La phagocytose est l'un des mécanismes de défense les plus élémentaires et, en même temps, les plus efficaces du corps humain. Le bon fonctionnement du processus de phagocytose est un élément essentiel d'une bonne réponse immunitaire. Découvrez ce qu'est exactement la phagocytose, comment fonctionne la phagocytose, pourquoi la phagocytose est nécessaire et quels effets peuvent avoir les troubles de la phagocytose?
La phagocytose est l'ingestion d'agents pathogènes, de fragments de cellules mortes et de minuscules particules par des cellules spécialisées appelées phagocytes. La phagocytose peut être comparée au «nettoyage» au niveau cellulaire - elle permet aux cellules de se débarrasser des éléments inutiles ou dangereux.
Table des matières:
- Qu'est-ce que la phagocytose?
- Le rôle de la phagocytose dans le corps
- Quelles cellules ont la capacité de phagocyter?
- Phagocytose - types
- phagocytose spontanée (dite native)
- phagocytose facilitée
- Phagocytose - étapes
- Phagocytose - et après?
- Moyens d'éviter la phagocytose par les micro-organismes
- Troubles de la phagocytose
- Maladie granulomateuse chronique
- Syndrome de Chediak-Higashi
Qu'est-ce que la phagocytose?
La phagocytose est un processus biologique dans lequel les particules étrangères sont absorbées par la cellule. Le phénomène de phagocytose est courant dans de nombreux organismes vivants - les plus primitifs (par exemple les protozoaires) utilisent la phagocytose comme moyen de prendre de la nourriture dans l'environnement extérieur.
Chez l'homme, la capacité de phagocytose est principalement utilisée par les cellules du système immunitaire.
La phagocytose fait partie des mécanismes de l'immunité innée ou non spécifique. Le processus de phagocytose est donc l'une des premières et fondamentales lignes de défense de notre corps. En plus de son rôle dans le système immunitaire, la phagocytose est d'une grande importance dans le maintien de l'homéostasie tissulaire (ou équilibre).
La phagocytose permet l'élimination des cellules mortes et endommagées du propre corps du corps, ce qui à son tour permet une régénération et une reconstruction efficaces de tous les tissus.
La phagocytose est l'un des types d'endocytose, c'est-à-dire le transfert de molécules de l'environnement externe vers l'intérieur de la cellule. Lors de la phagocytose, les particules solides sont absorbées: la cellule phagocytaire les entoure d'abord d'un fragment de sa propre membrane cellulaire, puis les attire à l'intérieur. Cela crée une vésicule contenant une particule absorbée, appelée phagosome.
Le contenu du phagosome est ensuite digéré avec une variété de produits chimiques et d'enzymes. L'ensemble du processus ressemble à la "consommation" de la particule par la cellule, qui se reflète également dans le terme phagocytose.
Le nom vient du grec phagein, qui signifie "manger, dévorer".
La phagocytose a lieu dans notre corps tout le temps - des milliards de phagocytes «mangent» constamment des micro-organismes dangereux, des fragments de cellules mortes ou des particules inutiles. C'est un processus courant, quoique extrêmement compliqué.
Une reconnaissance correcte de la cible par la cellule phagocytaire et une interaction appropriée entre le phagocyte et la cible de "l'attaque" nécessitent la collaboration continue d'une variété de protéines, de molécules de signalisation, d'anticorps et de cellules auxiliaires.
Le rôle de la phagocytose dans le corps
Il n'est pas difficile de deviner que l'application de base du processus de phagocytose est la défense de notre corps contre les agents pathogènes. La pénétration d'un agent infectieux dans le corps déclenche une cascade de signaux pour «appeler» les cellules phagocytaires vers le site de l'infection.
Une inflammation aiguë commence, dont le rôle est de neutraliser l'agent pathogène. Les phagocytes s'écoulent vers la lésion avec le sang, étant l'un des mécanismes les plus importants de la réponse immunitaire primaire. Au site de l'inflammation, les phagocytes «mangent» à la fois les agents pathogènes et les cellules endommagées par eux.
Au cours de l'infection, il existe un autre type de phagocytose très important. C'est la soi-disant éférocytose.
Le processus de l'éférocytose consiste à avaler des cellules mourantes lorsque l'inflammation disparaît. Une fois que les phagocytes ont rempli leur fonction et éliminé les agents pathogènes, ils deviennent inutiles.
Puis ils meurent naturellement, suivis d'une éferocytose, ou "nettoyer le champ de bataille". Ce type de phagocytose réduit l'inflammation et permet au corps de revenir à son état de pré-infection.
À ce stade, il convient de souligner que la mort des cellules de notre corps est un processus continu, non seulement à la suite d'une infection. Chaque cellule a une durée de vie spécifique, après quoi elle meurt et est remplacée par une nouvelle. Le processus de mort cellulaire programmée est appelé apoptose.
L'apoptose est un phénomène naturel qui permet à nos tissus de se renouveler en permanence. Pour que les cellules mourantes soient remplacées par leurs nouveaux homologues, elles doivent d'abord être nettoyées. Comme vous pouvez facilement le deviner, c'est également la tâche des phagocytes.
Les cellules apoptotiques (mourantes) émettent des signaux spéciaux à la surface de leurs membranes cellulaires, qui permettent leur reconnaissance et leur neutralisation par les phagocytes.
Dans ce cas, la phagocytose se produit sans inflammation. On voit donc que la phagocytose n'est pas seulement une méthode de défense contre les microorganismes étrangers, mais aussi un processus qui permet le développement, le remodelage et le renouvellement de tous les tissus.
Quelles cellules ont la capacité de phagocyter?
Les cellules capables de réaliser la phagocytose sont appelées phagocytes. En fonction de l'efficience et de l'efficacité de la phagocytose, on distingue le soi-disant phagocytes professionnels et non professionnels.
Les phagocytes non professionnels traitent la phagocytose «occasionnellement» - ce processus n'est pas leur tâche principale. Parfois, cependant, il y a des particules / fragments de cellules mortes à proximité de ces cellules qui nécessitent un nettoyage.
Ensuite, ils montrent une certaine activité phagocytaire, bien qu'en comparaison avec les phagocytes professionnels, elle soit significativement limitée et moins efficace. De nombreux types de cellules sont classés comme phagocytes non professionnels, incl. cellules épithéliales, certaines cellules du tissu conjonctif, ainsi que l'endothélium vasculaire.
Les phagocytes professionnels sont les principales cellules responsables de la phagocytose dans notre corps. Parmi eux, on distingue principalement les neutrophiles, les monocytes et les macrophages. Ces cellules appartiennent à la famille des leucocytes, ou globules blancs, qui remplissent principalement des fonctions immunitaires. Les trois types de phagocytes professionnels se spécialisent dans la phagocytose, bien que chacun la réalise légèrement différemment.
Les neutrophiles sont les principales cellules responsables du développement de l'inflammation aiguë. Dans des circonstances normales, les neutrophiles circulent avec le sang dans tout le corps. Lorsqu'une infection commence, ces cellules se regroupent immédiatement dans le foyer de la maladie. La phagocytose à médiation par les neutrophiles est rapide et intense: ces cellules ont un large éventail de façons d'inactiver les agents pathogènes absorbés.
Les monocytes, comme les neutrophiles, circulent dans la circulation sanguine, cependant, ils peuvent quitter la circulation sanguine et coloniser divers tissus. Les monocytes matures se transforment ensuite en macrophages tissulaires. La phagocytose médiée par les macrophages est moins rapide et beaucoup plus lente. Les macrophages sont le principal pool de cellules trouvées dans les sites d'inflammation chronique.
Phagocytose - types
La phagocytose est un processus compliqué qui dépend du type de cellule phagocytaire, de l'objet en phase de phagocytose et de nombreuses molécules intermédiaires. Il existe deux voies de phagocytose de base:
- phagocytose spontanée (dite native)
Il s'agit d'une phagocytose à évolution relativement lente qui est rarement impliquée dans la réponse antimicrobienne. Le rôle de la phagocytose spontanée est d'éliminer les cellules mortes et de «nettoyer» les éléments inutiles dans les tissus. Afin d'initier une phagocytose spontanée, il est nécessaire de stimuler la soi-disant «récepteurs piégeurs» principalement présents sur les macrophages. Ce type de phagocytose est de nature anti-inflammatoire.
- phagocytose facilitée
La phagocytose facilitée est beaucoup plus rapide et efficace que la phagocytose spontanée. En conséquence, il est très efficace pour détruire les agents pathogènes. Pour que le processus de phagocytose se déroule de manière aussi intensive, il est nécessaire - comme son nom l'indique - des installations.
Comment les phagocytes peuvent-ils faciliter leur activité? L'une des méthodes les plus courantes est le «marquage» spécial des objets qui doivent être éliminés. Ce processus est appelé opsonisation.
L'essence de l'opsonisation est l'attachement de certaines molécules à la surface du micro-organisme. Ce pathogène «marqué» est rapidement ciblé et détruit par les cellules alimentaires. Les molécules qui permettent l'opsonisation sont appelées opsonines. Ce sont principalement des anticorps et des composants du soi-disant le système du complément.
Les Opsonines reconnaissent efficacement les agents pathogènes, les marquent et facilitent ainsi considérablement le déroulement du processus de phagocytose.
Phagocytose - étapes
Nous savons déjà quelles cellules, quand et pourquoi, font face à la phagocytose. Essayons donc de suivre de près ce processus:
1. Activation et afflux de phagocytes vers le site d’infection
La pénétration du microorganisme dans le corps provoque la stimulation immédiate du système immunitaire. Les cellules à la porte de l'infection commencent à envoyer le signal d'une menace existante.
Les molécules messagères (principalement les cytokines dites pro-inflammatoires) sont disséminées dans la circulation sanguine. De cette manière, les phagocytes «apprennent» qu'ils se sont infectés et s'activent.
Les phagocytes activés atteignent le site de l'infection par le sang. L'afflux efficace de phagocytes au bon emplacement est possible grâce à la soi-disant chimiotaxie. C'est un processus de mouvement cellulaire dirigé sous l'influence de signaux chimiques.
Les phagocytes actifs ont également la capacité de traverser les parois des vaisseaux sanguins, créant un infiltrat inflammatoire au site d'infection.
2. Reconnaissance du pathogène
Lorsque les phagocytes atteignent le site de l'infection, ils commencent à reconnaître les agents pathogènes. Ce processus est souvent facilité par d'autres molécules (voir section 4 pour la phagocytose facilitée). Chaque phagocyte a à la surface de sa membrane cellulaire le soi-disant récepteurs, c'est-à-dire des protéines qui permettent la reconnaissance de diverses molécules.
Lorsque les récepteurs responsables de la reconnaissance des microorganismes sont stimulés, le phagocyte se lie étroitement à la cible de son attaque.
3. Absorption du pathogène
Le phagocyte «collé» à l'agent pathogène démarre le processus de son absorption. La membrane des cellules phagocytaires commence à entourer le pathogène, «grimpant» sur ses bords. Cela crée une vésicule contenant le micro-organisme. Cette vésicule, appelée phagosome, se trouve maintenant à l'intérieur de la cellule phagocytaire. Afin de rendre complètement le micro-organisme inoffensif, il est nécessaire de détruire le contenu du phagosome.
Digestion du contenu du phagosome
Pour que le contenu du phagosome soit digéré, il est nécessaire de délivrer des enzymes digestives à son intérieur. Ces enzymes sont stockées dans des vésicules spéciales appelées lysosomes.
La dernière étape de la phagocytose nécessite donc de combiner le contenu des lysosomes avec le contenu du phagosome - c'est ainsi que le soi-disant phagolysosome.
Les enzymes dans les lysosomes peuvent décomposer les produits chimiques les plus complexes, détruisant le micro-organisme. L'élimination d'un agent pathogène avec la participation d'enzymes digestives est appelée indépendante de l'oxygène.
Comme vous pouvez facilement le deviner, il existe également une élimination dépendante de l'oxygène. C'est beaucoup plus rapide et efficace, mais seuls certains phagocytes peuvent le faire. L'élimination dépendante de l'oxygène ne se produit que dans les cellules capables de générer le soi-disant "explosion d'oxygène".
Une explosion d'oxygène est une libération soudaine d'espèces d'oxygène hautement réactives (par exemple le peroxyde d'hydrogène), qui a un fort effet antimicrobien. Une explosion d'oxygène déclenche une série de réactions chimiques conduisant à l'élimination rapide des agents pathogènes. La destruction des microbes dépendante de l'oxygène est caractéristique principalement des neutrophiles.
Phagocytose - et après?
Le processus de phagocytose se termine par la digestion du contenu du phagosome à l'intérieur de la cellule. Que se passe-t-il à côté des débris des particules détruites? La cellule phagocytaire se débarrasse de la plupart des produits inutiles en les "jetant" simplement à l'extérieur. Cependant, une partie du matériel restant après la digestion peut être très utile.
Certains phagocytes jouent également d'autres rôles dans le système immunitaire. Un bon exemple sont les macrophages, qui en plus de la phagocytose, traitent également ce que l'on appelle présentation des antigènes. La présentation de l'antigène est basée sur la présentation d'autres fragments de cellules immunitaires de micro-organismes détruits.
Après la fin de la phagocytose du pathogène, le macrophage expose une partie du matériel phagocytaire à sa surface, puis «voyage» avec lui dans tout le corps.
Chaque cellule du système immunitaire qu'elle rencontre «apprend» à reconnaître un pathogène spécifique. Ce phénomène est extrêmement important dans la construction de mécanismes efficaces de défense antimicrobienne.
Il convient également de savoir que le processus de phagocytose ne se termine pas toujours par la destruction finale du micro-organisme. Il existe des agents pathogènes qui peuvent survivre à l'intérieur des phagosomes grâce à des mécanismes de défense spécialement développés. Un bon exemple est le bacille de la tuberculose, qui peut survivre à l'intérieur des macrophages pendant de nombreuses années.
Moyens d'éviter la phagocytose par les micro-organismes
La phagocytose comme moyen d'éliminer les «adversaires biologiques» est un mécanisme très ancien. Pour cette raison, certains micro-organismes ont réussi à développer des moyens d'éviter ou de survivre à la phagocytose. Voici leurs exemples:
- tuer les phagocytes
Le moyen le plus simple d'éviter la phagocytose semble être de neutraliser la cellule qui la provoque. Certains micro-organismes ont la capacité de produire des substances qui endommagent de manière irréversible les phagocytes. Un exemple d'un tel agent pathogène est le staphylococcus aureus (latin. Staphylococcus aureus), produisant des toxines qui, en détruisant les membranes cellulaires des phagocytes, provoquent leur mort.
- extinction de la réponse inflammatoire
L'inflammation à la porte de l'infection facilite la transmission d'un signal d'infection. Grâce à cela, l'activation et l'arrivée des phagocytes au bon emplacement sont possibles. Il existe des agents pathogènes qui peuvent se masquer de manière à ne pas être reconnus par le système immunitaire de l'hôte et à éviter de provoquer une inflammation.
- éviter l'opsonisation
L'opsonisation, ou «étiquetage» spécial des agents pathogènes, est l'un des moyens les plus efficaces de faciliter la phagocytose. Pas étonnant que les microbes essaient de l'éviter. Certaines souches de staphylocoques peuvent détruire les opsonines ou les cacher à leur surface.
- éviter la reconnaissance des phagocytes
Pour que le processus de phagocytose commence, il est nécessaire de reconnaître la nocivité d'un micro-organisme donné par le phagocyte. Certains agents pathogènes, tels que les spirochètes Treponema pallidum provoque la syphilis peut se fixer à leurs antigènes de surface similaires aux cellules hôtes. Le système immunitaire les reconnaît alors comme les siens, ce qui permet aux agents pathogènes d'éviter la phagocytose.
- blocage de la production de phagosome
L'une des étapes clés de la phagocytose consiste à entourer le micro-organisme attaqué d'une vésicule, qui est ensuite absorbée dans la cellule. Dans la nature, cependant, il existe de nombreuses façons de l'éviter. Certains microbes produisent des substances qui détruisent la paroi du phagosome. Un mécanisme différent est utilisé par le bâton d'huile bleue (Pseudomonas aeruginosa). Cette bactérie produit un revêtement glissant (biofilm) autour d'elle-même qui empêche la formation d'une bulle.
- survie à l'intérieur du phagocyte
Le phagolysosome devient le lieu final d'existence des agents pathogènes lors de la phagocytose. Son environnement est extrêmement hostile; il regorge d'enzymes et de substances mortelles. Cependant, les micro-organismes peuvent développer des mécanismes qui leur permettent de survivre même dans des conditions aussi difficiles. Un exemple est la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis). Cette bactérie a développé une membrane cellulaire spéciale avec une teneur en lipides très élevée qui n'est pas affectée par les enzymes digestives standard.
- échapper au phagosome
Aussi incroyable que cela puisse paraître d'échapper au phagosome, il existe en effet des microbes qui ont développé un mécanisme de défense aussi intelligent. Listeria monocytogenes produit des substances qui peuvent détruire la paroi du phagosome. De plus, ce pathogène, après s'être échappé du phagosome, peut se multiplier à l'intérieur du phagocyte, et aussi sortir au-delà de ses limites.
Troubles de la phagocytose
Un processus de phagocytose fonctionnant correctement est d'une importance fondamentale pour le fonctionnement efficace du système immunitaire. Des perturbations à certains stades de phagocytose sont à la base des maladies d'immunodéficience. Des exemples de telles conditions sont:
- Maladie granulomateuse chronique
La cause de la maladie granulomateuse chronique est un trouble de la phagocytose au stade de la génération d'une explosion d'oxygène. L'absence d'une enzyme appropriée (appelée NADPH oxydase) empêche la formation d'espèces réactives de l'oxygène, ce qui à son tour ne permet pas une élimination rapide et efficace des micro-organismes.
Les dommages enzymatiques sont génétiques, il n'y a donc pas encore de traitement causal de la maladie. La maladie granulomateuse chronique provoque des infections fréquentes et la formation d'abcès et de granulomes en raison du système d'élimination intracellulaire des pathogènes inefficace.
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- Syndrome de Chediak-Higashi
Dans le syndrome de Chediak-Higashi, il existe un défaut de phagocytose au stade de la connexion phagosome-lysosome. Une mutation génétique de l'une des protéines empêche le transfert des enzymes digestives vers la vésicule contenant le pathogène, empêchant ainsi son élimination.
Outre une altération significative de l'immunité, l'albinisme et des troubles du fonctionnement du système nerveux sont également caractéristiques du syndrome de Chediak-Higashi.
Bibliographie:
- «Phagocytose: un processus fondamental en immunité» C. Rosales, E. Uribe-Querol, Biomed Res Int. 2017
- «Contrôle de la phagocytose par des agents pathogènes microbiens» par C. Rosales, E. Uribe-Querol Front Immunol. 2017
- "Immunologia" K.Bryniarski, Edra Urban & Partner Wrocław 2017, 1ère édition
- «Phagocytosis: An Immunobiologic Process» S. Gordon, Immunity, Review, Volume 44, issue 3, P463-475, 15 mars 2016
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