TD5 Exercices «Immunité adaptative» Exercice 1 : Test de recherche de streptocoques (d'après Bac S Réunion 2006) Correction On cherche à déterminer quel patient A ou B a été infecté par des bactéries streptocoques. On nous apprend que la destruction des globules rouges est provoquée par une molécule appelée streptolysine, produite et libérée par les streptocoques. Cette substance devient inactive en présence d'anticorps antistreptolysine. Des globules rouges sont placés en présence de streptolysine et du sérum de deux patients. On constate qu'en présence du sérum du patient A, les globules rouges sont détruits. On en déduit donc que la streptolysine a pu agir et que le sérum du patient A ne contenait aucune substance pouvant bloquer l'action de la streptolysine. En présence du sérum du patient B, les globules rouges n'ont pas été détruits malgré la présence de streptolysine. Cela signifie que cette substance n'a pu agir et qu'il existait donc des AC antistreptolysine dans le sérum B. Cela signifie que le patient B a été en contact avec des streptocoques et qu'il a donc produit ces AC. C'est donc le patient B qui est porteur de ces bactéries. Exercice 2 : Test de recherche d'anticorps anti-hépatite (d'après Bac S Asie 2013) Correction Schématisation des puits 1 et 2 Puits 1 : incolore car pas de production d'indicateur coloré Puits 2 : coloré car présence de l'enzyme et donc production d'indicateur coloré L'ESF ne peut utiliser le sang du donneur puisque le test ELISA réalisé avec son sang se révèle positif (puits coloré en noir). Cela signifie que cet individu possède des AC anti-hépatite B et qu'il a donc pu être infecté par ce virus. Remarque : la présence de tels AC chez l'individu pourrait aussi s'expliquer par la conséquence d'une vaccination ce qui ne serait pas dangereux dans le cas d'un don de sang Exercice 3 : Recherche du mode d'action des anticorps anti- diphtérique (d'après Bac S Polynésie 2014) QCM : à partir des informations extraites du document, cocher la bonne réponse, pour chaque série de propositions. 1- Le sérum prélevé sur le cobaye contient : des anticorps antidiphtériques des lymphocytes des anticorps antidiphtériques et des lymphocytes 3- Le filtrat injecté au cobaye 2 contient : des anticorps antidiphtériques des particules de poudre avec de l'anatoxine diphtérique ni particule de poudre, ni anticorps antidiphtérique. 2- La spécificité des anticorps est montrée par les expériences sur : le cobaye 1 le cobaye 2 les cobayes 2 et 4 4- Le cobaye 3 survit grâce à : l'injection de toxine diphtérique la présence dans le filtrat d'anticorps antidiphtériques la présence dans le filtrat de particules de poudre
Exercice : Quelques caractéristiques de la réponse immunitaire adaptative (Nouvelle Calédonie - 2013) 1. L'action spécifique contre des antigènes pendant la réponse immunitaire peut être déduite des expériences sur : a) les lapins B et C b) les lapins B et D c) les lapins C et D d) les lapins A et C 2. L'immunité adaptative liée à l'action de molécules solubles est démontrée par l'expérience sur : a) le lapin C b) le lapin A c) le lapin D d) le lapin B 3. L'existence et le rôle des anticorps étant connus, on peut dire que : a) le sérum de A ne contient aucun anticorps b) le sérum de A contient des anticorps anti-diphtérie c) le sérum de A contient des anticorps anti-diphtérie et anti-tétanos d) le sérum de A contient des anticorps anti-tétanos. Exercice : Test de dépistage pour une angine d'origine bactérienne (d'après Bac S Réunion 2010) Principe du test : En cas d'infection bactérienne, l'écouvillon sera porteur de bactéries Streptocoques qui seront donc transférées dans le réactif. Ensuite, le réactif chargé de bactéries, migrera par capillarité sur la bandelette. - Lors du passage du réactif (contenant les bactéries) dans la bande M, les anticorps M mobiles et colorés se fixeront sur les récepteurs R des streptocoques. Ces AC seront ainsi associés aux bactéries. - Lors du passage du réactif au niveau de la ligne A, les anticorps A, immobiles et incolores, vont se fixer sur les récepteurs S des streptocoques. Ces derniers seront alors retenus au niveau de la ligne A avec les AC M colorés. - Certains AC M colorés et mobiles ont pu être entraînés par le liquide mais sans être associés à des streptocoques. Ils vont alors pouvoir être entraînés jusqu'à la ligne B où ils seront immobilisés en raison de la présence d'anticorps B immobiles et spécifiques du colorant portés par les AC M. Ainsi, dans le cas d'un test positif, donc en présence de streptocoques, la bande A sera colorée car les AC A retiennent les streptocoques, retenant eux-mêmes des AC M colorés et la bande B sera colorée car les AC B retiennent directement des AC M colorés.
Exercice : Les différences de crises de paludisme (d'après Bac S Polynésie 2010) Le paludisme est une maladie infectieuse due au développement dans les hématies d'un parasite, nommé Plasmodium falciparum. Les crises de paludisme sont variables d'un individu à l'autre. Les adultes ayant grandi dans une région touchée par le paludisme ont des crises moins fortes que les enfants ou les adultes n'ayant pas grandi dans ces régions. À partir des seules informations extraites du document, expliquez cette différence. Document : Du sérum de trois lots de singes est obtenu après purification de plasma sanguin : - Sérum 1, extrait de singes jamais infectés par le plasmodium - Sérum 2, extrait de singes infectés 1 fois par le plasmodium - Sérum 3, extrait de singes infectés 2 fois par le plasmodium. Trois nouveaux lots de singes qui n'ont jamais été en contact avec plasmodium falciparum sont constitués et numérotés A, B et C. Trois jours après leur avoir inoculé le parasite, on leur injecte respectivement un des trois sérums : le sérum 1 au lot A, le sérum 2 au lot B, le sérum 3 au lot C. on mesure alors la quantité de parasites dans leur sang pendant 10 jours. Les résultats de ces dosages sont présentés dans le graphique ci-dessous. On rappelle que le sérum est obtenu après purification du plasma sanguin. il ne possède plus, notamment, de cellule sanguine mais contient les anticorps spécifiques des agents infectieux rencontrés précédemment. D'après manuel de SVT TS Edition Didier On constate qu en présence de sérum 1, le taux de Plasmodium falciparum (le parasite) dans le sang des singes du lot A augmente 3 jours après l'infection et atteint un niveau très élevé (50 UA) 7 jours après l'injection du parasite. Le lot B de singes, ayant reçu le sérum 2, présente également un taux très élevé de parasites (48 UA) mais uniquement à partir du 10ème jour suivant l'injection du parasite. On peut donc en déduire que le sérum 2 a apporté une légère protection aux singes de ce second lot. Le lot C de singes, qui a reçu le sérum 3, présente un taux de parasites toujours très faible (< 2UA) et constant. On en déduit donc que le sérum 3 assure une protection efficace aux singes ayant été infecté par le Plasmodium falciparum. Les sérums 1,2 et 3 se distinguent par leur origine : - le sérum 3 qui assure la meilleure protection doit contenir une quantité très importante d'anticorps ; il provient de singes ayant été infectés 2 fois par le Plasmodium ; - le sérum 2 provient de singes n'ayant été infectés qu une seule fois par le Plasmodium et sa teneur en AC doit être très faible car il n'est pas efficace ; - le sérum 1 provient de singes n'ayant jamais été infectés par ce parasite. Ce sérum, compte tenu de son inefficacité, ne doit pas contenir d'ac. Ainsi, plus un singe a été en contact avec le Plasmodium, plus son sérum sera efficace (car sa teneur en AC augmentera avec le nombre de contacts avec ce parasite). Les adultes ayant grandi dans une région touchée par le paludisme ont des crises moins fortes que les enfants ou les adultes n'ayant pas grandi dans ces régions car ces adultes ont été confrontées à de très nombreuses reprises au Plasmodium falciparum. Ils ont donc produit une quantité très importante d'ac dirigés contre ce parasite. Cela leur assure une protection assez efficace contre le Plasmodium. Au contraire, les individus (adultes et enfants) n'ayant pas grandi dans des zones touchées par ce parasite, n'ont pas produit beaucoup d'ac. Leur protection n'est donc pas efficace contre le Plasmodium et ils présentent des crises fortes.
Exercice : Les mécanismes immunitaires de rejet de greffe (d'après Bac S Emirats Arabes Unis 2012) Les premières greffes chez l'homme, réalisées au cours de la seconde guerre mondiale, se sont soldées par des échecs avec la mort des receveurs et une destruction importante des greffons (nécrose). Des études réalisées à partir de différentes lignées pures d'animaux de laboratoire (souris, rat, lapin,...) montrent que lorsqu'on greffe la peau d'un individu sur un autre individu génétiquement distinct, le greffon est d'abord infiltré par des vaisseaux puis au bout de 7 à 14 jours, il est envahi de globules blancs et se nécrose. C'est le rejet de greffe. À partir de l'exploitation rigoureuse des documents et de vos connaissances, montrez que la nécrose du greffon résulte d'une réponse immunitaire adaptative faisant intervenir des cellules spécialisées. Document 1 : Les résultats expérimentaux de la célèbre expérience de Peter Brian Medawar, obtenus à la suite de greffes de peau sur des souches de lapin génétiquement différentes. D'après http://commons.wikimedia.org/wiki/file:medawar.png
Document 2 : Aspect de la peau à la suite d'une greffe Coupes histologiques de peau de souris - à gauche : peau "normale" in situ - à droite : fragment de peau greffé provenant d'une souris de souche génétiquement différente, cinq jours après la transplantation D'après Immunologie de Roitt, Brostoff et Male, De Boeck, 2001 Document 3 : Deux électronographies montrant en culture in vitro deux cellules de souris; un lymphocyte T cytotoxique (à gauche) et une cellule cible (à droite) à deux moments différents. Le phénomène observé se manifeste lors d'un rejet de greffe. D'après D Zagury, Documents d'immunologie, apbg, Institut Pasteur, 1988
À partir de l'exploitation rigoureuse des documents et de vos connaissances, montrez que la nécrose du greffon résulte d'une réponse immunitaire adaptative faisant intervenir des cellules spécialisées. Documents Description Exploitation Doc 1 Le rejet du greffon A par un lapin B se produit en 12 jours. L'apport de sérum (provenant d'un lapin ayant déjà reçu un greffon A) à un lapin B n'accélère pas le rejet de greffe. L'apport de lymphocytes (provenant d'un lapin ayant déjà reçu un greffon A) à un lapin B provoque un rejet massif et rapide de la greffe. Le sérum et donc les AC contenus dans le sérum n'influencent pas le rejet de greffe. Les AC n'interviennent donc pas dans cette réponse immunitaire. Les lymphocytes interviennent dans le mécanisme de rejet de greffe. Transition Doc 2 Connaissances Transition Doc 3 Connaissances Synthèse Nous savons que les lymphocytes sont des cellules immunitaires intervenant lors des réponses immunitaires adaptatives. Il nous faut maintenant déterminer le type de lymphocytes impliqués et leur mode d'action. Nous constatons que le derme d'un greffon de peau renferme de très nombreux lymphocytes T, alors que ces derniers sont absents (ou très peu nombreux) dans le derme d'une peau «normale». Nous en déduisons que ce sont des lymphocytes T qui sont «activés» lors d'une réaction immunitaire ayant pour cible un tissu greffé. Nous savons en effet que ce sont les lymphocytes T cytotoxiques qui sont capables de reconnaître puis détruire des cellules étrangères comme les cellules d'un greffon. L'activation de ces cellules nécessite au préalable la sélection d'une autre catégorie de lymphocytes, les LT CD4. Ces derniers en sécrétant de l'il2, vont permettre la multiplication, puis la différenciation des LTCD8 en LT cytotoxiques. Ces deux catégories de LT (LT auxiliaires et LT cytotoxiques) sont des cellules spécialisées qui ne peuvent être actives que suite à une reconnaissance de leur AG spécifique. Le rejet de greffe fait donc intervenir des LT cytotoxiques. Il nous faut maintenant déterminer le mode d'action de ces cellules dans le cas du rejet de greffe. Nous observons sur les deux électronographies le devenir d'une cellule cible reconnue par un lymphocyte T cytotoxique. Nous constatons que suite à la fixation du lymphocyte T cytotoxique sur la cellule cible, cette dernière est détruite. Les lymphocytes T cytotoxiques ont donc la capacité de détruire les cellules cibles sur lesquelles elles se fixent. Nous savons que les lymphocytes T cytotoxiques peuvent détruire leurs cellules cibles par libération de molécules enzymatiques, telles que la perforine. Celle-ci est capable de perforer la membrane plasmique de la cellule cible et de provoquer la mort de cette dernière. Lors d'un rejet de greffe, le greffon est soumis à l'action de lymphocytes T cytotoxiques qui envahissent le tissu greffé. Les lymphocytes T cytotoxiques sont des cellules spécialisées qui reconnaissent spécifiquement des antigènes portés par certaines cellules cibles. Lorsque ces lymphocytes T cytotoxiques se fixent sur la membrane des cellules cibles, ces dernières sont détruites par la perforine libérée par les cellules immunitaires. Ainsi, le greffon est rejeté par l'action de cellules spécialisées, les lymphocytes T cytotoxiques ; les autres acteurs des réponses immunitaires adaptatives, comme les anticorps, n'interviennent pas dans le rejet de greffe.