1 Correction Exercices : Le maintien de l`intégrité de l`organisme
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Correction Exercices : Le maintien de l'intégrité de l'organisme (chapitres 5, 6 et 7) Exercice 1 Comprendre la question Le sujet porte sur le test de détection dans le sang de différents individus d’anticorps dirigés contre le virus de l’hépatite B. Le test utilisé est un test immunologique de type ELISA. Dans un premier temps, il s’agit de schématiser les interactions moléculaires qui ont lieu dans le puits 1 de la plaque ELISA contenant le sang d’un individu non infecté et celles qui ont lieu dans le puits 2 de plaque ELISA contenant le sang d’un individu infecté par le virus de l’hépatite B. Dans un second temps, il faut décider si le donneur, dont le sang est testé dans le puits 3, peut donner ou non son sang en justifiant la réponse. La principale difficulté de l’exercice réside dans la compréhension du principe du test ELISA. Mobiliser ses connaissances : Les notions à connaître pour traiter ce sujet sont les suivantes : Un anticorps se lie spécifiquement avec un antigène. Un anticorps peut fixer deux antigènes car il possède deux sites de fixation pour l’antigène. Procéder par étapes 1èr étape : Comprendre le principe du test ELISA Le document 1b présente les résultats du test ELISA : - présence de molécules incolores dans le puits 1, qui correspond au sang d’un individu non infecté par le virus de l’hépatite B présence de produits colorés dans le puits 2, correspondant au sang d’un individu infecté par le virus de l’hépatite B Les informations présentées par le document 1a montre que le sang de l’individu non infecté est placé en présence de molécules spécifiques du virus de l’hépatite B, fixées au fond du puits 1. Comme cet individu n’est pas infecté par le virus de l’hépatite B, son sang ne contient donc pas d’anticorps dirigés contre les molécules spécifiques du virus de l’hépatite B situées au fond du puits. Aucun anticorps de l’individu testé ne s’accroche donc au fond du puits et le premier lavage élimine les molécules du sang restantes. Puis on ajoute l’anticorps traceur couplé à une enzyme. Cet anticorps traceur ne pouvant se fixer en absence d’anticorps présents dans le puits est éliminé par lavage. En absence de l’enzyme E, la molécule incolore ajoutée ne change pas de coloration. Dans le puits 2, on ajoute le sang de l’individu infecté par le virus de l’hépatite B, qui contient donc des anticorps dirigés contre les molécules spécifiques du virus de l’hépatite B fixées au fond du puits. Ces anticorps restent fixés aux antigènes lors du lavage. L’anticorps traceur couplé à une enzyme est ajouté et se fixe spécifiquement sur l’anticorps dirigé contre les antigènes de l’hépatite B. L’anticorps traceur ainsi fixé n’est donc pas éliminé par le lavage. La présence de l’enzyme E associée à l’anticorps traceur permet la formation du produit coloré à partir de la molécule incolore. 2e étape : Schématiser les interactions moléculaires du test ELISA Sur la copie, vous représentez sous forme d’un schéma les interactions moléculaires du test ELISA qui ont lieu dans les puits 1 et 2. Pour cela, vous utilisez les symboles présentés dans le document 1a. Votre schéma doit être grand, clair, en couleurs et être accompagné des légendes issues du document 1a et d’un titre. Aucune explication supplémentaire n’est demandée. 3e étape : Lire le résultat de l’individu donneur et préconiser de ne pas utiliser son sang Le puits 3 correspondant au test du sang de l’individu donneur montre la présence d’un produit coloré, traduisant la présence du virus de l’hépatite B : l’ESF ne peut donc pas utiliser le sang de cet individu pour le donner à des patients. 1 Le corrigé Schéma d’interprétation des résultats des puits 1 et 2 du test ELISA pour la détection de l’infection par le virus de l’hépatite B Le puits correspondant au test du sang de l’individu donneur montre la présence d’un produit coloré, comme dans le puits 2. L’individu donneur possède donc des anticorps dirigés contre le virus de l’hépatite B. On en déduit que l’individu donneur est infecté par le virus de l’hépatite B. La présence du virus de l’hépatite B chez cet individu empêche l’ESF d’utiliser ce sang pour le donner à des patients car l’individu donneur risque de transmettre le virus de l’hépatite B. Exercice 3 Défense de l'organisme face à une infection virale Comprendre la question Le sujet présente deux parties distinctes : d’abord un QCM portant sur des éléments de connaissances sur les lymphocytes T cytotoxiques, puis une synthèse qui doit expliquer la formation des lymphocytes T cytotoxiques suite à une infection virale. La synthèse est proche du cours mais elle est à bien délimitée : il s’agit de décrire les différentes étapes qui, suite à l’entrée d’un virus dans l’organisme, conduisent à la formation de lymphocytes T cytotoxiques capables d’éliminer spécifiquement les cellules de l’organisme infectées par ce virus. Cette formation des LT cytotoxiques nécessite l’action d’autres lymphocytes : les lymphocytes T auxiliaires, sécréteurs d’interleukines. Le détail de l’action des LT cytotoxiques, c’est-à-dire l’élimination des cellules infectées par le virus, est ici hors sujet. 2 Procéder par étapes 1re étape : identifier le type de réponse attendue L’énoncé demande une réponse structurée, comprenant une introduction, un développement contenant un ou plusieurs schémas et une conclusion. Il est intéressant de prévoir un schéma-bilan présentant les différentes étapes de la formation des LT cytotoxiques et précisant l’intervention des LT auxiliaires dans cette formation. 2e étape : élaborer un plan détaillé de la synthèse au brouillon Le tableau suivant présente un exemple de démarche élaborée au brouillon : Structure de la synthèse Eléments issus des connaissances Introduction : Comment suite à une infection virale, apparaissent dans l’organisme des lymphocytes T cytotoxiques spécifiques de ce virus ? 1. La formation de LT Activation clonale : présentation de l’antigène viral aux LT CD8+ par des cellules cytotoxiques présentatrices de l’antigène. spécifiques du virus Multiplication clonale des LT CD8+. s’effectue en Différenciation clonale LT CD8+ en LT cytotoxiques spécifiques de l’antigène viral. différentes étapes 2. La formation des LT Activation clonale : présentation de l’antigène viral aux LT CD4+ par les cellules cytotoxiques présentatrices de l’antigène. spécifiques du virus Multiplication clonale des LT CD4+. nécessite de Différenciation clonale LT CD4+ en LT auxiliaires spécifiques de l’antigène viral. l’interleukine 2 Sécrétion par les LT auxiliaires d’interleukine 2, indispensable à la formation des LT secrétée par des LT cytotoxiques. auxiliaires spécifiques du virus Schéma-bilan : Formation de LT cytotoxiques spécifiques du virus, en présence d’interleukine 2 secrétée par les LT auxiliaires spécifiques du même virus. Conclusion 3e étape : structurer l'introduction et la conclusion au brouillon 4e étape : rédiger la réponse sur la copie Le corrigé QCM 1- Le lymphocyte T cytotoxique est : □ une cellule différenciée qui intervient lors des réactions de l'immunité adaptative 2- Le lymphocyte T cytotoxique est une cellule effectrice provenant de : □ la différenciation d'un lymphocyte T CD8 3- A la suite du contact cellulaire présenté sur le document le lymphocyte T cytotoxique détruit la cellule cible : □ en libérant des molécules Un exemple de synthèse Suite à une infection par un pathogène, l’immunité innée se caractérise par la mise en place de la réaction inflammatoire aigüe. La réaction inflammatoire aigüe est stéréotypée et non spécifique du pathogène : elle n’est pas toujours suffisamment efficace pour éliminer totalement le virus. Mais l’immunité innée prépare également la mise en place ultérieure de l’immunité adaptative. La réponse immunitaire adaptative est certes plus longue à s’installer mais elle est spécifique du pathogène. Ainsi lors qu’un virus pénètre dans l’organisme, le virus infecte des cellules qui assurent sa reproduction. Pour mettre fin à l’infection virale, l’immunité adaptative élimine les cellules de l’organisme infectées par le virus. Des lymphocytes T cytotoxiques spécifiques du virus apparaissent dans l’organisme et éliminent ces cellules infectées par le virus. Comment suite à une infection virale, apparaissent dans l’organisme des lymphocytes T cytotoxiques spécifiques de ce virus ? Nous verrons les différentes étapes de la 3 formation des LT cytotoxiques spécifiques du virus puis dans un second temps, nous montrerons que cette formation des LT cytotoxiques nécessite la présence des interleukines secrétées par d’une autre population de LT, les LT auxiliaires. 1. La formation de LT cytotoxiques spécifiques du virus s’effectue en différentes étapes Lors de la réaction inflammatoire aigüe, caractéristique de l’immunité innée, des cellule présentatrices de l’antigène, comme les cellules dendritiques ont phagocyté des molécules du virus et présentent des antigènes viraux au sein des molécules de leur CMH (Complexe Majeur d’Histocompatibilité). Ces cellules présentatrices de l’antigène migrent des tissus où elles ont rencontré le pathogène vers les organes lymphoïdes, où se trouvent les lymphocytes TCD8 (ou LT CD8+). Les différents clones de LT CD8+ présentent un même récepteur membranaire CD8 et des récepteurs membranaires T (ou TCR) variables selon les clones de LT CD8+. Chaque récepteur T n’est capable de reconnaître qu’un seul antigène et il existe un très grand nombre de récepteurs T différents. L’ensemble des récepteurs T est capable de reconnaître l’ensemble des antigènes existant. Ainsi, lorsqu’un virus est présent dans l’organisme, les peptides antigéniques viraux présentés par les cellules présentatrices de l’antigène sont reconnus par un récepteur T spécifique. Cette étape de sélection clonale consiste en l’activation d’un clone de LT CD8+ dont le récepteur T est spécifique de l’antigène viral. Les LT CD8+ ainsi activés se multiplient puis se différencient en cellules effectrices : les LT cytotoxiques. Cependant, l’étude de l’infection par le VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine) montre que la destruction par le VIH d’une autre population de lymphocytes, les LT auxiliaires, rend inefficace l’immunité adaptative à médiation humorale faisant appel aux LT cytotoxiques. En effet, la formation des LT cytotoxiques spécifiques d’un virus donné nécessite la présence de l’interleukine 2 secrétée par des LT auxiliaires. 2. La formation des LT cytotoxiques spécifiques du virus nécessite de l’interleukine 2 secrétée par des LT auxiliaires Lorsqu’un virus pénètre dans l’organisme, les cellules présentatrices de l’antigène phagocytent le virus et exposent des peptides antigéniques viraux au sein des molécules de leur CMH. Puis, après avoir migré dans les ganglions lymphatiques, ces cellules présentatrices de l’antigène présentent l’antigène viral à une autre population de lymphocytes : les lymphocytes T CD4+ (LT CD4+). Sur leur membrane plasmique, les LT CD4+ portent un récepteur CD4 et des récepteurs T (ou TCR). Chaque clone de LT CD4+ diffère par son récepteur T qui est spécifique d’un antigène donné. La présentation de l’antigène viral par les cellules présentatrices de l’antigène, permet la sélection des LT CD4+ spécifiques de l’antigène. Les LT CD4+ ainsi activés par l’antigène viral se multiplient puis se différencient en LT auxiliaires. Dès la phase de multiplication, les LT CD4+ activés sécrètent de l’interleukine 2, une molécule capable de stimuler la multiplication et la différenciation de ces mêmes LT CD4+. L’interleukine 2 est également capable d’activer la multiplication des LT CD8+ et la différenciation de ces LT CD8+ en LT cytotoxiques à condition que les LT CD4+ et les LT CD8+ sécrétant l’interleukine 2 présentent la même spécificité pour l’antigène, c’est-à-dire qu’ils possèdent le même récepteur T été activés par le même antigène viral. Les LT cytotoxiques ainsi formés sont capables de reconnaître spécifiquement les cellules de l’organisme infectées par le virus et de secréter des molécules entraînant la destruction de ces cellules infectées, éliminant ainsi le virus de l’organisme. Schéma-bilan : Formation de LT cytotoxiques spécifiques du virus, en présence d’interleukine 2 secrétée par les LT auxiliaires spécifiques du même virus Voir schéma du cours Ainsi, suite à une infection virale, à partir de différents clones de LT CD8+ et LT CD4+, des clones de LT CD8+ et LT CD8+ spécifiques d’un même antigène viral sont activés. Les LT CD4+ prolifèrent et se différencient en LT auxiliaires sécréteurs d’interleukine 2. L’interleukine 2 stimule la multiplication et la différenciation des LT CD4+ en LT auxiliaires et des LT CD8+ en LT cytotoxiques. La coopération cellulaire entre les LT CD4+ et LT CD8+ permet la production d’un grand nombre de cellules effectrices : les LT cytotoxiques capables de détruire les cellules infectées par le virus. Suite 4 à la première rencontre avec un virus donné, la production des LT cytotoxiques constitue une réponse immunitaire primaire : elle est spécifique de l’antigène virale mais lente à s’installer et quantitativement peu importante. Elle s’accompagne de la mise en place d’une mémoire immunitaire. Ainsi lors de rencontres ultérieures avec le même antigène, la réponse immunitaire secondaire sera beaucoup plus rapide et quantitativement plus importante. La vaccination vise à reproduire artificiellement cette première rencontre avec l’antigène, qui permet la mise en place de la mémoire immunitaire. L’individu vacciné produit une réponse immunitaire secondaire efficace s’il rencontre l’antigène lors d’une infection ultérieure, lui évitant ainsi de développer la maladie. Exercice 4 Immunité et sclérose en plaques Raisonnement / Eléments scientifiques Autoévalu ation En quoi la sclérose en plaques est due à un dérèglement de la réponse immunitaire ? SEP : démyélinisation = dégradation myéline des fibres nerveuses du SNC Doc 1 Dans le sang des individus atteints et non atteints : rares LB auto-réactifs anti-myéline. Mais dans le SNC : individu non atteint : pas de LB auto-réactifs anti-myéline Doc 2 tandis que chez individu atteint : LB auto-réactifs anti-myéline, abondants, activés et producteurs d'anticorps anti-myéline. Connais- LB auto-réactifs anti-myéline activés produisent des anticorps anti-myéline qui se fixent sur la sances gaine de myéline autour de fibres nerveuses du SNC. Dans le sang : chez individu non atteint : rares LT4 et LT8 auto-réactifs anti-myéline tandis que chez individu atteint : rares mais activés et réactifs LT4 et LT8 auto-réactifs antimyéline. Doc 2 Dans le SNC : individu non atteint : pas de LT4 ni de LT8 auto-réactifs anti-myéline tandis que chez individu atteint : abondants, très réactifs, LT4 et LT8 auto-réactifs anti-myéline producteurs de cytokines Connais- LT8 auto-réactifs anti-myéline = LT cytotoxiques, capables d’éliminer les cellules anomales de sances l’organisme exprimant l’antigène anti-myéline. Les LT4, LT auxiliaires, auto-réactifs anti-myéline secrètent des cytokines qui activent les Doc 2 macrophages ainsi que la et la différenciation des lymphocytes B et LT8 en cellules effectrices, respectivement plasmocytes et LT cytotoxiques. SEP = maladie auto-immune où le système immunitaire considère la myéline (molécule de l’organisme) comme antigène et produit donc des L (plasmocytes et LT cytotoxiques) dirigés Bilan contre cette molécule. De plus, la production de LT auxiliaires anti-myéline contribue à la formation de ces cellules effectrices via l’action des cytokines secrétées par ces LT auxiliaires. Pourquoi le venin de scorpion ouvre une voie thérapeutique intéressante dans son traitement ? Les cellules de protéines de nombreux tissus, dont le cerveau, contiennent dans leur membrane plasmique des canaux à K+, qui contrôlent le passage des ions K+ et qui sont indispensables au bon fonctionnement de la cellule. Effet du venin de scorpion sur l’intensité du courant de K+ passant à travers les canaux à K+ : Canaux Kv1.3 : faible intensité de courant de K+ = à,05 nA Doc 3 Autres canaux (Kv1.1, Kv1.2, IKCa1) : plus forte intensité de courant de K+ = 0, 8 nA - 1 nA. Le venin de scorpion diminue donc l’intensité du courant de K+ passant à travers les canaux Kv1.3 à K+ : donc l’activité de ces canaux à K+ est plus faible. Or canaux Kv1.3 : presque exclusifs des lymphocytes T et très abondants sur les lymphocytes T auto-réactifs. Leur ouverture est indispensable à la prolifération cellulaire. Le venin de scorpion inhibe spécifiquement l’ouverture des canaux Kv1.3 abondants sur les L auto-réactifs, donc prolifération des LT ralentie. SEP : diminution du nombre de LT4 et LT8 autoBilan réactifs anti-myéline (et donc via la plus faible concentration en cytokine) des LB auto-réactifs anti-myéline pourrait constituer une voie thérapeutique intéressante NB : Graphique du doc 3 : non exploitable en l’absence de témoin (mesure de l’intensité du courant de K+ sur les canaux sans le venin de scorpion ! 5 6
