Exercice 1. La syphilis est une maladie sexuellement transmissible
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Exercice 1. La syphilis est une maladie sexuellement transmissible due à une bactérie pathogène, le Tréponème pâle. Un test immunologique fondé sur la recherche d'anticorps permet de détecter si un individu a été en contact avec la souche infectieuse. Trouvez dans le document les arguments ayant permis de dire qu’un des deux individus est séropositif pour le tréponème pâle. Document : on est capable d'isoler les antigènes tréponémiques et de les fixer sur des microbilles de latex. Ces microbilles sont placées dans différents sérums. On peut observer au microscope avec un grossissement x 600 le résultat de cette mise en contact. Sérum d’un individu 1 mis en contact avec des microbilles de latex portant des antigènes de tréponème Sérum d’un individu 2 mis en contact avec des microbilles de latex portant des antigènes de tréponème Aide à l’interprétation Photographies Solution avec microbilles de latex et antigènes tréponémiques Exercice 2. Lors d’une vaccination contre la diphtérie, le sujet reçoit de l’anatoxine diphtérique qui devient toxine diphtérique ayant perdu son pouvoir pathogène mais conservant son pouvoir immunogène. Il développe alors en quelques jours une immunité par la production d’anticorps. Ces anticorps, libérés dans le milieu intérieur, neutralisent la toxine diphtérique. Des expériences sont réalisées pour déterminer le mode d’action des anticorps au cours de cette neutralisation. Le document ci-dessous présente ces expériences et leurs résultats. À partir du document fourni, montrez que la neutralisation de la toxine diphtérique se réalise par la formation d’un complexe immun spécifique. Document. Expériences réalisées sur des cobayes. Exercice 3. Dégagez de l'étude du document les informations qui révèlent l'existence d'une mémoire immunitaire et la nature des effecteurs mis en jeu dans ce protocole. Document : résultats d'expériences de transplantation de peau entre souris de souches différentes. Exercice 4. On souhaite savoir si deux patients ont été en contact avec des antigènes connus et si ces antigènes sont présents chez eux dans les mêmes proportions. Pour cela on s'intéresse à la formation de complexes immuns (complexe spécifique antigène-anticorps). L'utilisation de gélose permet une migration rapide des molécules antigéniques, ce qui facilite ainsi la formation et l'observation de tels complexes. À partir de l'exploitation du document, fournissez les arguments permettant : - d'indiquer si ces patients possèdent dans leur organisme les antigènes Ag1 recherchés; - de préciser lequel des patients 1 ou 2 possède la plus grande concentration d'antigènes. Document : principe du dosage d’un antigène par la technique de Mancini. La formation des complexes immuns selon cette technique se réalise sur une plaque recouverte d'une gélose, de hauteur constante sur toute la surface de la plaque et à laquelle est mélangée un sérum contenant des anticorps anti-antigène Ag1. Les solutions de concentrations décroissantes (C1, C2, C3 et C4) et connues d'antigène Ag1 sont placées dans les puits creusés dans la gélose selon le schéma cidessous. Les antigènes diffusent dans la gélose. Exercice 5. À partir des seules informations extraites du document : - déterminez la cause de la mort ou de la survie des cobayes A, B, C, D, E et F - indiquez comment la vaccination par le BCG a modifié le phénotype immunitaire du cobaye B. Document : expériences réalisées avec des cobayes A, B, C, D, E et F de même souche Le bacille de Koch (BK) est la bactérie responsable de la tuberculose. Le bacille de Calmette et Guérin (BCG) est le bacille de Koch atténué, c'est-à-dire rendu non pathogène. Exercice 6. Lorsqu'un organisme rencontre plusieurs fois au cours de sa vie le même agent pathogène, la réponse immunitaire vis-à-vis de cet agent est de plus en plus efficace. Montrez à partir de l'étude du document que l'intensité des réponses immunitaires, développées suite à des infections répétées par le virus de la grippe, repose sur l'existence d'une mémoire immunitaire spécifique. Document. L'individu du document a été en contact du virus de la grippe à trois reprises : la première fois à l'âge de 2 ans, puis à l'âge de 5 ans et 20 ans. Individu à 2 ans en contact avec le variant 1 du virus de la grippe variant 1 du virus de la grippe Le même individu à 5 ans en contact avec le variant 2 du virus de la grippe. variant 2 du virus de la grippe Le même individu à 20 ans en contact avec le variant 3 du virus de la grippe variant 3 du virus de la grippe Remarque 1 : Les trois variants correspondent au virus de !a grippe dont certains antigènes diffèrent. Remarque 2 : Seule l'évolution des taux d'anticorps liés aux antigènes du variant 1 est étudiée. Représentation simplifiée d'un document extrait de Janeway et al. Immunologie. De Boeck. Exercice 7. Lors de l'élimination d'un antigène, la défense acquise fait intervenir des cellules immunitaires et diverses molécules chimiques qui leur confèrent des propriétés de reconnaissance, de communication et de neutralisation des antigènes. Indiquez le rôle et les propriétés des diverses molécules intervenant lors des différentes étapes qui conduisent à la destruction d'une cellule infectée par les lymphocytes T. Votre réponse, qui inclura une introduction, un développement structuré et une conclusion, sera illustrée de schémas notamment ceux du récepteur des lymphocytes T et de la lyse cellulaire. Exercice 8. Chez certains animaux, une protéine de réserve appelée vitellogénine est transportée par le sang puis stockée dans les ovaires. On émet l'hypothèse que chaque vitellogénine est spécifique de l'espèce qui la fabrique. À partir de l'analyse des résultats présentés dans le document, indiquez si l'hypothèse précédente est validée ou non. Document. Résultats du test d'Ouchterlony. Dans une boîte de Pétri renfermant un gel d'agarose, 7 puits ont été creusés et reçoivent : • • Exercice 9. dans le puits central, du sérum d'un Lapin ayant reçu plusieurs jours avant le prélèvement une injection de vitellogénine de Xenopus laevis (protéine capable d'induire la synthèse d'anticorps chez le Lapin) dans les puits périphériques, 1. du sérum de lapin normal 2. de la vitellogénine de Xenopus laevis femelle 3. du sérum de Xenopus laevis mâle 4. de la vitellogénine de Xenopus borealis femelle 5. de l'albumine d'œuf de poule 6. de la vitellogénine de Xenopus tropicalis femelle. Remarque : le sérum est un extrait sanguin débarrassé des cellules du sang. On cherche à expliquer la résistance de certains individus au Virus de l'lmmunodéficience Humaine (VIH). À partir des informations apportées par l'étude du document, proposez une explication à la résistance au VIH présentée par ces individus. Document de référence : trois étapes de l'entrée du VIH dans une cellule cible, le lymphocyte. Document simplifié d'après le site internet : www.snv.jussieu.fr/vie Document - Une équipe de chercheurs français a découvert une mutation du gène CCR5 codant une protéine du même nom, chez un homme resté séronégatif malgré de fréquents contacts avec le VIH. Cette mutation, notée DCCR5, correspond à une délétion qui aboutit à la synthèse d'une protéine anormale. - Une étude génétique est réalisée sur une population en contact avec le VIH. Elle permet de comparer la répartition des génotypes d'individus infectés ou non. Homozygotes (CCR5/CCR5) Hétérozygotes (CCR5/DCCR5) Homozygotes (DCCR5/DCCR5) D'après Pour La Science ; octobre 1997 Séropositifs 1343 1142 201 0 Nombre d'individus Séronégatifs 657 545 92 20 Total 2000 1687 293 20 Exercice 10. Lors de la réponse immunitaire, la production d'anticorps fait intervenir une coopération cellulaire. Montrez que les résultats expérimentaux présentés dans les documents 1 à 3 permettent de déterminer les conditions de la production d'anticorps et les modalités de cette coopération. Document 1 : - Des souris subissent une ablation du thymus suivie d'une irradiation qui détruit toutes les cellules du système immunitaire. - Elles sont réparties en 4 lots et reçoivent une injection de cellules immunitaires. - D'autres souris (lot 5) ne subissent aucune préparation, ni ablation, ni injection. - Les souris des lots 1, 2, 3 et 5 reçoivent ensuite une injection de globules rouges de mouton (GRM) qui jouent le rôle d'antigène. - Une semaine plus tard, on mélange une goutte de sérum de souris de chaque lot avec des GRM. Le document retrace les étapes de l’expérience et montre les résultats obtenus. lot 1 Préparation des animaux injection de GRM Une semaine plus tard, recherche de l'immunisation lot 4 lot 5 injection de lymphocytes B Oui 1 goutte de sérum + GRM ablation du thymus puis irradiation injection de injection de LB et lymphocytes T LT Oui Oui 1 goutte de sérum 1 goutte de sérum + + GRM GRM lot 2 lot 3 injection de LB et LT Non 1 goutte de sérum + GRM Lot 5 Aucune préparation Oui 1 goutte de sérum + GRM pas d'agglutination des GRM pas d'agglutination des GRM pas d'agglutination des GRM agglutination des GRM agglutination des GRM Document 2 : Une souris reçoit une injection de globules rouges de mouton (GRM). Trois jours plus tard, on prélève des lymphocytes dans sa rate. Les lymphocytes sont mis en culture dans une chambre de Marbrook selon le protocole décrit dans le tableau suivant. On précise que le nombre de lymphocytes mis en culture est toujours le même. Quelques jours plus tard, le milieu de culture est filtré et le liquide recueilli est mis en présence de GRM. On mesure l'importance de l'agglutination de ces derniers. nature des lymphocytes placés dans la chambre supérieure nature des lymphocytes placés dans la chambre inférieure agglutination des GRM Document 3 : Électronographie d'une cellule présente en grande quantité dans les expériences 1 et 3 du document 2, rare dans l'expérience 2 et absente dans l'expérience 4. expérience 1 aucun T et B forte expérience 2 aucun B faible expérience 3 T B forte expérience 4 aucun T nulle Exercice 1. Saisie de données Interprétations Lorsque les microbilles sont seules (témoin), la Il n’existe pas de formation de complexe immuns préparation est homogène : les microbilles sont dispersées. Lorsque les microbilles sont en contact avec le sérum de II n'existe pas de formation de complexes immuns : le l'individu 1 non syphilitique, la préparation est sérum de l'individu 1 ne contient pas d'anticorps antihomogène : les microbilles sont dispersées. syphilis Lorsque les microbilles sont en contact avec le sérum de Il y a formation de complexes immuns : le sérum de l'individu 2 à tester, la préparation présente des amas de l'individu 2 contient des anticorps anti-syphilis qui se microbilles lient aux antigènes tréponémiques. Il est donc séropositif pour le tréponème pâle. L'individu 2 a été en contact avec la souche infectieuse. Exercice 2. Cas 1 : témoin. Il survit au contact de la toxine Le sérum injecté contient des AC anti-diphtérie. diphtérique. Hypothèse : les AC ont été retenus par l’anatoxine Cas 2. Mort du cobaye lorsque l’anatoxine diphtérique diphtérique ou par la poudre. est fixée sur des particules de poudre. C’est bien l’anatoxine qui a retenu les AC et non la Cas 3. Survie du cobaye lorsque le sérum traverse la poudre. colonne avec poudre sans anatoxine. Cas 4. Survie du cobaye lorsque l’anatoxine tétanique est Les AC anti-diphtérie n’ont pas été retenus par fixée sur des particules de poudre. l’anatoxine tétanique. Il y a bien spécificité. La liaison ne s’effectue qu’entre AG (toxine ou anatoxine diphtérique) et AC anti-toxine diphtérique. Il y a formation d’un complexe immun. Pas de fixation sur l’anatoxine tétanique : spécificité. Exercice 3. Peau A sur B1 de souche B : rejet en 14 jours (référentiel ou témoin). Deuxième greffe de A sur B1 : rejet en 6 jours : plus rapide donc mémoire immunitaire. Peau C sur B1 de souche B : rejet en 14 jours comme le référentiel ou témoin : spécificité de la mémoire. Transfert de sérum de B1 à B2 15 jours après le rejet de greffe. Deuxième rejet en 14 jours (comme témoin). Les AC contenus dans le sérum ne sont pas responsables du rejet de greffe. Transfert de lymphocytes de B1 à B2 15 jours après le rejet de greffe. Deuxième rejet en 6 jours (comme mémoire). Les lymphocytes sont responsables du rejet de greffe. Bilan : rejet plus rapide lors d’un deuxième contact avec l’AG (peau A) = mémoire immunitaire qui est spécifique et les effecteurs sont les lymphocytes. Exercice 4. Quand on regarde les solutions connues d’AG1, on remarque un anneau de précipitation autour des puits. Ces anneaux correspondent à des complexes immuns avec les AC anti-AG1 qui se trouvent dans la gélose. Plus la concentration en AG est importante, plus les anneaux de précipitations sont larges (aucun en C4, étant donné qu’il n’y a pas d’AG, et de plus en plus larges en se dirigeant vers C1). Quand on examine le puits avec la solution extraite du milieu intérieur du patient 1, on remarque un anneau de précipitation assez mince autour du puits : le patient possède bien les AG1 recherchés (puisqu’il y a complexe immun avec les AC anti-AG1), mais en faible concentration (inférieure à C3). Même constat pour le patient 2 : on constate un anneau de précipitation un peu plus large, montrant une concentration en AG comprise entre C2 et C3. Les deux patients possèdent bien les AG recherchés. Le patient 2 possède la plus grande concentration d’AG AG1. Exercice 5. Cobaye A avec injection de BK mort. Le BK est pathogène. Cobaye B avec BCG (non pathogène mais immunogène) pas de mort si BK (vaccination) Cobaye C : AC de B prélevés et injection BK mort donc pas de protection par les AC. Cobaye D : Lymphocytes de B prélevés et injection BK vie donc les lymphocytes permettent l’immunité contre BK). Cobaye E: Lymphocytes B de B prélevés et injection BK mort donc les lymphocytes B ne permettent pas l’immunité contre BK. Cobaye F: Lymphocytes T de B prélevés et injection BK vie donc les lymphocytes T permettent l’immunité contre BK. Le cobaye B survit alors qu’on lui injecte BK. Cas A : mort. Hypothèses : pas de LT anti BK ? Nb de LT anti BK insuffisant ? Vaccination par BK a permis augmentation probable du nb de LT anti BK d’où modification du phénotype immunitaire. Bilan. Lutte contre BK grâce à LT. La vaccination modifie le phénotype immunitaire en augmentant le nb de LT anti BK. Exercice 6. Individu âgé de 2 ans. Le variant 1 du virus de la grippe présente 4 AG : A, B, C et D. L’individu en contact avec ce virus présente un faible taux d’AC anti-A, B, C et D (1 UA). Ce taux correspond à une réponse primaire. Il correspond à notre référentiel pour la suite de l’étude (cas témoin). Individu âgé de 5 ans. Le variant 2 du virus grippal présente 4 AG : A et C (déjà rencontrés), E et F. L’individu en contact avec ce virus présente un faible taux d’AC anti-B et D (moins de 0,5 UA). En revanche, il présente un fort taux d’AC anti-A (5 UA) et C (6 UA). Ces AG sont rencontrés une deuxième fois par l’individu : il produit davantage d’AC anti-A et C. C’est la preuve d’une mémoire immunitaire. Il s’agit d’une réponse secondaire. En revanche, comme le virus ne présente pas les AG B et D, l’organisme ne produit pas d’AC (ou très peu). Ceci montre que la mémoire immunitaire est spécifique des AG A et C. Individu âgé de 20 ans. Le variant 3 du virus grippal présente 4 AG : A (déjà rencontré 2 fois), D et E (rencontrés une fois), et G (jamais rencontré). On constate, là encore, des taux très faibles pour B et C (non présentés par le virus cette fois-ci, d’où l’absence de RI). Pour D, on atteint un taux de 6 UA (comparable au cas précédent) : l’AG D est donc resté en mémoire depuis 18 ans ! Pour A, la réponse en encore améliorée (gain de 3 UA). Ceci peut s’expliquer par le fait que cet AG a été rencontré plus récemment et également davantage de fois. L’organisme a donc bien gardé en mémoire les AG déjà rencontrés (A, C et D dans l’expérience) : cette mémoire est spécifique aux AG rencontrés puisqu’elle n’est pas constatée lorsque l’AG est rencontré pour la première fois. Exercice 7. Les récepteurs T membranaires : rôle de reconnaissance. Les récepteurs T membranaires permettent : - la reconnaissance spécifique d'un antigène exposé par une cellule infectée par leur partie variable qui permet de créer un site de reconnaissance tridimensionnel (un seul site par récepteur) spécifique ; - la sélection clonale des lymphocytes T8 et T4 spécifiques de l’antigène. Schéma d'un récepteur T membranaire comportant : - la partie constantes et la partie variable; - le site de fixation à l’AG bien localisé ; Cell. infectée Partie variable (qui fixe un AG présenté par une cellule) AG présenté Partie constante, ancrée dans la membrane du LT (4 ou 8) LT Les interleukines : rôle de communication - Les interleukines sont des molécules sécrétées par les LT4 après reconnaissance de l'antigène ; - elles permettent la multiplication et la différenciation des LT8 sélectionnés en un clone de LTc spécifiques à l'antigène. Les perforines : rôle de destruction des cellules infectées. - les molécules de perforine sécrétées par les LTc forment un canal dans la membrane de la cellule cible infectée (par entrée d’eau et d’ions qui font éclater les cellules). Schéma d'un LTc sécrétant de la perforine, ce qui crée des pores dans la membrane de la cellule cible. Entrée d’eau qui provoque l’éclatement. Structuration du texte : introduction, développement, conclusion. Schémas clairs, soignés accompagnés d'un titre. Exercice 8. - Dans le puits central se trouve le sérum du lapin ayant reçu une injection de vitellogénine de Xenopus laevis. - L’injection a induit une réaction immunitaire - Dans ce puits central, le sérum contient donc des anticorps anti-vitellogénine de Xenopus laevis. - Un arc de précipitation est observé entre le puits central et le puits n° 2 qui contient la vitellogénine de Xenopus laevis. - Suite à leur migration dans le gel, les anticorps anti-vitellogénine de Xenopus laevis ont formé des complexes immuns avec les AG vitellogénine ce qui a provoqué leur précipitation. - Absence d’arc de précipitation entre le puits central et les puits 1, 3 et 5. - L’antigène vitellogénine, reconnu par les anticorps antivitellogénine, n’est pas présent. - Présence d’un arc entre le puits central et les puits 4 et 6 qui contiennent des vitellogénines de X. borealis et tropicalis - Les anticorps antivitellogénine de Xenopus laevis ont reconnu les vitellogénines de Xenopus borealis et tropicalis ,avec lesquels ils ont formés des complexes immuns Mise en relation avec la question posée - Les vitellogénines de Xenopus laevis, Xenopus borealis et Xenopus tropicalis ne sont pas différentes entre elles et ne sont pas spécifiques de l’espèce puisqu’elles sont reconnues indifféremment par les AC. - L’hypothèse est non validée. Exercice 9. Document de référence CD4 et CCR5 sont des protéines permettant l’amarrage et la pénétration du virus dans les lymphocytes (T4), grâce à gp41 gp120 de l’enveloppe virale. Document Une mutation du gène CCR5, nommée DCCR5 est connue. C’est une délétion (nombre de NT non connu). La protéine CCR5 fabriquée par cet allèle est anormale. Un homme porteur de cette mutation est d’ailleurs resté séronégatif malgré de nombreux contacts avec le VIH. Les homozygotes (CCR5/CCR5) sont majoritairement séropositifs. Les hétérozygotes (CCR5/DCCR5) sont majoritairement séropositifs également (mêmes proportions : 31 contre 32% pour les homozygotes). Les homozygotes (DCCR5/DCCR5) sont tous séronégatifs (mais faible échantillonnage). Conclusion : les individus homozygotes (DCCR5/DCCR5) sont résistants au VIH. Bilan : - la résistance au VIH est due à présence d’allèle muté - il est à l’origine d’une protéine CCR5 anormale - qui ne permet pas la fixation des virus aux lymphocytes. Exercice 10. Doc 1. Souris sans système immunitaire, et sans thymus, sauf lot 5. - Pour le lot 5, témoin, sans préparation préalable, une semaine après injection de GRM, on constate que le sérum mis en contact avec les GRM provoque une agglutination de ces dernières (comme c’est du sérum, on peut dire qu’il y a eu complexe immun entre les AG et les AC). Le lot 3 montre que la fonction de production d’AC existe tjs si l’on injecte de nouveaux L dans la souris. - Lot 4. Ici, il n’y a pas d’injection préalable d’AG. Bien que des LT et LB aient été mis en contact ensemble, il n’y a pas d’agglutination, donc pas de complexe immun, donc pas de production d’AC. Il faut donc un contact préalable avec les AG pour que les AC soient produits. - Lot 1. Les LB seuls ne sont pas capables de produire des AC qui agglutineraient les GRM. - Lot 2. De même pour les LT. Bilan. Production d’AC uniquement quand contact initial avec AG, et présence simultanée de LT et LB. Doc2. Il y a une mise en contact avec l’AG (texte introductif). Les L sont ensuite prélevés dans la rate. Expce2. Uniquement des LB. Agglutination faible, donc peu d’AC produits et peu de complexes immuns. Expce4. Uniquement T. Pas du tout d’agglutination, donc aucune production d’AC par ces L. Expce1. Uniquement des LT et B dans la même chambre : agglutination forte. Il y a donc complexe immun (et présence d’AC dans le milieu de culture). Les LT augmentent la production d’AC. Expce3. T en haut et B en bas. Uniquement une communication moléculaire entre les deux chambres. Agglutination, donc complexe immun. Les LT ont envoyé un messager chimique aux LB pour qu’ils produisent des AC anti-GRM. Doc3. Il s’agit d’une électronographie d’un plasmocyte (cellule contenant bcp de RE, donc forte synthèse de protéines qui seront sécrétées dans le milieu extérieur : ce sont les AC). Ces cellules sont en grande qté dans les expces 1, 3, et rares dans la 2. Or, c’est là où l’on observe les complexes immuns. Ce sont donc les plasmocytes qui sécrètent les AC circulants anti-GRM. Ils sont issus de la différenciation de LB. Synthèse.Reconnaissance préalable des AG (GRM) par les L. Les LB se multiplient et se différencient en plasmocytes sécréteurs d’AC libres anti-GRM. Ces AC provoquent l’agglutination des GRM. Nécessité d’un signal envoyé par les LT(4) pour que ces événements se réalisent = notion de coopération. Ce signal est de nature chimique (molécule). (ce sont les IL).
