Le système immunitaire est un organe cible de toxicité. L'immunotoxicologie étudie les interférences des xénobiotiques avec le système immunitaire sous quatre aspects distincts : immunosuppression, immunostimulation, hypersensibilité et auto-immunité. Les conséquences cliniques de l'immunosuppression consistent en infections plus fréquentes, plus sévères, volontiers atypiques (infections opportunistes) et en l'apparition de lymphomes et cancers viro-induits. Les conséquences d'une réduction moins marquée de la réponse immunitaire (ou immunodépression) sont mal établies en dépit de leur importance potentielle en termes de santé publique. Une immunostimulation peut conduire à la survenue de réactions hyperthermiques plus ou moins sévères (réaction pseudogrippale ou syndrome aigu des cytokines), au développement de maladies auto-immunes identiques aux maladies spontanées, mais anormalement fréquentes, et de réactions allergiques dirigées contre des allergènes non apparentés, et à l'inhibition du métabolisme des xénobiotiques par les cytochromes P450. L'hypersensibilité (ou allergie) recouvre des mécanismes immunoallergiques et non immunologiques (pseudoallergie). Elle est considérée aujourd'hui 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 relativement 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 peu fiables et rares sont les modèles permettant de prédire le risque d'hypersensibilité ou d'auto-immunité. L'absence de marqueurs validés est un problème majeur pour évaluer l'impact immunotoxicologique des xénobiotiques chez l'homme.