Thème 3-A TP1 : La réaction inflammatoire

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1 Thème 3-A TP1 : La réaction inflammatoire L objectif est de caractériser la réaction inflammatoire, à différentes échelles d observation (macroscopique, microscopique et moléculaire). Lycée E. Delacroix Tale S

2 Les organes du système immunitaire organes lymphoïdes primaires: la moelle osseuse et le thymus au sein desquels sont produites les celles immunitaires et où elles acquièrent leur maturation organes lymphoïdes secondaires: ganglions lymphatiques et rate, au sein desquels la réaction immunitaire entre en action D après le cours de Janis Kuby p.47

3 La réaction inflammatoire aigüe Cornelius Celsus (médecin romain Ier siècle): «Rubor et tumor cum calore et dolor» ressourcepedagogique/&rh=

4 D après SVT TS, Bordas, ed.2012, p.292

5 D après TS, SVT, Bordas, ed.2012, p.293 Les 4 signes cliniques de la réaction inflammatoire: Rougeur : due à la dilatation locale des vaisseaux sanguins, permettant d augmenter localement le débit sanguin Chaleur: due aux réactions immunitaires ayant lieu localement Gonflement: dû à la sortie de plasma et donc à l arrivée des cellules immunitaires Douleur: due au gonflement et à la sécrétion de prostaglandines, molécules sécrétées lors de l inflammation qui stimulent les nocicepteurs (=récepteurs à la douleur).

6 Les cellules du système immunitaire D après Belin, SVT TS, ed.2012, page de couverture.

7 Les cellules de l immunité innée (présentes dans les tissus) Source: Wikipédia Cellule dendritique: de nombreux pseudopodes, adaptés à la phagocytose Un macrophage (MEB)

8 Les cellules de l immunité innée (présentes dans les tissus à proximité des vaisseaux) D après TS, SVT, Bordas, ed.2012, p.293

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10 Les cellules de l immunité innée (présentes dans le sang) Trois polynucléaires (=granulocytes) au MO après coloration ocytose_txt/ Un monocyte au MO yte/14601

11 Les 4 principaux types cellulaires de l immunité innée D après Bordas, TS SVT, ed.2012, p.290

12 Les cellules dendritiques, acteurs au centre de la réaction immunitaire

13 Macrophage activé sur le lieu de l'infection MEB x

14 E.coli (bactéries) "capturées" par le macrophage. MEB x

15 Capture des bactéries par les pseudopodes des macrophages et des cellules dendritiques D après SVT TS, Nathan, ed.2012, p,282

16 Ingestion des bactéries par le macrophage. MEB x

17 Macrophage ayant phagocyté des bactéries ; noyau non visible, en dehors de la coupe.(met x 5000)

18 Zoom sur un phagosome

19 Attention cependant à ne pas penser qu une bactérie est nécessairement pathogène «La Recherche», n 430, mai 2009, Dossier «Ces bactéries qui font l homme» The question, Who am I? can only be answered after the question Who are we? has been clarified and understood.

20 Un filet d'adn pour des cellules kamikazes Tels des kamikazes, des globules blancs explosent pour emprisonner d'un filet d'adn et de protéines les microbes pathogènes. Le mécanisme en jeu vient d'être dévoilé. Jean-Jacques Perrier Les granulocytes neutrophiles sont les globules blancs du sang les plus abondants. Chez les mammifères, ils forment une des premières lignes de défense de l'immunité innée contre les bactéries, les champignons ou les parasites qui ont franchi la barrière de la peau ou des muqueuses. Ils englobent les intrus (phagocytose) et les tuent grâce à diverses substances libérées par les nombreux granules qui parsèment leur cytoplasme, et à l'aide de formes réactives de l'oxygène (molécules chimiquement réactives contenant de l'oxygène) ; après quoi ils meurent et sont évacués par des globules blancs «éboueurs», les macrophages. En 2004, l'équipe de Volker Brinkmann et Arturo Zychlinsky, de l'institut Max Planck de biologie des infections de Berlin, a découvert que les neutrophiles émettent en outre dans le milieu extracellulaire des filaments composés d'adn et de protéines lorsqu'ils sont activés. Ces filaments de 15 nanomètres de diamètre forment un filet, ou NET (neutrophil extracellular trap, net = filet en anglais), qui piège et détruit les envahisseurs. Cette équipe décrit aujourd'hui les mécanismes qui permettent la formation d'une telle structure. Le groupe berlinois avait montré que les filets pièges contiennent, outre de l'adn et des histones (protéines associées à l'adn dans le noyau cellulaire sous forme de chromatine), des enzymes, telle l'élastase, qui inhibent les facteurs de virulence des bactéries et sont bactéricides. Les mêmes chercheurs ont montré par la suite que le filet se forme lorsque la cellule meurt sous l'action de formes réactives de l'oxygène, sa membrane se rompant brusquement. Cette mort, ou NETose par analogie avec d'autres formes de mort cellulaire, la nécrose et l'apoptose (on ne parle pas encore de «filetose» en français), peut donc être comparée à un suicide cellulaire permettant au neutrophile d'être une dernière fois utile grâce à son filet antimicrobien. V. Brinkman, A. Hakkim, V. Papayannopoulos et al. 2010, J. Cell Biol. Vue au microscope électronique dans les poumons d'une souris, une bactérie Klebsiella pneumoniae, responsable de pneumonie (en rose), est prise dans le filet d'adn et de protéines d'un neutrophile, ou NET (neutrophil extracellular trap, en vert).

21 Les médiateurs chimiques de la réaction immunitaire: échelle moléculaire D après Bordas, TS SVT, ed.2012, p.293

22 Comment les cellules immunitaires rejoignentelles le lieu d infection? L importance du chimiotactisme permis par les médiateurs chimiques D après Bordas, TS SVT, ed.2012, p.294

23 Le point sur le recrutement des leucocytes circulants Le ralentissement du débit sanguin et les effets des médiateurs de l inflammation sur les cellules des vaisseaux vont permettre la sortie de leucocytes circulants, des vaisseaux sanguins vers les tissus (vidéo "Recrutement des leucocytes"). La sortie des leucocytes est un processus organisé en plusieurs étapes : Etape 1: Tethering (en anglais) ou adhérence faible Etape 2: Rolling (roulement) Etape 3: Margination (adhérence ferme) Etape 4 : Diapédèse ou extravasation Chacune de ces étapes dépend des interactions entre différents couples ligand-récepteur. Le rolling par exemple est permis par l adhérence faible entre les leucocytes et les cellules des vaisseaux et ce grâce à des molécules d adhésion cellulaire ou CAM pour Cell Adhésion Molécule et des intégrines (LFA-1). La reconnaissance de signaux de danger via les PRR (Pattern recognition receptor) provoque une augmentation de l expression de ces CAM. L adhérence des leucocytes augmente d autant plus que la vitesse du sang a diminué (vasodilatation). Le leucocyte finit par se fixer pendant au moins trente secondes, ce qui va permettre la diapédèse proprement dite.

24 Recrutement des leucocytes circulants Oh3NEsag&feature=player_detailpage

25 Comment l agent pathogène est-il reconnu? D après Bordas, TS SVT, ed.2012, p.294

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27 Etude phylogénétique du récepteur TLR chez 10 espèces différentes: matrice des distances peptidiques observées en %

28 Construction de l arbre phylogénétique le plus parcimonieux

29 L immunité innée, des mécanismes conservés au cours de l évolution SVT, TS, Bordas, ed.2012, p.291

30 Biotechnol.Agron.Soc.Environ (4), Emmanuel Jourdan

31 Haemocytes, from a mussel

32 2011 prix Nobel de médecine et physiologie médaille d'or 2011 du CNRS Jules Hoffmann (CNRS / Université de Strasbourg) Bruce Beutler (USA) Ralph Steinman (Canada) travaux sur l activation du système immunitaire inné découverte des cellules dendritiques et de leur rôle dans l immunité adaptative

33 Le point sur les étapes de la phagocytose /biologie/animat/p hagocytose.htm

34 Que signifie «réaction immunitaire innée»? D après TS, SVT, Bordas, ed.2012, p.290

35 Schéma bilan: les évènements majeurs de la réponse inflammatoire D après le cours de Janis Kuby p,9

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38 Bilan: les cellules de l immunité innée Nom de la cellule localisation Particularité structurale Relation structurefonction Rôle dans la réaction inflammatoire cellule dendritique dans tous les tissus nombreux pseudopodes Permettent l adhésion aux éléments étrangers phagocytose, cellule présentatrice de l antigène, Recrutement des cellules immunitaires via des cytokines (interleukines) mastocyte macrophage granulocyte près des vaisseaux sanguins dans les tissus (monocyte dans le sang) le sang (sortie du sang par diapédèse) puis dans les tissus cytoplasme riche en granulations Cellule très volumineuse, nombreux pseudopodes noyau plurilobé Cytoplasme très granuleux Granulations contenant de l histamine, à effet vasodilatateur Permettent l adhésion aux éléments étrangers Les granules participent à la digestion des éléments phagocytés et capables de libérer de l histamine vasodilatation via histamines Recrutement des cellules immunitaires phagocytose, cellule présentatrice de l antigène, recrutement des leucocytes via cytokines phagocytose

39 les anti-inflammatoires D après TS, SVT, Bordas, ed.2012, p.298

40 les conditions de synthèse de la cyclo-oxygénase (COX ) dans les monocytes ou granulocytes Des chercheurs travaillant sur la réaction inflammatoire se sont intéressés à l enzyme cyclooxygénase (=COX). EXPERIENCE :On fait incuber un nombre défini de monocytes et de granulocytes en présence d une concentration de 10 µg/ml de LPS (molécule de la paroi de nombreuses bactéries) pendant différents temps :0, 1, 2,5 et 4,5 heures. On traite ensuite la culture de manière à récupérer le cytoplasme des cellules, et on effectue une électrophorèse destinée à séparer les molécules de COX des autres protéines cytoplasmiques. La coloration des protéines COX donne les résultats suivants : Séparation des enzymes COX du cytoplasme de granulocytes et de monocytes après action du LPS à 10 µg/ml pendant différentes durées

41 D après TS, SVT, Bordas, ed.2012, p.299

42 Document : le mode d action des antiinflammatoires non stéroïdiens. D après SVT, TS, Belin ed.2012, p273.

43 Le mode d action des anti-inflammatoires

44 Effet de l aspirine D après SVT TS, Nathan, ed.2012, p,283