TP1 La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée.
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TP1 La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée. Activité 1 : SYMPTOMES ET ETAPES DE LA REACTION INFLAMMATOIRE Objectif : Déterminer les acteurs de cette réaction de défense et ses étapes. Matériel : - Préparations microscopiques d’une personne saine : peau et frottis sanguin - Microscope - Analyse sanguine de Léonor Activités et déroulement des activités Comprendre ou proposer une démarche de résolution Vingt-quatre heures après sa blessure à la main, Léonor présente une plaie cutanée douloureuse, gonflée, rouge et chaude. On cherche à expliquer l'origine de ces symptômes et à comprendre comment son organisme se défend. 1) Proposer une démarche expérimentale visant à répondre aux interrogations de Léonor concernant ses symptômes. Utiliser des techniques et gérer le poste de travail 2) Observer au microscope la lame de frottis sanguin afin de mettre en évidence au moins une cellule immunitaire impliquée dans la réaction inflammatoire. Exigences - Mise en relation des informations et des connaissances pour proposer une démarche. - Utilisation correcte du microscope : éclairage et grossissement adaptés, mise au point correcte. - Repérer un des leucocytes présents dans le sang et participant à l’immunité innée 3) Observer au microscope la coupe de peau saine afin d’identifier sa structure et les éléments la constituant. - Repérer les différentes « couches » de la peau, les vaisseaux sanguins, et le tissu conjonctif (fibres de collagène) Communiquer à l'aide de modes de représentation 4) Comparer l’observation microscopique de coupe de peau lors de la réaction inflammatoire de Léonor avec la coupe de peau saine afin d’identifier les caractères de la réaction inflammatoire. Compléter alors le document 1 avec vos observations. 5) L’analyse sanguine de Léonor permet elle de préciser quelques caractéristiques de l’inflammation ? 6) Mettre l’ensemble de ces observations en relation avec les symptômes identifiés lors de la réaction inflammatoire de Léonor. Choisir la forme la plus adaptée pour présenter votre réponse. - Légendes correctes des coupes de peau - Identification du type de cellules envahissant le derme lors d’une infection. - Comparaison de la densité des fibres de collagène et du diamètre des vaisseaux sanguins. - Saisie correcte des données. - Mise en relation correcte des informations et choix pertinent de la forme de la réponse. Appliquer une démarche explicative 7) Suivre le lien suivant : http://musibiol.net/biologie/animat/inflammat/inflamm0.swf 8) Donner un titre au document 2 fourni et à chaque étape représentée et légender chaque schéma afin d’expliquer à Léonor les étapes de la réaction inflammatoire à l’origine de ses symptômes. - Saisie correcte des données. - Titres et légendes complètes Activité 2 : Mise en situation : Lire l’article : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-jules-hoffmann-medaille-d-or-2011-dua-cnrs27990.php traitant des travaux de Hoffmann et Beutler (prix Nobel 2011) qui comparent la réponse immunitaire des insectes et la réponse immunitaire innée humaine. On cherche à identifier les points communs entre la réponse immunitaire des insectes et la réponse immunitaire innée humaine afin de montrer qu’il existe une conservation de mécanismes de reconnaissance et d'action au cours de l'évolution Livre p 304 Etape 1 : Comprendre ou proposer une démarche de résolution 1) Proposer une démarche d’investigation permettant de montrer la conservation des récepteurs de l’immunité au cours de l’évolution. Etape 2 : Utiliser des techniques et gérer le poste de travail Les récepteurs de reconnaissance de motifs moléculaires (PRR*) sont des récepteurs du système immunitaire inné. Ces récepteurs reconnaissent des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMP*) et des motifs associés aux dégâts cellulaires (DAMP*) 2a) Comparer des séquences protéiques de plusieurs récepteurs de l'immunité innée chez différentes espèces. Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats. 2b) Analyser les documents proposés en annexe. Mise en relation des informations et des connaissances pour proposer une démarche. Choix cohérent des fichiers Utilisation correcte du logiciel Choix judicieux de la séquence de référence. * PRR : Pattern Recognition Receptor ( Toll réceptor, Toll Like Réceptor : TLR ) * PAMP* : Pathogen Associated Molecular Pattern * DAMP : Damage-associated molecular pattern Etape 3 : Communiquer à l'aide de modes de représentation 3) Présenter les résultats de la comparaison séquences protéiques sous la forme de votre choix. Choix judicieux du mode de représentation Appliquer une démarche explicative 4) Exploiter les résultats obtenus pour répondre à la problématique. - Mise en relation correcte des informations Annexes : Doc1 : le récepteur Toll Les TLR des mammifères (10 molécules identifiées actuellement chez l'Homme et 11 chez la souris) présentent les mêmes spécificités structurales que la molécule Toll de la drosophile. Doc2 : Interaction entre les récepteurs TLR (en surface ou intracellulaire) et les PAMPs On trouve ces TLR (protéines transmembranaires) au niveau des cellules du système immunitaire (macrophage, polynucléaire, lymphocytes B et T, cellules dendritiques) et au niveau des cellules ayant un contact avec le milieu externe (cellules épithéliales pulmonaires, cellules intestinales et cellules de la peau). Chaque type de TLR peut se lier sélectivement à un type de molécule (= un ligand) microbienne. diacyl lipopeptides (bactérie) triacyl lipopeptides (bactérie) flagelline (bactérie flagellée) LipoPolySaccharide (virus, bactérie) Doc3 : Les TLR peuvent activer une multitude de gènes Quand un agent pathogène pénètre dans l'organisme, un ou plusieurs TLR présents à la surface de cellules immunitaires (les macrophages et les cellules dendritiques) s'associent aux molécules étrangères. Pour comprendre le fonctionnement des TLR, il faut identifier les molécules qui transmettent les signaux des récepteurs TLR activés à la surface cellulaire vers le noyau où elles favorisent l'expression de gènes. Ces molécules, des protéines, sont nombreuses et constituent la VOIE DE SIGNALISATION qui porte le message vers le noyau. Cette voie de signalisation aboutit à l'activation, dans le noyau, de facteurs de transcription. ARN (virus) La reconnaissance des ligands microbiens par les molécules TLR, entraine en fonction de la cellule stimulée , la libération de chimiokines , substances chimiques agissant sur d’autres cellules qui vont permettre de recruter des cellules supplémentaires et donc d'amplifier la réponse immunitaire ex : histamine => vasodilatation et augmentation de la perméabilité des vaisseaux. Prostaglandines=> afflux de sang, action sur les fibres sensitives. Cytokines : le TNF => stimule l’expression de molécules d’adhérence dans vaisseaux sanguins. Correction : 1) Vérifier la présence des R toll et TLR chez différentes espèces , comparer les séquences ( anagènes) puis comparer leur mode d’action 2) a) Anagene : choisir drosophile / Moule mytilus / Homme / Xenope / poule/ souris Comparer les séquences par rapport à Toll avec i : information sur la ligne pointé / puis changer la ligne de référence b) texte a analyser 3) tableau des similitudes moléculaires 4) Bilan : On constate l’expression du récepteur Toll chez la drosophile, et l’expression d’une dizaine de récepteurs apparentés à Toll, les Toll Like Receptor (= TLR) chez les vertébrés ex : mammifères (10 molécules identifiées actuellement chez l'Homme et 11 chez la souris) les TLR présentent les mêmes spécificités structurales que la molécule Toll de la drosophile ce qui renforce l'hypothèse d'une origine commune aux mécanismes de défense innée du monde vivant Mode d’action : La reconnaisance de «signaux pathogéniques » ou PAMP (Pathogen Associated Molecular Pattern) qui sont des motifs conservés, exprimés par les micro-organismes pathogènes par les cellules du système immunitaire résidant dans les tissus (mastocytes, macrophages et cellules dendritiques tissulaires) et exprimant des récepteurs de type PRR (Pattern recognition receptor) va déclenché l’activation de ces cellules qui sécrètent alors des médiateurs chimiques de l’inflammation : chimiokines (histamine, prostaglandines , cytokines pro-inflammatoires : TNF ) les chimiokines sont donc responsables de l’activation des cellules endothéliales et de l’initiation de la phase vasculaire de la réponse inflammatoire. Les cellules immunes résidentes des tissus par opposition aux cellules circulant dans le sang jouent donc le rôle de cellules "sentinelles" puisqu'elles réagissent rapidement suite à la détection d'un danger. Rmq : L’inflammation n’est pas toujours synonyme d’infection et peut être déclenchée par d’autres signaux regroupés sous le terme de « signaux de danger » (DAMP : Danger Associated Molecular Pattern) délivrés par des cellules endommagées (soi altéré, ex : cellules cancéreuses) ou des irritants chimiques (ex : polluants) ou même des perturbations physiques (ex : forces mécaniques). L'inflammation induite ainsi est nommée inflammation "stérile"
