TP n°17 La réaction inflammatoire : un exemple de réponse innée

TP n°17
La réaction inflammatoire : un exemple de réponse innée
Thème 3-A-1
Une inflammation est une réaction de défense immunitaire stéréotypée du corps à une agression (infection, brûlure, allergie...)
Elle se manifeste toujours par un gonflement, une rougeur, une douleur et une augmentation de la température au niveau du site infecté.
Ces symptômes sont associés à un afflux de plasma sanguin vers ce site.
On cherche à comprendre le déroulement de cette réaction et les acteurs mis en jeu lors de sa réalisation
Mise en situation et recherches à mener
Monsieur X se blesse au doigt en taillant ses rosiers. La plaie a peu saigné. Deux jours plus tard, il a mal, sa plaie est gonflée, rouge, purulente. Il se présente
aux urgences. Jeune interne, vous diagnostiquez facilement une réaction inflammatoire et vous lui prescrivez de l’ibuprofène.
Les résultats de votre étude sont donnés ci-dessous.
A partir des ressources proposées et du matériel fourni, expliquer l’origine des quatre symptômes de la réaction inflammatoire ; indiquer les acteurs mis en
jeu lors de cette réaction ; justifier la prescription d’ibuprofène.
Etape 1 : Extraire des informations de documents
Observez l’animation simplifiée de la réaction inflammatoire : RI_simplifiee.swf
Expliquez alors l’origine des caractéristiques de la réaction inflammatoire.
Etape 2 : Effectuer un protocole
Repérer à partir de l’analyse sanguine de M. X (document 1), les cellules sanguines mobilisées lors de la réaction inflammatoire.
Réaliser un frottis sanguin de M. X en suivant la fiche protocole
APPELER LE PROFESSEUR
Observer votre préparation au microscope optique.
En vous aidant de la fiche de détermination, recenser les différents types cellulaires de cette préparation.
Etape 3 : Extraire des informations de documents
Granulocytes, cellules dendritiques et macrophages sont parfois regroupées sous le nom de phagocytes car elles sont toutes douées de phagocytose, c’est-àdire la capacité de reconnaitre un agent infectieux, de l’englober dans leur cytoplasme puis de le digérer. La phagocytose est la première défense mise en
place pour s’opposer à la multiplication de l’agent infectieux.
Visualiser l’animation suivante : phagocytose.swf
Schématiser et décrivez et les différentes étapes de la phagocytose.
Etape 4 : Extraire des informations du réel
D’après les données des documents 2 à 5, indiquer le rôle de l’enzyme COX et proposer une explication au rôle anti-inflammatoire de l’aspirine.
Proposer une stratégie mettant en évidence que l’ibuprofène a une action équivalente à celle de l’aspirine.
Etape 5 : Mettre en œuvre un protocole
Réaliser le protocole d’observation des modèles moléculaires de l’enzyme COX liées à différentes molécules : acide arachidonique, aspirine et ibuprofène
Etape 6 : Exploiter les résultats obtenus
Exploiter les résultats obtenus pour justifier de l’utilisation de l’ibuprofène dans le cas de la blessure de M. X
Documents ressources
Document 1 : Résultats d’une prise de sang chez un individu sain et chez M. X.
Document 2 : la chaine de biosynthèse des prostaglandines
Parmi les molécules synthétisées lors de la réaction inflammatoire aiguë, certaines
prostaglandines provoquent une vasodilatation et une augmentation de la perméabilité
capillaire, et contribuent ainsi à l’apparition des symptômes inflammatoires.
Les étapes de la synthèse des prostaglandines à partir de molécules de la membrane
d’une cellule sécrétrice sont représentées dans le document suivant :
Depuis l’Antiquité, on utilisait des décoctions de saule pour calmer
la douleur et la fièvre. On sait aujourd’hui que cette propriété est
due à la présence dans l’écorce de cet arbre d’un acide : l’acide
salicylique. L’aspirine est de l’acide acétylsalicylique, c’est un des
anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS) les plus utilisés.
Document 3 : Influence de l’aspirine sur l’activité de l’enzyme
cyclo-oxygénase (COX)
On mesure l’activité de l’enzyme COX en présence de
concentrations croissantes d’aspirine (10-7 à 10-3 μM = μmol/L).
N.B : Les valeurs sont données en pourcentage d’activité de la
COX, le maximum étant attribué en l’absence d’aspirine.
de la COX, le maximum étant attribué en l’absence d’aspirine.
L’apparition d’intolérance à l’aspirine a conduit depuis quelques années le milieu médical à lui préférer un autre AINS, l’ibuprofène.
Documents ressources
Document 4 : la réaction enzyme – substrat
Pour catalyser la réaction métabolique, l’enzyme (COX) doit rentrer en
contact avec la molécule de substrat (acide arachidonique) qui lui est
spécifique pour former un complexe enzyme-substrat. Cette liaison avec la
molécule de substrat conduit à la libération des produits de la réaction
(prostaglandines).
Ce contact s’établit au niveau du site actif : zone particulière de l’enzyme,
complémentaire de forme de la molécule de substrat (acide
arachidonique).
Des études de biologie moléculaire ont déterminé que seuls certains acides
aminés du site actif, dont on connait la position, assurent une liaison
temporaire avec le substrat spécifique pour permettre le déroulement de la
réaction.
Matériel envisageable :
- fichiers de modélisation moléculaires des complexes :
 « enzyme COX- acide_arachidonique » : fichier «
cox_acide_arachidonique.pdb»
 « enzyme COX-ibuprofène » : fichier « cox_ibuprofene.pdb»
 « enzyme COX-aspirine» : fichier « cox_aspirine.pdb»
- logiciel de modélisation moléculaire et sa fiche technique : Rastop
Représentation schématique du site actif de l’enzyme COX et des acides
aminés assurant une liaison temporaire avec le substrat spécifique.
Fiche de détermination des cellules immunitaires
Leucocyte
Microphotographie
Diamètre moyen
Rôles principaux
Cellule dendritique
Variable



Granulocyte
12 à 14 µm


Lymphocyte
7 à 9 µm
Monocyte devient un
macrophage lorsqu’il quitte le
système circulatoire.
30 à 60 µm
Mastocyte
8 à 20 µm
Phagocytose
CPA
Sécrétion de médiateurs chimiques
Phagocytose
Sécrétion de médiateurs chimiques
Réponse immunitaire adaptative (cf. chapitre 11)


Phagocytose
Sécrétion de médiateurs chimiques
Sécrétion de médiateurs chimiques de l’inflammation (histamine et
prostaglandine)
Fiche protocole : réalisation d’un frottis sanguin
Protocole d’observation du site actif de l’enzyme COX sur différents substrats
Mettre en œuvre le protocole ci-dessous pour traiter des modèles moléculaires afin de montrer que l’ibuprofène a une action équivalente à celle de
l’aspirine pour empêcher la transformation de l’acide arachidonique en prostaglandine par l’enzyme COX.
Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
1. Ouvrir avec RASTOP les fichiers « cox_ibuprofene.pdb», « cox_aspirine.pdb » et « cox_acide_arachidonique.pdb», pour obtenir à l’écran l’affichage des
modèles de l’enzyme COX liée à un fragment soit de l’acide arachidonique, soit de l’aspirine soit de l’ibuprofène.
2. Colorer les différentes chaînes composant les molécules de chacun des fichiers proposés : atomes/ colorer par / chaîne.
3. Sélectionner
et entrer les numéros (séparés d’une virgule) des acides aminés appartenant au site actif au sein de chaque modèle de l’enzyme COX
dans les trois complexes « cox_ibuprofene.pdb», « cox_aspirine.pdb » et « cox_acide_arachidonique.pdb» puis les colorer et changer l’affichage.
5. Sélectionner les molécules ACD (acide arachidonique) : taper acd dans la fenêtre de l’icône « expression »
, IBP (ibuprofène) et SAL (aspirine) dans
chacun des trois complexes « cox_acide_arachidonique.pdb», « cox_ibuprofene.pdb» et « cox_aspirine.pdb » puis les colorer et changer l’affichage de ces
molécules.
Pour colorer : La sélection d'une couleur pour les atomes dans la palette termine la mise en évidence de l’acide aminé sélectionné.
Pour changer d’affichage : Afficher en sphères de Van der Waals avec le bouton :