Fiche 10 : thème 3-A-2

Fiche de révision thème 3-A-2 : L’immunité adaptative
L'immunité innée existe chez de nombreux êtres vivants : des défenses
moléculaires et cellulaires permettent d'éliminer les agents infectieux (bactéries,
champignons, virus), mais aussi les cellules potentiellement cancéreuses. Chez les
vertébrés, une seconde stratégie est développée : l'immunité adaptative.
1. L'immunité adaptative : des cellules et des molécules propres aux
vertébrés
Les cellules de l'immunité sont produites par les organes lymphoïdes : organes
lymphoïdes primaires (la moelle osseuse et le thymus) et organes lymphoïdes
secondaires (les ganglions lymphatiques, la rate).
La moelle osseuse est le lieu de production de toutes les cellules intervenant
dans l'immunité, qu'elle soit innée ou adaptative. Cette production est
indépendante de tout contact avec les éléments étrangers à l'organisme ou
antigène.
Les lymphocytes B et les lymphocytes T sont deux types de cellules de
l'immunité adaptative
Les organes lymphoïdes secondaires sont le lieu de rencontre des cellules de
l'immunité adaptative avec les antigènes, et le lieu de différenciation ultime de
ces cellules.
2. Les cellules de l'immunité adaptative
Les lymphocytes B (B pour Bone) sont produits et se différencient dans la moelle
osseuse, alors que les lymphocytes T sont produits dans la moelle osseuse, mais
ils se différencient dans le thymus (d'où le T).
Tous ces lymphocytes sont morphologiquement identiques. Ce sont des
marqueurs moléculaires de surface qui permettent de les différencier ainsi que
leur fonction. Les lymphocytes B portent en surface des récepteurs qui sont des
immunoglobulines ou anticorps membranaires. Les lymphocytes B peuvent se
différencier en plasmocytes sécréteurs d'anticorps solubles ayant la même
spécificité de reconnaissance que leurs anticorps membranaires. Les
plasmocytes sont des lymphocytes B de plus grande taille, leur volume
cytoplasmique s'est fortement développé.
Les lymphocytes T expriment en surface un récepteur, le TCR et un marqueur
appelé CD4 pour les lymphocytes T4 et CD8 pour les lymphocytes T8.
Les lymphocytes T4 peuvent se différencier en lymphocytes T auxiliaires
sécréteurs d'interleukines, parmi lesquelles l'IL2.
Les lymphocytes T8 se différencient en lymphocytes T cytotoxiques qui induisent
la mort des cellules reconnues comme étrangères à l'organisme (cellules
infectées par exemple).
3. Les molécules spécifiques des cellules de l'immunité adaptative
Les anticorps peuvent être soit membranaires, c'est-à-dire ancrés dans une
membrane, soit libres et circulant dans l'organisme. Leur structure est commune.
Ils sont formés de quatre chaînes peptidiques, deux chaînes lourdes identiques
et deux chaînes légères identiques. Chaque chaîne est constituée d'une partie
constante retrouvée dans tous les anticorps (CH pour Constant Heavy ; CL pour
Constant Low) et d'une partie variable propre à chaque anticorps (VH ou VL selon
les chaînes). La molécule adopte la structure tridimensionnelle d'un Y. La base du
Y correspond au fragment constant (Fc) qui est inséré dans la membrane
cellulaire lorsque l'anticorps est membranaire. Les bras du Y correspondent au
fragment de liaison à l'antigène (Fab).
La liaison de l'anticorps avec l'antigène a lieu grâce aux parties variables des
chaînes peptidiques. Les deux sites de liaison présentent la même spécificité
pour l'antigène.
Le récepteur TCR des lymphocytes T est toujours membranaire. Il est constitué
de deux chaînes peptidiques différentes : une chaîne α et une chaîne β. Elles sont
constituées chacune d'un domaine constant et d'un domaine variable. Ces deux
chaînes sont enchâssées dans la membrane par les domaines constants. La liaison
à l'antigène est réalisée par la partie variable des deux chaînes.
4. La mise en œuvre du système immunitaire adaptatif
Les lymphocytes B et T se différencient en cellules effectrices uniquement s'il y
a eu un contact avec un antigène.
Un antigène correspond à une molécule ou fragment de molécule reconnu
comme étranger à l'organisme et pouvant déclencher une réponse
immunitaire.
Tous les lymphocytes ne présentent pas la même spécificité vis-à-vis d'un
antigène.
Les lymphocytes B reconnaissent les antigènes solubles (circulant dans le sang
ou la lymphe) alors que les lymphocytes T reconnaissent des antigènes
présentés par les cellules présentatrices de l'antigène comme certains
phagocytes (cellule dendritique, macrophage…). Ces phagocytes expriment en
permanence à leur surface des fragments de molécules : le CMH (Complexe
Majeur d'Histocompatibilité).
Lors d'une infection, ces phagocytes ingèrent des éléments étrangers, les
digèrent et expriment à leur surface des fragments de peptides étrangers
associé avec leur CMH.
Des lymphocytes T (T4 et T8) spécifiques reconnaissent cette association ce qui
permet leur sélection.
En fait, ce sont des clones de lymphocytes exprimant le même récepteur
membranaire qui sont sélectionnés. Par la suite ces clones se multiplient
(phénomène d'amplification) et se différencient en cellules immunitaires
effectrices de la réponse immunitaire adaptative.
Les lymphocytes T4 tiennent une place particulière au sein du système
immunitaire adaptatif. En effet, leur sélection conduit à la formation de
lymphocytes sécréteurs d'interleukines. Ces interleukines sont nécessaires à
l'amplification et à la différenciation des lymphocytes sélectionnés (Y compris
les lymphocytes T4, tout comme les lymphocytes B et T8).
Le processus d 'activation est long à mettre en œuvre. Plusieurs jours, en règle
générale, sont nécessaires pour obtenir une réponse efficace. Il y a donc un délai
entre contact avec l'antigène et réponse efficace contre cet antigène.
5. Un exemple : les réactions du système immunitaire adaptatif par le
virus de la grippe
Le virus de la grippe entre dans l'organisme par les voies respiratoires. Comme
tous les virus, il doit pénétrer dans des cellules dans lesquelles il peut se
multiplier. Dans le cas présent, le virus de la grippe a pour cellules cibles les
cellules des voies pulmonaires, qu'il reconnaît grâce à des marqueurs
moléculaires exprimés à leur surface. Après multiplication, le virus peut diffuser
dans l'organisme.
Des virus gagnent directement les organes lymphoïdes secondaires proches, où
ils sont reconnus par certains clones de lymphocytes B (ensemble de lymphocytes
B exprimant le même anticorps membranaire). Ces lymphocytes B sélectionnés
se multiplient et se différencient en plasmocytes sécréteurs d'anticorps
présentant la même spécificité que les anticorps membranaires. Ces anticorps
libres peuvent se fixer sur les virus circulant, formant un complexe antigèneanticorps aussi appelé complexe immun. Cette fixation permet la neutralisation
des virus.
Une fois fixés, les anticorps peuvent alors se lier à des récepteurs spécifiques du
Fc portés par les macrophages. Cette liaison induit la phagocytose des complexes
immuns et donc la destruction des virus.
RRQ. L’existence d’anticorps spécifiques du virus de la grippe dans le sang de
l’individu témoigne de son infection. L'individu est séropositif pour le virus de la
grippe.
Néanmoins, le virus se trouve essentiellement dans les cellules qu'il infecte or les
anticorps ne peuvent l'atteindre.
Les phagocytes peuvent présenter les antigènes des peptides viraux avec leur
CMH. Ces phagocytes gagnent les organes lymphoïdes secondaires proches. Ils
permettent la sélection et l'activation de clones de lymphocytes T4 et T8
spécifiques des peptides viraux exprimés.
Les lymphocytes T4 deviennent sécréteurs d'interleukines nécessaires à
l'amplification et la différenciation des cellules de l'immunité adaptative. Les
lymphocytes T8 se différencient en lymphocytes cytotoxiques. Ces lymphocytes
quittent les organes lymphoïdes et gagnent le lieu d'infection.
Sur place, ils reconnaissent les cellules infectées, elles expriment en surface des
peptides viraux sur leur CMH. Ils se lient à ces cellules, sécrètent des protéines,
les perforines, qui s'insèrent dans la membrane des cellules infectées ou
produisent un signal qui provoque l’autodestruction de la cellule infectée. Les
cellules sont alors lysées.
6. Système immunitaire adaptatif et infection par le VIH
Le VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine) contamine l'organisme par
différentes voies : sexuelle, sanguine, transplacentaire ...
L'infection par le VIH se fait en plusieurs étapes.
La phase de primo-infection : lors de cette première phase, le VIH infecte
l'organisme pour la première fois. Ses cellules cibles sont les lymphocytes T4 qu'il
reconnaît grâce à leur marqueur CD4. Il y pénètre, s'y multiplie. Les virus
produits, en quittant les LT4, les détruisent. Dans un premier temps, on assiste à
une augmentation de la charge virale (taux d'anticorps dans l'organisme) puis
une diminution.
La diminution est due à l'intervention de l'immunité adaptative et plus
particulièrement des lymphocytes T cytotoxiques. Des anticorps sont produits,
mais ne sont pas efficaces dans l'élimination du virus. Cette production
d'anticorps est à l'origine de la séropositivité du sujet pour le VIH.
La phase asymptomatique : la réponse immunitaire ne permet pas l'élimination
totale du virus de l'organisme. Celui-ci demeure dans l'organisme et continue à
s'y multiplier. Mais la réponse immunitaire permet de limiter la vitesse de
reproduction.
Pendant cette longue période de quelques années, le sujet atteint ne présente
pas de symptômes particuliers.
En revanche, si on suit le taux de lymphocytes T4 de son organisme pendant
cette période, on constate que celui-ci devient de plus en plus faible. Ces
lymphocytes sont les cellules-cibles du VIH. Ils sont éliminés lors de la
multiplication virale, mais plus encore par les lymphocytes T cytotoxiques.
La phase symptomatique : pendant cette période se développent des maladies
dites opportunistes, car rares chez les sujets non infectés par le VIH. Chez les
sujets atteints par le VIH, il arrive un moment où le taux de lymphocytes T4 est
trop faible pour induire la mise en place de la réponse adaptative. Le sujet est
immunodéprimé. Se développent alors des maladies. C'est la phase SIDA.
7. Production de la diversité des lymphocytes B et T
Les clones de lymphocytes préexistent avant tout contact avec l'antigène. Ils
sont formés de lymphocytes dits matures, c'est-à-dire capables de reconnaître
des éléments étrangers à l'organisme, car ils expriment en surface des récepteurs
spécifiques (anticorps ou TCR). La production de ces lymphocytes a lieu en trois
étapes.
• Les lymphocytes B ou T sont produits dans la moelle osseuse par multiplication
cellulaire de cellules souches. Ce sont des lymphocytes immatures, car ils
n'expriment pas leur récepteur membranaire à l'antigène.
• La maturation a lieu dans la moelle osseuse pour les lymphocytes B et dans le
thymus pour les lymphocytes T. Cette maturation conduit à l'expression des
récepteurs en surface. Chaque récepteur ne peut être produit qu’à partir d'un
gène différent.
• La diversité des clones n'est pas compatible avec le génome humain (entre
20 000 et 25 000 gènes). Ces récepteurs sont produits à partir d'un
réarrangement génique.
En fait, ils sont produits à partir de différents fragments géniques qui sont
réassociés lors de la production de chaque chaîne peptidique des récepteurs. Les
chaînes lourdes des anticorps sont produites à partir de 4 fragments géniques : V,
D, J et C portés par le chromosome 14. Les chaînes légères sont produites à partir
de 3 fragments : V, J et C localisés sur le chromosome 2.
Les différents fragments sont séparés les uns des autres sur les chromosomes. De
plus, les fragments V, D et J sont présents en plusieurs exemplaires (de quelques
unités à plusieurs dizaines).
Dans un lymphocyte en maturation, il y a un réarrangement aléatoire entre les
différents fragments pour former les différents gènes à l'origine des diverses
chaînes peptidiques des récepteurs. Cette réassociation au hasard permet de
produire une diversité quasi infinie de récepteurs membranaires de l'antigène.
Lorsque ces récepteurs sont exprimés sur la membrane du lymphocyte, celui-ci
est dit mature.
• A l'issue de la maturation, les lymphocytes peuvent reconnaitre une grande
diversité d'antigènes, y compris des molécules appartenant à l'individu. Une
sélection des lymphocytes est donc nécessaire. La sélection des lymphocytes B a
lieu dans la moelle osseuse. Tous les lymphocytes qui se lient à une molécule
présente dans la moelle avec une forte affinité sont éliminés. Ces molécules
sont des molécules du soi, appartenant à l'individu. Le processus de sélection
permet d'éliminer les lymphocytes B autoréactifs. La sélection des lymphocytes T
a lieu dans le thymus.
Sont présentés sur du CMH par des phagocytes présentant l'antigène, des
peptides différents. Les lymphocytes T qui reconnaissent avec une forte affinité
ces peptides ou bien qui ne les reconnaissent pas sont éliminés. Ne sont
conservés que les lymphocytes T reconnaissant les peptides avec une faible
affinité. Là aussi, les lymphocytes T autoréactifs sont éliminés. Ce processus
permet donc d'éliminer toute réponse immunitaire contre les molécules du soi
du sujet. A l'issue de ce processus de maturation, les lymphocytes conservés se
multiplient, ils forment les clones évoqués plus haut et gagnent les organes
lymphoïdes secondaires en attente d'un éventuel contact avec un antigène.
A la fin de ce chapitre, vous devez :
Oui
Connaître les acteurs de la réponse immunitaire adaptative et
leurs particularités (LB, LT4, LT8, CPA, plasmocytes, LTh, LTc,
Phagocytes)
Connaître les rôles de chacune des cellules de l’immunité
Savoir définir ce qu’est un antigène
Connaître les différentes étapes de la réaction immunitaire
adaptative
Connaitre et savoir représenter la structure d’un anticorps et
d’un récepteur T
Expliquer la formation d’un complexe immun
Expliquer l’élimination des cellules infectées
Expliquer le rôle central des LT4
Connaître la particularité du VIH et expliquer son mode d’action
dans l’organisme
Expliquer la diversité génétique des récepteurs des Lymphocytes
(anticorps et récepteur T)
Expliquer les processus de formation et de maturation des
lymphocytes B et T
Savoir représenter sur un schéma unique l’ensemble des
réactions immunitaire adaptative lors d’une infection
Non
EXO1 : QUESTIONS A CHOIX MULTIPLE
Q1 : Parmi les organes suivants, certains sont des organes lymphoïdes :
a. Le foie.
b. Le pancréas.
c. La moelle osseuse.
d. Les ganglions nerveux.
Q2 : L'immunité adaptative repose sur :
a. Une défense faisant intervenir des anticorps uniquement.
b. Une coopération entre molécules.
c. L’intervention de cellules effectrices que sont les anticorps.
d. Des processus de sélection, amplification et différenciation clonales.
EXO2 : RESTITUTION DE CONNAISSANCES
Pour dépister une infection virale dans un organisme, on recherche dans
le sang la présence d'anticorps dirigés contre le virus.
Q. Expliquez comment la séropositivité est une conséquence d'une
infection virale et comment les anticorps permettent de lutter contre le
virus.
Votre réponse, qui inclura une introduction, un développement structuré
et une conclusion, sera illustrée de schémas dont celui d'un anticorps
circulant. Le rôle des lymphocytes T4 ne sera pas abordé.
EXO 3 : LE COMPLEXE ANTIGENE-ANTICORPS
Q3 : Les plasmocytes sont des cellules effectrices :
a. Provenant de la différenciation de lymphocytes T.
b. Provenant de la différenciation de lymphocytes B.
c. Sécrétant des anticorps membranaires.
d. Sécrétant des perforines.
Q4 : Lors d'une infection par le VIH :
a. Les lymphocytes T8 sont détruits.
b. Les anticorps produits sont à l'origine d'une séronégativité.
c. Des maladies opportunistes se déclenchent lors de la phase
asymptomatique.
d. Une immunodéficience se développe progressivement.
Q5 : Les lymphocytes autoréactifs :
a. Sont éliminés, car reconnaissant les molécules du soi.
b. Sont les cellules effectrices de l 'immunité adaptative.
c. Sont produits après contact avec l'antigène.
d. Sont formés de lymphocytes B, T.
Interprétez les résultats des tests effectués pour expliquer le contenu de
chacun des flacons. Que conseilleriez-vous à ce laboratoire ?
Une interprétation moléculaire sous forme de schéma est attendue
EXO 4 : LA DESTRUCTION DES CELLULES INFECTEES
Q. A partir des informations extraites des documents 1, 2 et 3, mises en
relation avec vos connaissances, déterminez quelles sont les cellules
immunitaires impliquées dans la destruction d'une cellule infectée par
un virus ainsi que leur mode d'action.
Document 1 :
On infecte un lot de souris A par un virus pathogène mais non mortel, le virus de
la chorioméningite LCM qui attaque certaines cellules dont les fibroblastes.
Document 2 :
La Souris, comme l'Homme, est capable de lutter contre certains virus. On a
pratiqué sur plusieurs lots de Souris les traitements indiqués dans le tableau cidessous et on observe pour chaque lot les réactions immunitaires à la suite d'une
infection virale.
On rappelle que l'irradiation détruit les cellules à multiplication rapide et
notamment les cellules souches de la moelle osseuse à l'origine des lymphocytes.
Le thymus est l'organe où les lymphocytes T acquièrent leur fonction.
Souris
Traitement effectué
Conséquences pour
l'organisme
Résultats après
infection virale
Lot 1
Aucun
Présence de
lymphocytes B et T
Disparition des
virus
Lot 2
Ablation du thymus
Présence de
lymphocytes B
Absence de
lymphocytes T
Prolifération des
virus
Lot 3
Irradiation + injection
de lymphocytes T
provenant d'une
souris infectée par le
même virus
Présence de
lymphocytes T
Absence de
lymphocytes B
Disparition des
virus
Document 3 : microphotographies de lymphocytes en présence de cellules
infectées par le virus.