theme-3Bchapitre-3

Thème 3B-Immunologie
Chapitre 3
LE PHENOTYPE MOLECULAIRE AU COURS DE LA VIE
A la naissance, un individu possède des lymphocytes B et des lymphocytes T qui lui sont propres. C’est son
phénotype immunitaire.
Ve phénotype immunitaire évolue au cours de la vie au gré des expositions avec les antigènes.
 Comment se manifestent les réponses successives à un même antigène ?
 Quel est le principe de la vaccination ?
 Comment évolue le phénotype immunitaire d’un individu au cours de la vie ?
1- La maturation du système immunitaire et acquisition du répertoire immunitaire
Dans notre organisme circulent des milliards de clones de lymphocytes capables de reconnaitre chacun un
antigène donné ? Comment un tel répertoire immunitaire est-il généré ?
Activité (Séquence 1 P248- 249)
Doc 1 P248 : Nous avons vu que les deux chaînes des anticorps étaient constituées d’une région constante et d’une
région variable. Pour faire simple, le gène de l’immunoglobuline correspond à la recombinaison de différents
segments génétiques :
- le segment C code pour la partie constante
- les segments V (variable), D (diversité), et J (jonction) codent pour la partie variable.
Il existe de nombreux segments V, D et J. Lors de la maturation des lymphocytes, ceux-ci vont choisir
aléatoirement un segment V, un segment D et un segment J donnés. De ce fait, un lymphocyte ne produira qu’un seul
type d’anticorps. Cependant, comme chaque lymphocyte lors de sa maturation va choisir des segments différents,
un individu peut donc produire une très grande variété d’anticorps différents.
Ainsi pour la chaîne lourde, il existe :
- 200 segments V différents
- 12 segments D différents
- 4 segments J différents
Ceci permet donc de produire 200*12*4 = 9600 chaînes lourdes différentes.
Le même processus se produit pour les chaînes légères : l’organisme peut donc produire environ 1000 chaînes
légères différentes.
Ces deux chaînes vont participer à la fabrication des anticorps : il peut donc existe 9600*1000 = 9 600 000
anticorps différents, expliqués directement par le génotype de l’individu. Ces lymphocytes peuvent également
ensuite subir des mutations (ces régions V D et J mutent très facilement), …
Les mécanismes analogues existent pour les lymphocytes T.
Réarrangement des segments de gènes à l’origine des chaines lourdes et légères
Bilan
La présence dans notre organisme de milliards de clones de lymphocytes capables
chacun de reconnaître un antigène donné est la conséquence de deux mécanismes complémentaires :
– la production dans la moelle osseuse, par des mécanismes génétiques aléatoires et complexes, de prélymphocytes B ou T qui diffèrent par leur immunoglobulines membranaires ;
– une élimination des clones de cellules autoréactives (c’est-à-dire celles susceptibles de déclencher une
réaction immunitaire contre des molécules du « soi ») de telle sorte que le répertoire immunitaire (les clones
de lymphocytes immunocompétents qui passent dans la circulation) est constitué par les lymphocytes capables
de déclencher une réaction immunitaire uniquement contre les molécules n’étant pas des molécules
normalement présentes dans l’organisme.
2- La mémoire immunitaire (Séquence 2 P250-251)
Problème 1 : Lors d’une infection, le système immunitaire produit des anticorps et des lymphocytes
spécifiques de l’agent infectieux. --> Comment le système immunitaire réagit-il face à un agent
infectieux qu’il a déjà rencontré ?
Bilan 1 :
Suite à un premier contact avec un AG, le système immunitaire possède une mémoire immunitaire qui lui permet lors
d’une infection par le même AG de répondre de façon plus rapide et plus efficace, donc de ne pas déclarer la
maladie.
La première rencontre avec un AG induit la réponse primaire. Elle se traduit au niveau des AC par un délai de
plusieurs jours avant que n’apparaissent des AC spécifiques de l’AG. Ce délai est nécessaire aux différentes étapes
de sélection, amplifications et différentiations clonales des LB en plasmocytes. Ce délai se traduit par une maladie.
Les plasmocytes sont des cellules à durée de vie courte, ils meurent rapidement. Parallèlement les AC sont
dégradés et on observe au bout de quelques semaines un taux quasi nul d’AC.
Lors de la deuxième rencontre avec le même antigène : la réaction secondaire se produit. Au niveau des AC, on
observe un délai dans leur production plus court, un taux plus élevé, une durée de vie plus longue. Cette réaction
plus rapide et amplifiée empêche le développement de l’AG et donc la maladie.
Cette réponse secondaire repose sur la présence de LB mémoires mis en place lors d’un premier contact avec l’AG.
Les LB mémoires non transformés en plasmocytes sont plus nombreux que les LB initiaux, vierges et capables de
répondre plus vite par une libération plus importante d’AC spécifique de l’AG.
Remarque : Le même processus de mémoire existe pour les LT8 et LT4.
Notons à nouveau que cette mémoire est spécifique d’un antigène donné. Le document 2 montre les réponses
primaire et secondaire d’un individu suite à l’injection successive d’un même antigène X. Lors de la seconde
injection, on introduit également dans l’organisme un antigène Y, différent de l’antigène X. Cet antigène Y provoque
une réponse de type primaire (délai de plusieurs jours, faible amplitude des variations du taux d’anticorps
circulants). La production de cellules à mémoire vis-à-vis de l’antigène X n’a pas d’effet sur l’antigène Y.
3- La vaccination, une mise en mémoire (Séquence 3 P252-253)
Problème 2 : La réponse immunitaire contre un agent infectieux est plus rapide et plus intense lorsque
l’organisme l’a déjà rencontré. Lors de la vaccination, l’Homme met à profit cette mémoire immunitaire->
Comment la vaccination permet-elle une protection face aux agents infectieux ?
a- Principe et mode d’action des vaccins (doc. 1 à 4, p. 340-341)
Une première infection, guérit contre un virus, immunise souvent contre le même virus.
Cette immunité acquise naturelle peut être reproduite naturellement par l’administration d’un vaccin. Lors d’une
vaccination, dans certains cas, on introduit dans l’organisme tout ou une partie d’un agent pathogène rendu
inoffensif mais gardant un pouvoir immunogène. Cette introduction provoque une réaction immunitaire protectrice
pour l’organisme et permet la production de cellules à mémoire. A la suite de la vaccination (ou lors d’un rappel), une
exposition de l’organisme au microorganisme provoque une réponse immunitaire de type secondaire plus rapide et
plus efficace que la réponse primaire et qui élimine l’agent pathogène.
Les vaccins classiques sont des préparations contenant des micro-organismes tués, des extraits microbiens ou bien
des micro-organismes vivants (ou leurs toxines) atténués par des traitements physiques ou chimiques (voir
document 3).
b- Le rôle des adjuvants
Le mot adjuvant vient du latin adjuvare qui signifie « aider » ou « aide ». Un adjuvant immunologique est une
substance qui - quand elle est administrée (avalée, inhalée, injectée...) conjointement avec un
active, prolonge, renforce ou module le système
en soi de vertu antigénique
antigène - stimule,
immunitaire, bien que cette substance n'ait pas elle-même et
C'est Gaston Ramon qui, en 1925, « instaure le principe des substances adjuvantes et stimulantes de l'immunité,
technique qui permet d'obtenir des sérums plus riches en antitoxines en joignant au vaccin une substance irritante
pour les tissus ».
Les adjuvants sont de nature diverses mais on distingue deux grandes catégories :
- ceux qui favorisent la biodisponibilité des antigènes au niveau du lieu d'injection: par exemple on utilise des
émulsions à base d'huile avec un stabilisant. C'est le cas de l'adjuvant incomplet de Freund (une émulsion d’huile de
paraffine contenant comme émulsifiant l’Arlacel A).
- ceux qui activent l'immunité innée en stimulant ses cellules par leurs récepteurs PRR (famille de récepteurs liant
des molécules caractéristiques de pathogènes). C’est le cas des aluns ou sels d'aluminium.
Avec cette deuxième catégorie d'adjuvant, on fait croire au SI qu'il y a un danger en activant l'immunité innée
(chargée de déceler les dangers dans l'organisme : infection, nécroses...). Or on sait que pour qu'il y ait une bonne
réponse adaptative, il faut que l'immunité innée soit activée (ainsi si on injecte un antigène moléculaire purifié sans
adjuvant la RI contre cet antigène sera médiocre). Ces adjuvants déclenchent une inflammation avec activation des
cellules dendritiques notamment indispensables à la génération de la réponse adaptative.
4-
L'évolution du phénotype immunitaire (séquence 4 P254-255)
Définition : Ensemble des caractères observables, impliqués dans les réactions immunitaires, résultat de l'expression
du génome. Il peut se définir:
* au niveau de l'organisme: séropositivité
* au niveau cellulaire: clones de LB et de LT; LB mémoires; LT mémoires; plasmocytes; Ltc
* au niveau moléculaire: présence de tel anticorps circulants; présence de tel récepteur membranaire T ou B
Problème « : Lors d'une vaccination ou d'une rencontre naturelle avec un agent infectieux, le système immunitaire d'un individu
produit des lymphocytes mémoires. Ces cellules agissent sur le phénotype immunitaire. → Comment le phénotype immunitaire
évolue-t-il au cours de la vie ?
a- Une diversité remarquable du répertoire immunitaire
Le phénotype immunitaire, c’est-à-dire l’ensemble des spécificités des LB et des LT (dues à leur récepteur) à un
moment donné de la vie d’un individu résulte d’une interaction complexe entre le génotype et l’environnement.
Grâce à des mécanismes génétiques originaux, l’organisme produit des lymphocytes T et B d’une infinie diversité :
c’est le répertoire immunologique formé des anticorps (circulants ou membranaires des LB) et des récepteurs
membranaires des LT (cf. chapitre 2)
2° Une interaction entre génotype et environnement
Parmi les cellules immunitaires, la très grande majorité, notamment celles qui sont potentiellement dangereuses
pour l’organisme (« auto-réactives »), sont éliminées. Celles qui subsistent sont sélectionnées par les antigènes des
cellules malades ou des pathogènes présents, leur effectif augmente et apparaissent des lymphocytes mémoires
spécifiques des Ag rencontrés : le phénotype immunitaire évolue donc au cours de la vie (la vaccination : c’est
une technique médicale qui permet de protéger l’individu de certaines maladies infectieuses en induisant une
modification du phénotype immunitaire et fait donc évoluer artificiellement le phénotype immunitaire de l’individu)
en s’adaptant:
*Avant la naissance: ni l'embryon, ni le fœtus n'ont un système immunitaire fonctionnel. A partir du 3° mois de
grossesse, le phénotype immunitaire du fœtus est le résultat d'une immunité passive (transfert d'Ac de la mère
vers le fœtus, au travers de la barrière placentaire.
*Après la naissance, le phénotype est le résultat
- De l'immunité passive: les Ac maternels vont protéger l'enfant pendant les premiers mois de sa vie. Ils
disparaîtront progressivement "victime" du catabolisme cellulaire
- De la mise en place du système immunitaire de l'enfant qui devient fonctionnel grâce à des mécanismes
génétiques originaux (l'organisme produit des LB et des LT d'une infinie diversité); Ce système génétique
particulier est à l'origine de la variabilité du phénotype. Cela concerne le répertoire immunologique. (LB et LT
vierges)
- De la mise en place naturellement de l'immunité adaptative: l'enfant rencontre des Ag présents dans
son environnement, l'Ag qui a réussi à franchir les barrières naturelles est à l'origine de la sélection d'un clone de
LB, de LT4 et/ou de LT8 pré-cytotoxiques. Ces cellules sélectionnées sont à l'origine de cellules effectrices qui
n'existaient pas auparavant dans l'organisme: les plasmocytes et les LT cytotoxiques. Elles sont également à
l'origine des LB et LT4 mémoires qui n'étaient pas également présents dans l'organisme. Tout au long de sa vie,
l'enfant sera confronté en permanence aux différents Ag présents dans son environnement. Ils seront à l'origine
de plasmocytes, de LTc, de cellules mémoires spécifiques de l'enfant qui devient fonctionnel grâce à des
mécanismes génétiques originaux (l'organisme produit des LB et des LT d'une infinie diversité); Ce système
génétique particulier est à l'origine de la variabilité du phénotype. Cela concerne le répertoire immunologique
cet Ag. L'évolution du phénotype immunitaire récapitule ainsi l'histoire des contacts antigéniques d'un individu.
- De la mise en place artificiellement de l'immunité acquise: le phénotype immunitaire peut être
volontairement modifié en provoquant une immunisation active, à titre préventif, par la vaccination.
(Eventuellement par une immunisation passive artificielle: le phénotype immunitaire est volontairement modifié
par injection d'Ac, à titre curatif, c'est la sérothérapie).
Exemple du VIH

avant la vaccination : existence de clones de LB, de LT vierges (pas de plasmocytes, ni d’AC spécifiques au
VIH, ni de LB ou LT mémoire, ni de LTc) : parmi ces clones, certains ont des récepteurs spécifiques au déterminant
antigénique d’un virus

après la vaccination, sont apparus des effecteurs spécifiques au VIH : Ac circulants spécifique au virus,
des LTc, des LB et LT4 mémoire à durée de vie longue et nombreux.
Le phénotype immunitaire change sans cesse en s’adaptant à l’environnement = variabilité. Il résulte d’une
interaction complexe entre le génotype et l’environnement.