Thème 3A Activité 19 : La réaction immunitaire adaptative à

Thème 3A
Activité 19 : La réaction immunitaire adaptative à médiation humorale
Compétences travaillées
Notions à construire
Alors que l'immunité innée est largement répandue chez les êtres vivants,
l'immunité adaptative est propre aux vertébrés. Elle s'ajoute à l'immunité innée et
assure une action plus spécifique contre des molécules, ou partie de molécules.
Les cellules de l'immunité adaptative ne deviennent effectrices qu'après une
première rencontre avec un antigène grâce aux phénomènes de sélection,
d'amplification et de différenciation clonales.
Les défenses adaptatives associées avec les défenses innées permettent
normalement d'éliminer la cause du déclenchement de la réaction immunitaire.
Capacités
Recenser, extraire et exploiter des informations, y compris expérimentales, sur les
cellules et les molécules intervenant dans l'immunité adaptative.
Concevoir et réaliser une expérience permettant de caractériser la spécificité des
molécules intervenant dans l'immunité adaptative
Concevoir et réaliser des expériences permettant de mettre en évidence les
immunoglobulines lors de la réaction immunitaire.
Attitudes
Faire preuve d’autonomie et de
curiosité
Montrer de l'intérêt pour les progrès
scientifiques et techniques
Une semaine après son passage aux urgences, l’enfant blessé à la cuisse revient avec ses parents affolés car les ganglions de l’aine de leur enfant a augmenté de volume. Vous
soupçonner que le gonflement de ce ganglion lymphatique est une réaction à l’introduction dans l’organisme de cet enfant de bactéries par l’orifice de la piqure.
A partir des documents proposés et vos connaissances, vous allez expliquer aux parents les mécanismes immunitaires adaptatifs mis en jeu.
Document 1 : Electrophorèse des protéines sériques de l’enfant (à gauche) comparée à celle d’un témoin (à droite)
Les anticorps sont des glycoprotéines synthétisées par les plasmocytes, que l’on retrouve dans le plasma et dans d’autres liquides biologiques. Du point de vue fonctionnel, les
anticorps ont été décrits à l’origine comme une classe de protéines sériques induites suite à l'introduction dans l’organisme d'un élément
étranger (généralement un pathogène) et qui se lient spécifiquement au corps étranger qui a provoqué leur synthèse. Par la suite, on a mis en évidence que les lymphocytes B
possèdent une forme membranaire de cet anticorps comme récepteur pour l’antigène (on parle de BCR pour "B cell receptor").
Les anticorps sécrétés sont structurellement identiques à leur équivalent membranaire (à l’exception d’un segment transmembranaire et d’une petite partie intracytoplasmique
que l’on ne retrouve que dans la version membranaire). Les anticorps sont aussi appelés immunoglobulines car on les retrouve, après
électrophorèse des protéines du sérum, dans les différentes fractions (α, β et γ) des globulines. On distingue cinq classes d’immunoglobulines : IgG, IgM, IgA, IgE et IgD, dont la
structure repose chez l’Homme sur un modèle à quatre chaînes (deux lourdes identiques et deux légères identiques). Le terme de gammaglobulines (que l’on rencontre souvent
dans les résultats d’analyses sanguines) n’est pas strictement équivalent à celui d’immunoglobulines.
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Document 2 : Observations microscopiques de ganglions lymphatiques (p 311)
Document 3 : Observations microscopiques électroniques d’anticorps et de complexes immuns (Livre p 312 et 317)
On met des anticorps (solubles) en présence d'antigènes (solubles). On obtient un précipité (insoluble) appelé complexe immun.
Photo a (x 500 000):
Complexe immun
Photo b (x1 000 000):
Une molécule d'anticorps
(en forme de "Y")
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Document 4 : Le Test d'Ouchterlony (Livre p 316)
Principe :
C’est l’immunodiffusion sur gel : les solutions déposées dans les puits creusés dans le gel diffusent de façon homogène dans
toutes les directions autour du puits. Deux auréoles de diffusion peuvent donc entrer en contact lorsqu’elles ont suffisamment
progressé. Cette zone de contact se traduit par un arc de précipitation visible à l’œil nu lorsque les deux solutions réagissent (complexe
immun insoluble).
But de l'expérience :
On veut montrer que les molécules intervenant lors de la réponse adaptative sont spécifiques de l’antigène. Pour cela, on a injecté un antigène à un lapin : de
l’albumine de bœuf. Trois semaines plus tard, on prélève du sérum à ce lapin (tube S) afin de rechercher la présence d'anticorps. Vous allez donc tester la spécificité de ce
sérum à l'aide de différents antigènes :
- tube S : sérum de lapin (à qui on a injecté un antigène)
- tube A : eau distillée (témoin)
- tube B : Caséine
- tube C : Hémoglobine
- tube D : Albumine de bœuf
- tube E : Ovalbumine
Attention, tous les produits utilisés sont des produits de substitution et non de véritables anticorps et antigènes.
Préparation d’un gel d’Agar à couler dans une boîte de Pétri
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Peser dans la coupelle 0,2g d’Agar prélevés à l’aide d’une spatule.
Verser 14 mL d'eau puis l’Agar dans un Bécher et dissoudre soigneusement l’Agar avec la spatule.
Chauffer le mélange en remuant à la spatule jusqu'à ce que le mélange devienne limpide et arrêter au tout début de l’ébullition.
Retirer à l’aide de la pince en bois et déposer environ 5 mL de gel d’Agar chaud et fluide dans une boîte de Pétri.
Egaliser le niveau et supprimer rapidement les bulles.
Ne pas remuer la boîte avant prise du gel d’Agar : environ 5 min.
Réalisation des tests
 Creuser les puits nécessaires avec l’emporte-pièce dans la gélose de la boîte de Pétri (un trou central et 5 trous autour) avec un gabarit. Utiliser le cure-dent
pour éliminer les disques de gélose si nécessaire. Attention à ne pas fendre la gélose.
 Marquer, sous la boite de Pétri, la disposition des produits à déposer dans les puits permettant de révéler la réaction de l’anticorps étudié avec les différents
antigènes proposés. Compléter le schéma de la boîte de pétri ci-dessous en indiquant la disposition des différents produits.
 Remplir les puits. Le produit prélevé dans un tube avec un compte goutte propre doit être déposé dans le puits approprié sans débordement ni bulles et sans
endommager le gel d’agar. La surface de dépôt doit être plane (ni concave, ni convexe).
 Prévoir les résultats , si notre hypothèse de spécificité des anticorps par rapport à un antigène est juste.
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 Observer les résultats une demi-heure plus tard, en plaçant la boîte sur un fond noir en utilisant un éclairage rasant. Noter ces résultats sur le schéma de la
boîte ci-dessous.
 Conclure.
 Réaliser un schéma, à l'échelle moléculaire, permettant d'expliquer les résultats obtenus.
Schéma de la boite de Pétri
Document 5 : Mise en évidence de la structure des anticorps par le modélisation virtuel avec le logiviel Rastop (Livre p 312)
Ouvrir le fichier iggtotal.pdb avec le logiciel Rastop. . Ce fichier représente une immunoglobuline humaine (= Anticorps) entière anti-VIH. Afficher cette molécule en rubans.
Colorer chaque chaîne différemment. Afficher les ponts disulfures présents entre les chaînes.
Sans fermer Rastop, ouvrir le dossier igg-si.edi avec Anagène. Il contient les 4 séquences correspondant aux quatre chaînes de l’immunoglobuline observée avec Rastop.
Attribuer les séquences h, i, l, m, aux 2 types de chaînes mises en évidence à la question précédente.
Comparer ces séquences 2 à 2 (deux chaînes « lourdes » h et i, deux chaines « légères » l et m).
Ouvrir, avec Anagène, le dossier igg-vi.edi. Il contient 8 séquences correspondant aux chaînes lourdes et légères de 4
Anticorps différents.
Effectuer une comparaison des chaînes légères d’une part, et des chaînes lourdes d’autre part.
Noter vos observations. Formuler une hypothèse sur la fonction de cette partie variable.
Compléter et légender le schéma ci-contre d’une molécule d’anticorps.
Fichiers Rastop : iggtotal.pdb
Fichiers Anagène : igg-si.edi, igg-vi.edi.
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Document 6 : Mise en évidence de aa fonction des anticorps (Livre p 312)
Dans Rastop ouvrir 1ACY et 1E 6J qui représentent les extrémités d’un des deux bras courts de deux anticorps anti VIH différents liés avec un antigène (gp120 et p24). Afficher
simultanément ces deux représentations moléculaires à l’écran. Pour chacune, représenter l’antigène sous la forme de sphères rouges et la partie variable de l’anticorps
identifiée sous forme de rubans colorés comme précédemment pour chacune des deux chaînes. Colorer le fond d’écran en blanc.
Copier vos images sous Word et utiliser les fonctionnalités de Word pour les légender.
Préciser la localisation de la zone de fixation de l’Antigène.
Localisation d’un déterminant antigénique
La reconnaissance est la liaison spécifique d’une partie de l’anticorps avec une zone particulière de l’antigène, appelée déterminant antigénique
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Ouvrir dans ANAGENE le fichier « sida03.edi ».
Localiser, à l’aide des fonctionnalités du logiciel, la partie de la séquence de la protéine p24 qui correspond au déterminant antigénique 5.3.
Noter les numéros des acides aminés correspondants.
Ouvrir le fichier « p24.pdb » avec le logiciel RASTOP.
Mettre en évidence le déterminant antigénique 5.3 à l’aide des fonctionnalités du logiciel RASTOP.
Visualisation de la liaison entre le déterminant antigénique et l’anticorps spécifique.
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Ouvrir le fichier « p24+Ac1.pdb », qui représente l’association de la protéine p24 avec un fragment de l’anticorps Ac1.
Identifier : l’anticorps (chaînes H et L), la protéine p24 (chaîne p) et le déterminant antigénique 5.3 à l’aide des fonctionnalités du logiciel RASTOP.
Colorer en blanc le fond de la fenêtre.
Choisir l'angle de vue des molécules et copier le schéma.
Coller le schéma dans un document Word.
Légender le schéma et lui donner un titre.
Ouvrir le fichier « p24+Ac2.pdb », qui représente l’association de la protéine p24 avec un fragment de l’anticorps Ac2.
Refaire de nouveau les étapes B2 à B6.
Comparer les liaisons entre l’antigène p24 et les anticorps Ac1 et Ac2
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Document 7 : Sélection clonale, prolifération et différenciation des lymphocytes B
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Document 8 : Mise en évidence de la monospécificité des Récepteurs des Lymphocytes B (BCR B Cell Receptor)
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