Première Spécialité SVT - Thème : corps humain et santé - Corps humain et santé Chapitre n°4 L’immunité adaptative, prolongement de l’immunité innée Introduction : La réaction immunitaire innée est une réaction immédiate, non spécifique et moyennement efficace qui détecte les corps étrangers et les présente ensuite à d’autres acteurs du système immun plus efficace mais qui nécessite du temps pour réagir. En effet lors de reconnaissance de l’élément étranger et la production des cellules et molécules spécifiques à cet étranger demande plusieurs jours. L’organisme réagit de façon adaptée au type d’agresseur : on parle de réponse immune adaptative (ou acquise). Il en existe 2 types : l’immunité à médiation humorale et l’immunité à médiation cellulaire. Q : quelles sont les caractéristiques des réponses de l’immunité adaptative ? -I- L’immunité à médiation humorale -A- La séropositivité, un indicateur d’une réponse adaptative Activité : TP 14 : le complexe immun TP 16 : les tests de dépistage anti-covid - L’immunité à médiation humorale correspond au mode d’action du système immun qui fait intervenir les humeurs (ancien nom des liquides de l’organismes) : le sang et la lymphe dans lesquelles circulent les anticorps ou immunoglobulines. La détection des anticorps dans le sang se nomme séropositivité. - La séropositivité est donc l'apparition des anticorps dans le sérum (plasma sanguin riche en anticorps) détectables après un délai d’environ quelques jours après l’infection. Ce délai correspond au temps nécessaire au corps pour produire les anticorps spécifiques du corps étranger. La réaction tardive mais surtout le caractère spécifique de l’immunité à médiation humorale sont des arguments en faveur de l’immunité adaptative. - L’exploitation des tests de dépistage est utile pour argumenter en faveur de cette immunité à médiation humoral, tardive et spécifique En effet, on utilise la présence d’immunoglobulines (les IgG surtout) pour détecter l’infection. En effet, la présence dans le sang d’anticorps spécifiques de l’agent pathogène est une preuve de la présence de l’agent pathogène. C’est le cas du test d’Ouchterlony (TP14) et du test ELISA, test sérologique utilisé aujourd’hui pour dépister la Covid (SrasCov-2) ou le SIDA (VIH) par ex (TP 16). - Les tests sont différents mais la méthode est similaire. Elle consiste à mettre en contact les anticorps du sérum de l’individu à tester avec des antigènes présents dans le test. Un antigène est un morceau du corps étranger qui provoque la production d’anticorps spécifiques. - On utilise les anticorps dans les tests de détection directe de la présence d’antigène dans l’organisme de l’individu testé. C’est le cas des autotests anti-covid d’aujourd’hui (TP 16). On met en contact les antigènes de l’individu (prélèvement nasal) avec des anticorps spécifiques de l’agent pathogène présents dans le test. - Dans tous les tests mais aussi dans l’organisme infecté, les anticorps fixent les antigènes qu’ils « reconnaissent » et forment des complexes immuns qui neutralisent l’agent pathogène. Les complexes seront ensuite éliminés par les cellules phagocytaires (macrophages et granulocytes) Q : comment expliquer la spécificité des immunoglobulines ? -B- Les anticorps, des protéines spécifiques Activité : TP 15 : la structure des anticorps - Les anticorps sont des immunoglobulines (protéines complexes globuleuses du système immunitaire) formées de quatre chaînes polypeptidiques identiques deux à deux constituant une molécule en forme de Y : - 2 chaînes lourdes ou H (Heavy) composées d’environ 440 acides aminés - 2 chaînes légères ou L (Light) composées d’environ 220 acides aminés Les 4 chaînes sont maintenues entre elles par 4 ponts disulfures. Ces liaisons assurent la cohésion de la molécule, donc sa forme et donc sa fonction (complexe immun). - Chaque chaîne L et H possède une zone constante et une région variable située à l’extrémité de chaque branche du Y. Les 2 régions variables composées des 2 extrémités des 2 chaînes correspondent aux deux sites de fixation de l’anticorps (appelé aussi site anticorps). - La partie constante est aussi un site de fixation mais sur les leucocytes (LB et macrophage). - Les anticorps sont des molécules solubles capables de se lier avec un antigène spécifique dont la forme est complémentaire de celle des sites : c’est la formation du complexe immun qui caractérise la réaction antigène/anticorps. Les antigènes solubles (toxines…) liés à leur anticorps forment des complexes immuns qui précipitent. Les antigènes fixés sur la membrane d’un corps étranger (bactérie ou virus surtout) sont recouverts par les anticorps, ce qui les neutralise, sans les détruire. Le complexe sera éliminé par phagocytose. - Il y a une grande diversité pour les sites de fixation des anticorps produits par l’organisme pour fixer un maximum d’antigènes différents. La spécificité d’un anticorps s’explique donc par la grande variabilité des sites de fixations antigéniques. Première Spécialité SVT - Thème : corps humain et santé -C- Les lymphocytes B, des leucocytes producteurs d’anticorps - Les immunoglobulines sont sécrétées par des leucocytes de la lignée des lymphocytes B (B pour Bone). Ce sont de petites cellules rondes (8-10µm) caractérisées par un noyau arrondi qui prend presque tout la place de la cellule. - Toutes les cellules du sang, sont produits dans la moelle osseuse (moelle rouge) dont les LB. Chaque LB, dès leur « naissance » acquière sa spécificité : il ne possède à sa surface qu’un seul type de protéine membranaire, une immunoglobuline membranaire (fixation sur la partie constante) lui permettant de reconnaître un seul type d’antigène circulant dans le sang ou la lymphe. Cette spécificité est la conséquence d’une recombinaison complexe de morceaux de différents gènes dans la production des anticorps membranaires. Il existe ainsi une innombrable variabilité d’anticorps membranaires donc de lymphocytes. - Chaque LB doit être contrôler car la spécificité de leurs anticorps membranaires est le fait du hasard et peut correspondre à un « antigène du soi » (de son propre corps). Il est important que les LB auto-réactifs (ceux qui possèdent des anticorps qui reconnaissent le « soi ») soient éliminés. Cette étape s’appelle l’acquisition de l’immunocompétence. Les LB sont les seuls lymphocytes qui deviennent matures dans la moelle osseuse. (c’est pour cela qu’on les nomme B pour Bone) - Les LB sélectionnés (ceux non auto-réactifs) sortent de la moelle osseuse pour circuler dans le sang et la lymphe ou être stockés dans les ganglions lymphatiques et la rate. On parle le LB naïfs tant qu’ils ne sont pas sollicités par la présence d’antigènes correspondant à leur spécificité. La durée de vie d’un lymphocyte est de 5 à 7 jours. - La reconnaissance d’un antigène par l’anticorps membranaire est à l’origine de la production d’anticorps circulant possédant la même spécificité que les membranaires. Q : Quelles sont les différences avec l’immunité à médiation cellulaire ? -II- L’immunité à médiation cellulaire -A- Les lymphocytes T, des leucocytes au rôle central dans la réponse adaptative - L’immunité à médiation cellulaire fait intervenir des mécanismes immunitaires par contact cellulaire. Les cellules qui interviennent dans ce type d’immunité sont des lymphocytes T. - Les lymphocytes T (LT) sont aussi de petites cellules (8-10µm) à gros noyau arrondi. Ce sont aussi des leucocytes spécifiques qui doivent reconnaitre le corps étranger pour être efficaces. - Les LT ressemblent donc au LB et comme eux « naissent » dans la moelle osseuse où ils acquièrent leur spécificité. Les LT ne possèdent pas l’anticorps membranaire mais des protéines équivalentes appelées récepteur T (2 chaines avec une zone constante et une zone variable). La zone variable est le site de fixation à l’antigène spécifique. Chaque LT ne possède qu’un seul type de récepteur T (comme pour les anticorps des LB) spécifique d’un antigène. - Les LT possèdent aussi à la surface membranaire une autre protéine, autre récepteur membranaire qui leur permettent de se fixer sur le CMH des cellules du corps dont la cellule dendritique (voir présentation de l’antigène, chap 3). Ce récepteur s’appelle CD. Il existe 2 types de CD (4 et 8) qui permet de différencier 2 types de LT (4 et 8). - Ensuite les LT migrent vers le thymus (T pout Thymus) où ils achèvent leur maturation et acquièrent leur immunocompétence comme pour les LB (élimination des auto-réactifs). - Naïfs, ils sont ensuite stockés ou circulant, comme les LB, en attendant de reconnaitre éventuellement l’antigène correspondant à leur spécificité. - Les LT8 sélectionnés et activés deviendront des LT cytotoxiques qui détruisent les cellules infectées après avoir reconnu l’antigène présenté à sa surface (CMH de la cellule infectée) correspondant à leur récepteur T. On a donc bien encore une fois une action cellulaire, par contact. - Les LT4 sélectionnés et activés deviendront des lymphocytes au rôle de coordinateur intra-leucocytaire : on parle de coopération cellulaire -B- La coopération cellulaire Activité : TD 3 : le SIDA, une maladie du système immunitaire - l’efficacité du système immunitaire nécessite la présence des 2 types de lymphocytes (LT et LB). On en déduit une coopération entre ces 2 types de leucocytes. - En effet, certains LT, les LT CD4 (LT4) produisent une cytokine (IL2 = InterLeukine 2) qui stimule l’activité et la multiplication des autres lymphocytes, les LB mais aussi des LT8. Ces lymphocytes « coordonnent » l’action de la réponse adaptative qui est donc décuplée. Cette interaction s’appelle la coopération cellulaire. Les LT4 sont alors appelés LT auxiliaires (ou LT helper). - Les 3 types de lymphocytes coopèrent donc dans le même laps de temps à condition que les 3 leucocytes aient reconnus avant et séparément le même antigène. Première Spécialité SVT - Thème : corps humain et santé - l’expérience de Claman (1966, voir p.360 ou ci-contre) peut être utlisée pour construire un argument sur la coopération LB/LT lors de la réaction immunitaire adaptative. L’expérience de Marbrook (1967, p.360) précise l’intervention d’une molécule qui stimule les LB (Interleukine) donc qui montre aussi le rôle coordinateur des LT4) - La réaction immune adaptative est donc un ensemble de réactions simultanées qui débute par un contact entre l’antigène et les récepteurs (anticorps membranaire des LB ou récepteur T des LT) des lymphocytes. A partir de cette phase de reconnaissance du corps étranger, différentes étapes se succèdent, sur quelques jours, dans la mise en place de la réponse immune adaptative. Q : Quelles sont les différentes étapes de la réponse adaptative ? -III- Les différentes étapes de l’activation de la réponse immunitaire adaptative Vidéo sur l’immunité adaptative : https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/la-memoire-immunitaire-44.html -A- La sélection clonale - Il existe, à un temps donné, de nombreux (des millions) lymphocytes (B, T4 et T8) aux spécificités différentes : ce sont des clones. - Seuls les lymphocytes qui possèdent un récepteur membranaire spécifique de l’antigène seront sélectionnés : c’est la sélection clonale. - Une fois sélectionné par le contact antigène/récepteur membranaire, les lymphocytes sélectionnés (LT4, LT8 et LB) présentent à sa surface un nouveau type de récepteur membranaire : des récepteurs spécifiques à par exemple la cytokine IL2 (Interleukine 2). -B- L’amplification clonale - Les clones de LB et LT (4 et 8) ayant été sélectionnés sont activés. Cette activation provoque tout d’abord (avant d’agir réellement) une multiplication intense à l’identique par mitoses successives : c’est l’amplification clonale. Chaque nouvelle cellule formée reconnait le même antigène, celui à l’origine de sa sélection donc de son activation. - L’amplification clonale est stimulée par l’IL2 des LT CD4 qui se fixent sur les récepteurs nouvellement présentés à la surface des lymphocytes. (Rq : les LT4 se stimulent eux-mêmes). -C- La différenciation en cellules effectrices 1 - A la suite de la prolifération clonale les LB, LT CD8 et LT CD4 vont se différentier µ en cellules effectrices, dernière étape de l’activation. Cette différentiation est aussi stimulée par les interleukines (IL2) des LT4 euxm mêmes différenciés au préalable : * Les LB se différencient en plasmocytes, cellules spécialisées dans la sécrétion des immunoglobulines qui possèdent les mêmes sites de fixation que les anticorps membranaires à l’origine de la sélection clonale. * Les LT CD8 se différencient en lymphocytes T cytotoxiques (LTc) qui détruisent les cellules anormales LB naïf (infectée ou cancéreuse) après contact avec l’antigène présenté en surface de la cellule anormale. * Les LT CD4 se différencient en lymphocytes T auxiliaire (ou LT helper) qui libèrent des interleukines (IL2 surtout) qui stimulent la prolifération et la différenciation de l’ensemble des lymphocytes (dont eux même) mais aussi la phase effectrice de l’immunité adaptative. - Si les LT4 sont éliminés du corps (cas du SIDA) on observe une immunodéficience qui peut être fatale. Les LT4 Plasmocyte jouent donc un rôle central dans l’ensemble des mécanismes immunitaires adaptatifs. - Une petite partie de chaque lignée se différencie en lymphocyte mémoire. Q : comment agissent les différents leucocytes pour éliminer les agents étrangers ? -D- La phase effectrice de l’immunité adaptative, dernière étape de cette réaction immune 1) L’élimination des corps étrangers - Plusieurs mécanismes d’action interviennent dans cette phase effectrice de la réaction immunitaire adaptative : c’est pour cela que l’on parle de réaction non stéréotypée. - Pour l’immunité à médiation humorale, on observe une neutralisation des antigènes par les anticorps : Les immunoglobulines ne détruisent pas les antigènes mais les neutralisent en se fixant grâce à leurs zones variables spécifiques. Les antigènes circulants précipitent. Les bactéries et virus qui possèdent les antigènes sur leur surface sont recouverts d’anticorps. Les complexes anticorps/antigènes ainsi formés facilitent leur phagocytose (reconnaissance du segment constant). - Pour l’immunité à médiation cellulaire, on observe la destruction des cellules « indésirables » par les LTc : Le contact entre un LTc et la cellule anormale (infectée ou cancéreuse) entraîne la libération par le LTc de substances qui entrainent en quelques heures : * Soit une cytolyse provoquée par de petites vésicules de perforines qui s’insèrent dans la membrane de la cellule cible formant un canal permettant l’entrée d’eau, de sels, d’enzymes lytiques (protéase). * Soit par apoptose provoquée par d’autres molécules qui pénètrent la cellule infectée et déclenchent des signaux de mort par autodestruction (suicide). Après la destruction de la cellule anormale, les débris sont éliminés par phagocytose. Première Spécialité SVT - Thème : corps humain et santé 2) La mise en mémoire du contact avec l’antigène - Une fois l’antigène éliminé, la plupart des lymphocytes sont détruits par apoptose (mort programmé en 5 à 7 jours). Seul 5% environ résistent à l’apoptose (sensibilité à IL7 permettant cette résistance) et peuvent garder en mémoire leur spécificité. On retrouve des LB, des LT4 et LT8 mémoires à durée de vie de plusieurs mois pouvant s’auto-renouveler au cours du temps et ainsi grader en mémoire l’antigène pendant plusieurs années, stockés dans les ganglions lymphatiques et la rate. - Les cellules mémoires spécifiques d’un antigène sont donc présentes en très grand nombre (comparé à la situation initiale) même une fois l’antigène éliminé. Cette propriété est une adaptation de la réponse acquise qui permet de réagir plus rapidement et plus efficacement en cas de nouveau contact avec cet antigène (on ne retombe pas malade 2 fois du même agent pathogène).