Risque infectieux et protection de l`organisme

Risque infectieux et protection de l’organisme
1 – La menace microbienne
Comment définir les microbes ?
Activité 1
Les micro-organismes qui nous entourent
Q1. Observer la préparation du bacille de Koch ou bactérie responsable de la tuberculose.
Réaliser ensuite un dessin d'observation de cette préparation.
Re
C
Différents types de microorganismes sont présentés ci-dessous.
Amibe dysentérique (x 1000)
être vivant unicellulaire
Staphylocoques dorés (x1000)
bactéries en forme de grains
Champignon du citron (x 1000)
provoque le pourrissement du fruit
vibrion (x50 000)
une bactérie mobile
Colibacille intestinal
(x6000)
virus de la grippe
(x100 000)
Q2. Calculer la taille réelle de ces micro-organismes.
Noter des remarques d’après les observations et les informations rapportées.
Q3. Formuler un problème qui naît de ces remarques.
Re
I
Ra
Conclusions
L'organisme est constamment confronté à la possibilité de pénétration de microorganismes (bactéries et virus) issus de son environnement.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Effectuer un geste technique en observant au microscope
microorganismes
- Observer des préparations microscopiques de bactéries
- Déterminer la taille et du milieu des micro- organismes
- La conclusion
quelques
Comment les microorganismes pathogènes sont-ils à l’origine des maladies ?
Activité 2
Tétanos
Grippe
Le tétanos est peut-être la maladie la plus déroutante de toutes celles qui
La grippe est une maladie hautement contagieuse, à la fois banale et
frappent l’homme et les animaux.
redoutable puisqu’elle atteint un nombre considérable de sujets, le plus
On en connaît le germe depuis 1884, elle reste toujours l’une des plus terribles
souvent de façon relativement bénigne. Elle peut aussi provoquer, chez des
et des plus meurtrières des toxi-infections. En France, le nombre de cas de personnes âgées ou affaiblies, des affections graves, mêmes mortelles.
tétanos déclarés en 1992 a été de 55.
Le microorganisme responsable
Le microorganisme responsable
Le virus de la grippe est le prototype du groupe Orthomyxoviridae, genre
L’agent pathogène responsable est une bactérie, Plectridium tetaniii, Influenzavirus. Il est constitué de particules sphériques ou filamenteuses d’un
produisant une toxine.
diamètre de 100 nm à la surface desquelles on distingue de petits spicules,
Le bacille tétanique se présente sous forme d’un bâtonnet fin, à bouts arrondis
sortes de « piquants » donnant un aspect en oursin caractéristique.
de 3 à 4 mm de longueur sur 0,4 mm de largeur. Ses spores sont très
Le pouvoir pathogène
résistantes. On les trouve dans la terre des jardins et des champs, fumier,
Le virus se fixe sur les cellules dans lesquelles il est capable de se
poussière et boue des rues.
multiplier, il pénètre alors dans la cellule et y met en route son cycle de
Le pouvoir pathogène
multiplication et perturbe son fonctionnement.
La présence dans le milieu ambiant (surtout la terre et les poussières) de La maladie
spores ; leur pénétration dans les tissus par une blessure; l’abaissement de la
La forme typique se caractérise par un début très brusque, marqué par
tension d’oxygène dans le tissu cellulaire, permettent la germination des une sensation de malaise général, de la fièvre, des maux de tête et des
°
°
spores puis le développement du bacille.
Le bacille tétanique reste toujours cantonné au point d’impact. Son action est douleurs musculaires. La température dépasse 39 C et même souvent 40 C.
due tout entière à une toxine élaborée in situ et qui diffuse dans l’organisme.
La fièvre persiste 48 heures, puis la température diminue pour remonter
La maladie
parfois après une journée de répit. Dans les cas simples, la fièvre disparaît
La maladie se caractérise par une période d’incubation silencieuse où rien lentement en un temps variant de 3 à 6 jours.
ne trahit l’envahissement de l’organisme par la toxine. Elle dure 7 à 8 jours.
Le virus de la grippe est caractérisé par une capacité exceptionnelle à se
Le tétanos se caractérise par des symptômes d’ordre exclusivement modifier et à échapper ainsi aux défenses immunitaires, ce qui entraîne un
moteur, constitués essentiellement par des contractures douloureuses des comportement épidémiologique particulier : On peut contracter plusieurs fois
muscles avec des spasmes.
la maladie puisqu’il n’y a pas une grippe, mais des grippes. Sa gravité peut
La contracture des muscles de la joue marque le début du tétanos. Les provenir en particulier de complications.
contractures, d’abord localisées, se généralisent : le corps décrit un arc de Épidémiologie
cercle à concavité postérieure. Tête et corps se renversent en arrière, tandis
La forme la plus spectaculaire d’évolution de la grippe est la pandémie : il
que bras et jambes sont en extension. Ces contractures évoluent par crises. La s’agit d’une épidémie qui se répand rapidement au monde entier par simple
mort survient en un à deux jours, soit par asphyxie lente ou rapide, soit par
contact avec des personnes infectées et cause des maladies graves.
syncope cardiaque.
Catastrophes naturelles, la pandémie de 1918 a fait des millions de morts
La toxine tétanique agit essentiellement sur le système nerveux central.
dans le monde, celle de 1968 a causé 16 000 morts pour la France seule.
À partir de ces 2 textes,
Q1. Construire un tableau comparatif de ces maladies qui contiendra le nom de la maladie, le type de microorganisme responsable, les symptômes, le pouvoir pathogène, le mode de transmission.
I/C
En vous servant des informations du tableau,
Q2. Rédiger un texte qui résume les étapes communes du développement d'une maladie dans l'organisme
Q3. Formuler un problème qui naît de ce constat. Ra
I/C
Conclusions
Les micro-organismes se transmettent de différentes façons d’un individu à l’autre ou
par des objets.
Ils franchissent la peau ou les muqueuses : c’est la contamination.
Après contamination, les microorganismes se multiplient au sein de l’organisme :
c’est l’infection.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Observer, recenser et organiser des informations afin de définir la contamination
et l’infection
- S’informer
- Construire un tableau et rédiger un texte d’interprétation
- Formuler un problème
- Définir bactérie et virus
- La conclusion
Comment limiter les risques de transmission des agents infectieux ?
Activité 3
1. La lutte contre les microorganismes
D’après vos connaissances,
Q1.Proposer des moyens simples pour combattre les microorganismes afin d’éviter d’être malade.
Ra
2. L’asepsie et l’antisepsie
L'asepsie
Elle consiste à détruire les microbes ambiants,
et donc à réaliser un milieu stérile, avant
contamination possible d'une plaie stérile, par
exemple.
L'asepsie est acte préventif, pratiqué en bloc
opératoire,
avant
toute
intervention
chirurgicale: ainsi on désinfecte les locaux
( avec de l'eau de Javel…), on impose au
personnel une hygiène rigoureuse, le port de
vêtements et l'utilisation d'instruments
stériles, c'est à dire passés à l'autoclave
(vapeur à 120°C pendant plus de 30 minutes)
afin de détruire les microbes pathogènes.
Louis PASTEUR, 1878
Antisepsie
"[…] Cette eau, cette éponge, cette charpie avec lesquelles
vous lavez ou vous recouvrez une plaie y déposent des
germes qui ont une facilité extrême de propagation dans les
tissus.[…] Si j'avais l'honneur d'être chirurgien, pénétré
comme je le suis des dangers auxquels exposent les germes
des microbes répandus à la surface de tous les objets,
particulièrement dans les hôpitaux, non seulement je ne me
servirais que d'instruments d'une propreté parfaite, mais
après avoir nettoyé mes mains avec le plus grand soin […] ,
je n'emploierais que des bandelettes, des éponges
préalablement exposées dans un air porté à la température
de 130 à 150°C. Je n'emploierais jamais qu'une eau qui
aurait
subi
une
température
de
110
à
120° C. De cette manière, je n'aurais à craindre que les
germes en suspension dans l'air autour du lit du malade".
Extrait du discours de Pasteur devant l'Académie des
C'est une méthode curative, c'est à dire
pratiquée après une infection microbienne:
elle consiste à détruire les microbes qui se
sont introduits dans une plaie. Pour cela
on utilise des antiseptiques comme l'eau
de Javel, l'eau oxygénée, l'alcool
modifiée….
Sciences (1878).
Lire et comprendre les textes ci-dessus puis répondre aux questions posées .
Q2. Exposer ce que l’asepsie met en jeu pour nous protéger.
I/Ra
Révéler ce que l'antisepsie met en jeu pour nous protéger.
I/Ra
A l'époque de Pasteur les chirurgiens ne comprenaient pas pourquoi la plupart des malades opérés mourraient d'une
infection généralisée.
Q3. Etablir la liste des moyens que Pasteur propose pour limiter les risques de transmission de maladies au cours
d’une intervention chirurgicale.
I/Ra
Montrer si ce sont des méthodes d’asepsie ou d’antisepsie.
Ra
3. L’antibiothérapie
En 1928, Alexander Fleming retrouve, en revenant de vacances, une culture de staphylocoques contaminée par un
champignon appelé Pénicillium. De plus il constate que les staphylocoques semblent avoir disparu autour de la moisissure. Il
réalise alors des expériences avec différentes souches de microbes.
"Au cours du travail avec différents staphylocoques un certain nombre de cultures furent mises de côté et
examinées de temps en temps. Lors de l'examen, ces cultures étaient exposées à l'air et ensemencées par
différents micro-organismes. On remarqua qu'autour d'une grande colonie de champignons polluant les colonies
de staphylocoques, une grande zone du milieu était devenue transparente et sans aucun doute en voie de
dissolution".
Extrait de "Compte-rendu de l'effet de la Pénicilline" devant le Medical Research Club par Alexander Fleming. (13 février 1929)
Q4. Expliquer, a partir de ce texte, comment agissent les champignons.
I/Ra
Le document ci-contre est un antibiogramme.
Pour réaliser un antibiogramme, on effectue dans un premier
temps une culture microbienne sur un milieu nutritif dans une
boite de Pétri. On laisse croître la culture.
Puis, dans un deuxième temps on dépose sur le milieu des
petits disques contenant un antibiotique spécifique et on
remet en culture.
Q5. Dire ce que vous observez autour des disques
d'antibiotiques, et exprimer ce à quoi cela correspond.
I/Ra
Q6. Remarquer si il existe un ou (des) antibiotique(s)
inefficace(s) contre ce microbe, si oui l’(es) entourer
en bleu.
I/C
Figure 1 : Photo d’un antibiogramme.
4. L’utilisation du préservatif
Q7. Raconter le rôle du préservatif et préciser la barrière naturelle qu’il renforce.
ApC
Conclusions
Ces risques sont limités par la pratique de l'asepsie et par l'utilisation de produits
antiseptiques.
Des antibiotiques appropriés permettent d'éliminer les bactéries. Ils sont sans effet
sur les virus.
L’utilisation du préservatif permet de lutter contre la contamination par les
microorganismes responsables des infections sexuellement transmissibles (IST)
notamment celui du SIDA.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Observer, recenser et organiser des informations afin :
- d’expliquer l’intérêt des antibiotiques, des antiseptiques et de
l’asepsie
- de découvrir les méthodes de prévention et de lutte contre la
contamination et/ou l’infection
- d’établir les risques de contamination par le VIH
- La conclusion
2 – Le système immunitaire pour défendre l’organisme
Quels sont les acteurs de notre système de défense ?
Activité 4
Les cellules sanguines et la défense immunitaire
Situation - Problème :
Monsieur X ressent une grosse fatigue, a de la fièvre et des ganglions très gonflés à la gorge. Son médecin demande
une analyse de sang, monsieur X va chercher ses résultats, qui concluent à une infection virale ou bactérienne.
Monsieur X compare les résultats de son analyse sanguine avec les normes pour déterminer sur quoi le médecin
biologiste s'est basé pour son diagnostic. Le problème c'est qu'il ne sait pas du tout à quoi correspondent ces noms
barbares qu’il peut lire sur son analyse sanguine.
À l'aide des documents (Tab.1 ; Fig.2) et du matériel mis à disposition (frottis sanguin : microscope),
Expliquer à monsieur X comment sa prise de sang a permis de diagnostiquer son infection.
Construire la réponse sous la forme d'un texte illustré d'un dessin scientifique qui permettra l’identification et la
reconnaissance des différentes cellules sanguines.
Supports de travail :
Tableau 1 : récapitulatif des résultats sanguins de
monsieur X, et ceux d’un individu sain
Cellules sanguines
Individu sain Monsieur X
Hématies (106/ mm3)
Plaquettes (/ mm3)
Leucocytes (/ mm3)
4,5 à 5,8
150 000 à 450
000
4000 à 9900
4,7
310 000
13580
Figure 2 : Observation de leucocytes et hématies sur un
frottis sanguin
Conclusions
L'organisme reconnaît en permanence la présence d'éléments étrangers grâce à son
système immunitaire.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
-
-
-
Rechercher, extraire et organiser l’information utile
Extraire d’un document papier, d’un fait observé les informations utiles.
Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes
Utiliser une machine (microscope)
Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou
technologique
Confronter le résultat au résultat attendu, mettre en relation, déduire,
valider ou invalider (la conjecture l’hypothèse)
Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer
Proposer une représentation adaptée (schéma, graphique, tableau,
figure…).
Exprimer les résultats (ordre des étapes, démarche…).
La conclusion
Comment l’organisme réagit-il à une contamination ?
Activité 5
1. Une première réaction face à un élément étranger
Des chercheurs ont effectué deux prélèvements sanguins sur deux hommes dont les groupes sont respectivement [A] et [B].
Ils ont obtenu 4 tubes de sang appelés A1 et A2, d’une part ; B1 et B2, d’autre part.
Puis, ils décident de mélanger ces fractions de la manière suivante :
- Ils mêlent une fraction de A1 avec A2 et observent que rien ne se passe ; de même s’ils mêlent une fraction de B 1 et B2.
- Ils mélangent une fraction d’A1 avec celle B1 ou une fraction de A2 avec celle de B2, ils constatent une coagulation rapide.
En analysant ces expériences,
Q1. Proposer une explication à ces observations d’une coagulation ou non du sang lors du mélange des fractions
de sang.
Ra
Révéler une propriété des éléments du sang qui permet une réaction.
Ra
2. Une réaction rapide et non spécifique : la phagocytose
ba
gb
Lors d'une infection bactérienne liée à une blessure par
exemple, une réaction inflammatoire se développe. Les
manifestations locales sont bien connues (rougeur et chaleur
locale, tuméfaction, douleur). Ces manifestations sont le signe
de la mise en place de la défense de l'organisme face à
l'infection.
En effet des cellules sanguines quittent le plasma au niveau
de la blessure et assurent la destruction des intrus ou antigène, Figure 1 : Phagocytose d’une bactérie (ba) par un globule blanc
(gb) ou macrophage.
après les avoir reconnus, en les phagocytant.
Q3. A l'aide du texte, repérer les différents symptômes ressentis lors d'une infection microbienne.
I
Q4. Exprimer à quelle fonction biologique correspondent ces symptômes.
Q5.Nommer comment appelle-t-on un élément étranger dans l'organisme.
En vous servant des photographies ci-dessus et de la vidéo rapportant la phagocytose,
Q6. Rédiger un texte présentant les différentes étapes de la phagocytose.
Ra
I
C
Conclusions
L'organisme reconnaît en permanence la présence d'éléments étrangers grâce à son
système immunitaire.
Il réagit selon des modalités dont les effets sont plus ou moins rapides :
- une réaction rapide (phagocytose) réalisée par certains leucocytes (les
phagocytes) permet le plus souvent de stopper l’infection.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Observer, recenser et organiser des informations afin de caractériser le
phénomène de la phagocytose.
- Analyse de courts textes relatifs à la reconnaissance et à la phagocytose et
rédiger un texte de synthèse à partir d’une séquence
- La conclusion
Comment l’organisme peut-il se défendre si l’infection progresse ?
Rappel: Lors d’une infection bactérienne ou virale, des cellules spécialisées se mettent en activité
pour combattre les intrus.
Activité 6
1. Les ganglions lymphatiques
Chaque ganglion lymphatique contient plusieurs millions de lymphocytes. Après une infection, certains de ces lymphocytes vont
s’y multiplier en grand nombre de façon à pouvoir combattre l’infection (Belin p.90).
Grâce à cette information, repérer la localisation des organes en cause.
Q1. Proposer un examen clinique facile qui permet à un médecin de repérer une infection.
ApC
2. Un 1er type de cellules et de molécules protectrices
Le sérum est un liquide de coloration jaunâtre correspondant à la partie du sang débarrassé des éléments figurés
que sont les hématies (globules rouges), les leucocytes (globules blancs), les thrombocytes (plaquettes) en
suspension.
er
Figure 1 : Mise en évidence d’un 1 type d’immunité
Figure 2 : Mise en évidence d’un 2ème type d’immunité
A partir des résultats de la série d’expériences montrées dans la figure1,
Q2. Déterminer et caractériser le composant du sang qui protège l’organisme contre les bacilles diphtériques
injectés.
Ra
Q3. Analyser comment ce composant du sang s’active et définir la limite de son action.
Ra
Q4. Définir la notion de séropositivité.
Ra
A partir des résultats de la série d’expériences montrées dans la figure2,
Q5. Déterminer le nouveau composant du sang qui protège l’organisme contre les bacilles de Koch.
I
Q6. Relever le résultat de cette expérience qui vous surprend
Ra
Q7. Formuler une hypothèse qui concerne le rôle des lymphocytes.
Ra
3. Un 2ème type de cellules protectrices
Lors d’une prise de sang, la formule sanguine indique une répartition des différents types de leucocytes (Tab 1) :
Tableau 1 : Résultats d’une analyse de sang
Nombres de cellules (mm3)
Leucocytes
4 000-10 000
Lymphocytes totaux
1 000-4 000
Lymphocytes B
250-1 000
Lymphocytes T
750-3 000
Q8. Nommer le nouveau type de cellules de défense présenté.
I
Ces cellules reconnaissent les cellules infectées par un virus, cancéreuses ou étrangères. Elles entrent en contact avec ces cellules et
perforent leur membrane grâce à une substance et moins de deux heures plus tard, celles-ci sont détruites. Elles seront ensuite
éliminées par phagocytose.
Q9. Schématiser les 3 étapes qui permettent la destruction, par un lymphocyte T, d’une cellule infectée (Belin
p.93).
C
Conclusions
D’autres leucocytes, Les lymphocytes B sécrètent dans le sang des molécules
nommées anticorps, capables de participer à la neutralisation des microorganismes et
de favoriser la phagocytose.
Chaque anticorps est spécifique d’un antigène.
Une personne est dite séropositive pour un anticorps déterminé lorsqu’elle présente
cet anticorps dans son sang.
D’autres leucocytes, les lymphocytes T, détruisent par contact les cellules
infectées par un virus.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
- Formuler des hypothèses sur les modalités d’action des lymphocytes.
- Valider ou invalider ces hypothèses à partir d’observations et d’expériences
- Analyser des schémas d’expériences relatifs à l’acquisition d’immunités et
élaborer un schéma récapitulatif
- La conclusion
3 – Le système immunitaire : aide et déficience.
Qu’est ce que la vaccination ?
Rappel: Lors de la réponse immunitaire l'organisme produit un grand nombre de cellules
immunitaires qui sont spécifiques de l'agresseur rencontré.
Activité 7
La connaissance du fonctionnement du système immunitaire permet des applications médicales.
Certaines maladies comme la rubéole ou la rougeole peuvent entraîner des malformations du fœtus chez la
femme enceinte. Pour prévenir ce risque, on pratique la vaccination.
Cette année l’épidémie de grippe H1N1 a touché la planète entière : le gouvernement a lancé une campagne de
vaccination pour protéger la population.
Comment agit la vaccination pour protéger un organisme contre une maladie ?
A l’aide de l’ensemble des connaissances et des documents 1 et 2 fournis , expliquer le principe de la vaccination et
décrire comment l’organisme réagit à cette vaccination.
Document 2 : Graphes des sécrétions comparées d’anticorps dans le cas
d’infections provoquées
On injecte à un animal un antigène A avec lequel il n’est jamais entré en
contact avant (1ère partie). On renouvelle l’expérience 60 jours après avec le
même antigène sur le même animal (2ère partie).
Document 1 : Extrait de la notice du vaccin Antigrippe
Pandemrix
Les aides ou « coup de pouces »
 Aides à la démarche de résolution :
Aide 1 :
Aide 2 :
 Apport de savoir-faire :
Aide 1 :
Aide 2 :
 Apport de connaissances :
Aide 1 :
Conclusions
Certains lymphocytes sont le support de la mémoire immunitaire vis-à-vis d’un
antigène, ce qui permet aux réactions spécifiques d’être plus rapides et plus efficaces
lors de contacts ultérieurs avec cet antigène.
La vaccination permet à l’organisme d’acquérir préventivement et durablement
une mémoire immunitaire relative à un microorganisme déterminé grâce au maintien
dans l’organisme de nombreux leucocytes spécifiques.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
-
-
-
Rechercher, extraire et organiser l’information utile
Extraire d’un document papier, décrire de comportement d’une
grandeur
Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer
Exprimer un résultat, une solution, une conclusion, par une phrase
correcte (expression, sens, vocabulaire)
La conclusion
Comment l’immunité peut-elle être déstabilisée?
Rappel: L’immunité permet à l’organisme de se défendre contre ses agresseurs.
Activité 8
Une déficience du système immunitaire : le sida
Régulièrement, dans les média, nous sont fournies les informations sur l’épidémie mondiale du SIDA, les
Enfoirés, le Sidaction collectent des fonds pour aider la recherche, les malades.
Les 2 millions de morts du SIDA (doc.2) ont succombé à des maladies opportunistes (doc.1) : infections pulmonaires
dans la moitié des cas (tuberculose), cancers, attaque des centres nerveux, amaigrissement.
Document 1 : Une maladie opportuniste :
Le sarcome de Kaposi
Document 2 : Carte mondiale de répartition du nombre de morts
Pourquoi apparaissent de façon systématique de maladies opportunistes chez les personnes porteuses du VIH ?
A partir de l’étude des documents 3 et 4, expliquer le mode d’action du VIH, à l’origine de l’apparition des maladies
opportunistes. Formuler la réponse sous forme de texte rédigé.
Document 4 : Virus du SIDA (points bleutés)
« bourgeonnant » à partir d’un
lymphocyte
T4,
cellule
organisatrice de la réponse
immunitaire.
Document 3 : Variations de différents paramètres biologiques au cours d’une infection par le
virus du SIDA
Les aides ou « coup de pouces »

Aides à la démarche de résolution :
Aide 1
Aide 2
Aide 3

Apport de savoir-faire :
Aide 1

Apport de connaissances :
Conclusions
Une immunodéficience acquise, le SIDA, peut perturber le système immunitaire.
Le virus du SIDA pénètre dans certains lymphocytes dans lesquels il se
multiplie, entraînant leur destruction.
La protection immunitaire est alors très amoindrie ; des maladies immunitaires
se développent.
Un test de séropositivité permet de déterminer si une personne a été contaminée
par le VIH.
Cette personne peut transmettre le virus sans pourtant présenter la maladie.
Le système immunitaire peut également fonctionner de façon excessive et
donner lieu à des allergies.
Leçons et devoirs
Ce qu’il faut savoir :
-
-
-
Rechercher, extraire et organiser l’information utile
Extraire d’un document papier, décrire de comportement d’une
grandeur
Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer
Exprimer un résultat, une solution, une conclusion, par une phrase
correcte (expression, sens, vocabulaire)
La conclusion