Catégorie : Immunology / Immunologie

Le système immunitaire IV

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
Quand le système immunitaire va mal

Aujourd’hui, nous finissons enfin notre saga épique sur le système immunitaire. Nous avons vu beaucoup sur le sujet, et on peut conclure que le corps est très efficace quand il faut se protéger. Malheureusement, le système immunitaire n’est pas parfait, et aujourd’hui nous allons voir trois cas où le système immunitaire ne se comporte pas correctement: les allergies, les maladies auto-immunes, et l’immunodéficience.

Les allergies: Quand le corps cherche désespérément des problèmes là où il n’y en a pas

Le concept d’allergie est simple: le corps réagit à un antigène inoffensive et cause une réaction immunitaire trop forte. Dans le cas d’Allergie, les antigènes sont appelés allergènes. Les allergènes les plus communs viennent de la nourriture ou du pollen, mais pratiquement tout peut potentiellement causer une réaction allergique. Une réaction allergique commence comme toute inflammation: l’allergène entre dans le corps, il est attrapé par les cellules dendritiques et présentés aux lymphocytes. Les lymphocytes CD4 se spécialisent ensuite dans une réponse Th2, forçant la grande production d’anticorps contre l’allergène. Cependant, la plupart des anticorps produits sont nommés IgE, et vont aller s’attacher à un globule blanc appelé mastocyte. Ces cellules sont remplis de vésicules pleines de cytokines. Du coup, les mastocytes sont maintenant capables de reconnaître l’allergène. L’allergie est développée, mais nous n’en souffrons pas encore les conséquences. Si l’allergène revient, les mastocytes vont le reconnaître et envoyer toutes leurs cytokines pour commencer une attaque immunitaire. Seulement, il n’y a rien à attaquer. Du coup, on se retrouve avec des symptômes comme des démangeaisons, des éternuements et de la toux. La plupart du temps, les symptômes s’en vont d’eux-mêmes quand l’allergène est sorti du corps. Cependant, en cas d’exposition à l’allergène à long-terme, les effets sont plus dangereux, causant la mort cellulaire, l’irritation des poumons, etc… Enfin, pour des raisons encore inconnues, certaines allergies sont extrêmement mortelles. Elles sont la cause de choc anaphylactique, qui est formé par une éjection immense de cytokines dans tout le corps, menant à une attaque immunitaire dans tout le corps. Normalement, les allergies sont restreintes à une partie du corps, comme la peau ou les poumons, mais en cas de choc anaphylactique, tout le corps est inflammé, ce qui est très dangereux. Les pires effets sont la contractions des muscles du coeur et des poumons, rendant la respiration difficile. De plus, la pression artérielle descend dangereusement. Heureusement, un choc anaphylactique peut être stoppé si on agit rapidement. Il suffit d’utiliser une EpiPen, qui va injecter de l’épinephrine (qu’on connaît sous le nom d’adrénaline), qui va contrer tous les effets du choc [source / source / source / source / source].

Malheureusement, nous ne savons pas tout sur les allergies. On comprends comment elles fonctionnent, mais on ne sait pas pourquoi seulement certains développent des allergies quand d’autres n’en ont pas. Une hypothèse pour expliquer cela et l’hypothèse de l’hygiène. Notre environnement est devenu de plus en plus propre alors que les humains ont évolués, ce qui a réduit les risques d’infection grandement. Malheureusement, cela a aussi réduit l’exposition à certains pathogènes. L’exposition aux pathogènes aident le corps à comprendre ce qui est dangereux et ce qui ne l’est pas, et ce manque pourrait expliquer pourquoi de nos jours il y a de plus en plus d’allergies. Ce n’est cependant qu’une hypothèse pas encore prouvée. Il y aurait également un grand composant génétique dans les allergies, ce qui expliquerait pourquoi certains pays ont plus d’allergies que d’autre [source / source / source].

Les maladies auto-immunes: quand le corps s’en prend à lui-même

Dans mon premier article sur le système immunitaire inné, j’ai mentionné l’importance de la discrimination du soi et du non-soi. Quand cette discrimination ne fonctionne pas, on se retrouve avec une maladie auto-immune. Les personnes atteintes de ces maladies voient leur système immunitaire attaquer leur propre corps. Aujourd’hui je vais parler de deux maladies assez communes: le diabète de type 1 et la sclérose en plaque [source].

Le diabète de type 1 est causé par une attaque immunitaire contre les cellules beta du pancréas, ce qui cause une perte totale d’insuline. L’insuline est une hormone essentielle pour la régulation du glucose. Les sucres que l’on mange sont séparés en plusieurs molécules de glucose qui se retrouvent dans le sang. L’insuline fait en sorte que les cellules puissent absorber le glucose et l’utiliser comme énergie. Dans le cas du diabète de type 1, les cellules ne peuvent pas absorber le glucose, ce qui cause de l’hyperglycémie, soit un fort taux de glucose dans le sang. Les symptômes sont souvent un appétit et une soif intense, et une dangereuse perte de poids. Malheureusement, il n’y a pas de remède contre le diabète de type 1, et on ne sait pas encore pourquoi cette maladie existe. Les personnes avec le diabètes peuvent très bien vivre du moment qu’ils s’injectent de l’insuline [source / source / source / source].

La sclérose en plaque est plus complexe puisqu’elle touche les neurones. Les personnes atteintes ont des attaques immunitaires contre une partie du neurone appelée la myéline. Du coup les neurones deviennent moins efficaces. Cela cause plusieurs symptômes comme des troubles moteurs ou de la vue, des problèmes de balance, et plein d’autre. La sclérose en plaque est unique à chaque individu, ce qui la rend très difficile à traiter. Pire encore, la plupart des cas empire avec le temps: pour chaque attaque immunitaire chez la personne, les symptômes empirent. Malheureusement, il n’y a aucun remèdes, et les traitements aident seulement à calmer les symptômes et empêcher qu’ils empirent. La cause de la sclérose en plaque n’est pas entièrement connue, l’environnement a beaucoup d’influence sur le développement de la maladie. Par exemple fumer, une infection virale, ou une exposition au soleil trop forte pourrait augmenter les chances de développer la sclérose en plaque [source / source / source].

L’immunodéficience: quand il n’y a pas de système immunitaire

Comme son nom l’indique, l’immunodéficience c’est l’absence du système immunitaire. La plupart du temps, c’est l’absence de lymphocyte fonctionnels. Ces maladies sont particulièrement dangereux: la maladie en elle-même n’est pas mortelle, mais une simple infection peut tuer. Les cas d’immunodéficience les plus communs sont le SIDA et le DICS.

Le SIDA, ou syndrome d’immunodéficience acquis, est la forme avancée d’une infection VIH. Quand le virus entre le corps, il va infecter les lymphocytes T CD4 et empêcher leur fonctionnement. Du coup, le système immunitaire ne fonctionne pas correctement. If le VIH persiste et n’est pas éliminé, la personne ne pourra plus former de lymphocyte CD4 du tout. Les raisons de ce changement sont inconnus, mais il en résulte un système immunitaire complètement dysfonctionnel. Comme on le sait, il n’y a aucun remède contre le SIDA, mais si le VIH est repéré tôt, il peut être retiré avant le développement du SIDA. De plus, les personnes diagnostiqués du SIDA peuvent vivre très bien [source / source].

Le DCIS, aussi appelé le déficit immunitaire combiné sévère, est une maladie qui touche les nouveaux-nés, qui empêche la production de lymphocytes. N’importe quelle maladie est maintenant mortelle car le corps ne peut pas se défendre. Il n’y a qu’un remède: un transplant de la moelle osseuse. Cette maladie est devenue plus connue grâce à David Vetter. Il est né avec cette maladie, mais ne pouvait pas avoir de transplant. Du coup, il a vécu dans une bulle plastique dans un hôpital, le protégeant des maladies. Il a survécu 12 ans, ce qui est un exploit. Cette histoire a inspiré le film Bubble Boy [source / source].

Cette article marque la fin de notre série sur le système immunitaire. Bien sûr il y a encore beaucoup de chose à apprendre sur le sujet, mais cette série est un bon début. J’espère avoir rendu le sujet intéressant, et pas d’inquiétude, nous reviendrons sur le système immunitaire très bientôt, quand nous parlerons de la microbiologie.

The Immune System IV

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
When the immune system goes wrong

Today we will finally end our epic journey towards understanding the immune system. We have covered a lot on the subject, and we know that the body is amazing at protecting itself. Unfortunately, the immune system is not prefect, and there are many ways it can go wrong. Today we will review three ways where the immune system is not behaving properly: allergies, autoimmune diseases, and immunodeficiency.

Allergies, or when the body is desperately looking for problems when there are none.

The concept of allergies is simple: the body will react too strongly to a harmless antigen. In cases of allergies, antigens are called allergens. Allergens most often come from food or pollen, but virtually anything could cause an allergic reaction. The development of allergies is similar to any inflammatory reaction: an allergen enters the body and is picked up by dendritic cells to be presented to lymphocytes. Allergens causes the CD4 T cells to develop into a Th2 response, increasing antibody production against the allergens. This time however, a very specific type of antibody, called IgE, will be produced. These IgE will bind to a special type of white blood cell called the mast cells. These cells are loaded with large vesicles containing lots of cytokines. At the end of this phase, the mast cells will have many IgE and will be ready to act the next time the allergen comes. This phase is known as the sensitization. At this point, we have developed an allergy, but we haven’t suffered from it yet. If the allergen comes back, then it will be picked up by the mast cell, which will then unload all of its cytokines, resulting in an immune attack. The problem is, there is nothing to attack. Therefore, you end up with the allergic symptoms (itchiness, sneezing, coughing, etc…) but they usually resolve when the allergen is removed. However, if there is a consistent exposure to the allergen, then more damage will occur: cell death, irritation of the lungs, and many more will occur. Lastly, for still unknown reasons, some allergies are deadly. They lead to what is called an anaphylactic shock, which is due to the massive cytokine release all over the body, leading to a very strong immune response everywhere. Whereas allergies are usually limited to one part of the body, anaphylaxis is on the entire body, making it very dangerous. The most deadly effect is the constriction of heart and lung muscles, which prevent the person from breathing correctly, and the heart may stop. The blood pressure also drops significantly. Fortunately can be stopped if we act fast. The easiest way is using an EpiPen, which injects a hormone called epinephrine (also called adrenaline), which opposes every effects of anaphylaxis: it increases blood pressure, and relaxes muscles [source / source / source / source / source].

Allergies can be very dangerous, but unfortunately we still don’t know everything about them. While we understand how they work, we do not know why certain individual develop allergies while other don’t. We however have many hypotheses, and one of them is the hygiene hypothesis. During evolution, humans have evolved to clean themselves and their environment, which drastically reduced the incidence of diseases. Unfortunately, it also reduced exposure to those diseases. Exposure is what helps the immune system understand what is dangerous and what isn’t. Nowadays, the almost too-clean environment prevents a decent exposure, which makes the body more wary to everything. While this hypothesis is not proven, it is supported by the increase in allergies nowadays. However, the hygiene hypothesis cannot be the only explanation to allergies, and many think that there is a heavy genetic component. It would explain why certain countries are more at risk to allergies than other. In the end, we still need to study allergies to better treat people that suffer from it [source / source / source].

Autoimmune diseases, or the body attacking itself

I mentioned in the article on the innate immune system how essential the self vs. non-self discrimination was. A failure to discriminate both will result in autoimmune diseases. People suffering from these diseases will have their own immune system attacking specific parts of their body. Today I will talk about two common ones: diabetes type I and multiple sclerosis [source].

Type I diabetes is caused by an immune attack against the beta-cells in the pancreas. This results in a complete loss of insulin. Insulin is a hormone essential for glucose control. When you eat something containing carbohydrates, the body will break them down into glucose, and it will go into the blood. Insulin will then make sure that the cell will pick up the glucose to use it as energy. In type I diabetes, the absence of insulin prevents the cell from using glucose, causing hyperglycemia, which means too much glucose in the blood. It causes intense hunger and thirst, and dangerous weight loss. Unfortunately, there is no cure to type I diabetes, and we do not know why the disease occur. There is a treatment however, which is simply to inject insulin to allow the body to use glucose [source / source / source / source].

Multiple sclerosis is a more complicated disease that involves the neurons. People with multiple sclerosis have an immune attack against a part of the neurons called the myelin. It results in neurons being less efficient. It results in many symptoms such as vision or motor problems, balance issues, and more. Multiple sclerosis is unique to every individual, making it very difficult to treat. Worse, many cases worsen over time: for every immune attack, the symptoms get stronger and stronger. Unfortunately, there is no cure for this disease either, and treatment will only prevent the worsening of symptoms. The cause of multiple sclerosis is unclear, but there are evidence of a strong environmental cause such as viral infection or smoking [source / source / source].

Immunodeficiency, or the lack of the immune system

Like the name suggest, immunodeficiency is the absence of an immune system. More commonly, no lymphocytes are present or functional. These disorders are particularly dangerous because while they won’t kill you by themselves, any infection following it will. The two most common cases of immunodeficiency are AIDS and SCID.

AIDS, or Acquired ImmunoDeficiency Syndrome, is the advanced disease caused by the HIV virus. When a person is infected with HIV, the virus will enter CD4 T lymphocyte and prevent their normal function. This will lead to a dysfunctional immune response. If HIV persists and is not removed, some unknown mechanisms cause the complete stop of CD4 T lymphocyte formation, and the immune system is completely inhibited. Again, there are no cure, but if diagnosed soon, living with HIV/AIDS is very manageable. IF the HIV virus is found early on, it can be eliminated, preventing the development of AIDS. [source / source].

SCID, or severe combined immunodeficiency, is a disease affected newborn where they completely lack lymphocytes. Any disease or infection is now deadly. The only cure for SCID is a bone marrow transplant. This syndrome was made famous because of a boy named David Vetter, who suffered from SCID. No transplant was available for him, thus he lived in a bubble in a hospital to protect him from germs. He survived for 12 years, which is very high considering that newborn with SCID at the time died very early. This story influenced the movie Bubble boy [source / source].

This article marks the end of the story on the immune system. There is of course much more to study and understand, but this series is a good start. I hope that I made the topic interesting, and don’t worry, we will come back to the immune system very soon, when we go into microbiology.

Le système immunitaire III

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
Les conséquences de l’activation du système immunitaire: Les lymphocytes mémoires et les vaccins

Aujourd’hui, nous continuons notre saga épique sur le système immunitaire. La semaine dernière, nous avions gagné et le pathogène était enfin détruit. Mais ce n’est pas la fin pour notre système immunitaire: d’abord, on doit l’atténuer pour empêcher qu’il cause des dommages. Ensuite, il doit réparer les dommages que le pathogène a créé, et enfin, il doit faire en sorte que la prochaine fois que le pathogène apparaît, il sera prêt au combat.

Même si le pathogène est entièrement retiré du corps, le système immunitaire est toujours dans l’action: il cherche des antigènes et des cellules infectées a détruire. Mais il n’en reste plus. Pire encore, les cytokines produites par le système immunitaires sont souvent la cause de symptômes désagréables. C’est le cas de la molécule interleukine-6, qui est la cause des fièvres. Pour que le corps soit en santé de nouveau, on doit désactivé le système immunitaire. C’est là qu’une sous-catégorie des lymphocytes T CD4 entre en jeu: les lymphocytes T régulateurs ou Treg. Le but des cellules Treg est de restaurer la balance: si le système immunitaire est activé pendant trop longtemps, il fait plus de mal que de bien, du coup les cellules Treg l’atténue. Les cellules Treg agissent principalement en inactivant la prolifération et la multiplication des lymphocytes, mais il peut aussi les inactiver complètement. Pour ce faire, elles utilisent principalement la cytokine appelée interleukine-10 (IL-10). Une fois le système immunitaire désactivé, il va mettre toute son attention sur la réparation du corps. Le pathogène a fait beaucoup de dégâts: il y a pleins de résidus de cellules mortes, et des « trous » dans les tissus là où les cellules infectées étaient. La plupart des cellules immunitaires, particulièrement les macrophages, vont enlever tous les débris. Les lymphocytes quant à eux vont produire des cytokines qui vont accélérer la multiplication des cellules pour remplacer celles qu’on a perdues. Ces mécanismes font partis du système immunitaire de type 2, qui ne s’occupe que de la réparation [source / source / source / source].

Maintenant que le corps est en santé, il est temps pour le système immunitaire de se regrouper: ce genre de dommage ne doit pas se reproduire. Pour cela, un petit groupe de lymphocyte va devenir presque immortel et s’appeler des lymphocytes à mémoire. Par exemple, on trouvera des lymphocytes B à mémoire. Ceux-ci vont produire à l’infini des anticorps capables de combattre le pathogène qu’elles connaissent. Du coup, notre sang sera plein d’anticorps prêts à combattre dès que le pathogène sera découvert. Il existe aussi des lymphocytes T à mémoire, mais ils existent sous différentes formes. Les lymphocytes T effecteurs à mémoire vont se balader dans tous le corps, prêt à tuer les cellules infectées par le pathogènes qu’ils connaissent. Les lymphocytes T de la mémoire centrale résident dans les ganglions lymphatiques et sont capables de se multiplier très rapidement en cas d’infection. Tous type de lymphocyte mémoire créé le même effet: si le pathogène est rencontré de nouveau, le corps possède déjà l’arsenal du système immunitaire adaptatif, ce qui le rend plus fort et plus rapide à combattre le pathogène [source / source / source / source / source / source].

La présence des lymphocytes mémoires fait en sorte que le body soit prêt à combattre n’importe quelle maladie. Du coup, est-ce qu’on peut préparer le corps contre les maladies nous-même? La réponse est oui: si notre corps est en présence d’antigènes, il va pouvoir préparer ses défenses sans entrer dans une attaque immunitaire complète. C’est le concept des vaccins. Je pourrais parler des vaccins pendant très longtemps, mais aujourd’hui je me contenterais de répondre à quelques questions que je vois le plus souvent.

1. De quoi est composé un vaccin?

Il y a différentes sortes de vaccins en fonction du virus ou de la bactérie utilisée, mais en général on y trouve deux ingrédients principaux. D’abord, il y a la substance active. C’est une très petite quantité de l’antigène du pathogène contre lequel nous voulons être protégés. Cela peut être le pathogène entier mais mort, ou simplement une partie du pathogène qui contient l’antigène. Mais ce n’est jamais le pathogène capable de créer une maladie. Encore une fois, le but est simplement de présenter les antigènes, pas le pathogène, comme ça les symptômes de la maladie ne sont pas présents. Cependant un pathogène mort n’est pas capable d’activer le système adaptatif, puisque le système inné va l’enlever très rapidement. Du coup, les lymphocytes à mémoire ne seront pas formés. C’est pour cela que l’on utilise un deuxième ingrédient: les adjuvants. Les adjuvants vont simplement stimuler le système immunitaire, ce qui forcera l’activation du système adaptatif et la création des lymphocytes à mémoire. Les autres composants des vaccins vont soit nous protéger du pathogène, soit le désactiver. Par exemple, on entend souvent que les vaccins contiennent du formaldehyde, ce qui est vrai. La présence de formaldéhyde est essentielle pour inactiver certains virus, et la quantité est si faible qu’aucun dommage ne peut être causé [source / source].

2. Les vaccins peuvent-ils nous faire du mal?

Comme tout médicament, les vaccins peuvent aussi causer des problèmes. D’abord, il y a des effets secondaires, comme de la fièvre ou un mal de tête, qui est causé par l’activation du système immunitaire. On a reporté des cas plus graves, comme des saignements ou des problèmes gastro-intestinaux. Ces cas sont très rares, mais malheureusement, on n’en connaît pas la cause. Il se peut que les vaccins n’y soit pour rien et qu’une maladie en soit la cause. Il y a également des cas où les vaccins peuvent être dangereux. Un vaccin peut interagir avec un médicament et causer des effets néfastes par exemple, du coup il faut mentionner à son médecin quels médicaments sont pris au moment du vaccin.Certains virus deviennent plus forts en présence d’autres virus, donc se faire vacciner alors qu’on est malade n’est pas une bonne idée. Enfin, les personnes avec un système immunitaire dysfonctionnel ne peuvent pas se faire vacciner. Cela inclut les personnes sous chimiothérapie, les personnes qui prennent des hormones pour réattribution sexuelle, ou les personnes atteintes de maladies comme le SIDA. Puisque les vaccins actionnent le système immunitaire, les effets secondaires sont obligatoires. Mais les bénéfices du vaccins sont plus importants. Certaines maladies sont mortelles, et les vaccins sont notre seul ligne de défense face à elles. Cependant, si vous êtes préoccupés par des effets secondaires, ou si des membres de votre famille ont eu des problèmes après s’être fait vacciné, il faut en parler avec votre médecin, qui décidera s’il est sécuritaire pour vous d’être vacciné [source].

3. Pourquoi se faire vacciner?

Les vaccins sont importants pour deux raisons: d’abord, ils font en sorte que nous pouvons combattre certaines maladies. Mais la vaccination est aussi importante pour l’immunité grégaire. J’ai mentionné que certaines personnes ne peuvent pas se faire vacciner, du coup elles sont susceptibles d’être malades. La plupart des virus fonctionne par transmission entre humains. Si tout le monde est vacciné, le virus ne peut pas rentrer dans la population et atteindre les personnes qui ne peuvent pas être vaccinés. À l’inverse, les personnes qui ne se vaccinent pas donne une porte d’entrée aux virus, qui peut ensuite atteindre les personnes qui ne peuvent pas se vacciner. De nos jours, les vaccins servent à protéger les personnes susceptibles plus qu’à nous protéger nous-même [source].

4. Les vaccins peuvent-ils causer l’autisme?

Non. Cela a été prouvé des centaines de fois, il n’existe aucun lien entre le vaccin et l’autisme. Mais il est intéressant de comprendre d’où vient cette légende. En 1998, un scientifique nommé Andrew Wakefield a publié un article prouvant que le vaccin MMR causait l’autisme. La presse l’a vulgarisé et le public s’est enragé contre les vaccins. Mais il y avait un problème: personne dans la communauté scientifique n’était capable de reproduire les résultats de Wakefield. C’est normal: il les avait inventés. Il avait modifié ses données pour montrer ce qu’il voulait. Pire, il a ensuite été découvert qu’il y avait un but financier: son article mentionne que les seuls vaccins qui n’étaient pas dangereux étaient ceux qu’il avait inventé. Enfin, on découvrit que son utilisation de souris et d’humains n’était pas éthique. Résultat, il perdit sa license médicale et l’article fut détruit. Mais le mal était fait: les gens avaient peur des vaccins, et malgré l’immense quantité d’article prouvant que les vaccins n’ont aucun lien avec l’autisme, les gens continuent de le croire. Cette controverse nous montre également la discrimination toujours présente dans notre société: les parents préfèrent des enfants morts à des enfants autistes. L’autisme est vu comme une maladie horrible, alors que les personnes autistes vivent très bien avec et s’adaptent parfaitement. C’est le manque d’éducation sur les maladies mentales qui les présentent comme monstre [source].

5. Les vaccins sont-ils sécuritaires?

Pour répondre à cette question, je vais paraphraser mon professeur d’immunologie, qui l’explique mieux que personne. Cela dépend de la définition de sécuritaire. Si cela veut dire ne peut pas causer de tort, alors non, les vaccins ne sont pas sécuritaires. Mais prendre de l’Advil, ou faire une opération ne l’est pas non plus. Il y aura toujours des effets secondaires, mais encore une fois les bénéfices sont bien plus importants. Cependant, si sécuritaire veut dire capable de protéger d’un danger 9comme une ceinture de sécurité de voiture par exemple), alors les vaccins sont les médicaments les plus sécuritaires qui existent au monde. Les vaccins sont les seuls lignes de défense contre certaines maladies dont on ne possède pas de traitement.

Cet article est peut-être un des articles les plus importants que j’ai écrit, surtout en voyant ce qu’il se passe de nos jours. L’épidémie de rougeole au Canada et États-Unis était 100% évitable par vaccination. Cela prouve le danger du mouvement anti-vaccin. On doit continuer à éduquer les personnes sur la vaccination pour empêcher d’autres enfants de tomber malade.

The Immune System III

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
The aftermath of the immune system activation: Memory lymphocytes and vaccines

Today we are continuing our journey towards understanding the immune system. Last week, we finally won, and the pathogen was destroyed. However, the immune system is not done: we first need to calm it down to prevent potential damage, then it will repair the damage the pathogen has done, and finally, it will make sure that the next time we encounter this pathogen, we will be ready to fight.

Even if the pathogen has been cleared, the immune system is still working actively: it is searching for more antigens and infected cells so that it can destroy them. However, none are left. Further, many of the cytokines produced by the immune system are actively contributing to the disease symptoms. For instance, interleukin 6 is a cytokine that reaches the brain and activate a fever. In order for the body to get better, the immune system has to be deactivated, and this is done thanks to another subset of CD4 T lymphocytes: the regulatory T cells, or Treg cells. Treg cells are here to restore the balance: if the immune system is activated too strongly or for too long, it causes more harm than good, hence Treg cells dampens it. It is mainly responsible for the inactivation of proliferation and multiplication of lymphocytes, and can also completely inhibit them. It is done mainly through a cytokine called interleukin-10 (IL-10). When the immune system is inactivated, it has now a new purpose: repair. The pathogen has caused a lot of damage by infecting cells and fighting off the immune system, and as a results there is a lot of dead cell debris and « holes » in the tissues in place of infected cells. Many immune cells will be involved in the debris cleaning, particularly macrophages, and for the tissue repair to happen, many lymphocytes will produce cytokines to accelerate cell multiplication and replace the dead cells. We call this the immune system Type 2, which is focused solely on repair [source / source / source / source].

Now that the body is clean and healthy, it is time for the immune system to regroup: They do not want this fight to happen again. To prevent this, they will immortalize a small subset of activated lymphocytes, and call them memory lymphocytes. An example are the memory B cells. These will continuously produce antibodies against the pathogen they fought. As a result, our blood will have many of these antibodies, and if we encounter the pathogen again, they can already act without the adaptive immune system being active. Memory T cells also exist, but in many forms. Effector memory T cells will roam around the body, and as soon as they see a cell infected with the pathogen they know, they will kill it. Central memory T cells are located in lymph nodes and have very high proliferation capability, allowing it to produce many T cells very fast in case of infection. Regardless of the type of memory lymphocyte, the effect is the same: if the pathogen is encountered again, the immune system is activated faster, it is more efficient, and it already has the arsenal of the adaptive immune system, so hopefully we would not need to activate it [source / source / source / source / source / source].

The presence of memory lymphocyte makes the body ready for any disease that it already encountered, which prevents a lot of damages that are due to the immune system. So a question arose: can we prepare the body for diseases ourselves? Simply put, yes we can: if the body encounters specific antigens, it can prepare its defenses without going into a full on immune activation. This is the concept of vaccines. While I could talk about vaccines for a very long time, today I will simply answer some of the most asked questions about vaccines.

1. What is inside a vaccine?

There are many type of vaccines depending on the virus or bacteria that is targeted, but in general it is composed of two main ingredients. First, the active ingredient is the part you want to be protected against. It can either be the full pathogen that has been killed, or simply a part of its structure that contain the antibody. The amount of the active ingredient is extremely small, and it never contains a pathogen that can cause a disease. We simply put the antigens in the vaccine so that we can create memory lymphocytes. However, a small amount of dead pathogen will not activate the adaptive immune system, since the innate immune system can easily get rid of it, and thus, no memory lymphocytes will be formed. Therefore we need the second part of the vaccine: the adjuvant. The adjuvant is here to force the immune system to be activated. It simply stimulates it long enough for lymphocytes to receive the antigens and become memory cells. Any other components are either to help you fight the pathogen, or inhibit the pathogen. For example, the presence of formaldehyde is to inactivate the virus so that it does not cause a disease. The amount of formaldehyde is so low that it is impossible to be dangerous for humans [source / source].

2. Can vaccine cause harm?

Like any medication, vaccines can also cause problems. There are side effects, such as headache or fever, all associated with the activation of the immune system. Some cases have shown more severe problems, including bleeding or violent gastrointestinal problems. These cases are very rare, and unfortunately we do not know what is their cause, as it might not even be due to the vaccine itself, but another unrelated diseases. There are instances where vaccines can be very dangerous. If you take a drug regularly for example, it might have interaction effects. Some viruses also work in cooperation to infect humans, thus if you are sick it is not advisable to get a vaccine as the presence of a viral antigen can cause problems. Lastly, people with a dampened immune system cannot get vaccinated, considering that they cannot have a proper immune response. It is the case if you are undergoing cancer treatment, hormone treatment for sex reassignment, or suffer from diseases like AIDS. Since you are activating your immune system, you are bound to have side effects, but the benefits of vaccines greatly outweigh the risks. Many diseases you are vaccinated against are deadly, and vaccination is the only method that will save you. Still, if you feel concerned about potential side effects, or if you have family members that had problems with vaccines in the past, you have to talk about it to your doctor, who will decide if it is safe for you to get vaccinated [source].

3. Why get vaccinated?

We get vaccinated for two reasons: first, to make sure you can fight off the disease you are vaccinated against. But more importantly, vaccination contribute to the herd immunity. In the last question, I mentioned that some people could not get safely vaccinated, and as such they are at risk of developing these diseases. To protect them, we have to get vaccinated. Viruses mostly work by transmission from human to human. If most people are vaccinated, then a virus cannot enter the population and infect non-vaccinated people. However, if people do not get vaccinated, then the virus can enter the population and get transmitted to non-vaccinated people. Nowadays, we use vaccines to protect other people more than to protect ourselves [source].

4. Do vaccines cause autism?

No. It has been disproved by thousands of papers. There is no link between vaccine and autism, but it is interesting to understand where the idea came from. A scientist named Andrew Wakefield published in 1998 that the MMR vaccine was causing autism. This article sparked outrage in the public, making people wary of vaccination. However, no one in the scientific industry was able to reproduce Wakefield’s experiments and get the same results. That was because he fabricated the results. He modified his data to get what he wanted. It was also shown that he published this article for financial gain: he said the MMR vaccine was bad, but the one he created was good and people should buy it. Lastly, it was discovered that he performed unethical experiments on mice and humans. His medical license was revoked and the article retracted, but the seed was planted: people were suspicious of vaccination despite the huge amount of literature proving that no problem existed. Finally, this controversy also show the bias that runs in our society: people would rather have their children die than have autism. Autism is seen as a horrible thing, when autistic people live very well in our society. The lack of education on mental disorders vilify them [source].

5. Are vaccines safe?

I will answer this question by paraphrasing my old immunology teacher, who explained it best in my opinion: It depends on your definition of safe. If safe means free of harm then no, vaccines are not safe. But neither is taking Advil, or get an operation. There will be side effects but the benefit of being vaccinated greatly outweigh the risks. However, if safe means that it protects you from harm (like a seatbelt in a car), then vaccines are the safest medical procedures that exists nowadays. Vaccines are the only way you can protect yourself from dangerous diseases, many of which we do not have a treatment for.

This article was very important to me, especially considering what is happening nowadays: the measles outbreak was 100% preventable by vaccination, and the event proves that the anti-vaccination movement is extremely dangerous. We need to educate people more on vaccine to prevent other children from suffering.

Le système immunitaire II

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
Le système immunitaire adaptatif

Nous commençons maintenant notre deuxième épisode sur le système immunitaire. La semaine dernière, nous avions parlé du système immunitaire inné, correspondant à la réponse rapide que le corps possède afin d’éliminer une menace. Aujourd’hui nous allons aborder le système immunitaire adaptatif, qui est une réponse beaucoup plus lente mais bien plus efficace. Les années d’évolution ont permit au système adaptatif de devenir plus spécifique face à la menace présentée, permettant d’attaquer les pathogènes en utilisant leurs faiblesses.

Notre corps allait très mal quand on l’a laissé la semaine dernière: notre peau était compromise et infectée, et les leucocytes étaient incapables de tuer les pathogènes, qui arrivaient dangereusement vers le sang. C’est là que la cellule dendritique est partie chercher du renfort, non sans avoir pris son antigène. Les renforts se trouvent dans des hubs du système immunitaire appelés des ganglions lymphatiques. Ces structures se trouvent partout dans notre corps, et contiennent un type de leucocyte très spécifique: des lymphocytes. Les lymphocytes sont les poids lourds du système immunitaire, mais ils ont besoin d’être activés avant tout. Une fois dans le ganglion lymphatique le plus proche du site d’infection, la cellule dendritique va présenter l’antigène à tous les lymphocytes. La plupart ne vont pas le reconnaître et ne rien faire. Cependant, certains lymphocytes vont être capable de reconnaître l’antigène, ce qui va les activer et les faire se multiplier en grand nombre, ce qui va enfler le ganglion lymphatique. C’est pour cette raison que le docteur palpe la gorge en cas d’angine: les ganglions lymphatiques peuvent être sentis, et s’ils sont enflés cela indique une infection. Les lymphocytes sont maintenant activés et prêt à l’attaque. Pour mieux comprendre le système immunitaire adaptatif, je vais présenter les différents types de lymphocytes un par un et expliquer leurs rôles [source / source / source].

Les lymphocytes B: les tireurs d’élite du système immunitaire

Nous parlerons d’abord des cellules B. Elles possèdent un récepteur appelé le récepteur de cellule B (BCR), qui leur permettent de reconnaître les antigènes. Une fois activées et sur le site d’infection, la cellule B peut faire deux choses: d’abord, elle peut phagocyter le pathogène et comme une cellule dendritique, elle ira vers un autre ganglion lymphatique pour ramener du renfort si besoin est. Mais leur rôle le plus important est de devenir un plasmocyte, capable de produire des anticorps. Les anticorps (aussi appelés immunoglobulines si vous voulez impressionner en soirée) sont des protéines avec la même spécificité que le BCR, ce qui veut dire que les anticorps peuvent s’attacher aux pathogènes. Les plasmocytes vont produire énormément d’anticorps, et ils vont s’attacher aux pathogènes, empêchant leur mouvement, les piégeant sur place. Cela permet aux macrophages de les phagocyter plus facilement. Les anticorps et cellules B s’occupent de l’immunité humorale: ils protègent le sang et les tissus des pathogènes qui n’entrent pas dans les cellules, aussi appelés pathogènes extracellulaires [source / source / source].

Les lymphocytes T CD8: les soldats du système immunitaire

Les lymphocytes sont composés d’une part de cellule B, et d’autre part de cellules T. Celles-ci possèdent le récepteur de cellule T (TCR) qui leur permet de reconnaître l’antigène et de s’activer et se multiplier. Les cellules T ont également un autre récepteur: soit CD8 ou CD4. Nous allons d’Abord parler des lymphocytes T CD8, aussi appelés lymphocytes cytotoxiques. Une fois sur le lieu d’infection, les lymphocytes cytotoxiques vont s’attacher aux cellules infectées, et soit créer des trous dans leur membranes, à la manière des cellules NK, soit forcer un mécanisme appelé l’apoptose, une forme de suicide programmé. Nous parlerons de l’apoptose en plus grand détail dans un autre article, mais le résultat est clair: la cellule infectée va imploser et mourir. Les cellules cytotoxiques s’occupent de l’immunité cellulaire: leur but est de protéger les cellules non-infectées en éliminant les cellules infectées. Elles fonctionnent particulièrement bien contre les pathogènes qui vivent dans les cellules, soit les pathogènes intracellulaires.

Les lymphocytes T CD4: les maîtres tacticiens

Les cellules T CD4, aussi appelées lymphocytes auxiliaires, sont activés de la même façon que les lymphocytes cytotoxiques. Cependant, leur rôle est différent: ce sont des régulateurs de la réponse immunitaire. Une fois activé et sur le lieu d’infection, le lymphocyte auxiliaire est capable de déterminer la meilleure façon d’attaquer le pathogène. Si nous sommes attaqués par un virus par exemple, le lymphocyte auxiliaire va voir que nous sommes attaqués pare un pathogène intracellulaire, et va rendre les lymphocytes cytotoxiques plus fort, alors que les cellules B resteront un peu à l’écart. L’inverse est vrai: en cas d’attaque de pathogène extracellulaire, les lymphocytes cytotoxiques deviendront moins forts alors que les plasmocytes produiront encore plus d’anticorps. Les lymphocytes auxiliaires vont d’abord devenir plus spécifiques: en cas d’attaques de pathogènes extracellulaires, ils deviennent des lymphocytes auxiliaires Th2, et en cas d’attaque de pathogènes intracellulaires, ils deviennent des lymphocytes auxiliaires Th1. Chaque sous-type de lymphocyte auxiliaire va produire des cytokines plus aptes à faire face à la menace. Il existe plein d’autre sous-type de lymphocyte auxiliaire, dont un qui sera mentionné la semaine prochaine. De plus, plusieurs sous-types peuvent exister simultanément, selon le pathogène. Les lymphocytes auxiliaires sont en grande partie responsable de la force de l’immunité adaptative: ils font en sorte que le corps s’adapte à la menace afin de mieux la combattre.

Les systèmes immunitaires inné et adapté sont à la base de toutes les réponses immunitaires, et ils ont chacun des rôles très spécifiques. Le système immunitaire inné est très rapide et stéréotypé, il agit de la même façon quelle que soit la menace, ce qui permet une suppression rapide des pathogènes plus faibles. Le système immunitaire adapté est plus lent, mais spécifique à la menace. Si le pathogène est plus fort, il va s’adapter et trouver ses faiblesses pour mieux le supprimer. Ces deux systèmes sont également interconnectés: la réponse adaptative ne peut pas commencer sans l’aide de la réponse innée, et pendant une réponse adaptative, les acteurs de la réponse innée, notamment les macrophages, sont encore actifs. Malheureusement, ce système n’est pas aussi parfait qu’il ne le semble, sinon personne ne serait malade. Beaucoup de pathogènes sont capables d’utiliser la réponse adaptative à leur avantage, et nous verrons un exemple dans quelques semaines. La semaine prochaine, nous étudierons les conséquences de la réponse immunitaire. Notre corps a gagné et le pathogène est détruit: comment calme-t-on le système immunitaire pour empêcher des dommages? et plus important encore, comment peut-on faire en sorte que la prochaine fois que nous rencontrons ce pathogène, nous le détruirons plus vite?

The Immune System II

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
The adaptive immune system

This is our second episode on the epic saga that is the immune system. Last week, we talked about the innate immune system, or the rapid way our body answers to a threat. Today, we will talk about the adaptive immune system, a response much slower than the innate one but more deadly. It has evolved to be specific to the threat that is presented, allowing it to hone in on the flaws of the pathogen and remove it very fast.

Where we left of, everything was wrong for our body: our skin fortress was down and compromised, and the leukocytes were not able to kill the pathogens. That’s when our messenger the dendritic cell left, but not without taking the antigen. The dendritic cell left to special immune hubs named lymph nodes. These structures are located all around your body and only contain a special kind of leukocyte: the lymphocytes. These lymphocytes are the heavy hitters in the immune system. But first, they need to be activated. Once the dendritic cell arrives at the lymph node closest to the site of infection, it will present its antigen to every lymphocyte present. Many of them will not do anything because they do not have the receptor that recognizes the antigen. However, once a lymphocyte has recognized the antigen, it will get activated and multiply in great number, causing the expansion of the lymph node. This is why for example when you have a sore throat the doctor is touching the side of your throat: we can feel the lymph node expanding, which indicates that there is an infection. Once ready, it will leave the lymph node and prepare for the attack. To better understand the adaptive immune system, I will go through different kind of lymphocytes one by one and present their functions [source / source / source].

The B lymphocytes: the snipers of the immune system

The first lymphocyte is called a B cell. It possesses a receptor conveniently called the B cell receptor (BCR), which recognizes the antigen. Once at the site of infection, it can do two things: first, it can phagocytose a pathogen and act like a dendritic cell, to activate other lymph nodes if needed, but more importantly, it becomes a plasma cell, and produces antibodies. Antibodies (also called immunoglobulins if you want to shine at parties) are proteins that have the same specificity as the BCR, which means that they can bind the pathogen. The plasma cell will produce many antibodies, which will trap the pathogen, preventing it to move. It is then easier for macrophages to phagocytose it and destroy it. Antibodies and plasma cells are key parts of what is called the humoral immunity: they protect the blood and other tissues from pathogens that do not enter cells, the extracellular pathogens [source / source / source].

The CD8 T lymphocytes: the brawlers of the immune system

Other that the B cells, the other type of lymphocytes are the T cells. These have another conveniently named receptor, the T cell receptor (TCR), which recognizes the antigen and allows for activation and multiplication. But T cells also have another receptor, either CD4 or CD8. We will start by talking about CD8 T cells, also called cytotoxic T cells. Once at the site of infection, CD8 T cell will focus on infected cells: they will bind them and either kill them by creating holes through the membrane, just like NK cells, or force a mechanism called apoptosis, a form of programmed cell suicide. We will talk more about apoptosis in upcoming articles, but it overall causes the cell to implode on itself and die. T cells are part of what’s called the cellular immunity: their aim is to protect non-infected cells from infection by targeting infected cells. They work best against pathogens that lives inside cells, the intracellular pathogens [source / source].

The CD4 T lymphocytes: the master tacticians

CD4 T cells, also called helper T cells, are activated the same way as CD8 T cells. However, their function is very different: they act as immune regulator. Upon being activated and by seeing the pathogen in action, the CD4 T cell will be able to determine what is the best attack against the pathogen. For instance, if we are attacked by a virus, the CD4 T cells will see the presence of intracellular pathogens and make the CD8 T cells more active and stronger, while B cells will stay a bit less active. The opposite is true if we encounter an extracellular pathogen: B cells will be stronger and the CD8 T cells will be a bit weaker. They work by first maturing into a specific CD4 subset. In the presence of extracellular pathogens, they become CD4 Th2 cells. In the presence of intracellular pathogens, they become CD4 Th1 cells. Each subset will release specific cytokines that will help overcome the threat. Many other subset exists, one of which we will discover next week, and several subsets can exist simultaneously depending on the pathogen. CD4 T cells are what makes the adaptive immune system so strong: they make the body adapt and evolve directly based on the threat to better fight it [source / source].

The innate and adaptive immune system are the core of any immune response, and each have a very specific role: the former is very fast and stereotypical, acting the same way every time, allowing for a quick removal of weak threat. The latter is slower but very specific. If a threat is strong, it will adapt to its flaws and remove the threat more efficiently. But both immune responses are interconnected: the adaptive response cannot start without the innate, and during an adaptive response, innate players such as macrophages are still actively working to remove the threat. Once again however, this system is not as perfect as it seems, otherwise we would never get very sick. Many pathogens have evolved to use the adaptive immune response to their advantage, and we will see one example in a few weeks. Next week, we will look at the aftermath of an immune response: the body won and the pathogen is destroyed; how do we calm the immune system down to prevent damages? And more importantly, how can we make sure that the next time we encounter this pathogen, it will be destroyed faster?

Le Système Immunitaire I

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
Le système immunitaire inné

Cet article est le début d’une série sur le système immunitaire. C’est un sujet qui m’a fait m’intéresser à la science, et qui est la cause de mon diplôme d’immunologie. Je trouve les mécanismes de l’immunité fascinants: à travers des centaines d’années d’évolution, le système immunitaire s’est adapté à tellement d’environnement qu’il est capable de nous protéger de presque tout. De plus, il a tellement de systèmes de sécurité qu’en théorie il est invincible, bien qu’on verra que ce n’est pas le cas. Mais j’adorais étudier le système immunitaire parce qu’il est souvent présenté comme une bataille épique. Pour moi apprendre l’immonologie c’était équivalent à écouter des contes de fées qui se passaient dans notre corps. L’article d’aujourd’hui va présenter le système immunitaire inné, qui est notre première ligne de défense.

Comme pour toute histoire épique, nous devons d’abord présenter les adversaires: notre corps est l’héros de l’histoire, ou en terme scientifique le soi. Les méchants peuvent être n’importe quel virus, bactérie ou pathogène qui veut nous infecter. Ils constituent le non-soi. La discrimination du soi et du non-soi est la base du système immunitaire: toutes molécules identifiées comme non-soi vont activer le système. À l’inverse, les molécules identifiée comme soi ne seront pas attaquées. La distinction du soi et non-soi est essentielle à notre survie, et nous verrons plus tard que l’échec de distinction mène à des maladies [source].

Quand un pathogène décide de nous attaquer, il doit d’abord passer par notre forteresse. Elle est composée de notre peau, nos intestins, ou n’importe quelle partie du corps qui peut être en contact avec des molécules externes. Mais les pathogènes sont souvent rusés: ils vont essayer de se faire passer pour des molécules de soi pour entrer. C’est là que les cellules de notre forteresse interviennent. Les pathogènes vont interagir avec nos cellules et avec des protéines appelée récepteurs de reconnaissances de motifs moléculaires (RRMM) qui, comme leurs noms l’indiquent, vont juger si la molécule est de soi ou de non-soi basés sur des motifs qu’ils connaissent. Si le pathogène est reconnu comme non-soi, l’alarme est sonnée. Les cellules vont produire des protéines appelées cytokines, qui ont énormément d’effets selon la cytokine produite. L’un de ces effets est d’agir comme messager: Elles vont prévenir le corps de l’attaque et indiquer où elle se passe. Cela va commencer le processus d’inflammation [source / source].

L’inflammation très important pour le système immunitaire. Les cytokines vont augmenter le flux sanguin vers le lieu de l’attaque, ce qui va faire venir des cellules plus compétentes. Une inflammation s’accompagne toujours de ces quatre symptômes: chaleur, enflure, rougeur et douleur. Ces symptômes sont dû au flux sanguin, sauf la douleur, qui est causée par des cytokines qui agissent sur les neurones. Alors que notre forteresse retenait les pathogènes, des cellules plus compétentes sont arrivées sur le lieu de l’infection. Ces cellules sont appelés globules blancs ou leucocytes [source / source].

C’est maintenant que la vraie bataille commence: la forteresse est tombée et les pathogènes sont entrés. De plus, il y a un nouveau problème: Beaucoup de pathogènes se cachent ou se reproduisent à l’intérieur de nos cellules, surtout les virus. Du coup, les cellules de notre forteresses sont probablement compromises. Les cellules infectées sont dangereuses: en cas d’infection virale par exemple, les cellules infectées ont de l’ADN our de l’ARN viral et vont l’exprimer, ce qui va soit produire plus de virus, ou empêcher les leucocytes de fonctionner. Ainsi, les leucocytes doivent se battre contre les cellules infectées, et faire en sorte que les pathogènes n’entrent pas dans le sang. Un pathogène qui entre dans le sang peut se propager dans tout le corps et causer beaucoup de dommages. Les leucocytes ont beaucoup d’outils pour empêcher ça, mais je n’en mentionnerais que deux. Le premier est la phagocytose, qui se traduit par manger les cellules. Certains leucocytes ont des capacités phagocytiques, notamment les macrophages. Ils sont capables d’absorber des pathogènes qui ne sont pas dans les cellules, comme les bactéries par exemple, et les détruire une fois absorbé. Ils peuvent aussi absorber les débris cellulaires qui contiennent des molécules pathogéniques dangereuses. Le deuxième est une façon de tuer les cellules infectées. Puisque les cellules infectées produisent des protéines pathogéniques, elles peuvent être reconnues par les leucocytes. C’est le cas du lymphocyte NK, ou natural killer (tueuses naturelles). Ces cellules sont capables de s’attacher à des cellules infectées et elles vont envoyer des protéines capable de perforer la cellule infectée. Celle-ci va ensuite se vider de l’intérieur et mourir. Les macrophages peuvent ensuite ramasser les débris et les détruire. Il y a plein d’autres moyens de protéger les corps, mais ces deux exemples sont les plus communs [source / source / source].

Jusque-là, cette bataille peut avoir deux résultats: soit les leucocytes gagnent, et le corps est protégé, soit les pathogènes gagnent, et là le corps a besoin d’aide. Pour cela, un leucocyte appelé cellule dendritique va jouer le rôle de messager: il va phagocyter un des pathogène et en garder un petit morceau, qui s’appelle un antigène. Il va ensuite partir du site de l’infection pour aller activer la deuxième partie du système immunitaire: l’immunité adaptée [source / source].

Ceci marque la fin de notre premier « épisode » sur le système immunitaire. Le système immunitaire inné est une partie essentielle de notre défense: il est rapide et efficace. Il est tellement efficace que tous les vertébrés ont presque le même système immunitaire inné, et même la mouche en a un très similaire [source]. Ses mécanismes se sont adaptés à travers les ages afin de nous offrir la meilleure protection possible. Mais il y a un envers à ce bénéfice: les pathogènes se sont aussi adaptés à nous. Tous les mécanismes que j’ai mentionnés peuvent être neutralisés, empêchés, ou esquivés par certains pathogènes. C’est aussi pour ca que j’aime étudier le système immunitaire: cette constante lutte acharnée entre notre corps et les pathogènes nous rends toujours plus fort, mais la capacité à étudier cette lutte nous permet d’aider notre corps à mieux se défendre. La semaine prochaine, nous continuerons l’histoire le la cellule dendritique, en voyant comment elle peut recruter de l’aide.

The Immune System I

Le par julienforsciencedans Immunology / ImmunologieLaisser un commentaire
The innate immune system

This article will start a series of article on the immune system. This topic is what made me go into science, and get my degree in immunology. First, I found it fascinating how well « thought-out » the immune system is: through centuries of evolution, the immune system adapted to so many different environments that it is able to protect us from virtually anything. It also have many failsafe mechanisms that in theory, it is an invincible system. However, we will see that it is not the case. I also loved the immune system because it is often presented like an epic battle. Learning immunology was more like listening to fairytales that were happening within our own bodies. This specific article will talk about the innate immune system. This is the first line of defense our body has.

Like any epic stories, we first need to introduce the opponents: our body is the good guy, or in scientific terms, the self. The bad guys can be any viruses, bacteria or pathogen that want to infect us. We call them the nonself. The self vs nonself discrimination is at the core of the immune system: any molecule identified as nonself will trigger the immune system. On the contrary, molecules that are from our body will not be attacked. This differentiation is essential for our survival and in later articles we will see that failure to differentiate self and nonself leads to diseases. [source].

When the pathogen decides to attack us, it has to go through our fortress first. It is composed of our skin, our intestines, or any part of our body that can be in contact with outside molecules. However, the pathogen is tricky: it will try to disguise itself to enter the cells. That’s when the cells in our fortress intervene: when the pathogen interacts with the cells, it will bind to proteins called pattern recognition receptors (PRR), and as their name suggest, they try to estimate whether the molecule is self or nonself based on patterns they already know. If the pathogen is recognized as nonself, the alarm is rung. The cells will produce a bunch of proteins to start the immune attack. These proteins are called cytokines, which have various effects depending on the cytokine produced. One of them is to act like messengers. They will tell the body where it is attacked and start a process called inflammation [source / source].

Inflammation is one of the biggest reaction during the immune attack. The release of cytokines will increase the blood flow towards the site of attack. This will help the attacking cells to come for help. Inflammation is always accompanied with these four symptoms: heat, swelling, redness, and pain. Most of these are caused by the influx of blood, except pain, which is due to cytokines activating neurons. While our fortress was holding off the pathogen, more competent cells have arrived at the site of infection. These cells are collectively known as white blood cells, or leukocytes [source / source].

Now the real fight is starting: The fortress was not able to hold off the pathogen, and there is a new problem: most pathogen either hide or reproduce within our own cells, especially viruses. Therefore, cells in our fortress are likely compromised. Infected cells are dangerous: in cases of viruses for example, infected cell will have viral DNA or RNA and express it, which can either cause many other viruses to be produced or kill off leukocytes. Leukocytes now have to fight infected cells and prevent the pathogen to enter the bloodstream. If it does, it will be able to spread in the entire body and cause massive damage. Leukocytes have many ways of preventing this, but I will only mention two. The first one if phagocytosis. Phagocytosis simply means eating cells. Several leukocyte have phagocytotic activities. One of them is the macrophage. It is able to eat pathogens that do not enter cells, like bacteria, and destroy them. It can also eat cellular debris, which contain dangerous pathogenic material. The second one is a way to kill infected cells. Since these cells express proteins from the pathogens, they can be recognized by leukocytes. One such leukocyte is accurately named the natural killer cell, or NK cell. These cells will attach to infected cells and release proteins to perforate the cell. And like a balloon, these cells will lose everything that is inside them and die. The macrophages then pick up the debris to finish up. There are many other ways the leukocytes work but these are the most common ways. [source / source / source].

At this point, this battle can have two outcomes. Either the leukocytes win, and the body is protected. If the pathogen wins, then the body requires more help. For this, a leukocyte named dendritic cell will act as a messenger: they will phagocytose a pathogen and keep a tiny piece of it, called an antigen. It will then exit the infection site and activate the second part of the immune system: the adaptive immunity [source / source].

This is the end of our first « episode » on the immune system. The innate immune system is an essential part of our defense: it is fast, and it is very efficient. It is so efficient that the innate immune system is almost the same in every vertebrate, and even the fly has a very similar innate immune system [source]. Its mechanisms have adapted through the years to offer us a great protection. But there is a flip side to this coin: the pathogens have also adapted to us. Every single event I have mentioned today can be neutralized, blocked, or evaded by some pathogens. Even the self vs nonself discrimination can be tricked. This is also why I love studying the immune system: there is an eternal tug of war between our body and the pathogens, and it will only make us stronger, but being able to study it can make the body even better at protecting itself. Next week, we will continue to follow our dendritic cell and see how it can bring more help.