Notions du soi et du non-soi
1) Introduction : système immunitaire, soi et non-soi
L’organisme humain est en permanence exposé à des agents potentiellement dangereux : bactéries, virus, champignons, parasites, cellules cancéreuses, cellules étrangères lors des greffes, etc. Malgré cela, il reste généralement en bonne santé grâce à un ensemble de mécanismes coordonnés : le système immunitaire.
Pour assurer sa fonction de défense, ce système doit :
- reconnaître les molécules et cellules qui appartiennent à l’organisme : le soi ;
- identifier ce qui lui est étranger ou anormal : le non-soi ;
- réagir contre le non-soi tout en respectant le soi.
En immunologie, le soi désigne l’ensemble des constituants de l’organisme (cellules, tissus, molécules) reconnus comme « nous-mêmes » par le système immunitaire. Le non-soi regroupe les éléments étrangers (micro-organismes, cellules d’un autre individu, certaines macromolécules) capables de déclencher une réponse immunitaire.
La distinction entre soi et non-soi est donc au cœur du fonctionnement du système immunitaire : elle permet la défense contre les agents pathogènes tout en évitant la destruction des propres tissus de l’organisme.
2) Le soi immunologique : marqueurs de l’identité cellulaire
2.1) Molécules du soi à la surface des cellules
Chaque cellule de l’organisme porte à sa surface de nombreuses molécules (protéines, glycoprotéines, lipides) qui constituent une sorte de carte d’identité. Parmi elles, on trouve :
- des antigènes de groupe sanguin (ABO, Rh, etc.) sur les globules rouges ;
- des molécules du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) sur la plupart des cellules nucléées ;
- des récepteurs spécifiques de chaque type cellulaire.
Ces marqueurs constituent les signatures moléculaires du soi, reconnues comme normales par le système immunitaire.
2.2) Complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)
Le CMH (chez l’humain, système HLA) est un ensemble de gènes et de molécules membranaires très polymorphes, jouant un rôle essentiel dans la présentation d’antigènes aux lymphocytes T et dans la reconnaissance du soi.
On distingue principalement :
- le CMH de classe I (HLA-A, -B, -C) présent sur presque toutes les cellules nucléées, présentant des peptides aux lymphocytes T CD8 ;
- le CMH de classe II (HLA-DP, -DQ, -DR) présent sur les cellules présentatrices d’antigène professionnelles (CPA : macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B), présentant des peptides aux lymphocytes T CD4.
2.3) Individualité immunologique
Le système HLA est très polymorphe : chaque individu possède une combinaison unique d’allèles, ce qui explique la spécificité de l’identité immunitaire de chacun et les difficultés de compatibilité lors des greffes.
3) Le non-soi : antigènes et agents pathogènes
3.1) Définition d’antigène
Un antigène est une molécule (souvent une protéine ou un polysaccharide) considérée comme étrangère par l’organisme et capable de déclencher une réponse immunitaire spécifique.
Un antigène comporte des régions particulières appelées épitopes ou déterminants antigéniques, qui sont reconnues par les récepteurs des lymphocytes B et T ou par les anticorps.
3.2) Types d’antigènes
- Antigènes d’origine microbienne : parois bactériennes, enveloppes virales, toxines, parasites, champignons.
- Antigènes d’origine non microbienne : protéines alimentaires, pollens, venins, etc. (impliqués notamment dans les allergies).
- Antigènes allo-géniques : molécules du soi mais d’un autre individu de la même espèce (groupes sanguins, HLA d’un donneur de greffe).
3.3) Antigènes tumoraux
Certaines cellules de l’organisme peuvent subir des mutations et devenir cancéreuses. Elles expriment alors à leur surface des antigènes tumoraux, que le système immunitaire peut reconnaître comme non-soi modifié et éliminer (immunosurveillance).
4) Reconnaissance du soi et du non-soi par le système immunitaire
4.1) Immunité innée : reconnaissance globale du non-soi
L’immunité innée constitue la première ligne de défense. Elle repose sur des mécanismes présents dès la naissance, rapides mais peu spécifiques :
- des récepteurs PRR (pattern recognition receptors) qui reconnaissent des motifs conservés des agents pathogènes (PAMP) comme le LPS bactérien ;
- l’action de phagocytes (macrophages, neutrophiles) qui engloutissent et détruisent les micro-organismes ;
- l’inflammation, qui attire les cellules immunitaires vers le site d’infection.
4.2) Immunité adaptative : récepteurs spécifiques du non-soi
L’immunité adaptative met en jeu des cellules dotées de récepteurs hautement spécifiques :
- les lymphocytes B, porteurs de récepteurs B (BCR) capables de reconnaître directement des antigènes solubles et de produire des anticorps ;
- les lymphocytes T (CD4 et CD8), porteurs de récepteurs T (TCR) qui reconnaissent des peptides antigéniques présentés par les molécules du CMH.
4.3) Présentation de l’antigène et coopération cellulaire
Les cellules présentatrices d’antigène (CPA) comme les macrophages et les cellules dendritiques jouent un rôle central :
- elles phagocytent les agents pathogènes ;
- elles fragmentent ces agents en peptides et les présentent à leur surface associés au CMH de classe II ;
- elles migrent vers les ganglions lymphatiques et activent les lymphocytes T CD4 spécifiques, qui orchestrent ensuite la réponse immunitaire.
4.4) Sélection clonale
La sélection clonale est le processus par lequel un antigène sélectionne et active uniquement les lymphocytes portant un récepteur spécifique de cet antigène, entraînant leur prolifération et leur différenciation en cellules effectrices et mémoires.
Ce mécanisme garantit la spécificité de la réponse immunitaire dirigée contre le non-soi, tout en conservant une grande diversité de récepteurs potentiels.
5) Tolérance immunitaire et auto-immunité
5.1) Tolérance centrale
Au cours de leur maturation, les lymphocytes subissent une sélection dans les organes lymphoïdes centraux :
- dans la moelle osseuse pour les lymphocytes B ;
- dans le thymus pour les lymphocytes T.
Les lymphocytes qui reconnaissent trop fortement les antigènes du soi y sont éliminés par apoptose : c’est la tolérance centrale, qui permet d’éviter l’apparition de lymphocytes fortement auto-réactifs.
5.2) Tolérance périphérique
Certains lymphocytes auto-réactifs peuvent tout de même échapper à cette première sélection. Des mécanismes de tolérance périphérique existent alors :
- absence de co-stimulation, conduisant à l’anergie (inactivation) du lymphocyte ;
- action de lymphocytes T régulateurs qui inhibent les réponses auto-immunes ;
- apoptose des lymphocytes auto-réactifs activés de manière inappropriée.
5.3) Maladies auto-immunes
Si les mécanismes de tolérance échouent, l’organisme peut développer des maladies auto-immunes, dans lesquelles le système immunitaire attaque ses propres tissus (exemples : diabète de type 1, certaines thyroïdites, polyarthrite rhumatoïde…).
Les maladies auto-immunes traduisent une rupture de la distinction soi / non-soi : des lymphocytes ou des anticorps dirigés contre le soi ne sont plus contrôlés.
6) Soi / non-soi et compatibilité immunologique (sang, greffes)
6.1) Groupes sanguins et transfusions
Les globules rouges portent à leur surface des antigènes (systèmes ABO, Rh…) qui définissent le groupe sanguin d’un individu. Le plasma contient naturellement des anticorps dirigés contre les antigènes absents du soi.
Lors d’une transfusion sanguine, il faut respecter la compatibilité entre donneur et receveur pour éviter une réaction immunitaire destructrice (agglutination, hémolyse).
6.2) Greffes et rejet
Lors d’une greffe d’organe, les molécules HLA (CMH) du donneur sont généralement différentes de celles du receveur. Elles sont reconnues comme non-soi et peuvent déclencher un rejet de greffe si aucune précaution n’est prise.
- on recherche une compatibilité HLA maximale entre donneur et receveur ;
- on administre des médicaments immunosuppresseurs pour diminuer la réaction immunitaire.
6.3) Immunité contre les cellules tumorales
Les cellules cancéreuses peuvent exprimer à leur surface des antigènes modifiés. Elles deviennent alors des cibles pour les lymphocytes T cytotoxiques et les cellules NK, qui les reconnaissent comme non-soi altéré et les détruisent.
7) Soi, non-soi, mémoire immunitaire et vaccination
Lors d’une première rencontre avec un antigène du non-soi, le système immunitaire déclenche une réponse primaire souvent lente et modérée. Cependant, certains lymphocytes activés se différencient en lymphocytes mémoires.
En cas de nouvelle rencontre avec le même antigène, la réponse est plus rapide et intense : c’est la mémoire immunitaire.
La vaccination consiste à introduire de manière contrôlée dans l’organisme un antigène du non-soi (micro-organismes inactivés, atténués ou fragments antigéniques) afin de déclencher une réponse immunitaire et la formation de lymphocytes mémoires, sans provoquer la maladie.
La vaccination exploite donc la capacité du système immunitaire à reconnaître un antigène du non-soi et à s’en souvenir, tout en respectant les constituants du soi.
8) Lecture de documents Bac : soi / non-soi
Les exercices du Bac sur ce chapitre proposent souvent :
- des coupes d’organes lymphoïdes (ganglions, thymus, rate) ;
- des schémas de présentation de l’antigène par une CPA à un lymphocyte T ;
- des tableaux de compatibilité sanguine ou de résultats de greffes ;
- des courbes représentant la réponse immunitaire primaire et secondaire.
Pour exploiter ces documents, il faut savoir :
- distinguer les structures du soi (tissus, cellules de l’organisme) et les éléments du non-soi (micro-organismes, cellules greffées) ;
- repérer les molécules de CMH, les récepteurs des lymphocytes (BCR, TCR) et les antigènes présentés ;
- relier les observations à la notion de tolérance, d’auto-immunité, de rejet de greffe ou de mémoire immunitaire.
9) Exercices d’application (10) avec solutions détaillées
Exercice 1 — Définir soi et non-soi
1) Donner une définition du soi et du non-soi en immunologie. 2) Citer deux exemples de molécules du soi. 3) Citer deux exemples de structures appartenant au non-soi.
1) Le soi correspond à l’ensemble des cellules, tissus et molécules de l’organisme reconnus comme « nous-mêmes » par le système immunitaire. Le non-soi regroupe les éléments étrangers (micro-organismes, cellules d’un autre individu, certaines macromolécules) capables de déclencher une réponse immunitaire.
2) Exemples de molécules du soi : antigènes de groupe sanguin d’un individu, molécules HLA (CMH), récepteurs spécifiques de ses propres cellules.
3) Exemples de structures du non-soi : bactéries pathogènes, virus, cellules d’un organe greffé provenant d’un donneur.
Exercice 2 — Rôle du CMH
1) Que signifie le sigle CMH ? 2) Indiquer le rôle principal des molécules du CMH dans la reconnaissance du soi et du non-soi. 3) Expliquer pourquoi le CMH est important pour les greffes d’organes.
1) CMH signifie Complexe Majeur d’Histocompatibilité (système HLA chez l’humain).
2) Les molécules du CMH présentent des fragments de protéines (peptides) à la surface des cellules. Les lymphocytes T reconnaissent ce complexe peptide–CMH : si le peptide provient d’un agent étranger, il est considéré comme du non-soi et déclenche une réponse immunitaire.
3) Le CMH étant très polymorphe, les molécules HLA d’un donneur de greffe sont souvent différentes de celles du receveur. Elles sont alors reconnues comme non-soi et peuvent provoquer un rejet de greffe. Il faut donc rechercher une compatibilité HLA maximale entre donneur et receveur.
Exercice 3 — Antigènes et épitopes
1) Définir un antigène. 2) Qu’appelle-t-on épitope ? 3) Expliquer comment un même antigène peut être reconnu par différents lymphocytes.
1) Un antigène est une molécule étrangère à l’organisme capable de déclencher une réponse immunitaire spécifique.
2) Un épitope (ou déterminant antigénique) est la petite portion de l’antigène réellement reconnue par le récepteur d’un lymphocyte ou par un anticorps.
3) Un même antigène possède plusieurs épitopes différents. Chaque épitope peut être reconnu par un clone de lymphocytes particulier, ce qui permet à plusieurs clones de réagir à un même agent pathogène.
Exercice 4 — Sélection clonale
On injecte un antigène X dans l’organisme d’un animal. On constate quelques jours plus tard une forte prolifération de certains lymphocytes B et la présence d’anticorps spécifiques de X dans le sérum.
1) Expliquer ce que signifie « sélection clonale » dans ce contexte. 2) Pourquoi tous les lymphocytes B ne prolifèrent-ils pas ? 3) Quelle conséquence à long terme ce processus a-t-il pour l’organisme ?
1) La sélection clonale signifie que seul le clone de lymphocytes B qui possède un récepteur spécifique de l’antigène X est sélectionné et stimulé par cet antigène, ce qui entraîne sa prolifération et sa différenciation en plasmocytes sécréteurs d’anticorps anti-X.
2) Les autres lymphocytes B portent des récepteurs spécifiques d’autres antigènes et ne reconnaissent pas X : ils ne sont donc pas activés et ne prolifèrent pas.
3) Une partie des lymphocytes B activés devient des lymphocytes mémoires, ce qui permettra une réponse plus rapide et plus intense lors d’un prochain contact avec l’antigène X.
Exercice 5 — Tolérance immunitaire
1) Définir la tolérance immunitaire. 2) Expliquer la différence entre tolérance centrale et tolérance périphérique. 3) Indiquer les conséquences d’une rupture de la tolérance envers le soi.
1) La tolérance immunitaire est la capacité du système immunitaire à ne pas réagir contre les antigènes du soi, tout en restant capable de répondre au non-soi.
2) La tolérance centrale a lieu lors de la maturation des lymphocytes dans les organes lymphoïdes centraux (moelle osseuse, thymus) et élimine les lymphocytes fortement auto-réactifs. La tolérance périphérique correspond aux mécanismes qui, dans les tissus périphériques, empêchent l’activation ou favorisent l’élimination des lymphocytes auto-réactifs ayant échappé à la tolérance centrale.
3) Une rupture de la tolérance envers le soi conduit au développement de maladies auto-immunes, dans lesquelles le système immunitaire attaque ses propres tissus (ex : diabète de type 1, certaines thyroïdites…).
Exercice 6 — Transfusions sanguines
On considère un individu de groupe sanguin A (Rh+). 1) Quels antigènes sont présents à la surface de ses globules rouges ? 2) Quels anticorps naturels contient son plasma ? 3) Pourquoi une transfusion de globules rouges de groupe B chez cet individu peut-elle provoquer une réaction immunitaire grave ?
1) Ses globules rouges portent les antigènes A et Rh+. 2) Son plasma contient naturellement des anticorps anti-B (mais pas anti-A). 3) Les globules rouges de groupe B portent l’antigène B, reconnu comme du non-soi par l’individu A. Ses anticorps anti-B se fixent sur ces globules rouges, provoquant leur agglutination et leur destruction (hémolyse), ce qui peut entraîner un accident transfusionnel grave.
Exercice 7 — Greffes et rejet
1) Pourquoi les greffes d’organes entre individus non apparentés présentent-elles un risque élevé de rejet ? 2) Quelles sont les principales précautions prises pour limiter ce rejet ? 3) Quel est l’inconvénient majeur des médicaments immunosuppresseurs utilisés chez les greffés ?
1) Les molécules HLA (CMH) du donneur sont en général différentes de celles du receveur et sont reconnues comme du non-soi par son système immunitaire, qui attaque alors l’organe greffé : c’est le rejet.
2) On recherche une compatibilité HLA la plus grande possible (donneurs apparentés, typage HLA) et on administre des immunosuppresseurs pour diminuer la réponse immunitaire du receveur.
3) Les immunosuppresseurs affaiblissent l’ensemble du système immunitaire, ce qui augmente le risque d’infections et parfois de certaines tumeurs.
Exercice 8 — Vaccination et mémoire immunitaire
1) Expliquer le principe général de la vaccination en lien avec la notion de non-soi. 2) Pourquoi la réponse immunitaire est-elle plus rapide lors d’un rappel vaccinal ? 3) Quel est l’intérêt de la mémoire immunitaire pour la protection de l’organisme ?
1) La vaccination introduit dans l’organisme un antigène du non-soi (pathogène inactivé, atténué ou fragment antigénique) afin de déclencher une réponse immunitaire et la formation de lymphocytes mémoires, sans provoquer la maladie.
2) Lors d’un rappel, l’antigène est reconnu par les lymphocytes mémoires déjà présents, ce qui déclenche une réponse plus rapide et plus intense que lors du premier contact.
3) La mémoire immunitaire permet une protection durable contre certains agents pathogènes : en cas de nouvelle infection, l’organisme se défend rapidement, limitant l’apparition de symptômes.
Exercice 9 — Interprétation d’un document sur l’auto-immunité
Un document montre des anticorps qui se fixent sur les cellules bêta du pancréas d’un patient et entraînent leur destruction progressive.
1) Que traduit cette situation du point de vue de la distinction soi / non-soi ? 2) Quel type de maladie peut en résulter ? 3) Indiquer brièvement une conséquence physiologique possible.
1) Les anticorps reconnaissent des cellules de l’organisme comme si elles étaient du non-soi, ce qui traduit une rupture de la tolérance immunitaire envers le soi.
2) Cette situation correspond à une maladie auto-immune, comme le diabète de type 1 lorsque les cellules bêta productrices d’insuline sont détruites.
3) La destruction des cellules bêta entraîne une diminution de la sécrétion d’insuline, donc une augmentation de la glycémie (hyperglycémie chronique) avec les complications associées.
Exercice 10 — Paragraphe de synthèse Bac
Rédiger un paragraphe (8–10 lignes) montrant que la notion de soi et de non-soi est fondamentale pour comprendre la défense immunitaire, les transfusions, les greffes, la vaccination et certaines maladies.
La distinction soi / non-soi est la base du fonctionnement du système immunitaire. Les cellules de l’organisme portent des marqueurs (groupes sanguins, molécules HLA) qui constituent le soi immunologique, normalement toléré. Les agents infectieux, les cellules étrangères (greffes) ou les antigènes vaccinaux représentent le non-soi et sont reconnus par des récepteurs spécifiques des lymphocytes, ce qui déclenche une réponse immunitaire. Pour les transfusions et les greffes, le respect de la compatibilité antigénique permet d’éviter que le non-soi soit attaqué de façon violente. La vaccination utilise volontairement un antigène du non-soi pour induire une mémoire immunitaire protectrice. Enfin, les maladies auto-immunes correspondent à une perte de cette distinction, lorsque le système immunitaire considère le soi comme du non-soi et détruit ses propres tissus.
10) Bilan pour le Bac — Notions du soi et du non-soi
- Le soi regroupe l’ensemble des constituants de l’organisme (cellules, tissus, molécules) portant des marqueurs spécifiques (groupes sanguins, HLA) reconnus comme « nous-mêmes » par le système immunitaire.
- Le non-soi comprend les agents pathogènes, les cellules étrangères (greffes), certains antigènes environnementaux et les cellules tumorales modifiées, capables de déclencher une réponse immunitaire.
- Les molécules du CMH jouent un rôle central dans la présentation des antigènes aux lymphocytes T et dans la compatibilité immunologique (transfusions, greffes).
- La tolérance immunitaire permet de ne pas réagir contre le soi ; sa rupture conduit aux maladies auto-immunes.
- La mémoire immunitaire et la vaccination exploitent la reconnaissance spécifique du non-soi pour assurer une protection durable contre certaines infections.
SVT — Notions du soi et du non-soi — 2e Bac — © neobac.ma