Le système immunitaire est un organe cible de toxicité et l'immunotoxicologie a pour objectif l'étude des interférences des xénobiotiques avec le système immunitaire sous quatre aspects bien distincts : l'immunosuppression, l'immunostimulation, l'hypersensibilité et l'auto-immunité. Les conséquences cliniques d'une immunosuppression sont des infections toujours plus fréquentes, souvent sévères, parfois atypiques (infections opportunistes), et l'apparition de cancers viro-induits et de lymphomes. Lorsque la réduction de la réponse immunitaire est modérée (immunodépression), les conséquences sont mal établies en dépit de leur impact potentiel sur la santé publique. Une immunostimulation peut provoquer des réactions hyperthermiques plus ou moins sévères (réaction pseudogrippale ou syndrome aigu des cytokines), le développement de maladies auto-immunes identiques aux maladies spontanées, mais plus fréquentes, des réactions allergiques dirigées contre des allergènes environnementaux et l'inhibition du métabolisme de certains xénobiotiques par les cytochromes P450. L'hypersensibilité (« allergie ») relève de mécanismes immunologiques (immunoallergie) ou non immunologiques (pseudoallergie). Elle est considérée comme le principal effet immunotoxique des médicaments et autres xénobiotiques. L'auto-immunité se caractérise par des réactions systémiques ou spécifiques d'organe. Identiques aux maladies spontanées ou au contraire nettement différentes, elles sont très rares. On dispose de modèles animaux assez bien validés pour détecter un effet immunosuppresseur inattendu. En revanche, les modèles permettant de détecter un effet immunostimulant sont encore peu fiables, et très rares sont ceux qui permettent de prédire le risque d'hypersensibilité ou d'auto-immunité. L'absence de marqueurs validés est un problème majeur pour évaluer l'impact immunotoxique des xénobiotiques chez l'homme.