Pathogenèse de la tuberculose

Le développement de l'inflammation tuberculeuse dépend de la réactivité de l'organisme et de l'état de ses défenses, de la virulence de Mycobacterium tuberculosis et de sa durée de persistance dans les poumons. L'action de divers facteurs du processus infectieux peut expliquer la grande diversité des réactions tissulaires et cellulaires du système respiratoire, où des modifications spécifiques se combinent à des modifications non spécifiques, influençant d'une manière ou d'une autre la manifestation et l'issue du processus principal.

Chaque stade est un ensemble complexe de modifications structurelles affectant divers systèmes corporels et organes respiratoires, s'accompagnant de profonds changements dans les processus métaboliques et l'intensité des réactions métaboliques du système respiratoire, et se reflétant dans l'état morphofonctionnel de ses éléments cellulaires et non cellulaires. L'étude des premiers mécanismes de développement de l'inflammation tuberculeuse, établis ces dernières années, revêt une importance capitale.

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Troubles de la microcirculation et état de la barrière aérohématique

Dans les 24 heures suivant l'administration intraveineuse de Mycobacterium tuberculosis dans les poumons de souris, des modifications caractéristiques de la microcirculation se produisent: expansion des profils du réseau capillaire vasculaire, formation d'une boue érythrocytaire avec une disposition pariétale de leucocytes polynucléaires. L'analyse au microscope électronique de la paroi endothéliale des capillaires pulmonaires révèle une activation de la surface luminale des cellules, des signes de développement d'un œdème intracellulaire avec désorganisation des vésicules micropinocytotiques et leur fusion en de grandes vacuoles. Des zones de cytoplasme œdémateux et purifié des endothéliocytes forment par endroits des protubérances en forme de voile, de quantité et de taille variables selon les microvaisseaux. Dans certains cas, on observe une exfoliation locale de leurs prolongements cytoplasmiques de la couche basale sous-jacente, ainsi qu'un relâchement et un épaississement de cette dernière.

Quelle que soit la méthode d'introduction du bacille de la tuberculose, toutes les expériences modèles ont observé, au cours des 3 à 5 premiers jours, une augmentation de la perméabilité de la barrière aérohématique, comme en témoignent l'accumulation de liquide dans l'interstitium et le développement d'un œdème intracellulaire non seulement des endothéliocytes, mais aussi des alvéolocytes de type 1 (A1). Ces modifications affectent leurs prolongements cytoplasmiques, où apparaissent des zones de cytoplasme clair et œdémateux, capables de se gonfler dans l'espace intraalvéolaire.

Aux endroits où Mycobacterium tuberculosis se généralise et où se développent des foyers pneumoniques, se forment des accumulations granulomateuses primaires de cellules mononucléées et de leucocytes polynucléaires. L'A1 est déterminé par des processus cytoplasmiques fortement épaissis, parfois détruits, et des zones de membrane basale exposée. Chez de nombreux alvéolocytes de type 2 (A2), on observe un gonflement des microvillosités apicales, une expansion inégale des profils mitochondriaux et du réticulum cytoplasmique. L'hyperhydratation de l'épithélium alvéolaire s'accompagne par endroits d'une libération de liquide, de protéines plasmatiques et d'éléments cellulaires inflammatoires dans l'espace intra-alvéolaire.

Des études modernes sur la microcirculation ont établi le rôle majeur du système vasculaire dans le développement des phases initiales de l'inflammation. Stimulé par les cytokines, l'endothélium sécrète des substances biologiquement actives: des molécules adhésives (sélectines, intégrines), divers médiateurs (métabolites de l'acide arachidonique) et facteurs de croissance, radicaux oxygénés, monoxyde d'azote, etc., permettant l'interaction entre l'endothélium et les leucocytes polynucléaires, ainsi qu'avec d'autres éléments cellulaires de l'inflammation. Il a été établi que la L-sélectine médie l'effet dit « neutrophile roulant », qui constitue la phase initiale d'adhésion de ces cellules à l'endothélium. Un autre type de sélectine, la P-sélectine, après l'effet de l'histamine ou des métabolites de l'oxygène sur les cellules endothéliales, est transloquée à leur surface, facilitant l'adhésion des neutrophiles. La E-sélectine est également détectée à la surface des cellules endothéliales activées par les cytokines; Il est impliqué dans le processus d'interaction entre l'endothélium des veinules postcapillaires et les lymphocytes T.

Les cytokines sécrétées par les cellules mono- et polynucléaires provoquent un réarrangement structurel du cytosquelette des cellules endothéliales, ce qui entraîne leur contraction et une augmentation de la perméabilité capillaire. À son tour, le passage des leucocytes polynucléaires à travers la paroi des vaisseaux sanguins peut s'accompagner de lésions et d'une augmentation de la perméabilité aux fluides et aux protéines plasmatiques. Une modification de la composition ou de l'activité des molécules adhésives entraîne une migration accrue des monocytes et des lymphocytes, favorisant ainsi le développement de la réaction inflammatoire. Apparaissant dans les organes respiratoires en réponse à l'introduction de Mycobacterium tuberculosis, elle affecte toutes les structures du système respiratoire.

Lors de la formation et de la maturation des granulomes tuberculeux, c'est-à-dire au deuxième stade de développement du processus spécifique, les perturbations structurelles des cloisons interalvéolaires augmentent. L'œdème, la prolifération cellulaire et la fibrillogenèse dans l'interstitium modifient significativement l'état morphofonctionnel de l'épithélium respiratoire, notamment à proximité des foyers de la réaction inflammatoire. Les perturbations du microenvironnement et de l'activité vitale des alvéolocytes affectent négativement l'état fonctionnel de la barrière aérohématique et les échanges gazeux dans les poumons.

Outre les modifications déjà observées au niveau des cloisons interalvéolaires dans la zone œdémateuse, des modifications destructrices prononcées de l'épithélium alvéolaire, visibles sur une partie importante de celui-ci, attirent l'attention. Elles affectent les deux types d'alvéolocytes et ont une seule direction: un gonflement œdémateux des organites intracellulaires, entraînant un dysfonctionnement puis la mort cellulaire. Des fragments d'alvéolocytes détruits, dont A2, peuvent être détectés dans le contenu intraalvéolaire. On y trouve également des éléments macrophages, des leucocytes polynucléaires, ainsi qu'un nombre important d'érythrocytes et d'éosinophiles, reflétant la forte perméabilité du réseau capillaire. Des filaments de fibrine et leurs conglomérats sont détectés parmi les cellules détruites.

Dans les alvéoles qui retiennent l'air, on observe également des signes d'œdème des structures tissulaires et cellulaires des cloisons interalvéolaires. De plus, à la surface de l'épithélium alvéolaire, des processus de formation de bulles se produisent, reflétant les premiers stades de destruction de la barrière aérohématique et d'inondation des alvéoles. Au stade final du développement de l'inflammation tuberculeuse, on observe une augmentation progressive des modifications dystrophiques et destructrices des composants structurels des sections terminales du poumon, en particulier dans les zones du parenchyme pulmonaire bordant les foyers caséeux-nécrotiques ou les foyers de pneumonie tuberculeuse. Les troubles de la microcirculation sont répandus.

Le passage transcapillaire des protéines plasmatiques sanguines favorise l'entrée de complexes immuns circulants (CIC) dans l'interstitium pulmonaire, favorisant ainsi le développement de réactions immunologiques et immunopathologiques secondaires. Le rôle de ces dernières dans la pathogenèse de la tuberculose a été démontré. Il est dû au dépôt intrapulmonaire de CIC, à un défaut du système phagocytaire et à un déséquilibre dans la production de cytokines régulant les interactions intercellulaires.

La surface du parenchyme pulmonaire aérien est réduite à 30 % de la surface de section; ses zones alternent avec des zones d'œdème intraalvéolaire prononcé, de distélectasie et d'atélectasie, ainsi qu'avec une expansion emphysémateuse des alvéoles. Malgré le développement progressif de l'inflammation tuberculeuse non traitée, des processus compensatoires et réparateurs se produisent dans le parenchyme pulmonaire exempt de foyers. Comme nos études l'ont montré, dans la zone périfocale d'inflammation, l'activité fonctionnelle de l'A2 vise principalement à maintenir l'intégrité de l'épithélium alvéolaire et à restaurer la population A1, la plus sensible à l'action des facteurs du processus tuberculeux. La participation de l'A2 aux processus de régénération en tant que source cellulaire de l'épithélium respiratoire est aujourd'hui largement reconnue. Une augmentation marquée de l'activité proliférative de l'A2 dans ces zones est indiquée par la détection de 6 à 10 jeunes alvéolocytes situés à proximité – des « bourgeons de croissance » présentant une structure nucléaire uniforme et bien développée, une teneur importante en mitochondries et en polyribosomes dans le cytoplasme, et un petit nombre de granules sécrétoires. Des figures mitotiques sont parfois observées dans ces cellules. Parallèlement, les alvéolocytes de type intermédiaire, reflétant la transformation de l'A2 en A1, sont extrêmement rares. La fonction d'échange gazeux de l'organe est maintenue grâce à l'hypertrophie alvéolaire, à la formation de points de croissance et à la transformation de l'A2 en A1 dans les zones éloignées du parenchyme pulmonaire. Des signes ultrastructuraux de la fonction sécrétoire active de l'A2 sont également observés ici.

Ces données concordent avec les résultats de l'examen au microscope électronique de l'épithélium alvéolaire du matériel chirurgical. Chez les patients dont les foyers d'infection tuberculeuse sont cicatrisés, des structures adénomateuses se forment, ressemblant à des canaux alvéolaires. Les cellules qui les tapissent présentent une ultrastructure A2, préservant des granules sécrétoires uniques. Il est caractéristique que la transformation de A2 en A1 ne se produise pas (les alvéolocytes de type intermédiaire ne sont pas détectés), ce qui ne permet pas de classer ces structures comme des alvéoles néoformées, comme l'ont noté certains auteurs.

Les processus de restauration de l'épithélium respiratoire et la formation d'alvéolocytes transitionnels ne sont observés que dans le parenchyme pulmonaire le plus éloigné, où sont observées des croissances nodulaires d'alvéolocytes correspondant à des « bourgeons de croissance ». La principale fonction d'échange gazeux des poumons s'y déroule également; les cellules de la barrière aérohématique présentent une ultrastructure bien développée avec un grand nombre de vésicules micropinocytaires.

L'étude de divers modèles d'inflammation tuberculeuse a montré que le développement d'une inflammation pulmonaire spécifique est associé non seulement à des modifications destructrices de la voie respiratoire directement au niveau des foyers d'infection, mais affecte également l'ensemble du parenchyme pulmonaire, où l'on observe des signes d'altération de la microcirculation. L'inflammation s'accompagne d'une augmentation de la perméabilité vasculaire des septa interalvéolaires. Avec la progression du processus inflammatoire, les phénomènes d'œdème augmentent, affectant l'état des alvéolocytes, en particulier A1. Les lumières de nombreuses alvéoles sont partiellement ou totalement remplies de liquide et d'éléments cellulaires inflammatoires. L'hypoxie et les modifications fibreuses des septa interalvéolaires affectent la fonction d'échange gazeux de la barrière aérohématique, entraînant une insuffisance respiratoire et la mort des animaux de laboratoire.

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Le rôle des macrophages pulmonaires

Les macrophages pulmonaires font partie du système phagocytaire mononucléaire, commun à tout l'organisme et issu des cellules souches pluripotentes de la moelle osseuse. Lors de la division des cellules souches, des précurseurs de monocytes sont produits: les monoblastes et les promonocytes. Les monocytes circulent dans le sang et pénètrent partiellement dans le tissu interstitiel pulmonaire, où ils peuvent rester inactifs pendant un certain temps. En présence d'inducteurs de différenciation, ils sont activés et migrent vers la surface de l'épithélium respiratoire et bronchique, où ils subissent plusieurs étapes de maturation, se transformant respectivement en macrophages alvéolaires et bronchiques. La principale fonction de ces cellules – l'absorption – est associée à leur capacité à phagocyter les corps étrangers. Constituant l'un des facteurs de résistance naturelle de l'organisme, ils protègent les zones pulmonaires les plus exposées aux microbes et aux agents abiogéniques, c'est-à-dire qu'ils maintiennent la stérilité de la paroi épithéliale pulmonaire sur toute sa longueur. La plupart des matières étrangères, ainsi que les fragments d'éléments cellulaires détruits, sont presque entièrement digérés après conjugaison de la vacuole phagosomale du macrophage (nécrophage, hémosidérophage) avec des lysosomes contenant des enzymes protéolytiques. Les macrophages pulmonaires se caractérisent par une teneur élevée en phosphatase acide, en estérase non spécifique, en cathepsines, en phospholipase A2 et en enzymes du cycle de Krebs, notamment la succinate déshydrogénase. Par ailleurs, il est connu que les agents pathogènes de nombreuses maladies infectieuses, et notamment M. tuberculosis, peuvent persister longtemps dans le cytoplasme des macrophages alvéolaires, car leurs parois cellulaires sont très résistantes à l'action des enzymes lysosomales. Dans des expériences modèles sur des animaux non traités, malgré l'activation prononcée de la phosphatase acide et d'autres hydrolases, une certaine activité proliférative de Mycobacterium tuberculosis et la formation de petits amas en forme de colonie par le pathogène peuvent être observées dans le cytoplasme des macrophages alvéolaires.

La faible activité microbicide des macrophages pulmonaires est associée aux caractéristiques organotypiques des phagocytes, car ils fonctionnent dans un environnement riche en oxygène. Les processus énergétiques dans leur cytoplasme reposent principalement sur la phosphorylation oxydative des lipoprotéines, dont le catabolisme est l'une des principales fonctions de ces cellules, qui font partie du système surfactant pulmonaire. L'extraction d'énergie et la localisation des processus oxydatifs affectent le système mitochondrial, dont le développement est corrélé à l'état fonctionnel du phagocyte. La superoxyde dismutase, une enzyme de protection antioxydante, y est également localisée, catalysant la dismutation de l'oxygène singulet formé lors du passage des électrons le long de la chaîne respiratoire. Ceci distingue fondamentalement les macrophages pulmonaires des leucocytes polynucléaires, qui reçoivent de l'oxygène et de la bioénergie principalement par glycolyse. Dans ce dernier cas, le clivage du substrat se produit directement dans le cytosol, et l'oxygène activé et le peroxyde d'hydrogène formés à l'aide de la myéloperoxydase constituent le principal potentiel bactéricide d'action sur les bactéries.

La faible biocidalité des macrophages pulmonaires peut être considérée comme une sorte de prix à payer pour leur adaptation aux conditions aérobies de fonctionnement. Il semble donc qu'ils combattent les mycobactéries de la tuberculose avec les leucocytes polynucléaires et les monocytes d'exsudat (on les appelle aussi macrophages inflammatoires). D'un point de vue pathogénique, il est important de noter que tous les macrophages pulmonaires ayant capturé les mycobactéries de la tuberculose ne sont pas éliminés des poumons par le biais du surfactant et des sécrétions bronchiques; certains d'entre eux se développent dans l'interstitium, ce qui déclenche la formation d'amas cellulaires caractéristiques: les granulomes.

En pénétrant dans l'interstitium, riche en vaisseaux sanguins, les macrophages pulmonaires, à phagocytose incomplète, commencent à produire des cytokines inflammatoires, activant ainsi l'endothélium adjacent. Sur les membranes de ce dernier, l'expression des immunoglobulines augmente, favorisant ainsi l'adhésion sélective des monocytes. Après avoir quitté le lit vasculaire, ces cellules se transforment en macrophages exsudatifs, produisant des médiateurs inflammatoires attirant non seulement les mononucléaires, mais aussi les polynucléaires vers le foyer.

Parallèlement, le signal du développement d'une réaction granulomateuse provient des lymphocytes T sensibilisés, effecteurs de l'hypersensibilité retardée. Parmi les lymphokines produites par ces cellules, le facteur inhibant la migration des monocytes et l'IL-2 jouent un rôle crucial dans la granulomatogenèse. Ils accélèrent l'afflux et la fixation des monocytes au site d'infection, et régulent leur transformation en macrophages phagocytaires, sécréteurs et présentateurs d'antigènes.

Il convient de souligner que, mécanisme de protection cellulaire des organes respiratoires contre la pénétration de l'agent pathogène, la réaction granulomateuse des poumons lors d'une inflammation tuberculeuse reflète en fin de compte l'incapacité des phagocytes mononucléaires à lutter contre les mycobactéries de la tuberculose. Par conséquent, les macrophages sont contraints de proliférer constamment (augmentation du nombre de populations) et de se différencier en phagocytes plus grands (amélioration de la qualité de la protéolyse), qui sont des cellules géantes de type corps étranger. Dans les phagosomes de ces derniers, au microscope électronique, on peut observer non seulement des mycobactéries de la tuberculose, mais aussi de grandes cellules apoptotiques, fragments de leucocytes polynucléaires détruits. Parallèlement, les signes ultrastructuraux d'activité protéolytique (degré de développement de l'appareil lysosomal) de ces phagocytes par unité de surface cytoplasmique ne diffèrent pas significativement de ceux des phagocytes mononucléaires. À cet égard, les macrophages pulmonaires attirent constamment vers la lésion des leucocytes polynucléaires, dotés de propriétés biocides supérieures. L'activation de ces derniers s'accompagne de la libération d'une quantité importante d'hydrolases et d'oxydants dans le milieu extracellulaire, ce qui entraîne la dégradation tissulaire et la formation de masses caséeuses au centre de la lésion.

Les troubles métaboliques les plus prononcés sont observés chez les patients atteints de formes aiguës progressives de tuberculose pulmonaire, avec une prédominance de réactions inflammatoires exsudatives et altérantes. L'évolution des formes progressives de tuberculose pulmonaire se caractérise généralement par une immunodépression prononcée des lymphocytes T. La suppression de l'immunité des lymphocytes T et une lymphopénie prononcée entraînent une perturbation des interactions intercellulaires et une inhibition de la réaction granulomateuse.

Le déficit en monocytes et lymphocytes activés, associé à leur insuffisance morpho-fonctionnelle, pourrait être la conséquence d'une apoptose accrue. Le déséquilibre cytokinique qui survient alors peut servir de marqueur d'un déficit du système immunitaire. Le processus d'apoptose présente des caractéristiques morphologiques: condensation de la chromatine au niveau de la membrane nucléaire, désintégration du nucléole, formation de fragments cellulaires (corps apoptotiques) et leur phagocytose par les macrophages.

Les particularités du fonctionnement des macrophages pulmonaires sont liées à leur capacité non seulement à phagocytoser, mais aussi à produire un grand nombre de cytokines nécessaires à l'activation et à la régulation de nombreuses réactions et processus extracellulaires se produisant au sein du foyer inflammatoire tuberculeux. Grâce à eux, l'autorégulation du renouvellement et de la différenciation des cellules mononucléées est assurée, et les interactions intercellulaires se construisent dans les conditions d'un processus spécifique et de la régénération.

Le médiateur universel des interactions intercellulaires est l'IL-1, dont les cibles sont les lymphocytes, les leucocytes polynucléaires, les fibroblastes, les endothéliocytes et d'autres éléments cellulaires. Parallèlement, la fonction sécrétoire des macrophages pulmonaires repose sur le principe de l'autorégulation: la même cellule sécrète non seulement des régulateurs des processus extracellulaires, mais aussi des inhibiteurs qui bloquent leur action. Les macrophages sécrétoires diffèrent significativement des macrophages phagocytaires par leur organisation ultrastructurale. Ils contiennent rarement des vacuoles phagosomales et des lysosomes secondaires, mais présentent un appareil vésiculaire développé et d'autres signes ultrastructuraux de sécrétion. Ils sont particulièrement bien exprimés dans les cellules épithélioïdes, qui sont des macrophages sécrétoires hyperactifs.

Certains stades de différenciation des macrophages pulmonaires peuvent être clairement observés au microscope optique, et surtout au microscope électronique, dans le matériel de lavage broncho-alvéolaire. Selon l'organisation structurale du noyau et du cytoplasme, on distingue parmi eux de jeunes mononucléaires non activés et biosynthétiques, ainsi que des macrophages matures phagocytaires et sécréteurs. Les jeunes cellules non activées (15-18 μm de diamètre) représentent généralement environ 1/5 de tous les éléments macrophages. Elles possèdent un noyau rond aux contours lisses; le cytoplasme est faiblement basophile et ne contient aucune inclusion. Au microscope électronique, de rares profils du réticulum cytoplasmique et des mitochondries, plusieurs petits granules ressemblant à des lysosomes et des ribosomes libres sont visibles dans ces cellules.

Les macrophages activés et biosynthétiques sont de plus grande taille (18-25 μm de diamètre); leur noyau se distingue par des contours ondulés et un nucléole distinct. Leur cytoplasme est basophile, contenant de longs canaux développés du réseau cytoplasmique granulaire et de nombreux polysomes. Des éléments du complexe lamellaire sont détectés simultanément dans deux ou trois zones, où s'accumulent les lysosomes primaires. Les lysosomes secondaires sont représentés par des inclusions uniques; les phagosomes sont rarement détectés, ce qui reflète la capacité de la cellule à accomplir sa fonction phagocytaire.

Le diamètre des macrophages pulmonaires matures varie considérablement (30-55 μm), selon l'activité et l'orientation fonctionnelle des cellules. Les plus grandes tailles sont caractéristiques des macrophages présentant des signes structurels de phagocytose prononcée. La surface de ces cellules forme de nombreuses microcroissances et de longs pseudopodes. Le noyau ovale ou rond est souvent situé de manière acentrique et présente des contours ondulés. Une quantité importante de chromatine condensée se trouve près de la membrane nucléaire, le nucléole étant petit (1-1,2 μm). Le cytoplasme contient des inclusions, de courts canaux du réticulum cytoplasmique granulaire, des citernes et des vacuoles du complexe lamellaire, ainsi que des ribosomes libres. Les cellules contiennent un nombre important de mitochondries, de lysosomes primaires (0,5-1 μm) et secondaires (1,2-2 μm), ainsi que des vacuoles phagosomales de taille et de nombre variables. Ces derniers contiennent des fragments d'éléments cellulaires détruits et de mycobactéries de la tuberculose (« nécrophages », « hémosidérophages »), des inclusions lamellaires de nature phospholipidique (« phospholipophages ») et/ou des granules de graisse neutre (« lipophages »), des particules de poussière, de résine de tabac, de kaolin (« coniophages », « macrophages du fumeur »).

En présence d'un objet de phagocytose constant, des macrophages multinucléaires (plus de 70 μm de diamètre) à cinq noyaux ou plus apparaissent. Des cellules à corps étranger typiques – stade final de différenciation d'un macrophage à fonction phagocytaire – sont déterminées dans les granulomes et le tissu de granulation des foyers tuberculeux. Les macrophages pulmonaires à activité sécrétoire prononcée (25-40 μm de diamètre) ne présentent généralement pas de pseudopodes typiques. La nature de la surface peut être comparée à une fine indentation en dentelle formée de nombreuses micro-excroissances relativement courtes. Le noyau rond ou ovale contient une petite quantité de chromatine condensée, un nucléole transparent de grande taille (1,5-2 μm). Le cytoplasme transparent ne contient pratiquement pas de grosses inclusions. Les canaux courts du réseau cytoplasmique granulaire sont représentés par des profils uniques, tandis que les éléments bien développés du complexe lamellaire sont constitués de nombreuses vacuoles et vésicules au contenu transparent aux électrons ou osmiophile. Ces mêmes structures sont retrouvées dans l'ectoplasme, où elles fusionnent directement avec le plasmalemme. Même chez les fumeurs de longue date, chez qui toutes les cellules phagocytaires contiennent des inclusions caractéristiques de goudron de tabac, les macrophages sécréteurs présentent un petit nombre de lysosomes secondaires et des formations uniques de type phagosome, c'est-à-dire qu'ils n'absorbent pratiquement pas de corps étrangers. Les macrophages présentant des signes ultrastructuraux d'activité sécrétoire dans des conditions normales ne représentent pas plus de 4 à 8 % du lavage broncho-alvéolaire. La fonction de ces cellules étant liée au métabolisme, à la synthèse et à la libération de nombreuses substances biologiquement actives dans le milieu extracellulaire, toute perturbation des mécanismes de protection spécifique et non spécifique entraîne une augmentation de leur nombre, entraînant la formation de macrophages à potentiel sécrétoire accru – les cellules épithélioïdes. Ils forment des symplastes ou, à la suite d'une division mitotique incomplète, se transforment en cellules multinucléaires caractéristiques de Pirogov-Langhans - la différenciation finale d'un macrophage à activité sécrétoire.

Selon la résistance de l'organisme, la nature de l'action et les conditions du microenvironnement, les processus de transformation de l'accumulation d'activité phagocytaire, sécrétoire ou présentatrice d'antigènes présentent leurs propres caractéristiques. Il a été démontré que le calcul du pourcentage relatif de types morphofonctionnels de macrophages dans le lavage bronchoalvéolaire (détermination de la formule macrophagique) facilite le diagnostic différentiel de la tuberculose et d'autres granulomatoses pulmonaires, et permet d'évaluer l'efficacité du traitement étiotrope.

Le rapport entre le nombre de macrophages pulmonaires actifs en phagocytose et en synthèse reflète non seulement la nature de la réaction tissulaire dans la zone d'inflammation tuberculeuse, mais peut également servir d'indicateur de l'activité du processus pathologique. La question de l'achèvement de la phagocytose dans la tuberculose reste également d'actualité. Les résultats de nos études sur matériel expérimental et clinique montrent que l'issue de l'interaction entre la phagocytose et l'agent pathogène dépend de l'état fonctionnel du macrophage et des propriétés biologiques du micro-organisme.

État du système tensioactif

Les réalisations de la direction expérimentale et théorique dans l'étude des surfactants pulmonaires ont permis de formuler un concept moderne de surfactant en tant que système multicomposant d'éléments cellulaires et non cellulaires, dont l'unité structurelle et fonctionnelle assure une biomécanique normale de la respiration.

À ce jour, un certain nombre de données factuelles ont été accumulées, témoignant non seulement des importantes capacités d'adaptation du système surfactant dans des conditions de profonde restructuration de la ventilation pulmonaire et de l'hémodynamique, mais aussi de la sensibilité marquée de ses composants à de nombreux facteurs défavorables du processus tuberculeux, dont la spécificité est déterminée par la durée de persistance de l'agent pathogène, l'évolution ondulatoire du processus et les perturbations profondes de la microcirculation. Les modifications observées dans ce cas affectent non seulement les zones de formation des foyers d'infection, mais aussi des zones éloignées et actives du parenchyme pulmonaire. À cet égard, il est extrêmement important d'évaluer l'utilité morpho-fonctionnelle des différents composants du système surfactant, afin de mettre en évidence les modifications permettant de diagnostiquer les troubles de la fonction respiratoire dépendants du surfactant et de les corriger rapidement.

Les premiers signes de destruction du surfactant pulmonaire peuvent être observés lors d'expériences sur modèle utilisant des méthodes spéciales de fixation pulmonaire. Au stade initial du développement de l'inflammation tuberculeuse, ils sont localisés et s'expriment principalement dans les zones d'œdème intra-alvéolaire. Au microscope électronique, on observe différents stades de décollement et de destruction de la membrane externe (le surfactant) par le liquide œdémateux. Ces modifications se manifestent pleinement dans les foyers d'inflammation tuberculeuse, où la quantité de surfactant détruit est déterminée partout dans la composition du contenu intra-alvéolaire.

Les modifications observées dans le revêtement extracellulaire des alvéoles se produisent dans les foyers de diverses pneumonies bactériennes. Dans ce cas, une partie de l'A2, principalement dans les alvéoles périfocales, assure une production compensatoire de surfactants. Un tableau différent est observé au niveau des organes respiratoires lors du développement de l'inflammation tuberculeuse, car l'agent pathogène perturbe la synthèse intracellulaire du surfactant. L'introduction directe de mycobactéries tuberculeuses dans les poumons de chiens (ponction thoracique) a montré qu'une désorganisation du réticulum cytoplasmique et des profils mitochondriaux est observée dans l'A2 dès les 15 à 30 premières minutes; après plusieurs heures, les alvéolocytes sont complètement détruits au site d'infection. Le développement rapide d'un déficit en surfactant entraîne l'effondrement des alvéoles et la propagation rapide du processus inflammatoire au parenchyme environnant. Dans les alvéoles adjacentes aux foyers, prédominent de jeunes cellules A2 avec de petits granules sécrétoires isolés ou de grandes cellules présentant des signes de vacuolisation des structures intracellulaires, parfois avec un cytoplasme complètement détruit. Dans les alvéolocytes où se trouvent des éléments développés du réseau cytoplasmique et du complexe lamellaire, on détecte des corps lamellaires osmiophiles géants (GLB), ce qui indique un retard (inhibition) de la libération du surfactant intracellulaire à la surface des alvéoles.

La modélisation mathématique de la fonction sécrétoire de l'A2 dans le parenchyme pulmonaire sans foyers et présentant une charge fonctionnelle accrue a montré que, malgré l'augmentation du volume et de la densité numérique des granules sécrétoires matures, le potentiel de réserve de la population n'a pas changé de manière significative. Il a été constaté qu'en cas d'augmentation de la perméabilité vasculaire, de développement d'une hypoxie et de modifications fibreuses des septa interalvéolaires, l'équilibre entre la formation et la maturation de l'OPT est perturbé, ce dernier étant prédominant. L'accélération de la maturation de l'OPT entraîne souvent une augmentation de la substance transparente aux électrons de la matrice dans la composition des granules sécrétoires, alors que la teneur en tensioactifs osmiophiles peut être insignifiante; le matériau lamellaire des tensioactifs est peu compacté, n'occupant que 1/3 à 1/5 du volume du granule sécrétoire. L'apparition d'un nombre significatif d'A2 avec l'OPT vacuolisé peut s'expliquer par la perturbation des stades initiaux de la formation de la sécrétion. Ces cellules présentent généralement des signes ultrastructuraux de destruction (nettoyage de la matrice cytoplasmique, gonflement œdémateux des mitochondries, des tubules du réticulum cytoplasmique et du complexe lamellaire), ce qui indique une diminution des processus de production de surfactant intracellulaire.

Il est caractéristique que la diminution de la synthèse des phospholipides tensioactifs s'accompagne de l'apparition de granules lipidiques neutres dans le cytoplasme de l'A2. L'accumulation de macrophages-lipophages (cellules spumeuses) de divers degrés de maturité dans les alvéoles et le liquide de lavage broncho-alvéolaire reflète adéquatement les troubles du métabolisme lipidique dans les poumons atteints de tuberculose chez les animaux de laboratoire et les humains. Parallèlement, une augmentation significative de la teneur en lipides neutres et une diminution de la proportion de phospholipides totaux sont observées dans le liquide de lavage.

L'un des premiers signes de destruction du surfactant, observé expérimentalement et cliniquement dans la tuberculose des organes respiratoires, est la perte de la capacité de ses membranes à former des structures de réserve. À la surface des alvéoles, dans les phagosomes des macrophages alvéolaires et directement dans le liquide de lavage broncho-alvéolaire, on observe des membranes torsadées en boules (« boules stratifiées géantes ») dépourvues de l'organisation tridimensionnelle caractéristique. La profondeur des modifications destructrices du système surfactant est également mise en évidence par la fréquence de détection d'A2 libéré lors du lavage. Ces données concordent avec les résultats des études biochimiques et physicochimiques des surfactants pulmonaires.

Compte tenu de toutes les caractéristiques identifiées, trois degrés de troubles sont actuellement distingués pour caractériser l'état du système tensioactif: mineur, sévère et étendu. Ce dernier degré reflète un risque accru de développer une insuffisance respiratoire dépendante du tensioactif chez les patients atteints de formes destructrices étendues de la maladie.

Les résultats des études montrent que la base des perturbations qui se produisent dans le système tensioactif des poumons au cours de la tuberculose sont des processus associés à une augmentation de la perméabilité de la barrière air-sang:

• dommages au tensioactif sur la surface alvéolaire;
• modifications métaboliques et lésions de l’A2;
• perturbation des mécanismes d'élimination des résidus tensioactifs des alvéoles.

Parallèlement, des études ont établi que le principal mécanisme cytologique soutenant le potentiel fonctionnel du système surfactant dans le poumon altéré par l'inflammation tuberculeuse est une augmentation du nombre d'A2 hypertrophiés, principalement dans le parenchyme pulmonaire éloigné du foyer spécifique.

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Aspects génétiques de la susceptibilité à la tuberculose

Avant de commencer notre analyse de l’état actuel de la recherche dans le domaine des mécanismes de l’immunité antituberculeuse et de l’immunogénétique de la tuberculose, nous considérons qu’il est nécessaire de s’attarder sur quelques positions générales.

• Premièrement, on sait que les mycobactéries se multiplient et sont détruites principalement dans les macrophages. Or, très peu de données (et elles sont contradictoires) indiquent l'existence de facteurs capables de détruire les mycobactéries de manière extracellulaire.
• Deuxièmement, il n’existe aucune preuve convaincante que le système phagocytaire des neutrophiles joue un rôle significatif dans la défense contre l’infection tuberculeuse.
• Troisièmement, il n’existe aucune preuve convaincante que les anticorps anti-TB puissent détruire les mycobactéries de manière extracellulaire ou favoriser leur destruction intracellulaire dans les macrophages ou tout autre type de cellule.
• Quatrièmement, de nombreux faits soutiennent la position selon laquelle le lien central de l’immunité antituberculeuse est constitué par les lymphocytes T et qu’ils exercent leur influence régulatrice par l’intermédiaire du système phagocytaire.
• Cinquièmement, il existe un ensemble de preuves indiquant que les facteurs héréditaires jouent un rôle important dans l’infection tuberculeuse.

Les données démontrant l'importance des facteurs génétiques dans la prédisposition à la tuberculose chez l'homme sont convaincantes. Ceci est d'abord démontré par le fait qu'avec un taux d'infection extrêmement élevé par M. tuberculosis (environ un tiers de la population adulte mondiale), la maladie ne se développe que chez une faible proportion de personnes. Ceci est également démontré par les différents niveaux de prédisposition à l'infection selon les groupes ethniques et par la nature de l'hérédité de la prédisposition et de la résistance à la tuberculose dans les familles présentant plusieurs cas de tuberculose. Enfin, la concordance significativement plus élevée de la survenue de tuberculose cliniquement exprimée chez les jumeaux monozygotes (identiques) que chez les jumeaux dizygotes en témoigne.

Tests génétiques traditionnels pour la tuberculose

Le rôle du complexe majeur d'histocompatibilité et du NRAMP*

L'identification des gènes et de leurs allèles, dont l'expression détermine la sensibilité ou la résistance à la tuberculose, permettrait non seulement de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux de l'immunité et le développement du processus pathologique de la tuberculose, mais rapprocherait également de la réalité l'utilisation de méthodes de typage génétique pour identifier les individus parmi les personnes en bonne santé présentant un risque génétiquement accru de contracter la tuberculose, nécessitant des mesures préventives prioritaires, en particulier une approche particulière de la vaccination.

* - Protéine macrophage associée à la résistance naturelle - protéine macrophage associée à la résistance naturelle.

De nombreuses études expérimentales démontrent le rôle de plusieurs systèmes génétiques et gènes individuels (H2, BCG1, Tbc1, xid, etc.) dans la résistance (sensibilité) à la tuberculose chez la souris. Chez l'homme, les gènes les plus étudiés sont les gènes du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II, parmi lesquels le complexe d'allèles de la famille HLA-DR2 (humain) présente un degré assez élevé d'association avec une morbidité accrue dans plusieurs populations ethniquement éloignées, et les allèles du locus HLA-DQ influencent le tableau clinique de la tuberculose. Récemment, les premiers succès ont été obtenus dans l'analyse du lien entre le gène NRAMP1 et la tuberculose chez l'homme. Ces données sont particulièrement remarquables car ce gène présente un degré élevé d'homologie avec le gène NRAMP1 (anciennement appelé BCG 1, car il contrôle la sensibilité à M. bovis BCG), exprimé sélectivement dans les macrophages de souris et qui influence sans aucun doute la sensibilité aux agents pathogènes intracellulaires (y compris les mycobactéries).

Mutations avec perte de fonction

Plusieurs gènes ont été identifiés, dont les modifications, entraînant une perte totale de la capacité à coder un produit fonctionnellement actif (inactivation génique), ont particulièrement affecté la capacité des souris à développer une réponse immunitaire protectrice contre l'infection mycobactérienne. Il s'agit des gènes codant pour l'IFN-γ, l'IL-12, le TNFα, ainsi que les récepteurs des cellules du système immunitaire à ces cytokines. En revanche, avec l'inactivation des gènes codant pour l'IL-4 et l'IL-10, l'évolution de l'infection tuberculeuse n'était pratiquement pas différente de celle observée chez les souris sauvages (initiales). Ces données ont confirmé, au niveau génétique, le rôle protecteur primordial dans la tuberculose de la capacité du système immunitaire (principalement les lymphocytes T1) à répondre à l'infection en produisant des cytokines de type 1, mais pas de type 2.

L'applicabilité de ces données aux infections mycobactériennes humaines a été démontrée. Dans de très rares familles où les enfants ont souffert d'infections mycobactériennes récurrentes et de salmonellose dès leur plus jeune âge, la susceptibilité extrêmement élevée est due à des mutations homozygotes non conservatrices des gènes codant pour les récepteurs cellulaires de l'IFN-γ et de l'IL-12, héritées de parents hétérozygotes pour ces mutations; comme prévu, avec une telle transmission de mutations rares, les mariages se sont avérés étroitement liés. Cependant, de telles violations flagrantes entraînent une susceptibilité si élevée aux infections qu'elles ne permettent pratiquement pas à l'enfant de survivre plus de quelques années, et seulement dans des conditions quasi stériles.

Ces mêmes considérations suscitent un certain scepticisme quant à la modélisation des infections chez les animaux porteurs de mutations invalidantes dans les gènes jouant un rôle essentiel dans la protection contre ces infections. Ces mutations conduisent à l'expression de phénotypes qui n'ont aucune chance de survie en conditions normales et seraient rapidement éliminés par sélection. Ainsi, les souris n'exprimant pas les produits du CMH de classe II et, par conséquent, ne possédant pas un pool normal de lymphocytes CD4, meurent d'une infection disséminée peu de temps après l'infection par M. tuberculosis. Une évolution très similaire de la tuberculose chez l'homme est observée, avec une chute marquée du nombre de cellules CD4 aux stades avancés du SIDA. Pour résoudre les problèmes de détermination génétique des groupes à risque et, plus généralement, pour comprendre les causes génétiques d'une susceptibilité accrue au sein d'une population normale, les chercheurs s'intéressent à des individus qui, bien que non optimaux (selon cette caractéristique), sont tout à fait viables. Cet aspect du problème plaide en faveur de l'utilisation de modèles expérimentaux plus traditionnels pour l'analyse génétique, par exemple les différences interlinéaires dans l'évolution de la tuberculose chez la souris.

Dépistage du génome et gènes de susceptibilité à la tuberculose jusqu'alors inconnus

Dès les années 1950 et 1960, il a été démontré que l'hérédité des caractères de susceptibilité et de résistance à la tuberculose chez les animaux de laboratoire est complexe et polygénique. Dans ce contexte, il est nécessaire, d'une part, de sélectionner des phénotypes clairement exprimés et « extrêmement différents » entre animaux ou individus sensibles et résistants, c'est-à-dire des caractéristiques de la maladie, puis d'étudier la nature de leur hérédité. D'autre part, il est nécessaire de prendre en compte le fait qu'a priori, nous ignorons le nombre de gènes impliqués dans le contrôle de la maladie ni leur localisation dans le génome. Il est donc nécessaire soit de réduire au préalable la diversité génétique de la population étudiée, en ségréguant selon le caractère étudié, en utilisant des techniques génétiques (ce qui n'est possible qu'en expérimentation animale), soit de cribler l'ensemble du génome en utilisant des méthodes statistiques de génétique quantitative plutôt que mendélienne, soit de combiner ces techniques. Après le développement de méthodes d’analyse du génome utilisant la PCR pour les régions d’ADN microsatellites et le traitement statistique et l’interprétation des résultats, l’analyse génétique de la susceptibilité à la tuberculose a commencé à un nouveau niveau.

Français Les approches mentionnées ci-dessus ont récemment été appliquées avec succès dans des expériences génétiques sur des souris linéaires par deux groupes de chercheurs. Un groupe d'auteurs de l'Institut central de recherche sur la tuberculose de l'Académie russe des sciences médicales, en collaboration avec des collègues du Centre d'étude de la résistance de l'hôte de l'Université McGill (Montréal, Canada) et de l'Institut royal de Stockholm ont été les premiers à effectuer un criblage génomique pour l'hérédité de la gravité de la maladie causée par l'administration intraveineuse d'une dose élevée de la souche H37Rv de M. tuberculosis chez la souris. Les lignées A/Sn (résistante) et I/St (sensible) ont été utilisées comme lignées parentales avec une susceptibilité opposée à la tuberculose. Un lien fiable de susceptibilité chez les femelles a été trouvé à au moins trois loci différents situés sur les chromosomes 3, 9 et 17. Plus récemment, un lien à des loci dans la partie proximale du chromosome 9 et la partie centrale du chromosome 17 a également été montré chez les mâles. Français Le lien le plus fort avec la sensibilité a été trouvé pour le locus sur le chromosome 9. Un autre groupe de chercheurs aux États-Unis a examiné le génome de la souris pour déterminer le mode de transmission du caractère de sensibilité dans la souche Erdman de M. tuberculosa. Dans une combinaison des lignées de souris C57BL/6J (résistantes dans leur modèle) et C3HeB/FeJ (sensibles), un locus dans la partie centrale du chromosome 1 contrôlant la gravité de la maladie a été cartographié lors de l'analyse des hybrides F2 puis de la descendance BC1. Après la cartographie initiale, une localisation plus précise du locus a été obtenue par analyse de recombinaison, et son effet sur un caractère phénotypique aussi important que la gravité des lésions granulomateuses du tissu pulmonaire a été établi chez des souris rétrocroisées (génération BC3), c'est-à-dire après que la diversité génétique parmi les animaux étudiés ait été significativement réduite par des techniques génétiques. Il est important de noter que le locus cartographié. Le gène sst1 (sensibilité à la tuberculose de type 1), bien que localisé sur le chromosome 1, n'est clairement pas identique au locus NRAMP1. Ceci est démontré par sa localisation sur le chromosome et par le fait que les souris C57BL/6 portent l'allèle de sensibilité au BCG pour le gène NRAMP1, mais l'allèle de résistance à M. tuberculosis pour le locus sst1.

Les données publiées ces dernières années sur la présence dans le génome de la souris de loci influençant fondamentalement la nature du processus tuberculeux laissent espérer des progrès significatifs dans ce domaine et dans l'analyse de la susceptibilité génétique chez l'homme. Les progrès fulgurants de l'analyse génomique permettront très probablement une transition très rapide de la génétique de la tuberculose murine à celle de la tuberculose humaine, puisque la séquence complète du génome humain et murin a été pratiquement déchiffrée.

Interaction macrophage-mycobactérie

Les macrophages jouent un rôle extrêmement important dans la défense contre l’infection tuberculeuse, tant au niveau de la phase de reconnaissance de l’antigène que de l’élimination des mycobactéries.

Après l’entrée des mycobactéries dans les poumons, la situation peut évoluer selon quatre schémas principaux:

• la réponse primaire de l’hôte peut être suffisante pour éliminer complètement toutes les mycobactéries, éliminant ainsi la possibilité de tuberculose;
• En cas de croissance et de reproduction rapides des micro-organismes, une maladie connue sous le nom de tuberculose primaire se développe;
• en cas d'infection latente, la maladie ne se développe pas, mais les mycobactéries persistent dans l'organisme dans un état dit dormant, et leur présence ne se manifeste que sous la forme d'une réaction cutanée positive à la tuberculine;
• Dans certains cas, les mycobactéries sont capables de passer d’un état dormant à une phase de croissance, et l’infection latente est remplacée par la réactivation de la tuberculose.

La première ligne de défense contre l'infection, une fois que les mycobactéries ont atteint les voies respiratoires inférieures, est constituée par les macrophages alvéolaires. Ces cellules sont capables d'inhiber directement la croissance des bactéries en les phagocyteant. Elles participent également à un large éventail de réactions immunitaires cellulaires antituberculeuses: présentation d'antigènes, stimulation de l'accumulation de lymphocytes T au site de l'inflammation, etc. Il est important de noter que les mécanismes spécifiques de liaison des souches virulentes et relativement avirulentes de mycobactéries aux phagocytes peuvent différer.

Il existe suffisamment de preuves indiquant que le processus de formation de vacuoles ou de phagosomes lors de l'interaction de M. tuberculosis avec un phagocyte mononucléaire est médié par la fixation du micro-organisme aux récepteurs du complément (CR1, CR3, CR4), aux récepteurs du mannose ou à d'autres récepteurs de surface cellulaire. L'interaction entre les récepteurs du mannose des cellules phagocytaires et les mycobactéries est médiée, apparemment, par la glycoprotéine de la paroi cellulaire mycobactérienne, le lipoarabinomannane.

Les cytokines T auxiliaires de type 2 – prostaglandine E2 et IL-4 – stimulent l'expression de CR et de MR, tandis que l'IFN-γ, au contraire, inhibe l'expression et la fonction de ces récepteurs, ce qui entraîne une diminution de l'adhésion des mycobactéries aux macrophages. Les données sur la participation des récepteurs des protéines tensioactives à la fixation des bactéries aux cellules continuent également de s'accumuler.

Le rôle de la molécule CD14 (marqueur phagocytaire) a été démontré à l'aide d'un modèle d'interaction entre mycobactéries et microglie, phagocytes résidents du tissu cérébral. Il a été constaté que les anticorps anti-CD14 empêchaient l'infection des cellules microgliales par la souche virulente de laboratoire H37Rv. Comme la molécule CD14 ne pénètre pas la membrane cellulaire et n'a donc aucun contact direct avec le cytoplasme, elle est incapable de transmettre le signal induit par les lipoprotéines de manière autonome, mais nécessite un corécepteur pour activer les voies de transmission du signal intracellulaire. Les candidats les plus probables pour de tels corécepteurs sont les représentants de la famille des récepteurs de type Toll. Par l'activation de ces récepteurs, les lipoprotéines microbiennes peuvent, d'une part, potentialiser les mécanismes de défense de l'organisme hôte et, d'autre part, provoquer des lésions tissulaires par induction de l'apoptose. Parallèlement, l'apoptose est capable d'inhiber la réponse immunitaire en éliminant les cellules impliquées dans les réactions immunitaires, réduisant ainsi les dommages tissulaires.

En plus de ce qui précède, il semble tout à fait probable qu'un rôle important dans le processus de fixation des mycobactéries aux cellules phagocytaires soit joué par les récepteurs dits « charognards », qui sont situés à la surface des macrophages et ont une affinité pour un certain nombre de ligands.

Après phagocytose, M. tuberculosis est inhibé par les macrophages. Après avoir pénétré dans le phagosome, les bactéries pathogènes sont exposées à plusieurs facteurs visant à les détruire. Parmi ces facteurs figurent la fusion du phagosome avec les lysosomes, la synthèse de radicaux réactifs de l'oxygène et de radicaux réactifs de l'azote, notamment de l'oxyde nitrique. La mort des mycobactéries à l'intérieur du macrophage peut se produire par plusieurs mécanismes, résultant d'interactions complexes médiées par les cytokines entre les lymphocytes et les phagocytes. Il est possible que la capacité des mycobactéries à éviter les effets toxiques des radicaux réactifs de l'oxygène et de l'azote soit une étape clé du passage au stade latent de l'infection. La capacité du macrophage à inhiber la croissance de M. tuberculosis dépend significativement du stade d'activation cellulaire (au moins partiellement) et de l'équilibre des cytokines (principalement, probablement, le facteur de croissance dérivé des plaquettes alpha (TGF-α) et l'IFN-γ).

L'apoptose (mort cellulaire programmée) semble être un élément important du mécanisme d'activité antimycobactérienne des macrophages. Dans le modèle de culture de M. bovis BCG dans des monocytes, il a été démontré que l'apoptose (mais pas la nécrose) des macrophages s'accompagne d'une diminution de la viabilité des mycobactéries phagocytées.

Le rôle des lymphocytes T dans l'immunité antituberculeuse

Les lymphocytes T sont connus pour être le principal composant de l'immunité acquise lors de l'infection tuberculeuse. L'immunisation des animaux de laboratoire avec des antigènes mycobactériens, ainsi que l'évolution de l'infection tuberculeuse, s'accompagnent de la production de lymphocytes CD4 ⁺ et CD8 ⁺ spécifiques de l'antigène.

Le déficit en lymphocytes CD4 et, dans une moindre mesure, en lymphocytes CD8 observé chez les souris knock-out pour les gènes CD4, CD8, MHCII et MHCI, ainsi qu'après administration d'anticorps spécifiques des antigènes CD4 ou CD8, entraîne une diminution significative de la résistance des souris à l'infection par M. tuberculosis. Il est connu que les patients atteints du SIDA, caractérisés par un déficit en lymphocytes CD4 ⁺, présentent une sensibilité extrêmement élevée à la tuberculose. La contribution relative des lymphocytes CD4 ⁺ et CD8 ^{+ à la réponse immunitaire protectrice peut varier selon les stades de l'infection. Ainsi, dans les granulomes pulmonaires de souris infectées par M. bovis BCG, les lymphocytes T CD4+} prédominent aux premiers stades de l'infection (2 à 3 semaines), tandis que la teneur en lymphocytes CD8 ⁺ augmente aux stades ultérieurs. Lors du transfert adoptif, ^{les lymphocytes CD8+, en particulier leur sous-population CD44hl}, présentent une activité protectrice élevée. Outre les lymphocytes CD4 ⁺ et CD8 ⁺, d'autres sous-populations lymphocytaires, notamment les lymphocytes γδ et CD4 ⁺ CD8 ^+,, restreint par des molécules non polymorphes de la classe CD1 du CMH, contribuent apparemment également à l'immunité protectrice contre l'infection tuberculeuse. Les mécanismes d'action effectrice des lymphocytes T se réduisent principalement à la production de facteurs solubles (cytokines, chimiokines) ou à la cytotoxicité. Dans les infections mycobactériennes, la formation prédominante de T1 se produit, caractérisée par la production des cytokines IFN-γ et TNF-α. Ces deux cytokines sont capables de stimuler l'activité antimycobactérienne des macrophages, principalement responsable de l'effet protecteur des lymphocytes CD4. De plus, l'IFN-γ est capable de supprimer la gravité des réactions inflammatoires pulmonaires et, par conséquent, de réduire la gravité de l'infection tuberculeuse. Le TNF-α est nécessaire à la formation de granulomes, à la pleine coopération des macrophages et des lymphocytes, et à la protection des tissus contre les modifications nécrotiques. Outre son effet protecteur, le TNF-α a également un effet « pathologique ». Sa production peut entraîner fièvre, perte de poids et lésions tissulaires, symptômes caractéristiques de l'infection tuberculeuse. Les lymphocytes T ne sont pas la seule source de TNF-α. Ses principaux producteurs sont les macrophages. L'effet du TNF-α est largement déterminé par le niveau de production d'autres cytokines de types 1 et 2 dans le foyer inflammatoire. En cas de production prédominante de cytokines de type 1 et d'absence de production de cytokines de type 2, le TNF-α a un effet protecteur, et en cas de production simultanée de cytokines de types 1 et 2, il a un effet destructeur. Comme indiqué précédemment, les mycobactéries stimulent principalement les lymphocytes T1, l'évolution des infections mycobactériennes ne s'accompagne généralement pas d'une augmentation de la production d'IL-4 et d'IL-5. Parallèlement, dans les formes sévères d'infection, ainsi qu'à ses stades tardifs, une augmentation locale et systémique de la production d'IL-4 et d'IL-5 peut être observée. On ne sait pas si la production accrue de cytokines de type 2 est une cause d’infection tuberculeuse plus grave ou une conséquence de celle-ci.

La cytotoxicité envers les cellules cibles infectées est présente chez les cellules CD8 ⁺ ainsi que chez les lymphocytes CD8 ⁺ « non classiques » restreints par les molécules CDlb, ^les lymphocytes CD4 ⁺ et CD8 ⁺. L'importance de la cytotoxicité dans la protection contre la tuberculose est illustrée par une diminution de l'activité cytotoxique des lymphocytes CD8 ⁺ et de la teneur en perforine chez les patients tuberculeux par rapport aux donneurs sains. Il est essentiel de répondre à la question de savoir comment la lyse des cellules cibles infectées peut influencer le cours du processus infectieux: entraîne-t-elle une diminution de l'intensité de la reproduction des mycobactéries, parasites intracellulaires, ou, au contraire, favorise-t-elle la libération de mycobactéries par les macrophages infectés et l'infection de nouvelles cellules? Les données de S. Stronger (1997) semblent contribuer à la compréhension de ce problème. Les auteurs ont montré que les lymphocytes cytotoxiques contiennent des molécules de granulysine, qui ont un effet bactéricide sur les mycobactéries. Pour que la granulysine pénètre dans les cellules infectées, les lymphocytes doivent sécréter des protéines qui forment des pores dans la membrane des cellules cibles. Ainsi, pour la première fois, des données ont été obtenues sur la destruction directe des mycobactéries (dans les macrophages) par les lymphocytes T, démontrant ainsi la possibilité d'une participation directe des lymphocytes T à la protection contre les infections mycobactériennes.

Régulation de la réponse immunitaire des lymphocytes T

La réponse des lymphocytes T et leur production de cytokines effectrices sont régulées par les cytokines produites par les cellules présentatrices d'antigènes, dont les macrophages infectés. L'IL-12 oriente la différenciation des lymphocytes T vers la formation de cellules Th1 et stimule la production d'IFN-γ. L'infection de souris par M.bovis BCG contenant de l'IL-12 ^% entraîne un développement progressif de l'infection, une dissémination accrue des mycobactéries et s'accompagne d'une absence de formation de granulomes dans les poumons. Chez les souris infectées par M. tuberculosis contenant de l'IL-12p40 ^%, on observe une croissance incontrôlée des mycobactéries, associée à une violation de la résistance naturelle et de l'immunité acquise, et provoquée par une diminution significative de la production des cytokines pro-inflammatoires IFN-γ et TNF-β. À l'inverse, l'administration d'IL-12 recombinante à des souris suivie d'une infection par M. tuberculosis Erdmann entraîne une augmentation de leur résistance à l'infection.

L'IL-10 est une cytokine régulatrice qui stimule le développement des réactions d'immunité humorale et inhibe de nombreuses réactions de l'immunité cellulaire. On pense que l'effet de l'IL-10 sur la réponse des lymphocytes T pourrait être médié par son action sur les macrophages: l'IL-10 inhibe la présentation des antigènes par les macrophages et inhibe la synthèse des cytokines pro-inflammatoires TNF-α, IL-1, IL-6, IL-8 et IL-12, GM-CSF et G-CSF. L'IL-10 possède également un effet anti-apoptotique. Ce spectre d'action semble déterminer l'effet significatif de l'IL-10 sur l'intensité de l'immunité antituberculeuse. Cependant, les données concernant la dépendance de l'immunité protectrice à la production d'IL-10 sont extrêmement contradictoires.

Le TGF-β est un facteur unique de suppression de l'immunité cellulaire. Son niveau de production est corrélé à la gravité de la tuberculose, et l'administration d'anticorps anti-TGF-β ou d'inhibiteurs naturels du TGF-β à des souris infectées par M. tuberculosis corrige la réponse réduite des lymphocytes T.

Il convient de noter que le rôle effecteur des lymphocytes T ne se limite pas à la production de cytokines et à la cytotoxicité cellulaire. D'autres processus intervenant lors du contact direct entre les lymphocytes T et les macrophages, ainsi que la production de chimiokines par les lymphocytes T, peuvent contribuer de manière significative au développement de réactions inflammatoires locales. Ces dernières, quant à elles, ne sont pas uniquement provoquées par la réponse des macrophages et des lymphocytes T. Les neutrophiles, les éosinophiles, les fibroblastes, les cellules épithéliales et autres peuvent participer activement aux processus pulmonaires lors d'une infection tuberculeuse.

Les études morphologiques du processus de formation des granulomes, ainsi que les résultats de la détermination de la dynamique de formation d'une réponse spécifique des lymphocytes T, permettent, selon nous, de distinguer plusieurs stades d'interaction des mycobactéries avec le macroorganisme. Le premier se caractérise par une prolifération progressive des mycobactéries en l'absence de réponse spécifique des lymphocytes T et dure environ 2 à 3 semaines. Le second survient après la formation de lymphocytes T matures et se caractérise par la stabilisation de la croissance mycobactérienne. Cette phase est généralement suivie par la phase de décompensation, qui coïncide avec la destruction des formations lymphoïdes et l'apparition de lésions nécrotiques dans les poumons. L'effet du vaccin pourrait être dû à une réduction de la première phase de la réponse.