Corps humain et santé Chapitre 2 : L`IMMUNITÉ ADAPTATIVE

Thème 3A : Corps humain et santé
Chapitre 2 : L'IMMUNITÉ ADAPTATIVE
Rappel – mise en situation :
Le système immunitaire = ensemble de cellules spécialisées dans la détection et
l’élimination de tout élément étranger à l’organisme (= antigène).
L’immunité innée correspond à l’intervention, lors de la présence d’un corps
étranger, de cellules immunitaires non spécialisées (cellules dendritiques et
mastocytes, macrophages et granulocytes...). Cette réponse est systématique,
immédiate et s’attaque à tout élément étranger.
Si elle s’avère insuffisante, elle va activer l'immunité adaptative (ou immunité
acquise).
Cette seconde réponse, correspond à la mise en place d’effecteurs (Anticorps et
lymphocytes) dirigés spécifiquement contre un corps étranger ou une partie de ce
corps étranger.
Fiche à distribuer 1 - 2
1 Expérience bordas p.310 doc.2
La réaction adaptative est constituée de deux réactions différentes : la réaction
humorale et la réaction cellulaire. Ces deux réactions présentent des mécanisme
séparés mais elles sont complémentaires
2 coopération lymphocytes
Il existe différents types de lymphocytes. Leurs actions sont complémentaires
1- La réaction adaptative humorale dépend de la spécificité de la liaison
antigène-anticorps
TP 1 Ouchterlouny Correction (doc.1 p. 300)
résultat ouchterlony schéma (tableau) : Liaison antigène / anticorps
Abs de liaison avec le mauvais antigène
3 complexe immun MET
4 schéma d'un complexe immun
Environ 5 jours après le contact, on observe l’apparition de molécules en solution
dans le sang : les anticorps dirigés contre le pathogène. C’est la réaction
immunitaire adaptative humorale.
5 Image grippe
La grippe est un virus responsable d’épidémie saisonnière dans le monde entier. Ce
virus possède une enveloppe contenant de nombreuses protéines dont
l’hémagglutinine (H) et la neuraminidase (N). Ce sont ces protéines qui déclenchent
la réponse immunitaire : on parle d‘antigènes.
Les anticorps produits sont des anticorps anti-H et anti-N. La présence d’un
anticorps dans le sérum d’un individu est appelée séropositivité.
Remarque : Ce terme ne doit pas être restreint au VIH. La séropositivité pour le VIH
correspond à la présence d’anticorps spécifiques, dirigés contre certaines protéines
du virus
TP elisa.
6 résultats elisa
Schéma au
tableau résultats
Elisa pour 3 cas :
- témoin négatif
- témoin positif, C1
- patient
7 structure d'un anticorps (doc. 2 p. 301)
Schéma d’un anticorps au tableau
Un anticorps est constitué de :
- 2 chaînes lourdes (ou H « heavy ») identiques
- 2 chaînes légères (ou L « light ») identiques
- les régions variables d'une chaîne lourde et
d'une chaîne légère formant le site de fixation
de l’Ag,
- les régions constantes des 2 chaînes lourdes
formant le site de liaison aux phagocytes,
8 structure d'un anticorps détails
Les anticorps sont des immunoglobulines, protéines circulantes dans le milieu
extracellulaire (sang et lymphe), et dirigés spécifiquement contre des antigènes.
9 zones variables et hypervariables d'un anticorps
10 variabilité et hypervariabilité (doc 3b p. 301)
11a détail d'un anticorps avec antigène
11b détail d'un anticorps sans antigène
Ces régions variables présentent des zones hypervariables, correspondantes sur
les chaînes légères et lourdes. Ce sont ces zones hypervariables qui sont
directement impliquées dans la fixation d'un antigène spécifique.
Cette liaison spécifique se fait par complémentarité spatiale et affinité chimique.
2- Mécanismes d’activation de la production d’Ac pendant la réaction
adaptative humorale.
12 doc. 1a p. 302
Dans les trois expériences, des globules rouges ont été cultivés en présence de
lymphocytes.
Expérience 1 : témoin positif, elle permet de vérifier que le virus de la grippe, par
l’intermédiaire de l’hémagglutinine, est capable d’agglutiner des globules rouges.
Expérience 3 : témoin négatif, les globules rouges incubés avec des lymphocytes
dans le milieu de culture ne peuvent s’agglutiner en absence de virus.
L'expérience 2 montre qu’en présence de lymphocytes provenant d’individus
infectés, le virus de la grippe n’est plus capable d’agglutiner les globules rouges. On
observe la présence de plasmocytes, dérivant des lymphocytes B et absents de la
culture 1. L’infection virale provoque la formation de plasmocytes à partir de
lymphocytes B, ces plasmocytes produisent des anticorps qui, en se fixant aux
particules virales, empêcheraient l’hémagglutinine d’agglutiner les globules rouges.
13 doc. 1c p. 303
l’augmentation de la production d’anticorps provient d’une prolifération des
lymphocytes B associée à leur différenciation en cellules sécrétrices d’anticorps :
les plasmocytes.
14 doc. 2 p. 302
Les résultats de l’expérience d’Edelman montrent que, chez une souris, quelques
lymphocytes sont capables de reconnaître et de se fixer à un antigène particulier
qu’ils n’ont pourtant jamais rencontré auparavant. Cela signifie que quelques
lymphocytes spécifiques d’un seul antigène préexistent chez un individu, les autres
lymphocytes devant être spécifiques d’autres antigènes. Ces résultats sont bien en
faveur de la théorie de la sélection clonale
Une très grande variété de lymphocytes B préexiste avant tout contact avec
un antigène. (107 clones différents de LB, c'est le répertoire immunitaire inné).
Chaque lymphocyte B n’est capable de reconnaître que son antigène
spécifique grâce à des anticorps ancrés dans la membrane du lymphocyte B
(nommés récepteurs B).
Etapes de l'activation des LB et production d'Anticorps
Schéma des étapes de la production d’Ac au tableau:
15 ganglion lymphatique X40
16 ganglion lymphatique X100
17 ganglion lymphatique X1000
18 lymphocyte
19 sélection et amplification LB
- Phase de sélection clonale (= reconnaissance) :
Au niveau d’un ganglion lymphatique, l’entrée d’un Ag ou de CPA qui présente des
déterminants antigéniques à sa surface va être détectée par quelques LB, ceux
possédant les Ac membranaires capables de se lier aux peptides antigéniques.
Parmi les millions de lymphocytes B, sont donc sélectionnés que ceux capables de
reconnaître l’Ag. La liaison entre l'antigène et l’anticorps membranaire active le
lymphocyte B.
- Phase d’amplification clonale (= multiplication) :
La sélection d’un lymphocyte B provoque la formation d’un clone par multiplication
(mitoses) de celui-ci. Il y a expansion clonale donc toutes les cellules produites
possèdent la même spécificité vis-à-vis de l’antigène.
20 Plasmocyte MET
21 structure d'un plasmocyte schéma
- Phase de différenciation :
La majeure partie des lymphocytes B obtenus se différencient en plasmocytes
sécréteurs d’anticorps circulants spécifiques de l’Ag.
Une petite partie forme des lymphocytes B mémoires, inactifs au cours de cette
première rencontre avec l’antigène. Ils sont plus nombreux que les LB initialement
présents et ont une durée de vie longue.
Bilan : Les anticorps sont des effecteurs de l’immunité adaptative humorale.
Ils sont produits par les plasmocytes, eux-mêmes issus de la différenciation
des lymphocytes B spécifiques de l'antigène. Les lymphocytes B eux mêmes
ne sécrètent PAS d’anticorps.
Cette différenciation est contrôlée par les LT4 (via des interleukines).
22a Schéma bilan à distribuer
22b schéma bilan différent mais à individualiser les phases
Action des anticorps, effecteur de l'immunité adaptative humorale
Schéma au tableau : action variées des anticorps circulants mais phagocytose
finale : complexe immun → phagocytose / virus / multiplication→ phagocytose
23 phagocytose d'un complexe immun (doc. 3 p. 303)
Les Ac solubles (non fixés) circulent dans le sang et la lymphe. La partie constante
de l’anticorps est reconnue par les cellules phagocytaires exprimant des récepteurs
de cette partie constante. Cette reconnaissance facilite alors la phagocytose et
l’élimination de l'antigène (voir chapitre 1).
24 complexe immun
25 virus et ac
Les anticorps forment des complexes immuns qui neutralisent les Ag solubles
circulants.
Lorsque les Ag sont en fait des molécules membranaires de micro-organismes, les
Ac se lient à ces molécules et forment des complexes immuns tout autour de la
cellule infectée ou étrangère :
- ce qui facilite la phagocytose par les macrophages et les granulocytes,
- ce qui ralentit la multiplication bactérienne
- ce qui bloquent la pénétration dans les cellules des virus en se liant aux protéines
virales externes
- et, en restant dans le sang, ils participent à la mémoire de l’immunité.
Bilan : Les anticorps sont des protéines, des immunoglobulines. Leur partie
variable reconnaît spécifiquement UN antigène. Leur partie constante facilite
l’élimination du complexe immun car elle est reconnue par les phagocytes.
La grande diversité des anticorps préexiste avant la rencontre à l’antigène.
L'action des anticorps permet une application médicale : la sérothérapie
Elle consiste en l'injection massive d'anticorps spécifique d'une maladie ou
d'une toxine (exemple : anticorps spécifique de la toxine tétanique,
antivenins, …)
Cet apport d'anticorps permet de lutter contre une toxine circulante en
quantité finie dans le corps mais ne confère qu'une immunité à cours terme
contre une infection.
(pour la semaine suivante:interpréter l'expérience doc. 1 p. 304)
3- La réaction immunitaire adaptative cellulaire est liée à l'action des
lymphocytes T CD8
Document 1 p 304 + schéma explicatif (2 étapes) :
Schéma : LT activé + cellule infecté / cellule saine (avec éclatement cellule et
augmentation du chrome dans le milieu
La réunion de cellules infectées par le virus de la chorioméningite et de
lymphocytes T provoquent une augmentation du chrome marqué dans le milieu
Les lymphocytes T CD8 provoquent l'éclatement des cellules infectées.
Schéma, : LT activé / non activé + cellule infecté
Les lymphocytes T issus d'une souris non exposé au virus ne provoquent pas la
lyse des cellules infectées
L'action des lymphocytes CD8 est liée à une immunité qui s'acquiert au contact de
l'antigène
Schéma
recepteur T
Les LT CD8 possèdent :
- leurs récepteurs T (ou TCR : T cell receptor) spécifiques : reconnaissent les
déterminants antigéniques présentés sur les membranes des cellules de
l’organisme (CPA, cellules infectées par un virus, cellules cancéreuses). Cette
reconnaissance active le lymphocyte T CD8. les LT8 possèdent un grand nombre
de récepteurs T8 spécifique d’UN antigène (la diversité des récepteurs T est aussi
importante que celle des anticorps sur les LB). C'est la phase de sélection clonale.
Remarque : les récepteurs T sont légèrement différents des anticorps présents sur
les lymphocytes B (les récepteurs B). Ils ne sont constitués que de deux chaînes
formées d'une partie constante et d'une partie variable
- un récepteur CD8 (marqueur de différenciation / permet d'établir un lien avec le
CMH : complexe majeure d'histocompatibilité – stabilisation du contact LB / cellule)
-
Action des lymphocytes T cytotoxiques, effecteur de l'immunité adaptative
cellulaire
Schéma au tableau : sélection clonale / amplification clonale / différentiation en LT
cytotoxique puis scan des cellules dans l'ensemble des tissus : apoptose / lyse
29 reconnaissance LT
30 multiplication LT
Le contact du lymphocyte T8 avec l’antigène (à condition qu’il soit présenté par une
molécule du CMH d’une CPA) entraîne leur sélection, leur multiplication puis leur
différenciation en lymphocytes T cytotoxiques actifs
production de LT CD8 mémoires.
32 Contact LTC / cellule infectée virus
Après différentiation, les lymphocytes T cytotoxiques reconnaissent une cellule
infectée par contact entre la cellule et le récepteur T (présentation de fragments des
protéines produites par les cellules)
34 Mécanisme de destruction cellule infectée
Ce contact entraîne la mort de cette cellule selon 2 mécanismes :
- par lyse : le LTc libère des protéines (perforines) capables de créer des pores dans
la membrane des cellules à éliminer. Le milieu extracellulaire pénètre alors dans la
cellule, qui meurt par éclatement.
- par suicide (= apoptose) : le LTc libère des molécules chimiques capables de se
fixer sur certains récepteurs de la cellule à éliminer. Ces molécules constituent un
message qui va stimuler la mort de la cellule par apoptose = mort cellulaire
programmée (la cellule se suicide).
Les débris cellulaires seront alors phagocytés par les cellules phagocytaires.
Schéma bilan LT8
Bilan : Les lymphocytes T cytotoxiques sont des effecteurs de l’immunité
adaptative. Ils sont issus d’une population de lymphocyte T8 sélectionnés par
l’antigène dont il est spécifique. La multiplication et la différenciation des LT8
en LT cytotoxiques nécessitent l’intervention des LT 4.
Ce sont les lymphocytes T cd8 qui sont impliqués dans l'élimination des
cellules cancéreuses. les protéines du soi sont présentées à la surface par
toutes les cellules, les protéines modifiées des cellules cancéreuses sont
considérer comme des antigènes.
NB : Les cellules greffées présentent des éléments étrangers à leur surface et
provoquent le même type de réactions que les cellules infectées par un virus
4- Les lymphocytes T CD4 (helper=auxiliaire) sont les pivots de la réaction
immunitaire adaptative
37 graphique sida
Les LT4 infectés par le VIH sont détruits par des LT cytotoxiques. (La mort par le
VIH lui-même est secondaire : seul 1 LT4 sur 10 000 est détruit par la multiplication
du virus / 1 sur 40 meurt au stade SIDA)
Cette destruction des LT4 empêche la stimulation, par les interleukines, des LB et
LT8 et donc, il n'y a plus ni production d’anticorps par les plasmocytes, ni
lymphocytes cytotoxiques. Cette déficience des défenses immunitaires acquises
entraîne l’apparition de maladies opportunistes.
Les conséquences de l’effondrement des défenses immunitaires prouvent qu’en
permanence les mécanismes immunitaires sont à l’œuvre et montrent le rôle
essentiel des lymphocytes T4 dans la majorité de ces réactions.
Doc2 p. 309 ; chambre de marbrook
On isole des lymphocytes B et T d'une souris auquel on a injecté des globules
rouges de moutons (anticorps). Après culture, on extrait le milieu de culture et on le
met en contact avec des globule rouge de mouton
B seul : légére agglutination
T seul : pas agglutination
B et T ensemble : agglutination
B et T séparé par une membrane semi-perméable : agglutination
39 rôle il2 (doc. 3 p. 309)
40 schéma rôle lt4
41 sélection multiplication et différentiation lt4
Schéma rapide au tableau
En présence d’un antigène, les
lymphocytes T4 portant le récepteur T
spécifique de cet antigène se multiplient. Ils subissent les mêmes étapes de
sélection clonale, multiplication puis se différencient en LT 4 sécréteurs.
Comme pour les lymphocytes B et T8, une partie des lymphocytes T4 constituent
des LT 4 mémoires (qui faciliteront la réponse immunitaire en cas d’un second
contact avec l’antigène).
Les lymphocytes T4 sécréteurs émettent des interleukines = messagers chimiques
qui stimulent la multiplication et la différenciation des lymphocytes B et T8.
Bilan : Les LT4 sont les pivots de la réponse immunitaire acquise. Ils
entraînent via la sécrétion d’interleukines, la multiplication et la
différenciation des LB en plasmocytes sécréteurs d’anticorps et des LT8 en
LT cytotoxiques tous deux effecteurs de l’immunité adaptative.
5- La maturation du répertoire immunitaire
schéma en parallèle
42 création répertoire immunitaire (doc. 3 p. 307)
43 synthèse anticorps (détail)
Le répertoire très diversifié des LT et des LB s’élabore dans les organes lymphoïdes
primaires (moelle osseuse pour les LB et thymus pour les LT). Des lymphocytes
sont produits de façon continue aléatoirement selon des mécanismes génétiques
complexes. Cette très grande variété de lymphocytes produits est potentiellement
capable de reconnaître l’immense diversité des pathogènes possibles. On estime
que le nombre de clones différents de LT est de l’ordre du milliard : c’est le
répertoire immunitaire.
44 Maturation LB / LT (doc. 2 p. 307)
45 Maturation LT
46 Maturation LB
Lors de la maturation, les pré-lymphocytes qui reconnaissent le soi sont éliminés
par apoptose (mort cellulaire programmée) pour éviter toute attaque contre le soi.
La maturation du système immunitaire résulte d’un équilibre dynamique entre la
production de cellules et la répression ou l’élimination des cellules auto-réactives.
Dans un second temps, les lymphocytes immunocompétents « naïfs » qui survivent
vont se répartir dans les différents organes lymphoïdes primaires et secondaires
dans l’attente d’une sollicitation par un antigène. Leur multiplication se fait au gré
des rencontres avec les antigènes.
Ainsi, le système immunitaire adaptatif se construit au cours de la vie de l’individu
en fonction des micro-organismes rencontrés. Le système immunitaire garde ces
rencontres en mémoire grâce aux lymphocytes mémoire.
Doc. 1 p. 306 :
Chez des individus parfaitement sains, le marquage de lymphocytes T par des
molécules du CMH associées à un fragment d’une protéine de l’organisme montre
une différence significative par rapport à un marquage sans fragment protéique.
Ces résultats traduisent donc la présence chez ces individus de lymphocytes T
spécifiques d’une molécule de l’organisme.
Les cellules isolées dans l’étape précédente ont la capacité à proliférer lorsqu’elles
sont cultivées en présence de monocytes présentant la molécule GAD65. Or cette
situation devrait se présenter in vivo chez un individu sain puisque toute cellule
présente ses propres molécules en surface. Si ces cellules ne peuvent proliférer in
vivo, cela signifie qu’elles ont été inhibées chez des individus sains.
Chez les individus diabétiques, et contrairement aux individus sains, les
lymphocytes spécifiques de GAD65 prolifèrent comme si GAD65 était une molécule
étrangère. On peut donc supposer que chez les individus diabétiques, les
mécanismes d’inhibition évoqués précédemment sont déficients, ce qui provoque
l’élimination spécifique des cellules exprimant GAD65 : les cellules bêta du
pancréas
Malgré tout, il arrive que des cellules réagissant avec le soi soient produites
sans être éliminées. Dans ce cas, les lymphocytes attaquent le soi : on parle
alors de maladie auto-immune.
6- immunité et évolution
voir livre p. 310 / 311
voir TP 15 :