26 mars 2010 Semestrielle de Biologie

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Nom :CORRECTIONS___________________ Groupe : ________ 26 mars 2010
Semestrielle de Biologie - 4OS (160’) 4BIos-1, 2, 4
B. Emery – JM. Pittard Immunologie - Evolution COLLEGE CALVIN
Aucun document autorisé (ni dictionnaire).
Les réponses doivent figurer sur l’énoncé. Si vous manquez de place, continuez au verso.
Ecrivez très lisiblement, de manière claire, concise et en utilisant les mots scientifiques adéquats.
1. (Basé sur un cas réel : http://www.em-consulte.com/article/99533)
Un patient montre différents signes cliniques de réaction immunitaire anormale. En effet,
il présente une éruption cutanée généralisée (=rougeur de la peau) et des troubles
digestifs (diarrhée et douleurs). Ces signes sont souvent associés à une réaction allergique
à un aliment.
a) Les réactions allergiques de type I sont provoquées par la libération d’histamine par les
mastocytes qui ont réagi à l’antigène concerné grâce aux IgE fixées sur leur membrane.
Expliquez comment ces IgE ont été fabriquées ? Décrivez la réaction immunitaire
complète (avec toutes les étapes et les cellules impliquées) permettant la fabrication de
ces protéines en utilisant les mots scientifiques adéquats. (5pt)
Les IgE étant des anticorps, leur production dépend d’une réaction immunitaire
spécifique de type humorale :
1. Les antigènes sont phagocytés par les APC et présenté sur des MHC II (ou CMH II
ou HLA II) aux lymphocytes Th (ou T4). Les lymphocytes Th dont les complexes
TCR+CD4 reconnaissent le complexe Antigène-MHC II sont alors activés par les APC
par une cytokine (IL-1). (1,5pt)
2. Parallèlement, les lymphocytes B captent l’antigène grâce à leur BCR (IgM ou IgD
membranaires). Puis tout comme les autres APC, ils présentent l’antigène aux
lymphocytes Th grâce à leur MHC II. Si le lymphocyte T reconnaissant l’antigène est
activé (il peut être activé directement par le lymphocyte B), il active à son tour le
lymphocyte B par une cytokine (IL-2). Il est à noter qu’il y a un contact direct entre la
cellule B et la cellule Th.
(1,5pt)
3. Les lymphocytes B activés se mettent alors à proliférer. Une partie d’entre eux (les
plasmocytes) produisent immédiatement des IgM, tandis que les autres affinent leur
spécificité en effectuant des mutations (hypermutations somatiques) dans les gènes des
deux chaines (légère et lourde) des Immunoglobulines (Ig). Ils effectuent ensuite un
changement de classe d’Ig (class switch) et produisent alors des IgG ou dans notre cas,
des IgE. Une dernière partie de ces cellules deviennent des cellules-mémoires, restant en
attente pour une future rencontre avec l’antigène en question.
(2pt)

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b) Cependant, ce patient ne faisait pas de réaction allergique de type I, comme l’ont
montré les analyses des biopsies. En effet, celles-ci ont révélé que les symptômes étaient
provoqués par la destruction des cellules épithéliales (peau et intestin) par des
lymphocytes T
c
(ou T
8
) et des NK, en absence d’allergène (antigène étranger). Comment
s’appelle ce type d’anomalie du système immunitaire ? (1pt)
Il s’agit d’une maladie auto-immune.
c) Pourtant, l’analyse génétique des lymphocytes a révélé que ces cellules n’appartenaient
pas au patient, mais étaient identiques à celles du donneur de son foie. En effet, le patient
avait été transplanté du foie, 4 mois auparavant. Décrivez en détails (en plusieurs étapes-
clefs) les différents événements qui se sont produit depuis la greffe de ce foie jusqu’à la
destruction des cellules épithéliales par les lymphocytes T
c
. Soyez complet, précis et
utilisez les mots scientifiques adéquats. (5pt)
Il s’agit d’une réaction immunitaire spécifique de type cellulaire. Il est important de
comprendre que les cellules immunitaires du greffon ont attaqué les cellules saines du
receveur. Il pourrait paraître étonnant que les lymphocytes Tc aient reconnu le complexe
MHC I du patient, puisque les lymphocytes Tc sont très spécifiques. Cependant les tissus
greffés sont justement sélectionnés pour leur très haute correspondance (mais rarement
parfaite) avec ceux des patients, afin d’éviter que le système immunitaire du patient
rejette la greffe. Nous avons donc ici à faire à un cas (extrêmement) rare de rejet, celui du
greffon contre l’hôte.
1. Les antigènes du patient ont été phagocytés par les APC du greffon et présentés sur
des MHC II aux lymphocytes Th du greffon qui les ont reconnus grâce à leurs
TCR+CD4. Les lymphocytes Th ont alors été activés par des cytokines (IL1) émises par
les APC. (2 pt).
2. Parallèlement, les lymphocytes Tc du greffon ont reconnu grâce à leur TCR+CD8,
les complexes antigène+MHC I des cellules du patient. A leur tour, ils ont été activés
par les cytokines (IL2) produites par les lymphocytes Th activés. (2pt)
3. Les lymphocytes Tc activés se sont alors multipliés. Une partie d’entre eux a
probablement donné des cellules mémoires, tandis que les autres se sont mis à la
recherche de toutes les cellules portant le complexe MHC I + Antigène pour lesquelles ils
étaient programmés. Une fois trouvé, le lymphocyte Tc du greffon tue (par lyse) la
cellule à l’aide de ses cytotoxines. C’est ce qui cause les symptômes du patient. (1pt)

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d) En bonus, expliquez pourquoi les cellules NK du greffon ont réagi contre les cellules
épithéliales du patient greffé. Mettez votre réponse au verso (2pt)
Les cellules NK réagissent à la présence de molécules d’activation en absence de MHC I
et, aux complexes immuns (anticorps fixé sur son antigène).
Ici, ce n’est probablement pas l’absence de MHC I qui est la cause de l’activation des
NK. (Si cela avait été la cause, alors les NK auraient réagit beaucoup plus rapidement et
les symptômes seraient apparus dans les jours suivant la greffe.) En effet, les cellules du
patient sont des cellules humaines normales, et les NK ne sont pas capable de différencier
les molécules MHC de classe I humaines (pour rappel, il existe jusqu’à 6 allèles actifs
différents chez un unique individu) (1pt).
Les NK ont donc réagit de manière secondaire (et donc en même temps que les Tc) à la
production d’anticorps par les lymphocytes B du greffon. Ceux-ci se sont fixés aux
cellules épithéliales, activant ainsi les NK (1pt). Nous pouvons raisonnablement supposer
que les cellules NK impliquées ici appartiennent non seulement au greffon mais
également au patient lui-même.

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2. Quel est le principal critère permettant de distinguer les individus de deux espèces
différentes ? Soyez le plus précis possible. (1pt)
Leur incapacité à engendrer une descendance (0,5pt) féconde (0,5pt).
3. Décrivez/Expliquez le phénomène de « dérive génétique » dans l’évolution. (2pt)
Lorsqu’un phénomène naturel sélectionne aléatoirement (0,5pt) un petit nombre (0,5pt)
d’individus d’une population, pour en faire les fondateurs d’une « nouvelle » population
ou les restes de la population initiale, il s’agit de dérive génétique. De ce fait, les
individus de cette petite population ne sont pas forcément représentatifs de la
population dont ils sont issus (0,5pt), il y a donc changement des fréquences allèliques
entre la population initiale et la « nouvelle » population.
Il y a 2 principaux effets (0,5pt): effet fondateur (isolement d’une partie d’une
population) et l’effet d’étranglement (survie que d’une partie de la population)
4a). Est-ce que l’épidémie de SIDA affectant actuellement l’humanité peut être
considérée comme un phénomène de dérive génétique ? Justifiez votre réponse. (1pt).
Non (0,25pt).
Justification (n’importe quel argument correcte : 0,75pt) :
En effet, bien que la sélection semble aléatoire, ce n’est pas tout à fait exact. Comme
indiqué dans l’article annexé, 1% des européens est résistant au VIH, il s’agirait alors
plutôt de sélection naturelle. De même, malgré le très grand nombre de personnes
contaminées par le VIH, ceux-ci ne représente qu’une « petite » fraction de la population
humaine mondiale. De fait, la majorité de la population n’est pas affectée et n’est donc
pas « sélectionnée ».
b) Peut-on considérer que cette épidémie cause un phénomène d’homogamie ? Justifiez
votre réponse (1pt)
Plus ou moins. En effet, une personne non-infectée et consciente du danger ne souhaite
généralement pas se reproduire avec une personne infectée, produisant ainsi un
phénomène d’homogamie. Cependant, le taux toujours relativement élevé de
contamination par voie hétérosexuelle tente à montrer qu’il n’y a pas de phénomène
complet d’homogamie. De plus, les techniques modernes de reproduction assistée,
pourraient permettre une reproduction sans contamination et donc réduire le phénomène
d’homogamie. De plus, une contamination d’un partenaire pouvant intervenir (des
années) après reproduction, les croisements restent potentiellement aléatoires.
Justification positive (0,5pt) et justification négative (0,5pt)

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5. Les « Toll-like receptors » (TLR) sont des récepteurs présents majoritairement sur la
membrane des leucocytes du système immunitaire non spécifique (ou inné). Ils
reconnaissent des antigènes génériques communs à de nombreux pathogènes (comme
p.ex. les éléments des parois bactériennes) mais également de l’ARN.
a) A partir de vos connaissances du système immunitaire, quelle peut être la fonction des
TLR présents sur un macrophage ? (1pt)
Ils permettent de déclencher la phagocytose (0,5pt) et/ou la sécrétion de cytokines (0,5pt)
b) Quelles seraient les conséquences pour un individu ayant des mutations dans certains
gènes codant pour les TLR et conduisant à leur inactivité ? (1pt)
Son système immunitaire non-spécifique (inné) serait affaibli et donc moins efficace
contre certains (groupe de) pathogènes (0,5pt). La personne serait plus souvent malade
qu’une personne sans mutation (0,25pt). Par extension, le système immunitaire spécifique
(ou acquis) pourrait être affaibli puisque ce système repose entre autre sur des cellules du
système inné (notamment les macrophages) (0,25pt).
6. Décrivez trois façons différentes pour les pathogènes d’échapper au système
immunitaire humain. (3pt)
Il existe de très nombreuses façons d’entraver le fonctionnement du système immunitaire
et ainsi de lui échapper (temporairement) : 1pt par argument complet et correct. P.ex :
- Muter (p.ex VIH) ou changer (p.ex Plasmodium spp.) ses antigènes permet d’éviter la
réaction immunitaire spécifique, puisque celle-ci doit reprendre de zéro pour lutter contre
ce « nouveau » pathogène.
- Posséder des gènes (et par extension des protéines) qui entravent le fonctionnement du
système immunitaire, en empêchant par exemple l’apoptose ou l’expression de MHC I
par la cellule infectée. (p.ex de nombreux virus comme VIH, CMV)
- Posséder une paroi résistante à la digestion par phagocytose. (p.ex. Mycobactérium
spp.)
- Se cacher dans des cellules qui échappent au contrôle du système immunitaire, comme
les neurones (p.ex VZV) ou les érythrocytes (p.ex. Plasmodium spp.)
- Et selon le proverbe « la meilleure défense c’est l’attaque », infecter et détruire les
cellules immunitaires (p.ex. VIH) ou l’hôte entier (p.ex. bactéries produisant des toxines
mortelles).