Chapitre 2 : Diminution de la charge virale et période asymptomatique
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Chapitre 2 : Diminution de la charge virale et période asymptomatique. Deux semaines à quelques mois après la contamination (deuxième partie de la primo-infection), la présence dans le sang de différents anticorps anti-VIH est décelée, le sujet est dit alors “séropositif pour le VIH”. en même temps dans le sang du sujet contaminé des lymphocytes T cytotoxiques spécifiques dirigés contre les cellules infectées par le VIH apparaissent. Comment les Ac et les LTc provoquent-ils la diminution de la charge virale ? I. LES ANTICORPS : AGENTS DU MAINTIEN DE L’INTEGRITE DU MILIEU EXTRACELLULAIRE. Les anticorps sont des protéines d’une famille particulière : les immunoglobulines (p 390/391). Activité p 391. Les immunoglobulines sont présentes chez tous les mammifères et sont subdivisées en 5 classes: IgG, IgA, IgM, IgD et IgE. Elles ont toute une structure de base faite de quatre chaines peptidiques: deux longues (lourdes ) et deux courtes ( légères ). Elles sont bifonctionnelles avec deux sites réactifs d'attachement aux antigènes a une extrémité (Fab ) alors que l'autre extrémité ( Fc ) permet la fixation aux cellules ou au complément. Le type d’immunoglobulines est déterminé par la partie constante de la chaîne lourde : alpha pour IgA, gamma pour IgG, delta IgD, epsilon IgE, mu IgM. Un anticorps reconnait plus une structure spatiale que la nature chimique d'une molécule. La spécificité vis à vis d'une configuration spatiale ( epitope ) est très grande et distingue plusieurs sites sur une protéine donnée ( un tripeptide sera reconnu au sein d'une hélice alpha et ne sera pas reconnu en dehors et vice versa ) A. La spécificité des anticorps. 1) Mise en évidence : le test d’Ouchterlony. TP2 Injection de sérum de lapin à une chèvre : elle produit des Ac-anti lapin polyclonaux Test Ouchterlony = immunodiffusion : puits central sérum de chèvre contenant Ac anti-lapin et dans les puits périphériques sérum d’autres espèces dont lapin et chèvre. Les Ac anti-lapin produits par la chèvre se lient spécifiquement aux Ag contenus dans le sérum de lapin. Cela provoque la formation d’un arc de précipitation : il marque l’emplacement des complexes immuns : faire un dessin. La diffusion des anticorps dans la gélose nous montre aussi que Les anticorps agissent dans le milieu extracellulaire (ou milieu intérieur) : ce sont des molécules solubles dans les liquides extracellulaires (sang et lymphe). 2) Le test ELISA. Modalités générales TP2 : recherche d’un allergène (antigène), la bêta lactoglobuline par un ELISA sandwich On peut utiliser la spécificité des anticorps pour détecter les antigènes contre lesquels ils réagissent dans diverses substances à tester. 3) Les tests de dépistage : Cas de la recherche d'anticorps anti-VIH a) ELISA indirect Dans le cas du test ELISA appliqué à la recherche d'une éventuelle séropositivité pour le VIH, les protéines de l'enveloppe et du corps du VIH sont adsorbées en tant qu'antigènes en phase solide dans le puits. Les individus s'ils sont infectés par le VIH possèdent dans leur sérum des anticorps dirigés contre les épitopes de ces protéines virales. Ces anticorps sériques contre le VIH peuvent être détectés dans les six semaines qui suivent l'infection. Les recommandations de fiabilité indiquent qu’il faut attendre le résultat d’un test effectué 3 mois après le rapport non protégé pour être sûr de son résultat (fenêtre sérologique plus ou moins importante sans qu’il y ait d’Ac antiVIH). On peut noter qu'une autre technique, le Western blot, pourra être mise en œuvre en tant que test de confirmation si l’ELISA est positif, et permettra de déterminer si le patient possède des anticorps qui réagissent avec une ou plusieurs protéines virales. - Le sérum, ou tout autre échantillon pour lequel on cherche à détecter un anticorps (qu'on appellera ici anticorps primaire Ac1), est déposé dans un puits où est adsorbé l'antigène : l'Ac1 réagit alors avec ce dernier - Après lavage permettant d'éliminer les anticorps non liés à l'Ac1, la présence d'anticorps lié à l'antigène est détectée en ajoutant un anticorps secondaire (Ac2) anti-partie constante de l'Ac1 : cet Ac2 est conjugué à une enzyme qui a pour propriété de régir avec un substrat incolore pour donner un produit de réaction coloré. - L'Ac2 libre est éliminé par lavage et un substrat de l'enzyme est ajouté. La quantité de produit coloré formé au cours de la réaction enzymatique est mesurée par spectrophotométrie ou bien qualitativement dans le cas présent : coloration du puits = présence de l’antigène dans le sérum à tester dans la solution testée. Un anticorps peut être détecté ou dosé grâce à un ELISA indirect. b. Le Western Blot. P371 Principe du Western-Blot 1 2 3 4 5 6 Sérum du patient Profil d'un sérum VIH1 + Les bandes correspondent à la fixation des anticorps sur les protéines virales. Les chiffres correspondent au poids moléculaire (PM) de ces protéines virales (en kDa) Les éventuels Ac-antiVIH du patient se fixent sur les antigènes déposés sur les bandelettes et on réalise un ELISA indirect… La séropositivité pour le VIH correspond à la présence d’anticorps spécifiques, dirigés contre certaines protéines du virus. On recherche ces anticorps par le test Elisa et éventuellement le Western blot. Comment peut-on expliquer la spécificité d’action des anticorps ? 4) La structure des anticorps explique leur spécificité d’action. P 390-391 Ac spécifiques : se fixent sur un antigène donné hypothèse : les différents Ac doivent avoir des structures différentes (aa différents puisque ce sont des protéines) leur conférant leur spécificité -forme globale de la molécule : la structure forme un Y par un assemblage de deux chaînes lourdes (400 à 455 aa) et de deux chaînes légères (215 aa). - séquence : la comparaison simple des séquences des chaînes polypeptidiques de deux Ac différents montre aussi bien entre les chaînes lourdes qu’entre les chaînes légères des régions variables et des régions constantes (similitudes des aa). ; il y a 3 régions hypervariables pour les chaînes lourdes et légères la spécificité des Ac est due aux parties variables des chaînes lourdes et légères, elles doivent avoir une importance conformationnelle : elles définissent le site de liaison de l’anticorps à son antigène. - le reploiement d’une chaîne lourde et d’une chaîne légère fait que les régions hypervariables se retrouvent côte à côte : elles forment le site anticorps, c'est-à-dire une structure 3D particulière complémentaire d’un antigène donné (idem site actif de l’enzyme, qui est également une protéine, par rapport à son substrat, sans qu’il y ait de réaction ici) Chaque anticorps est bifonctionnel, il possède deux sites anticorps de reconnaissance de l’antigène. Le fragment variable est appelé Fab (antigène binding) et le fragment constant Fc (cristallise). La spécificité des Ac est due à l’agencement tridimensionnel des chaînes constituant les immunoglobulines : il conduit à la formation d’un site anticorps grâce au rapprochement des 3 régions hypervariables de la chaîne lourde et de la chaîne légère. Schéma Ac Tableau Les anticorps sont des immunoglobulines, protéines circulantes du milieu intérieur constituées d’une partie constante et d’une partie variable. La spécificité des anticorps est due à la partie variable. Un anticorps donné ne peut fixer qu’un antigène donné. Comment les Ac permettent-ils la destruction des antigènes ? B. Mode d’action des anticorps. 1) Neutralisation de l’antigène : le complexe immun. On appelle complexe immun l’association d’un antigène et de l’anticorps le reconnaissant. Avant la rencontre avec l’antigène, les Ac sont des protéines solubles et circulant dans les liquides extracellulaires (milieu intérieur). L’association Ag-Ac n’est plus soluble : l’ensemble précipite (cf. Ouchterlony). Cette association permet de neutraliser l’antigène qu’il soit circulant ou bien porté par une membrane cellulaire. Schémas Le virus (ou la bactérie), recouvert d’anticorps, ne peut plus pénétrer dans les cellules cibles mais il n’est pas détruit pour autant. C’est la même chose pour les antigènes solubles (car Ac empêche fusion bicouches lipidiques) La liaison antigène – anticorps entraîne la formation de complexes immuns qui neutralisent l’antigène mais ne le détruisent pas. 2) Elimination de l’antigène : la phagocytose. La phagocytose est réalisée par des cellules immunitaires les macrophages et les granulocytes. - phagocytose directe : les phagocytes sont capables de différencier le soi du non soi. Toute particule reconnue comme étrangère va être absorbée par ces cellules à condition que l’adhérence entre le phagocyte et le corps étranger soit possible. Elles contiennent de nombreux organites dont des lysosomes (vésicules dérivant de l’appareil de Golgi et contenant des enzymes digestives) et des vacuoles digestives (phagosomes) formées par l’endocytose de corps étrangers (cellules ou molécules…). Les lysosomes fusionnent avec le phagosome et provoque la digestion de l’antigène. Schéma - phagocytose des complexes immuns : la formation de complexe permet de faciliter ou de rendre possible la phagocytose. Les sites anticorps étant occupés par l’antigène, le complexe immun présente le fragment Fc aux phagocytes. Sur la membrane des phagocyte il existe un récepteur spécifique de Fc (cette région étant constante, il n’y a qu’un seul type de R Fc). La fixation de Fc n’est possible que si l’Ac est lié à l’antigène. La fixation de Fc sur le réceptuer membranaire du phagocyte entraîne une série de réactions provoquant l’invagination de la membrane du phagocyte autour ddu complexe immun et donc l’entrée du complexe dans la cellule on provoque la formation d’un phagosome (vacuole digestive). La suite de la digestion se déroule comme précédemment. Les cellules phagocytaires (macrophages, granulocytes), exprimant des récepteurs de la partie constante des anticorps, fixent par l’intermédiaire de ces récepteurs les complexes immuns et les éliminent par phagocytose. Les complexes immuns favorisent donc l’intervention de mécanismes innés d’élimination de ces complexes. Quelles cellules produisent les Ac ? C. Origine des anticorps. 1) Recherche des cellules productrices. Les immunoglobulines sont produites par des cellules spécialisées : les plasmocytes qui les libèrent dans le milieu intérieur. Chaque plasmocyte n’est capable de ne produire que des anticorps possédant le même site anticorps. P 394 Les plasmocytes sont en fait des lymphocytes B qui ont été activés : lymphocytes B sécréteurs. Les anticorps sont produits par des lymphocytes B sécréteurs ou plasmocytes. 2) Origine des plasmocytes. Le système immunitaire a la capacité, dès la 9ème semaine de vie fœtale, de produire des lymphocytes B. Un processus de maturation et d’épissage particulier des ARNm permet de fabriquer des récepteurs membranaires d’une grande diversité. Les récepteurs membranaires portés par les lymphocytes B sont des immunoglobulines identiques aux Ac circulants. Les différentes Ig sont générées au hasard, avant qu’il n’y ait eu de contact avec un quelconque antigène. De très nombreux clones de lymphocytes B se distinguant par leurs anticorps membranaires qui servent de récepteurs pour l’antigène, préexistent avant tout contact avec celui-ci. a) La sélection. Les lymphocytes B savent distinguer le soi du non soi. Les Ig qu’ils portent ne reconnaissent que le non soi. Dans les milieux extracellulaires les lymphocytes B rencontrent divers antigènes. Quand un anticorps membranaires fixe un Ag alors le lymphocyte B est activé. Cela donne le signal à l’organisme qu’un corps étranger est présent et qu’il faut que le système immunitaire réagisse. b) La multiplication. L’activation consiste en une cascade d’évènements intracellulaires suite à la fixation de l’Ag sur l’Ac. Ces évènements déclenchent la division cellulaire : les lymphocytes B se multiplient alors de façon clonale. Cela donne n lymphocytes B portant exactement le même Ac. La reconnaissance d’un antigène donné par un lymphocyte B porteur d’un récepteur spécifique de cet antigène entraîne la multiplication de ce lymphocyte et la formation d’un clone de lymphocytes B ayant la même spécificité : cette multiplication entraîne un fort gonflement des ganglions. c) La différenciation. Une partie des lymphocytes B issus de la prolifération clonale se différencient en lymphocytes B sécréteurs ou plasmocytes. Ces cellules libèrent des Ac dans le milieu intérieur. L’autre partie des lymphocytes B issus de la multiplication ne se différencient pas et constitue un stock de lymphocytes B mémoire : ils pourront reconnaître à nouveau cet Ag dans le cas où une infection postérieure surviendrait. Les lymphocytes B obtenus se différencient pour partie en plasmocytes. (Ac efficaces) Rmq : Dans la majorité des réponses immunitaires, la multiplication clonale, la différenciation en Plasmocytes et la transformation en LB mémoire sont dépendantes des LT4. Bilan I : La synthèse d’anticorps plasmatiques est la signature d’une réaction de l’organisme à la présence d’éléments étrangers. Les anticorps plasmatiques sont des effecteurs de l’immunité acquise (que si Ag). Les lymphocytes B portant des Ac membranaires préexistent au contact de l’Ag. Les anticorps dirigés contre les protéines virales peuvent bloquer la pénétration des virus dans les cellules, mais ne peuvent pas agir sur les cellules déjà infectées car ils n’attaquent pas les cellules du soi. Problème : Comment les cellules infectées peuvent-elles être éliminées ? II. LES LYMPHOCYTES T CYTOTOXIQUES (T8) : AGENTS DU MAINTIEN DE L’INTEGRITE DES POPULATIONS CELLULAIRES. A. Rôle des LT8 dans l’évolution de la charge virale (P 396) Les LT8 sont des lymphocytes cytotoxiques « tueurs ». Pour être efficaces ces LT8 doivent être capables d’une part d’identifier les cellules du soi et de ne provoquer l’apoptose que dans le cas où cette cellule serait infectée (c’est-à-dire qu’elle présente des Ag du non soi sur sa membrane).Comment les LT8 reconnaissent-ils les cellules infectées des cellules saines ? B. Reconnaissance des cellules infectées. P396 1) Particularité des cellules infectées Lorsque des virus pénètrent dans une cellule, un certain nombre de leurs protéines passent dans la membrane de la cellule hôte (voir entrée du VIH dans la cellule). Ces protéines sont reconnues comme du non soi par le système immunitaire : il existe des cellules spécialisées, les LT8, capables de déclencher la mort des cellules portant ces protéines dans leur membrane. Les cellules infectées expriment à leur surface des fragments peptidiques issus des protéines du pathogène, que n’expriment pas les cellules saines. Ces fragments vont être reconnus comme des antigènes par le système immunitaire. 2) Particularités des LTc La capacité des lymphocytes T8 cytotoxiques à reconnaître des protéines comme du non-soi est basée sur un récepteur membranaire : le récepteur T (qu’ils ont en commune avec les LT4). Ce récepteur T est capable de reconnaître un antigène donné et il est spécifique d’un antigène donné. Il existe dans l’organisme de multiples sortes de LT possédant des récepteurs T reconnaissant chacun un antigène donné. La multitude de type de LT, et donc la multitude de type de récepteurs T, est due à un processus complexe de synthèse de ces protéines. Dans le cas du SIDA, les lymphocytes T8, par leurs récepteurs T spécifiques anti-VIH, reconnaissent les cellules infectées c’est-à-dire présentant des antigènes du VIH sur leur membrane (LT4 et monocytes/macrophages). C. Elimination des cellules infectées L’élimination des cellules infectées ne se fait pas par phagocytose mais par un signal émis par les LT8 ayant reconnu un antigène sur la cellule. Ce signal est double : une protéine, la perforine qui va s’intégrer à la membrane de la cellule infectée. C’est une protéine canal qui une fois dans la membrane laisse entrer un important flux d’eau qui conduit à l’éclatement de la cellule et à sa mort. Une autre molécule (famille des cytokines) active un mécanisme de mort cellulaire programmée contenu dans la patrimoine génétique de chaque cellule vivante. Ces mécanismes n’ont d’effets qu’à courte distance, c’est-à-dire sur la cellule à laquelle le LTc est fixé via son récepteur T. Les morceaux de cellule morte présentant ou non des antigènes sont ensuite phagocyter par les phagocytes. La reconnaissance déclenche un mécanisme d’élimination des cellules infectées par ces lymphocytes T cytotoxiques. D. Formation des LT8 Les lymphocytes T8 (comme les T4) subissent une étape de maturation dans le thymus qui est un organe immunitaire. Au cours de cette étape, ils deviennent des lymphocytes pré-cytotoxiques et acquièrent la capacité de tuer des cellules présentant des antigènes du non soi. Au cours de cette maturation les lymphocytes T8 possédant des récepteurs T ayant une trop grande affinité pour des molécules du soi (et donc capables de tuer des cellules du soi non infectées) sont éliminés. Les autres LT8 deviennent des LT pré-cytotoxiques qui sont libérés dans le milieu intérieur. Si un LT8 pré-cytotoxique reconnaît un Ag sur la membrane d’une cellule, alors il est sélectionné et il subit de nombreuses mitoses qui conduisent à la multiplication clonale de ce LT8. Tous ces LT8 se différencient en LTc qui vont provoqués la mort de toutes les cellules présentant l’Ag reconnu par le récepteur T. Les LTc ont une durée de vie courte et il n’existe pas de LT8 mémoire. Comme pour les LB, la multiplication et la différenciation des LT8 est dépendante des LT4. Dans le cas du SIDA, les LT8 vont provoquer la mort des cellules présentant des protéines du VIH sur leur membrane : c’est-à-dire les LT4 et les monocytes/macrophages. Cela va conduire à une diminution de ces populations de cellules immunitaires. Et donc dans un premier temps à la diminution de la charge virale (phase asymptomatique. La production de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques à partir de lymphocytes T pré-cytotoxiques repose sur des étapes (sélection, multiplication, différenciation) voisines de celles conduisant à la production de lymphocytes B sécréteurs. Bilan II : Les lymphocytes T cytotoxiques sont aussi des effecteurs de l’immunité spécifique. Conclusion chap : Pendant cette période asymptomatique de plusieurs années, les défenses immunitaires restent actives mais les virus continuent à se multiplier et le nombre de lymphocytes T4 à diminuer. Il existe en plus une cause directe de diminution du nombre de LT4, liée à l'infection directe. De grandes quantités de virions sont produites par les LT4 infectés : jusqu'à un milliard de virions sont libérés chaque jour et détruisent continuellement des LT4 hôte supplémentaires. La demi-vie d'un LT4 activement infecté est inférieure à 1,5 jours. Les monocytes et macrophages jouent un rôle de véritable réservoir de VIH, notamment dans les ganglions lymphatiques. Pourquoi les virus ne sont-ils pas alors totalement éliminés (comme dans le cas de la grippe) ?
