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CHAPITRE 4 LE MAINTIEN DE L`INTÉGRITÉ DE L`ORGANISME

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ACTIVITES ELEVES TS
03/02/16
CHAPITRE 4
LE MAINTIEN DE L'INTÉGRITÉ DE L'ORGANISME :
QUELQUES ASPECTS DE LA RÉACTION IMMUNITAIRE
CHAPITRE 4 LE MAINTIEN DE L'INTÉGRITÉ DE L'ORGANISME : QUELQUES ASPECTS DE LA
RÉACTION IMMUNITAIRE.....................................................................................................................1
4.1La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée................................................................................................3
4.1.1Les cellules de défense au microscope optique :............................................................................................................3
4.1.2 Les cellules de défense, microscope optique / microscope électronique......................................................................4
4.1.3Les caractéristiques de l'immunité innée........................................................................................................................5
4.1.3.1Les récepteurs PRR, récepteurs de l'immunité innée......................................................................................................5
4.1.3.2Dégranulation des mastocytes.........................................................................................................................................6
4.2L'immunité adaptative, prolongement de l'immunité innée............................................................................................7
4.2.1La production des cellules adaptatives...........................................................................................................................7
4.2.2Les interactions des cellules adaptatives avec les micro-organismes............................................................................7
4.2.3L'activation des cellules adaptatives, exemple des LT4.................................................................................................7
4.2.4L'action des cellules adaptatives.....................................................................................................................................8
4.2.4.1Mode d'action des lymphocytes B...................................................................................................................................8
4.2.4.2Mode d'action des lymphocytes T4.................................................................................................................................9
4.2.4.3Mode d'action des lymphocytes T4...............................................................................................................................10
4.2.4.4action des anticorps exemple de grossesse et séropositivité.........................................................................................11
4.2.4.5Action des LB : La structure des anticorps...................................................................................................................12
4.2.4.6La liaison Antigène Anticorps, le test d'Ouchterlony....................................................................................................13
4.2.4.7Action des lymphocytes T cytotoxiques (T8 activés)...................................................................................................16
4.3L'évolution du phénotype immunitaire au cours de la vie.............................................................................................17
4.3.1La mémoire immunitaire..............................................................................................................................................17
4.3.2Activation de la mémoire immunitaire : le phénotype immunitaire............................................................................18
Daniel Devallois 74160 St Julien en genevois
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CHAPITRE 4 LE MAINTIEN DE L'INTÉGRITÉ DE L'ORGANISME :
Activité
Titre
Sous-titre
41
Type
Centrage 1
Centrage 2
Production
La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée
4111
Cellules de défense
TP1
4112
Cellules de défense
TD
4121
Récepteurs TLR
TP2
42
observation
dessin
schéma
Informatique
Anag-rastop
L'immunité adaptative, prolongement de l'immunité innée
421
Prod C adaptatives
TD
Type 21
422
Mise en fonctt
TD
Type 21
4231
Action des LTh
Marbrook
TD
Type 21
4231
Action des LTh
Conditions
TD
Type 21
4231
Action des LTh
TD
Type 22
4232
anticorps
TP3
Informatique Anag-Rastop
TP4
Manipulation
Texte court
Yaourt
4232
Complexe immun
Ouchterlony
4232
Séropositivité
grossesse
4233
Action des LT cyto
schéma
Type 22
Type 22
43
Le phénotype immunitaire au cours de la vie
431
Vaccination
432
Phéno immunitaire
432
Phéno immunitaire
Mémoire
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TD
Type 22
TD
Type 21
Type 21
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4.1
La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée
4.1.1
Les cellules de défense au microscope optique :
Par l'observation d'une goutte de sang humain au microscope, repérer chaque type de cellule indiqué sur le
schéma ci-dessous. Faire vérifier puis réaliser un croquis assez précis pour identifier le type de cellule.
Observer :
l'absence de noyau des hématies
la petite taille des plaquettes
la forme et la taille des noyaux
(leucocytes)
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4.1.2
Les cellules de défense, microscope optique / microscope électronique
= Se différencie en (donne)
microscope
Type d'immunité
photonique
électronique
granulocyte neutrophile granulocyte neutrophile
monocyte (sang)
Commentaire
(relation structure fonction)
Innée
1ères cellules intervenant lors d'une réaction inflammatoire (15
minutes). Cellules phagocytaires.
Innée
Intervention quelques heures après
neutrophiles. Cellules phagocytaires.
macrophage (tissus)
les
granulocytes
Cellule dendritique
e
Innée
(adaptative)
Intervention quelques heures après les granulocytes
neutrophiles. Cellules phagocytaires capables d'activer les
cellules de la réaction adaptative par présentation d'antigènes.
Elle se situent donc à l'interface immunité innée immunité
adaptative.
lymphocyte
Adaptative
La différenciation cytologique (sur la base de l'observation des
cellules) sans marquage spécifique ne permet pas de distinguer
les lymphocytes T et B
plasmocyte
Adaptative
Lymphocyte B différencié. Cellule capable de produire des
anticorps.
Images extraites de: Immunologie Roitt MEDSI éditeur Histologie fonctionnelle Wheater MEDSI éditeur
et thèse de doctorat de Jeremy DI DOMIZIO
Toutes les cellules ne sont pas à la même échelle
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4.1.3 Les caractéristiques de l'immunité innée.
4.1.3.1 Les récepteurs PRR, récepteurs de l'immunité innée
Les récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires sont des récepteurs du système immunitaire inné
(donc de nos cellules) aussi nommés récepteurs de reconnaissance de pathogènes (PRR). Ces récepteurs
reconnaissent des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMP) et des motifs moléculaires associés aux
dégâts cellulaires (DAMP). Ils permettent donc de détecter un problème, infection (PAMP) ou cellules abîmées
(DAMP). Parmi ces récepteurs PRR se trouvent les récepteurs TLR.
Pour montrer la conservation des récepteurs de l'immunité innée au cours de l'évolution, comparer les séquences
protéiques des récepteurs TLR1 chez différentes espèces, (référence = Homo Sapiens). D'après les résultats obtenus
classez les animaux du plus ressemblant au moins ressemblant par rapport à Homo sapiens.
Présenter les résultats sous la forme de votre choix puis faire vérifier. Montrez l'intérêt de cette conservation.
Comparer des séquences protéiques de récepteurs de l'immunité innée tels que les récepteurs TLR1 TLR2 TLR3
et TLR4 dans l'espèce humaine, pour montrer les différences entre ces différents récepteurs (référence = TLR1).
Présenter les résultats sous la forme de votre choix puis faire vérifier. Montrez l'intérêt de ces différences.
Matériel disponible:
Ordinateur
Logiciel Anagène avec sa fiche technique
Fichiers TLR1.edi
et
TLR1234HomoSapiens.edi
Vous mettrez en évidence visuellement le mode d'interaction des récepteurs TLR1 et TLR2 avec les « PAMP »
(Pathogen-associated molecular patterns = motifs moléculaires associés aux Pathogènes = molécule étrangère reconnue
par les cellules de l'immunité innée) de type lipoprotéine (protéine associée à un lipide) à 3 chaînes lipidiques.
1.
Matériel disponible:
Ordinateur
Logiciel Rastop avec sa fiche technique
Fichiers tlr1_tlr2_lipoproteine.pdb (voir ci-dessous pour une description du contenu)
Description du contenu du fichier tlr1_tlr2_lipoprotéine.pdb
Le TLR-2 humain présent dans ce modèle (chaîne A) reconnaît de nombreux PAMP localisés à la surface
de pathogènes (lipoprotéines de membranes bactériennes, peptidoglycanes de bactéries Gram+, hémagglutinine
du virus des oreillons,...). En association avec le TLR1 (chaîne B), ils reconnaissent les lipoprotéines à trois
chaînes lipidiques (triacylées) caractéristiques des bactéries Gram-. La liaison d'un tel lipide à ces deux
récepteurs conduit au rapprochement des chaînes de TLR1 et de TLR2 dont les domaines intracytoplasmique
qui réagissent pour initier une cascade de signaux déclenchant le processus inflammatoire.
Le modèle proposé dans Rastop ne présente que la partie extracellulaire de ces récepteurs membranaires.
Les deux chaînes de TLR ont une forme caractéristique en fer à cheval. Le lipopeptide (identifié chaîne C) est
situé au centre du complexe. Il s'agit d'un court peptide Cys-Ser-Lys-Lys-Lys-Lys, associé à 3 acides
palmitiques.
Interactions entre les récepteurs de
type TLR5 (bleus) et les protéines du
flagelle (organe de déplacement) de
certains bactéries (rouge vert).
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4.1.3.2 Dégranulation des mastocytes
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:
On considère généralement la dermatite atopique (forme d’eczéma affectant surtout les nourrissons)
comme un dérèglement du système immunitaire (maladie auto-immune). Certains chercheurs pensent qu'elle
pourrait être causée par certains types de micro-organismes.
En vous appuyant sur les documents proposés, vous argumenterez leur hypothèse.
Document 1: Staphylocoques et cellules de défense
Dans un article publié en ligne dans la revue Nature, l'équipe signale qu'une toxine produite par la
bactérie Staphylococcus aureus populairement connue comme "staphylocoque" déclenche les réactions visibles
sur les photographies ci-dessous.
Staphylocoques
(fausses couleurs)
Les souches de staphylocoques sans toxines
delta ne déclenchent pas cette réaction (stabilité dans
l'état 1).
Document 2: Eczéma et cellules de défense
Réaction du type de
celle observée au
niveau des mastocytes
de la peau d'une
personne atteinte
d'eczéma (microscope
photonique)
Document 3: Organisation d'un mastocyte
Mastocyte au microscope électronique
1 cytoplasme
2 noyau
3 granules
Les granules contiennent en particulier de l'histamine et de l'héparine.
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4.2
L'immunité adaptative, prolongement de l'immunité innée
4.2.1 La production des cellules adaptatives
Le système
lymphatique, dispositif
de surveillance des
organes
2- passage de la lymphe
dans un ganglion
lymphatique
1- Formation de la
lymphe dans un organe
4.2.2
Les interactions des cellules adaptatives avec les micro-organismes
Analyse de document REDACTION type 21:
Des souris sont irradiées (destruction du système de défense). On injecte ensuite à ces souris des
lymphocytes prélevés chez une souris normale.
Quelles caractéristiques du système de défense sont mises en évidence par ces expériences ?
La souris A présente des réactions immunitaires
contre tous les antigènes qu'on lui injecte. La souris B
présente des réactions immunitaires contre tous les
antigènes sauf l'anatoxine tétanique (AT).
4.2.3
L'activation des cellules adaptatives, exemple des LT4
Analyse de document REDACTION type 21:
On prélève des lymphocytes B et T dans la rate d'une souris sensibilisée contre un antigène A
soluble. Ces lymphocytes sont placés dans une chambre de culture de Marbrook selon les conditions
rapportées dans le tableau. On mesure le nombre de plasmocytes (lymphocytes B activés) pour 10 6
cellules de rate dans chaque cas.
Proposez un rôle et un mode d'action des LT4 en vous appuyant sur les résultats constatés dans
les expériences décrites.
Lymphocytes placés dans la Plasmocytes
chambre
Expérience
inférieure
1
T+B
960
2
B
72
B
1011
3
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supérieure
T
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4.2.4 L'action des cellules adaptatives
4.2.4.1 Mode d'action des lymphocytes B
Analyse de document REDACTION type 21:
Le réticulum est un organite ou sont synthétisées les protéines destinées à être transportées à l'extérieur
des cellules. l'appareil de golgi modifie ces protéines pour qu'elles deviennent fonctionnelles.
Ribosomes (petites sphères)
Sur réticulum (lignes)
grossissement
(Même échelle)
Évolution de la structure des lymphocytes 
Fonctionnement du réticulum 
Analyse de document REDACTION type 21:
À partir des informations à votre disposition,
proposez une explication à l'évolution de la structure
du lymphocyte B en plasmocyte.
La formation de complexes immuns:
Action des anticorps anti globules rouges, agglutination des globules rouges : microscope optique.
sans anticorps
avec anticorps
sans anticorps
avec anticorps
Complexe immun au microscope électronique.
Anticorps isolé au microscope électronique.
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4.2.4.2 Mode d'action des lymphocytes T4
Analyse de document REDACTION type 21:
Les interleukines sont des molécules
fabriquées par des lymphocytes T et qui
provoquent la multiplication de cellules de
défense.
D'après le document proposé, quel sont
les conditions nécessaires à la production et à
l'action des interleukines ?
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4.2.4.3 Mode d'action des lymphocytes T4
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:
Les interleukines sont des molécules fabriquées par des lymphocytes T.
D'après les documents proposés, quelle est l'influence des interleukines produites par les lymphocytes
T4 sur le système de défense ?
Document 1: influence de l'interleukine sur les lymphocytes B
Document 2: influence de l'interleukine sur les lymphocytes T8 (même mutation que dans le document 3)
Document 3: influence de l'interleukine sur les destructions de cellules infectées par les lymphocytes T8
On étudie la réponse à une infection par le virus de la chorioméningite. Pour cela on place des
lymphocytes T8 extraits de différentes souris en présence de cellules infectées. Les souris mutées présentent
une déficience en interleukine.
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4.2.4.4 action des anticorps exemple de grossesse et séropositivité
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:
On cherche à comprendre la cause de l'évolution de la séropositivité pour le VIH de deux enfants : E1 né
de la mère M1 et E2 né de la mère M2.
Par la mise en relation des informations apportées par les documents 1 à 3 et vos connaissances,
expliquez l'origine et les évolutions différentes de la séropositivité chez ces deux enfants.
Document 1 : Résultats de test réalisés chez différents individus
Le test Elisa révèle présence d'anticorps anti-VIH grâce à une réaction colorée.
La charge virale mesure le nombre de copies d'ARN viral par millilitre de plasma
Individus testés
Témoin T1
absence
d'anticorps
Négatif
Témoin T2
présence
d'anticorps
Positif
cupule non
colorée
0
cupule
colorée
101 à 108
Mère de E1
pendant la
grossesse
Enfant E1
à la
naissance
Mère de E2
pendant la
grossesse
Enfant E2
à la
naissance
Environ 104
0
Environ 104
Environ 5.102
Test Elisa
Charge virale
Document 2 : Mesures du taux d'anticorps anti-VIH chez E1 et E2
Document 3 : Evolution du taux d'anticorps dans le sang d'un enfant en fonction de leur origine
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4.2.4.5 Action des LB : La structure des anticorps
Travail pratique, concevoir et réaliser un protocole expérimental
Les
anticorps
sont
des
immunoglobulines,
protéines
circulantes du milieu intérieur.
Chaque anticorps est formé de 4
chaînes, 2 chaînes lourdes (longues)
identiques entre elles et 2 chaînes
légères (courtes) identiques entre elles.
Chaque chaîne est une protéine
constituée d'une partie constante,
identique entre tous les anticorps et
d'une partie variable, différente selon
les anticorps.
La partie constante assure les
fonctions communes à tous les
anticorps (liaison aux cellules de
défense par exemple).
La partie variable assure la fonction spécifique à chaque anticorps, la fixation à un antigène de forme bien
définie (complémentaire de la forme de la partie variable).
En vous appuyant sur les logiciels Anagène et Rastop, vous proposerez puis réaliserez une démarche permettant
d'identifier puis de visualiser les parties variables des différentes chaînes d'un anticorps. Faire apparaître en
particulier les liaisons disulfures assurant les liens entre les 4 chaînes. Présentez les résultats sous la forme de votre
choix.
Les étapes du travail :
Proposez une démarche et faites vérifier.
Réaliser la démarche validée.
faire vérifier votre travail avec Anagène.
faire vérifier votre travail avec Rastop.
Matériel disponible:
Ordinateur
Logiciel Anagène avec sa fiche technique
Logiciel Rastop avec sa fiche technique
Fichier « 4 chaînes d'un même anticorps.thm = 4 chaînes d'un seul anticorps
chaînes lourdes H (igghsida) et I (iggisida)
chaînes légères L (igglsida) et M (iggmsida)
Fichier « chaînes lourdes différents anticorps.thm » = séquences des chaînes lourdes de différents anticorps.
Fichier « chaînes légères différents anticorps.thm » = séquences des chaînes légères de différents anticorps.
Fichier IGGTotalRenum.pdb (Rastop)
La liaison Antigène Anticorps, test de la brucellose
Sur une lame mince, déposer une goutte d'antigène de la
brucellose et une goutte d'anticorps correspondant, mélanger avec un
cure dents (ou bâtonnet bleu), attendre 4 minutes, mettre une lamelle
puis observer au microscope l'agglutination.
Réaliser un témoin en remplaçant la goutte d'antigène par
une goutte d'eau.
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4.2.4.6 La liaison Antigène Anticorps, le test d'Ouchterlony
Quel usage pour les techniques de détection antigènes/anticorps ?
Arc de précipitation
= complexe immun
au contact anticorps
de lapin et BSA
Sérum de lapin
immunisé contre la
BSA
BSA
Plaçons nous dans le cas d'une infection. 2 grandes situations peuvent se présenter :
1- une infection est en cours et on souhaite savoir quel microbe est responsable de cette infection
utilité = choisir le traitement
inconnu = les antigènes présents dans la situation
2- on souhaite savoir contre quels microbes une personne est immunisée
utilité = savoir si elle doit ou non être vaccinée (femme enceinte et rubéole)
inconnu = les anticorps présents dans la situation
Matériel à disposition:
une boite de pétri
un gabarit
un emporte pièce
un cure dent
une série d'antigènes (protéines de type albumine provenant de différents animaux)
B boeuf
P poule
C cheval
E
eau
Humaine
un sérum S de lapin inconnu (dont on ne sait pas contre quels antigènes il est immunisé).
Concevoir un protocole permettant de mettre en évidence contre quels antigènes (A B et C) les lapins
(1 2 3) sont ils immunisés (situation 2 ci-dessus).
Remarque:
 On place un anticorps au milieu et dans antigènes autour ou l'inverse, un antigène au milieu et des anticorps
autour
Sérum 1
Sérum 6
Sérum 2
BSA
Sérum 5
Sérum 3
Sérum 4
4.2.4.4 Analyse de document REDACTION type 21:
La caséine est une protéine du lait. Le document ci dessous indique les résultats obtenus avec un test
d’Ouchterlony réalisé avec 1 Anticorps et 3 types d’Antigènes.
Caséine de chamelle
Anticorps anti caséine bovine
Caséine de brebis
Caséine bovine
En quoi ces résultats sont-ils inattendus ? Proposez une explication.
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Test d'Ouchterlony: Fiche technique
Technique d’Ouchterlony :
Il s'agit d'une immunodiffusion sur gel d'agar coulé dans une boite de pétri. Les solutions sont déposées dans
des puits creusés dans le gel et diffusent de façon homogène dans toutes les directions autour du puits. Deux
auréoles de diffusion peuvent donc entrer en contact lorsqu’elles ont suffisamment progressé. Cette zone de
contact reste invisible s’il n’y a pas de réaction entre les deux solutions. En revanche, elle se traduit par un arc de
précipitation visible à l’œil nu lorsque les deux solutions réagissent. Le temps de réaction est de 24h à 48h.
Procédures :
1- Creuser les puits nécessaires dans la gélose de la boîte de Petri
Au fond de la boîte de Petri est coulé un gel d’agar.
Utiliser le gabarit fourni pour répartir les puits nécessaires.
S’exercer avec la boîte d’apprentissage pour creuser les puits
avec l’emporte-pièce (petit tube en verre).
Utiliser le cure-dent pour éliminer les cylindres de gélose si nécessaire.
2. Choisir et marquer sur la boîte de Petri (pas le couvercle) la disposition des produits à déposer dans les puits.
3. Déposer les gouttes de produits dans les puits.
Le produit prélevé dans un tube avec un compte-goutte propre doit être déposé dans le puits approprié
sans débordement
sans bulles
sans endommager le gel d’agar
20 à 50 µl par puit
Utiliser le compte goutte correspondant au produit manipulé (même couleur). Tout échange de compte goutte pourrait fausser totalement les résultats.
4. 24 à 48 heures plus tard, observer les résultats fournis sur fond noir et en éclairage rasant (15 – 20 minutes quand produits de substitution).
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Action des LB : évolution des anticorps lors d'une infection aigüe
Évolution des marqueurs sérologiques chez les malades présentant une hépatite A aiguë
Évolution des marqueurs sérologiques chez les malades présentant une hépatite B
Évolution des marqueurs sérologiques chez les malades présentant une rubéole
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4.2.4.7 Action des lymphocytes T cytotoxiques (T8 activés)
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:
Les premières greffes chez l'Homme, réalisées au cours de la seconde guerre mondiale, se sont soldées par des
échecs avec la mort des receveurs et une destruction importante des greffons (nécrose = mort de cellules).
Des études réalisées à partir de différentes lignées pures d'animaux de laboratoire (souris, rat, lapin, ...) montrent
que lorsqu'on greffe la peau d'un individu sur un autre individu génétiquement distinct, le greffon est d'abord infiltré par
des vaisseaux puis au bout de 7 à 14 jours, il est envahi de globules blancs et se nécrose. C'est le rejet de greffe.
À partir de l'exploitation rigoureuse des documents et de vos connaissances, montrez que la nécrose du greffon
résulte d'une réponse immunitaire adaptative faisant intervenir des cellules spécialisées.
Document 1 : Principe et résultats de l'expérience de PB Medawar sur les greffes de peau sur des animaux génétiquement
différents (prix Nobel de médecine).
Document 2 : Aspect de la peau à la suite d'une greffe en cours de rejet
Coupes de peau de souris :
- à gauche :
peau "normale"
- à droite :
fragment
de
peau
provenant d'une souris
greffée
cinq
jours
auparavant
(voir
document 1).
Document 3 : Deux électronographies montrant un lymphocyte T cytotoxique de souris (à gauche) et une cellule cible (à
droite) à deux moments différents. Le phénomène observé se manifeste lors d'un rejet de greffe.
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03/02/16
4.3
L'évolution du phénotype immunitaire au cours de la vie
4.3.1 La mémoire immunitaire
Mise en relation de documents et de connaissances rédaction type 22:
En vous appuyant sur les documents et sur vos connaissances, montrez l'intérêt des vaccinations dans
le cas de la rougeole.
Document 1: effets de la vaccination contre la rougeole sur le nombre annuel de cas de rougeole.
Document 2: Evolution des anticorps contre le virus de la rougeole au cours du temps.
Document 3: Évolution des anticorps lors d'un deuxième contact avec le virus de la rougeole (vaccin).
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4.3.2
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Activation de la mémoire immunitaire : le phénotype immunitaire
Analyse de document REDACTION type 21:
Selon les situations, les médecins injectent parfois à leur malade un sérum (sérothérapie) ou un vaccin
(vaccinothérapie).
En vous appuyant sur le document, vous montrerez l'influence des 2 techniques sur le phénotype
immunitaire et vous expliquerez en conséquence les avantages et inconvénients de chaque technique.
Analyse de document REDACTION type 21:
Des souris sont soumises à des injections de
toxine tétanique TT (produite par le bacille
responsable du tétanos et mortelle), de toxine
diphtérique TD (produite par le bacille responsable de
la diphtérie et mortelle) et d'anatoxine tétanique AT
(toxine tétanique atténuée par un traitement lui faisant
perdre son pouvoir pathogène mais conserver son
pouvoir antigénique).
Vous expliquerez les résultats expérimentaux en
vous appuyant en particulier sur l'évolution du
phénotype immunitaire des différentes souris au
cours des expériences.
Pouvoir pathogène = capacité à provoquer une
maladie.
Pouvoir antigènique = capacité à jouer le rôle
d'antigène.
S4 = souris 4 ayant reçu une injection d'AT 15jours
avant
bacille = bactérie allongée (microorganisme)
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