L'immunologie

L’immunité correspond à l’ensemble des mécanismes biologiques qui permettent à un organisme de maintenir son intégrité. Le système immunitaire est composé d’un ensemble de cellules et de molécules qui assurent la défense de l’organisme lorsqu’il perçoit une menace. Celle-ci peut être externe lorsqu’il s’agit de substances étrangères ou d’agents infectieux, comme les microorganismes pathogènes ; ou interne, lorsque les propres constituants de l’organisme s’altèrent, comme les cellules tumorales. Pour ce faire, il doit apprendre à reconnaître et à tolérer ce qui lui appartient, le soi, et à reconnaître et à rejeter ce qui lui est étranger, le non soi. 1

  • Comment se fait la distinction entre soi et non-soi ?
  • Quels sont les mécanismes de défense du corps contre le non-soi ?
  • Quels sont les défaillances du système immunitaire ?
  • Comment renforcer la réponse immunitaire ?

I / La reconnaissance du soi et du non-soi 

1 – Données expérimentales et cliniques

Pour connaître les facteurs qui déterminent la compatibilité des tissus, on propose les données suivantes :
Le document 1 montre les expériences et les résultats de greffe de peau chez des souris de même lignée (isogreffe) et de différentes lignées (allogreffe) . Le document 2 montre le pourcentage de réussite des greffes en fonction de la parenté génétique entre donneur et receveur.

D’autres types de greffe existent :

  • L’autogreffe : Lorsque la greffe se fait chez le même individu, le greffon est accepté.

  • La xénogreffe: Lorsque le donneur et le receveur du greffon appartiennent à des espèces différentes, le greffon est rejeté.

1 – En exploitant le document 1, interpréter les résultats obtenus.

2 – En se basant sur le document 2, déduire le facteur qui détermine comment l’organisme se comporte envers le greffon.

3 – A partir des données précédentes, proposer des définitions du soi et du non soi.

1 – On observe que lorsque le donneur et le receveur de même lignée (isogreffe), le greffon est accepté : les deux souris sont compatibles, mais lorsqu’ils sont de lignées différentes (allogreffe), le greffon est rejeté : les souris de deux lignées différentes ne sont pas compatibles d’où la réaction immunitaire responsable du rejet de greffe.
Cela veut dire que le succès ou le rejet de greffe est lié à des mécanismes immunitaires qui acceptent le soi et rejettent le non soi. 

2 – On observe que la réussite de la greffe est totale (100%) lorsque le donneur et le receveur sont des vrais jumeaux, mais son pourcentage diminue dans le cas des frères ou des sœurs et en cas d’absence de parenté il y’a refus total du greffon. C’est donc le facteur génétique ( génome) qui détermine le comportement du corps envers les greffes.

3 – Le soi d’un individu est représenté par l’ensemble des molécules résultant de l’expression de son génome, qui ne déclenche pas des réactions immunitaires.

Le non soi est l’ensemble des molécules différentes du soi, qui présentent dans l’organisme vont déclencher des réactions immunitaires. Les molécules du non-soi sont appelées antigènes.

2 – Les marqueurs du soi

L’individualité biologique de l’être vivant est surtout définie par la présence des molécules membranaires à la surface des cellules. Le plus souvent ces molécules membranaires sont de nature protéique et elles constituent une carte d’identité moléculaire. 

2 – 1 – Les marqueurs majeurs : Complexe majeur d’histocompatibilité ( CMH )

Il s’agit des molécules membranaires à la surface des cellules nucléées, également appelés HLA (Antigènes leucocytaires humains), car elles ont été découvertes, pour la première fois, sur les globules blancs (leucocytes).

    a – Structure moléculaire des protéines du CMH

Les protéines du CMH  appartiennent à deux classes :
–          Les molécules CMH classe I ( CMH I ) sont présentent sur toutes les cellules de l’organisme qui sont nucléées.
–          Les molécules CMH classe II ( CMH II ) uniquement sur cellules impliquées dans les réactions immunitaires.

Les molécules CMH I  sont composées de deux chaînes polypeptidiques : Une chaîne α (ou chaîne lourde) et une chaîne légère dite β2-microglobuline ou β2m.

Les molécules CMH II  sont également composées de deux chaînes polypeptidiques α et β, 

    b – Origine génétique de la diversité des molécules de CMH 

Le document suivant montre les gènes qui codent pour la synthèse des protéines du CMH

Philip Deitiker, Wikimedia Commons

Quatre gènes situés sur le bras court du chromosome 6, codent pour la synthèse des protéines de CMH :

  • Les gènes A, B et  C  codent la synthèse des protéines du CMH I.
  • Le gène D code la synthèse des protéines du CMH II.

Ce complexe présente des caractéristiques principales : 
– Polymorphisme : Correspond à l’existence d’un très grand nombre de formes alléliques à chaque locus. Ce qui rend difficile de trouver deux personnes portant les mêmes molécules CMH en dehors des vrais jumeaux.
– L’expression codominante : Chaque allèle est exprimé et son produit protéique est détecté à la surface des cellules. 

Exercice :

Le document suivant montre un génotype partiel du CMH chez un couple.

1 – Donner les différentes combinaisons des génotypes de leurs enfants.

2 – Déduire le génotype responsable du CMH le plus compatible à celui de la mère.

1 – Les différentes combinaisons des génotypes des enfants

2 – Les génotypes responsables du CMH les plus compatibles à celui de la mère sont les génotypes 3 et 4 car ils ne sont différents de celui de la mère que par deux allèles.

    c – Rôle des molécules de CMH 

Les documents suivants montrent le rôle des molécules de CMH :

1 – En exploitant les documents, décrire les mécanismes d’action des molécules de CMH .

1 – Dans le cas des antigènes exogènes (proviennent de l’extérieur de la cellule), correspondant à des agents pathogènes, ils vont être internalysés par endocytose, puis seront  dégradés par des lysosomes en peptides de tailles variables pour être présenter aux lymphocytes T4 par les molécules du CMH II, Cette reconnaissance déclenche une réaction immunitaire.

 – Dans le cas des antigènes endogènes (protéines tumorales ou virales mais synthétisés par la cellule), les molécules antigéniques vont être dégradées par les protéasomes en peptides de taille bien définit, pour être présenter aux lymphocytes T8 par les molécules du CMH I, Cette reconnaissance déclenche une réaction immunitaire.

 – Dans le cas des molécules du soi  (protéines normales), elles vont être dégradées par les protéasomes en peptides, pour être présenter aux lymphocytes T8 par les molécules du CMH I. Dans ce cas il n y a pas de reconnaissance d’où l’absence d’une réaction immunitaire.

2 – 2 – Les marqueurs mineurs du soi biologique  : Les groupes sanguins 

    a – Système ABO

Le groupe sanguin est déterminé par la présence sur la membrane des hématies de marqueurs (glycoprotéines) spécifiques ou antigènes. ils déterminent les 4 groupes sanguins A, B, AB et O du système ABO : un individu qui possède le marqueur de type A est du groupe A, celui qui possède le marqueur de type B est du groupe B et un individu qui ne possède pas du tout de marqueurs est du groupe O. Les transfusions sanguines doivent donc respecter la présence des ces marqueurs. Ces antigènes que de nombreux individus peuvent posséder en commun et non de façon individuelle sont de ce fait des antigènes mineurs d’histocompatibilité.

Le document suivant montre les différentes caractéristiques des groupes sanguins.

1 – En exploitant le document, déduire les règles de transfusion (les transfusions sanguines possibles).

1 – Les règles de la transfusion :

Dans le cas d’une transfusion sanguine de globules rouges :

– Le groupe O est un donneur universel

– Le groupe AB est un receveur universel

Le gène impliqué dans la détermination des groupes sanguins est localisé sur le chromosome 9, il possède trois allèles : A, B et O.

L’allèle O est récessif alors que les allèles A et B sont codominant.

Pour les groupes AB et O, le génotype correspond aux phénotypes A/B et O/O respectivement. Par contre, les sujets de groupe A sont soit A/A soit A/O selon les caractères transmis par leurs parents. Les sujets de groupe B sont soit B/B soit B/O.

    b – Système Rhésus

Le facteur Rh (aussi appelé antigène D) est une protéine qui peut être absente ou présente à la surface des globules rouges.

Le gène qui code ce facteur est constitué de deux allèles :
– L’allèle Rh+ dominant et code pour l’antigène présent à la surface des hématies.
– L’allèle Rh- est récessif et  responsable de l’absence de l’antigène à la surface des hématies.

    3 – Le non soi

La capacité des organismes à différencier le soi du non-soi est à la base des réactions immunitaires de défense.
Un antigène est une molécule identifiée comme du non-soi. Certaines cellules ou molécules sont reconnues comme du « non soi » ou du « soi modifié » et peuvent être à l’origine d’une réaction immunitaire de l’organisme (= immunogène).

Quelques exemples d’antigènes :

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Testez vos connaissances

1 / 11

La greffe d’un fragment de peau d'une souris de souche A sur une souris de souche B est qualifiée de :

2 / 11

Le pourcentage de réussite d'une autogreffe est :

3 / 11

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) :

4 / 11

Dans l'espèce humaine, les gènes du CMH :

5 / 11

L’histocompatibilité existe toujours entre :

6 / 11

Parmi les groupes sanguins suivants, relevez le vrai donneur universel :

7 / 11

Parmi les groupes sanguins suivants, relevez celui qui n'a pas d’agglutinine (anticorps anti-agglutinogènes) sur le plasma sanguin.

8 / 11

Avant de réaliser une greffe, on s'assure de la compatibilité du donneur et du receveur en comparant

9 / 11

Un sang qui contient des anticorps anti-A et anti-B, son groupe est :

10 / 11

Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH)

11 / 11

Le complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH-II) :

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Sitographie; 1, 2, 3 , 4 , 5