1 3.2 Sciences de la Vie Le maintien de l`intégrité de l`organisme
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3.2 Sciences de la Vie Le maintien de l’intégrité de l’organisme L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE Les mécanismes de l’immunité innée ne sont pas parfois pas suffisants pour permettre l’élimination de l’agent infectieux. Dans ce cas, une nouvelle phase de la réponse immunitaire se met en place : la réponse adaptative. Cette immunité adaptative est propre aux Vertébrés et assure une action plus spécifique. Problème Quelles sont adaptative ? les caractéristiques de la réponse immunitaire I. LA REPONSE ADAPTATIVE HUMORALE Activité 1 La réponse humorale Livre p284/285 I.1. La manifestation : la production d’anticorps La contamination de l’organisme par un agent infectieux (ou molécule étrangère) se manifeste par la production d’anticorps dans le sérum : on parle de réponse adaptative humorale. Cette réponse adaptative est plus lente à se mettre en place (quelques jours après le contact avec l’agent infectieux) que l’immunité innée. Les anticorps se fixent spécifiquement sur des molécules antigéniques ou antigènes de l’élément infectieux. Antigène : molécule ou fragment de molécule pouvant déclencher une réponse immunitaire adaptative. La liaison anticorps-antigène entraine une agglutination de l’antigène et la formation d’un complexe immun observable par le test d’Ouchterlony. Chaque anticorps produit est spécifique d’un antigène : il reconnait un antigène unique, porté par l’agent infectieux qui a contaminé l’organisme. La réponse humorale est donc plus spécifique que la réponse innée. > Séropositivité : le fait de posséder des anticorps donnés dans un sérum, cela indique le fait d’avoir rencontré l’agent en jeu. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 1 I.2. Les anticorps reconnaissent spécifiquement un antigène Activité 2 Mode d’action des anticorps Livre p286/287 + Anagène/Rastop > Un anticorps est constitué de 4 chaines polypeptidiques identiques deux à deux : 2 chaines lourdes (H) et 2 chaines légères (L). Chacune possède une partie variable responsable de sa spécificité et une partie constante, identique quel que soit l’anticorps. > Un anticorps possède deux sites de fixation à l’antigène. Ces sites sont constitués par des acides aminés qui varient fortement d’un anticorps à l’autre. La structure tridimensionnelle peut ainsi être complémentaire à celle de l’antigène reconnu par l’anticorps. Cela explique la spécificité d’un anticorps pour un antigène donné. > Mode d’action des anticorps Les anticorps recouvrent les sites de fixation des virus à leurs cellules cibles, les empêchant ainsi d’infecter leurs cibles. Les cellules phagocytaires possèdent un récepteur à la partie constante des anticorps (FcR). Cela favorise la phagocytose des agents infectieux sur lesquels se sont fixés les anticorps. Les Ac agissent ainsi en collaboration avec les acteurs de l’immunité innée. Activité 3 Origine des anticorps Tâche complexe Livre p 290/291 + Interprétation expérience I.3. L’origine des anticorps > La production d’anticorps spécifiques en réponse à l’entrée d’un antigène est le résultat d’un processus se déroulant en plusieurs étapes : 1. Réaction inflammatoire La pénétration d’un agent infectieux déclenche une réaction inflammatoire. Les cellules dendritiques phagocytent l’agent infectieux et présentent à la membrane des antigènes de cet agent infectieux, associés aux molécules du CMH. 2. Sélection, amplification et différenciation des LT CD4+ a. Les cellules dendritiques migrent vers les ganglions lymphatiques. Elles y jouent le rôle de CPA (cellules présentatrices d’antigène), en effet elles présentent leur antigène (associé aux molécules du CMH) aux lymphocytes LT CD4+. Ces derniers possèdent un récepteur T spécifique d’un antigène. b. Les CPA vont donc sélectionner les LT CD4+ qui sont capables de reconnaitre l’antigène présentés. C’est la sélection clonale. c. L’interaction CPA – LT CD4+ déclenche la sécrétion d’IL 2 par les LT CD4+. L’IL 2 va induire la prolifération clonale et la différenciation clonale des LT CD4+ en LT auxiliaires. 3. Sélection, amplification et différenciation des LB a. Les lymphocytes B expriment à leur membrane des anticorps spécifique d’un antigène donné. L’arrivée d’un agent infectieux va sélectionner le clone de LB possédant un anticorps membranaire capable de le reconnaitre. C’est la sélection clonale. b. Les lymphocytes B sont capables de phagocyter l’agent infectieux. Ils expriment ensuite à leur membrane (associé aux molécules du CMH) des antigènes de l’agent infectieux. c. L’interaction LT auxiliaires et LB déclenche la sécrétion par les LT auxiliaires de molécules solubles qui vont induire la prolifération clonale et la différenciation clonale des LB. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 2 d. Les lymphocytes B se différencient en plasmocytes (cellules productrices et sécrétrices d’anticorps) et en LB mémoire. La production d’anticorps repose donc sur des mécanismes de reconnaissance spécifique et sur des interactions cellulaires. >> Protection des tissus, production d’anticorps permet de neutraliser un virus (formation d’un complexe immun dont l’élimination sera facilitée par la présence de FcR sur les cellules phagocytaires) et de l’empêcher ainsi d’infecter une cellule. Mais pour les cellules déjà infectées, ce sont d’autres acteurs de la réponse immunitaire adaptative qui entrent en jeux. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 3 II. LA REPONSE ADAPTATIVE CELLULAIRE Activité 4 La réponse adaptative cellulaire Livre p 288/289 + Doc action des LTC II.1. Activation des LT CD8+ Les cellules infectées possèdent à leur surface, associés aux molécules du CMH, des peptides antigéniques issus de la digestion de l’agent infectieux. 1. Parmi les millions de clones de LT CD8+ présents dans l’organisme, un seul va être capable de reconnaitre l’antigène exprimé à la surface des cellules infectées. C’est la sélection clonale. Les LT CD8+ reconnaissent l’antigène grâce à leur récepteur T qui assure donc la spécificité de reconnaissance. 2. La reconnaissance de l’antigène ainsi que l’action de molécules solubles produites par les LT auxiliaires permettent la prolifération clonale et la différenciation clonale des LT CD8+ en Lymphocytes T cytotoxiques (LTc). II.2. Action des LTc Les LTc quittent les ganglions lymphatiques pour rejoindre les tissus infectés. Ils sont alors capables de détruire toute cellule exposant à la surface le même antigène que celui qui a sélectionné le clone préexistant de LT CD8+. Les LTc vont provoquer la destruction de la cellule infectée par deux voies possibles : Apoptose cellulaire : des messagers chimiques émis par le LTc provoque l’apoptose (autodestruction) de la cellule infectée. Il y alors fragmentation de la molécule d’ADN et bourgeonnement de la cellule. Les déchets cellulaires seront éliminés par phagocytose. Lyse cellulaire : les LTc émettent des perforines qui vont, comme leur nom l’indique, perforer la membrane plasmique créant ainsi un choc osmotique. Il y a une brutale entrée d’eau dans la cellule, ce qui provoque sont explosion. Les déchets cellulaires seront là aussi éliminés par phagocytose. Les LTc ont une durée de vie limitée : ils meurent à mesure que l’infection régresse. Certains d’entre eux cependant persistent dans l’organisme et ont une durée de vie plus longue (plusieurs années) avec la capacité de se multiplier pour maintenir leur nombre : ce sont des LTc mémoire. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 4 >> L’étude des réponses immunitaires adaptatives humorales ou cellulaires nous montrent un rôle clé des LT CD4+. Ce sont les pivots, les chefs d’orchestre de la réponse adaptative. III. LE REPERTOIRE IMMUNITAIRE III.1. Acquisition du répertoire immunitaire > Paradoxe : notre organisme contient entre 20 et 30 000 gènes. Or nous possédons plusieurs centaines de millions de clones de LB et de LT différents. Chez un adulte, la population des lymphocytes B est de l'ordre de 1012 dont 107 clones différents. Les anticorps sont constitués d’un assemblage de 2 chaines lourdes et 2 chaines légères identiques deux à deux. Chaque chaine polypeptidique est codée par un gène. Nous devrions alors posséder plus de gènes qu’en contient notre organisme. Nous avons vu en 1ere S le mécanisme d’épissage alternatif qui permet à partir d’un même ARNprémessager de fournir plusieurs ARNm. Mais ce processus n’est pas à l’œuvre ici. > Solution : Les gènes codant pour les chaînes légères et les chaînes lourdes sont morcelés : l'information génétique est répartie en de petits segments distincts, génétiquement différents, et relativement éloignés sur un même chromosome. Lors de la formation des lymphocytes B, à partir des cellules souches de la moelle osseuse, certains de ces segments se rapprochent au hasard grâce à un processus de réarrangement de l'ADN. Ces segments réarrangés constituent finalement le gène de structure codant pour la chaîne légère ou la chaîne lourde. Cette combinatoire est à l'origine, à partir de quelques centaines de fragments de gènes, d'un nombre considérable de gènes responsables de la mise en place des anticorps. La diversité des récepteurs des lymphocytes T résulte d'une organisation similaire des gènes qui les codent. C'est donc grâce à des mécanismes génétiques originaux que l'organisme produit des lymphocytes T et des lymphocytes B d'une infinie diversité. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 5 Activité 5 Maturation du répertoire immunitaire Livre p 292/293 III.2. Maturation du répertoire immunitaire L’organisme produit, au niveau des organes lymphoïdes primaires, un grand nombre de lymphocytes : Les LB sont produits et subissent une maturation au sein de la moelle osseuse (au niveau de la moelle rouge hématopoïétique) ; Les LT sont produits au niveau de la moelle osseuse mais ils migrent ensuite vers le thymus pour y subir leur maturation. Après maturation, les lymphocytes sont immunocompétents, c'est-à-dire capables de défendre l’organisme lorsqu’ils seront passés dans le sang. L’ensemble des clones de lymphocytes immunocompétents constitue le répertoire immunitaire. Chaque lymphocyte (B ou T) possède un Ac membranaire (LB) ou un récepteur T (LT) à sa membrane. Si celui-ci ne rencontre pas son antigène, il est ne se multiplie pas et sera dégradé en quelques semaines. L’organisme produit également des lymphocytes autoréactifs qui reconnaissent ces propres molécules. Il existe plusieurs mécanismes permettant de détruire ou d’inactiver ces lymphocytes autoréactifs. Cependant, certains échappent à ces mécanismes et sont la cause de maladies autoimmunes comme le diabète de type I, la polyarthrite rhumatoïde… Ainsi, la protection de l’organisme est un équilibre dynamique entre la production de cellules immunocompétentes et la répression/élimination de cellules autoréactives. IV. SYSTEME IMMUNITAIRE ET SIDA En 2010, 35 millions de personnes vivent avec le VIH dans le monde. III.1. Présentation du VIH Nature : virus à ARN + transcriptase inverse (rétrovirus) Mode propagation : VIH (virus de l’immunodéficience humaine) est transmis par voie sexuelle ou sanguine ou au cours de la grossesse de la mère à l’enfant (dépend de l’état de la maladie de la mère). Cellules cibles : Les particules isolées dans le plasma n’ont aucune activité métabolique. Les virus sont des parasites intracellulaires. Ils ne peuvent se reproduire qu’après pénétration dans une cellule cible. Les principales cellules cibles du VIH sont les LT CD4+. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 6 III.2. Les trois phases du SIDA Le SIDA (Syndrome d’immunodéficience active) présente, en absence de traitement, trois phases : 1. Primo-infection Après que le VIH se soit amarré au marqueur CD4 par l’intermédiaire d’une GP 120 de son enveloppe, l’ARN viral et la transcriptase inverse sont injectés dans le cytoplasme du LT4. La transcriptase inverse transcrit l’ARN viral en ADN. Cette transcription se fait grâce au matériel génétique de la cellule (nucléotides libres, histones…). Cet ADN viral est intégré au génome de la cellule puis s’exprime c’est-à-dire est transcrit tout d’abord en ARNm viral puis cet ARNm est traduit en protéines virales : l’ensemble de ces particules virales constituent les nouveaux virus qui seront disséminés dans les organes lymphoïdes (ganglions…) dans un premier temps. Au sein des ganglions lymphatiques, les macrophages et monocytes constituent de véritables réservoirs. Pendant cette période, les symptômes se limitent le plus souvent à ceux d’une maladie bénigne. 2. Phase asymptomatique Le virus se multiplie dans les ganglions lymphatiques. Absence de symptômes apparents. Cette période peut durer de 4 à 10 ans. 3. Phase symptomatique : SIDA déclaré Le système immunitaire affaibli par la chute des LT CD4 n’est plus capable d’assurer la protection de l’organisme. Il y a alors développement de maladies opportunistes. A ce jour, aucun traitement ne permet d’éliminer totalement le virus de l’organisme. Les trithérapies permettent cependant de ralentir considérablement l’évolution de la maladie. Mots clefs : Cellule présentatrice de l'antigène, lymphocytes B, plasmocytes, immunoglobulines (anticorps), séropositivité, lymphocytes T CD4, lymphocytes T auxiliaire, interleukine 2, lymphocytes T CD8, lymphocytes T cytotoxiques ; sélection, amplification, différenciation clonales. DOSSIER 3.2 > L’IMMUNITE ADAPTATIVE : PROLONGEMENT DE L’IMMUNITE INNEE 7
