autres contre le coronavirus

Ils ont appris comment le virus pénètre et détourne les cellules. Mais aussi comment certaines personnes le combattent et comment il finit par en tuer d’autres. Ils ont identifié des médicaments qui profitent aux patients les plus malades. De nombreux autres traitements potentiels sont en préparation. Ils ont développé près de 200 vaccins potentiels – dont le premier pourrait se révéler efficace d’ici la fin de l’année.

Mais pour chaque aperçu de COVID-19, d’autres questions émergent et d’autres persistent. Voilà comment fonctionne la science. Pour marquer six mois depuis que le monde a été informé de la maladie responsable de la pandémie, la nature passe en revue certaines des questions clés auxquelles les chercheurs n’ont toujours pas de réponses.

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Pourquoi les gens réagissent-ils si différemment ?

L’un des aspects les plus frappants de COVID-19 est les différences marquées dans les expériences de la maladie. Certaines personnes ne développent jamais de symptômes. D’autres, en revanche, toujours en apparence saines, souffrent d’une pneumonie grave, voire mortelle. «Les différences dans les résultats cliniques sont dramatiques», explique Kári Stefánsson, généticien et directeur général de DeCODE Genetics à Reykjavik. Son équipe recherche des variantes de gènes humains qui pourraient expliquer certaines de ces différences.

Cette recherche a été entravée par le nombre relativement faible de cas en Islande. Mais le mois dernier, une équipe internationale a analysé les génomes d’environ 4 000 personnes en provenance d’Italie et d’Espagne. Elle a découvert les premiers liens génétiques solides avec la maladie sévère de COVID-19. Les personnes qui ont développé une insuffisance respiratoire étaient plus susceptibles de porter l’une des deux variantes génétiques particulières à la différence des personnes sans maladie.

Les porteurs de l’une des deux variantes génétiques particulières responsables de développer la maladie de manière sévère

Une variante se situe dans la région du génome qui détermine le type sanguin ABO. L’autre est proche de plusieurs gènes. Un de ces gènes code pour une protéine qui interagit avec le récepteur utilisé par le virus pour pénétrer dans les cellules humaines. Deux autres codent pour des molécules liées à la réponse immunitaire contre les agents pathogènes.

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Les chercheurs font partie de la COVID-19 Host Genetics Initiative. C’est un consortium mondial de groupes qui mettent en commun des données pour valider les résultats et découvrir d’autres liens génétiques.

Les variantes identifiées jusqu’à présent semblent jouer un rôle modeste dans l’issue de la maladie. Une équipe dirigée par Jean-Laurent Casanova, immunologiste à la Rockefeller University de New York, recherche des mutations qui ont un rôle plus important.

Pour les trouver, son équipe examine tous les génomes des personnes de moins de 50 ans en bonne santé qui ont connu des cas graves de COVID-19. Il se peut, en effet, qu’un gars qui court un marathon en octobre, soit intubé et ventilé cinq mois plus tard. Une sensibilité extrême à d’autres infections a été identifiée à des mutations dans des gènes uniques. On parle ici des infections comme la tuberculose et le virus d’Epstein-Barr. Ce dernier est un pathogène généralement inoffensif qui provoque parfois des maladies graves. Casanova soupçonne que la même chose sera vraie pour certains cas de COVID-19.

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Quelle est la nature de l immunité et combien de temps dure-t-elle ?

Les immunologistes travaillent fiévreusement pour déterminer à quoi pourrait ressembler l’immunité contre le SRAS-CoV-2. Ils se posent la question de savoir combien de temps elle pourrait durer. Une grande partie de l’effort s’est concentrée sur les «anticorps neutralisants». Ceux-ci se lient aux protéines virales et préviennent directement l’infection. Des études ont montré que les niveaux d’anticorps neutralisants contre le SRAS-CoV-2 restent élevés pendant quelques semaines après l’infection. Puis, ils commencent généralement à décliner.

Cependant, ces anticorps peuvent persister plus longtemps à des niveaux élevés chez les personnes qui ont eu des infections particulièrement graves. «Plus il y a de virus, plus il y a d’anticorps et plus ils dureront», explique l’immunologiste George Kassiotis du Francis Crick Institute de Londres. Des tendances similaires ont été observées avec d’autres infections virales, y compris le SRAS (syndrome respiratoire aigu sévère). La plupart des personnes atteintes du SRAS ont perdu leurs anticorps neutralisants après les premières années. Mais ceux qui l’avaient vraiment sévèrement avaient encore des anticorps lors d’un nouveau test 12 ans plus tard, explique Kassiotis.

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L’état actuel des recherches concernant l immunité contre le coronavirus

Les chercheurs ne savent pas encore quel niveau d’anticorps neutralisants est nécessaire pour combattre la réinfection par le SRAS-CoV-2. Ils ne savent pas non plus quel niveau d’anticorps neutralisants est nécessaire pour réduire les symptômes du COVID-19 lors d’une deuxième maladie. Et d’autres anticorps pourraient être importants pour l immunité.

Le virologue Andrés Finzi de l’Université de Montréal au Canada, par exemple, prévoit d’étudier le rôle des anticorps qui se lient aux cellules infectées et de les marquer pour l’exécution par les cellules immunitaires dans les réponses au SRAS-CoV -2. Ce processus est appelé cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps.

En fin de compte, une image complète de l immunité contre le SRAS-CoV-2 est susceptible de s’étendre au-delà des anticorps. D’autres cellules immunitaires, les cellules T, sont importantes pour l’immunité à long terme. Des études suggèrent qu’elles sont également appelées aux armes par le SRAS-CoV-2. «Les gens assimilent les anticorps à l’immunité, mais le système immunitaire est une machine merveilleuse», explique Finzi. «C’est tellement plus complexe que de simples anticorps», explique Finzi.

Parce qu’il n’y a pas encore de marqueur clair et mesurable dans le corps qui soit en corrélation avec l immunité à long terme, les chercheurs doivent reconstituer le patchwork des réponses immunitaires et le comparer avec les réponses aux infections par d’autres virus pour estimer la protection durable. Des études sur d’autres coronavirus suggèrent que «l’immunité stérilisante», qui prévient l’infection, pourrait ne durer que quelques mois. Mais l’immunité protectrice, qui peut prévenir ou atténuer les symptômes, pourrait durer plus longtemps que cela, explique Shane Crotty, virologue à l’Institut d’immunologie de La Jolla en Californie.

Que peut-on dire des mutations ?

Tous les virus mutent lorsqu’ils infectent des personnes, et le SRAS-CoV-2 ne fait pas exception. Les épidémiologistes moléculaires ont utilisé ces mutations pour suivre la propagation mondiale du virus. Mais les scientifiques recherchent également des changements qui affectent ses propriétés en rendant certaines lignées plus ou moins virulentes ou transmissibles. C’est un nouveau virus. De telles mutations ont également le potentiel de diminuer l’efficacité des vaccins, en altérant la capacité des anticorps et des lymphocytes T à reconnaître l’agent pathogène. Mais la plupart des mutations n’auront aucun impact, pense-t-on.

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