IMMUNOLOGIE - EXERCICES TYPE II-2 OBLIGATOIRE SUJET 1 La phase symptomatique du sida est caractérisée par un taux très faible de lymphocytes T cytotoxiques et de lymphocytes T4. Les patients qui rentrent dans cette phase présentent des maladies opportunistes. Des études ont montré que, chez ces malades, le risque de développer certains cancers est plus élevé que dans la population générale. A partir des informations tirées de l'ensemble des documents proposés, de vos connaissances et de leur mise en relation, vous proposerez une explication sur un des facteurs possibles de l'augmentation de ce risque. Document 1 : Extrait d'un compte rendu d'expérience sur des cellules humaines On réalise une expérience par «introduction du gène codant la molécule CD4 dans des cellules [... ] qui ne fabriquent pas de molécules CD4 et ne sont pas normalement infectées par le VIH». Les résultats montrent que «ces cellules produisent le CD4 et l'exposition de CD4 à la surface cellulaire provoque leur infection par le VIH». Document 2 : Électronographies de deux figures caractéristiques observées dans une culture de cellules cancéreuses mises en contact avec lymphocytes T cytotoxiques LTc : Lymphocyte T cytotoxique C : Cellule cancéreuse Document 3 Dans l'organisme, le système immunitaire reconnaît et détruit les cellules modifiées, dont les cellules cancéreuses. Ces dernières présentent à leur surface des antigènes particuliers spécifiques de la tumeur. Les trois manipulations de greffes tumorales schématisées ci-dessous permettent d'étudier quelques aspects de cette réponse immunitaire. Dans toutes les manipulations (l, 2, 3), des cellules cancéreuses, prélevées chez une souris malade, ont été injectées à une souris saine. Ce transfert de cellules est l'équivalent d'une greffe («greffe tumorale») ; les règles de compatibilité de greffe entre les souris saines et les souris malades ont été respectées. Dans les manipulations 2 et 3, on injecte, en même temps que les cellules cancéreuses, des anticorps se liant spécifiquement aux récepteurs des lymphocytes T4 et T8. Les récepteurs CDS sont des récepteurs membranaires portés spécifiquement par les lymphocytes T8.
SUJET 2 Le virus de l immunodéficience humaine (VIH) est responsable d un affaiblissement des défenses immunitaires de l organisme, ce qui favorise le développement de maladies opportunistes. En utilisant les informations extraites des documents, mises en relation avec vos connaissances, expliquez comment des médicaments permettent de limiter l apparition des maladies opportunistes. Document 1 : a) évolution naturelle du nombre de LT4, mesurée chez des patients contaminés par le VIH depuis au moins un an. Les maladies opportunistes sont dues à la multiplication d agents infectieux (bactéries ou virus). D'après Nathan TS SVT - Edition 2002 b) modification du nombre de LT4 chez des patients porteurs du virus au cours d un traitement médicamenteux. Un traitement comprenant trois médicaments a été administré pendant 5 ans à des individus ayant au début du traitement entre 200 et 350 LT4 par mm 3 de sang. d après www.natap.org/2006/croi/croi_71.htm. Document 2 : taux de LT4 et efficacité de la réponse immunitaire après une vaccination contre le pneumocoque
On teste, chez deux catégories d individus ayant un nombre différent de LT4, l efficacité de la production d anticorps après une vaccination contre le pneumocoque (bactérie responsable de pneumonies). Première catégorie d individus Deuxième catégorie d individus Nombre moyen de LT4 par mm 3 de sang Supérieur ou égal à 500 Moins de 200 Efficacité de la production d'anticorps Production efficace Production peu efficace Document 3 : rôle des LT4 activés Des LT4 provenant d un individu non porteur du VIH sont mis en culture en présence d une substance qui agit comme un antigène : on dit que les LT4 sont alors activés. Le liquide surnageant de cette culture est ensuite prélevé : il contient des molécules émises par les LT4. On effectue parallèlement des cultures de lymphocytes B en présence d un antigène ; certaines de ces cultures sont mises au contact du liquide surnageant, d autres servent de témoin. D'après Belin TS SVT, 2002 SUJET 3 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. Doc1 : électronographie d un plasmocyte type TP2 (à reconnaître). Doc.2 : 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 tableau suivant retrace les étapes de l'expérience et montre les résultats obtenus.
Doc 3 : chambre de Marbrook (voir docs TP1) SUJET 4 Déterminez quelles sont les cellules immunitaires impliquées dans la destruction d une cellule infectée par un virus ainsi que leur mode d action. Doc.1 : lyse par un lymphocyte d une cellule infectée par le virus LCM (TP2)
ELÉMENTS DE CORRIGÉ SUJET 1 On se propose d'expliquer pourquoi les malades du SIDA ont plus de risque de développer des cancers. Le doc.1 montre que la présence du récepteur CD4 à la surface de la membrane des cellules entraîne l'infection par le VIH. Les LT4 possèdent le récepteur CD4, ils seront donc infectés par le VIH. Le doc.2 montre la destruction d'une cellule cancéreuse par un LTc. Après un contact membranaire permettant la reconnaissance de la cellule cible (photo de gauche), le LTc a provoqué la lyse de la cellule cancéreuse (photo de droite). Les LTc sont donc capables de détruire les cellules cancéreuses. L'expérience 1 du doc.3 montre que chez une souris saine, les cellules cancéreuses injectées sont détruites puisque après s'être développée la tumeur régresse. L'expérience 2 du doc.3 montre que si les LT4 sont neutralisés par un anticorps anti-cd4 la tumeur ne régresse pas. Donc les LT4 sont indispensables aux processus conduisant à la destruction des cellules cancéreuses. De même, l'expérience 3 du doc.3 permet de conclure que les LT8 interviennent dans cette destruction. Résolution du problème Le doc.2 a montré que des cellules du système immunitaire, les LTc, peuvent détruire des cellules cancéreuses en provoquant leur lyse. Les LTc proviennent de la multiplication (expansion clonale) et de la différenciation des LT8. Le doc.3 a montré le rôle des LT8. Cependant, l'expansion clonale et la différenciation cellulaire des LT8 en LTc ne peuvent se faire sans l'intervention des interleukines produites par les LT4. Les LT4 sont donc indispensables à la réponse immunitaire comme le montre le doc.3. Chez les malades atteints du SIDA, le VIH infecte les LT4 car ceux-ci possèdent le récepteur CD4 comme le montre le doc.1. La conséquence est la destruction des LT4 entraînant la baisse constante des LT4 observée chez les malades infectés. La baisse des LT4 entraîne une diminution des IL produites et en conséquence une baisse de la stimulation des LT8. La prolifération et la différenciation insuffisantes des LT8 réduisent d'autant le nombre de LTc et ainsi la destruction des cellules cancéreuses. C'est pourquoi l'effondrement des LT4 (<200) en phase symptomatique provoque une immunodéficience expliquant la survenue de maladies opportunistes ainsi que le développement de cancers. SUJET 2 On cherche à expliquer la survenue des maladies opportunistes lors de la phase symptomatique du SIDA. Le doc.1a montre une baisse constante du nombre de LT4 chez les malades infectés par le VIH. Les maladies opportunistes apparaissent lorsque le taux de LT4 est <250 par mm3 de sang. Le doc.1b montre que le traitement médicamenteux permet de faire augmenter le taux de LT4 qui se stabilise autour de 500 par mm3 de sang. Le doc.2 montre que la production d'ac dans le cas d'une vaccination dépend du taux de LT4. Si le taux est <200, on observe une immunodéficience se manifestant par une production peu efficace d'ac. Au contraire la production est normale si le taux est >=500. Le doc.3 montre que les LT4 activés produisent des molécules qui permettent la prolifération des LB. Ces molécules sont des interleukines. Résolution du problème Dans les conditions normales, les LT4 activés produisent des IL qui provoquent l'expansion clonale (multiplication) des LB activés (doc.3). Les IL permettent également la différenciation des LB activés en plasmocytes sécréteurs d'ac circulants. On comprend ainsi que la production d'ac dépend du taux de LT4 (doc.2), plus il y aura de LT4, plus la production d'ac sera importante. La production d'ac protège l'organisme contre le développement de maladies infectieuses. Chez un malade atteint du SIDA, la chute du taux de LT4 due à l'infection par le VIH (doc.1), surtout dans la phase symptomatique où le taux est <200, entraînera donc une production insuffisante d'il et en conséquence une production insuffisante d'ac. Cette immunodéficience favorisera le développement de maladies opportunistes infectieuses. Le traitement médicamenteux en permettant de maintenir le taux de LT4 à une valeur de 500 empêche ainsi l'apparition de l'immunodéficience et donc celle des maladies opportunistes. SUJET 3 Doc 1 : le plasmocyte produit des Ac circulants (REG développé) Doc 2 : En l'absence d'antigène, pas de complexes immuns : lot 4 Les LT seuls ou les LB seuls ne permettent pas la formation de complexes immuns : lots 1 et 2 L'agglutination des GRM, c'est-à-dire la formation de complexes immuns Anti-GRM (anticorps) + GRM (antigène) ne s'observe que si les LT et LB ont été mis en présence de l'antigène : lots 3 et 5 (témoin) Doc 3 : voir TP1, une molécule est produite par les LT (diffusion à travers la membrane perméable de la chambre de Marbrook) Synthèse :
Les LT4 produisent des IL (doc 3 : communication chimique) qui permettent la multiplication (expansion clonale) des LB sélectionnés (reconnaissant l'ag) puis leur transformation (différenciation cellulaire) en plasmocytes (doc 1) sécréteurs d'ac circulants. Sans l'action des IL, les LB ne se différencient pas en plasmocytes dc pas de complexes immuns (doc 2 lot 1). Donc coopération entre LT4 et LB basée sur une communication chimique. La production d'ac est la conséquence d'une immunité acquise au contact d'un Ag (doc 2 lots 3/4). SUJET 4 Doc 1 : LTc détruit la cellule-cible infectée en provoquant sa lyse. Un contact mb est indispensable. Doc 2 : Les LTc ne détruisent que les cellules infectées par le virus LCM (cas 1 et 2). Donc les LTc reconnaissent l'ag qui est exprimé en surface par les cellules infectées. Les LTc sélectionnés pour le virus LCM sont incapables de détruire les cellules infectées par un autre virus (Vaccine) : comparaison cas 1 et 3. Donc les LTc possèdent des récepteurs spécifiques à un Ag. Doc 3 : La destruction des cellules infectées par un virus n'est pas réalisée par les LB (lot 2) mais par des LT (lot 3). Synthèse : Les LT possèdent des récepteurs permettant de reconnaître l'ag exprimé à la surface de la mb des cellules infectées (doc 2). Parmi les LT, les LT4 produisent des IL qui permettent l'expansion clonale des LT8 et leur différenciation en LTc (doc 3). Les LTc identifient (doc 2) les cellules infectées par contact mb (doc 1) et provoquent leur lyse (doc 1 et 2) en libérant des perforines qui provoquent l'éclatement des cellules infectées. La destruction des cellules infectées permet ainsi la destruction des virus (doc 3).