Chapitre 1 Immunité innée

L'immunité innée

Première ligne de défense face à un danger

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Fait par Mme SCHWEIN 1SPE SVT

Vous venez de recevoir un message de votre petite soeur Samira. Celle-ci est tombée lors de sa session de skate et elle s'interroge sur ce qu'il se passe au niveau de sa plaie. Elle sait que vous êtes en spécialité SVT et que vous êtes doué pour lui expliquer les choses. Elle vous demande donc, à partir de ce que vous avez vu en classe, de lui expliquer le déroulement de la réaction inflammatoire aigüe au niveau de son bras.

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Salut, moi c'est Granulo! Je suis un type de cellule immunitaire et notamment une cellule de l'immunité innée qui constitue la première ligne de défense de l'organisme face au danger (agents pathogènes et autres dangers). Je suis la pour te guider dans les différentes étapes nécessaires à la compréhension du déroulement de la réaction inflammatoire aigüe. Pour pouvoir expliquer cela a ta soeur, tu vas devoir suivre les étapes proposées et répondre aux questions que ton professeur te distribuera pour chaque partie.

Pense à appeler ton professeur à chaque fin de partie pour qu'il vérifie ce que tu as compris. Et surtout, n'hésite pas à cliquer sur moi si rencontres des difficultés pour faire le travail.

C'est parti !!Bonne chance!

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Comment expliquer la réaction inflammatoire ?

1. Les manifestations de la réaction inflammatoire

2. Le déclenchement de la réaction inflammatoire et le recrutement des cellules immunitaires

3. L'élimination du danger par les cellules de l'immunité innée

4. Et si l'immunité innée n'est pas suffisante pour détruire le danger ?

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Les manifestations de la réaction inflammatoire

Samira vous a dit dans son SMS plusieurs choses importantes, au niveau de sa plaie, elle a pu observer ou ressentir plusieurs manifestations caractéristiques de la réaction inflammatoire aigüe (rougeur, douleur, chaleur et gonflement). Ces observations ou ressentis sont provoquées par les cellules de l'immunité innée. Dans cette partie vous allez devoir observer ce qu'il se passe au niveau des tissus ou se déroule la réponse inflammatoire aigüe et comprendre comment ces cellules peuvent être à l'origine de ces manifestations.

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Document 1: La réaction inflammatoire au niveau du tissu lésé, ici la peau

Les images en microscopie optique présentées ici sont des coupes colorées de la peau. L’image a. est celle d’une coupe de peau en l’absence de réaction inflammatoire. Les images B et C correspondent à une coupe de peau pendant la réaction inflammatoire : on peut observer des leucocytes (= globules blancs), identifiables par leur noyau coloré en violet. Les granulocytes correspondent à un type de leucocytes.

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Document 2: Les cellules de l'immunité innée

Différentes catégories de cellules participent à la réaction inflammatoire aigüe. Elles appartiennent à la famille des leucocytes (= globules blancs). Leur fonctionnement coordonné est assuré par des médiateurs chimiques (molécules) que ces cellules produisent.

Ces différentes cellules, dispersées dans l’organisme, sont toutes équipées de récepteurs de surface : après détection d’un agresseur au niveau du tissu infecté, elles sécrètent des molécules que l’on appelle : médiateurs chimiques de l’inflammation. Ces médiateurs sont à l’origine des diverses manifestations observables à l’échelle du tissu lésé et de l’organisme.

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Document 3: Les principaux médiateurs de l’inflammation et leurs rôles

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Le déclenchement de la réaction inflammatoire et recrutement des cellules immunitaires

A présent, vous savez que la réaction inflammatoire qui est observée est causée par les molécules libérées par les cellules de l'immunité innée présentes lorsqu'elles rencontrent un élément de danger. Ceci entraine un afflux important d'autres cellules de l'immunité innée sur le lieu de l'inflammation. Vous allez dans cette partie essayer de comprendre comment se déclenche une réaction inflammatoire et comment de nouvelles cellules de l'immunité innée sont recrutées en ce lieu.

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Document 1: La reconnaissance du danger par les cellules de l'immunité innée

Drosophiles contrôles avec récepteurs Toll

En 1996, une équipe de chercheurs a étudié le rôle de récepteurs de surface, appellés Toll, présents sur la membrane plasmique des cellules dendritiques de la drosophile . Ils ont réalisé une série d'expériences sur des drosophiles mutantes chez lesquelles ils ont supprimé l'expression de ces récepteurs.

Drosophiles mutantes sans récepteurs Toll

Toll

Résultat de l'expérience: a. Thorax recouvert de filaments mycéliens (de champignon) d'une drosophile mutante. b. Quantité de drosomycine produite par les drosophiles contrôles ou mutantes. c. Survie des drosophiles contrôles ou mutantes

Drosophiles mutantes sans récepteurs Toll

Drosophiles mutantes sans récepteurs Toll

Drosophiles contrôles avec récepteurs Toll

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Document 2: Un mécanisme similaire chez l'être humain

Jules Hoffmann

Prix Nobel de physiologie et médecine 2011

Bruce Beutler

Une découverte historique

En 1996, Jules Hoffmann découvre qu’une structure protéique présente à la surface des cellules de drosophile est indispensable à la lutte contre une infection par des champignons ou des bactéries : le récepteur de surface Toll. Les cellules pourvues de récepteurs Toll peuvent éliminer les microorganismes. En 1998, Bruce Beutler montre que les cellules immunitaires humaines portent des récepteurs semblables : les TLR (Toll like receptor).

Une drosophile

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Comparaison du récepteur de surface Toll de drosophile et du récepteur TLR chez l’être humain

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Document 3: La reconnaissance du danger par les cellules immunitaires humaines

Schéma d’un macrophage reconnaissant un virus (échelle non respectée)

PRR et signaux reconnus

Production de médiateurs chimiques de l’inflammation

Les cellules de l’immunité innée (macrophages, granulocytes, mastocytes et cellules dendritiques) expriment au niveau de leur membrane plasmique et à l’intérieur de vésicules que l’on appelle des endosomes, des récepteurs que l’on appelle des PRR (Pattern recognition receptor) qui reconnaissent des motifs moléculaires caractéristiques des micro-organismes (PAMPS = Pathogen Associated Molecular Patterns) mais également des motifs moléculaires associés aux dégâts émis par des cellules stressées ou altérées (DAMPS = Damage Associated Molecular Pattern). Lorsque qu’il y a reconnaissance entre un PRR d’une cellule de l’immunité innée et un PAMP ou DAMP, la cellule produit des médiateurs chimiques de l’inflammation dans le milieu extracellulaire, ce qui déclenche la réaction inflammatoire.

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Document 4: Le recrutement des cellules de l'immunité innée

Migration d’une cellule de l’immunité innée (granulocyte) du sang vers un tissu infecté ou lésé : vue au MET (a) et schématisation (b). Les cellules de l’immunité innée (monocytes, granulocytes) sont capables de migrer du sang vers un tissu infecté ou lésé en traversant la paroi des vaisseaux sanguins, c’est ce que l’on appelle la diapédèse. Les cellules de l’immunité innée expriment à leur surface des molécules d’adhésion qui sont capables d’interagir avec un type de molécule en particulier : les sélectines. Les sélectines sont exprimées par les cellules de la paroi du vaisseau sanguin. La migration de la cellule immunitaire est possible lorsque les molécules d’adhésion se lient à des sélectines. En l’absence de sélectine, les cellules immunitaires continuent de circuler dans le sang et ne peuvent pas être recrutées sur le lieu de l’infection ou de la lésion.

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c. Expression de la sélectine par des cellules de la paroi interne de vaisseaux sanguins en réponse à l’injection de TNF

Document 2 : Expression de la sélectine par des cellules de la paroi interne de vaisseaux sanguins en réponse à l’injection de TNF Le TNF (Tumor necrosis factor) est une cytokine pro-inflammatoire. Il s’agit d’un type de médiateur chimique de l’inflammation.

Le TNF (Tumor necrosis factor) est une cytokine pro-inflammatoire. Il s’agit d’un type de médiateur chimique de l’inflammation.

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L'élimination du danger par les cellules de l'immunité innée

Les cellules de l'immunité innée présentes sur le lieu de l'infection ou de la lésion ainsi que celles recrutées sont capables de détruire les pathogènes ou autres dangers. Vous allez dans cette partie étudier le mécanisme qui permet aux cellules de l'immunité innée de détruire le danger .

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Document 1 : Vidéo d'un granulocyte en train de phagocyter une bactérie (en vert)

Les macrophages, granulocytes et cellules dendritiques sont capables de phagocyter les microorganismes pathogènes ou les cellules endommagées, ce qui permet leur destruction.

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Document 2 : Un macrophage en train de phagocyter des globules rouges (hématies). Vu au MET, fausses couleurs.

Lors de la phagocytose, la membrane plasmique du macrophage se déforme et forme des pseudopodes qui entourent l’hématie. Celle-ci se trouve ensuite englobée dans une vésicule intra-cytoplasmique : le phagosome. Ce dernier fusionne avec des organites appelées lysosomes, on obtient alors un phagolysosome dans lequel l’hématie est digérée par des enzymes.

Lysosome : organites intracellulaires présents dans le cytoplasme de toutes les cellules eucaryotes animales. Ils ont pour fonction d'effectuer la digestion intracellulaire grâce à une quarantained'enzymes qui sont capable de dégrader les protéines, glucides et lipides.

Document 3 : Phagocytose de levures par un macrophage suivie grâce à des anticorps fluorescents (photos au MO)

Les levures apparaissent en rouge, la membrane plasmique du macrophage en bleu, les lysosomes en vert. La couleur jaune est du au mélange des fluorescences vertes et rouges.

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Et si l'immunité innée n'est pas suffisante pour détruire le danger ?

Les cellules de l'immunité innée sont capables de détruire le danger grâce au mécanisme de la phagocytose que vous avez étudié précédemment. Cependant, il arrive parfois que les cellules de l'immunité innée soient dépassées et que cela ne suffit pas pour éliminer le danger. Vous allez dans cette partie étudier ce qu'il se passe si l'immunité innée n'est pas suffisante.

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Document 1 : Cellules dendritiques et déclenchement de la réponse immunitaire adaptative

Certaines cellules permettent de déclencher une réponse immunitaire dite adaptative. L’initiation de cette dernière se déroule dans les ganglions lymphatiques en présence des cellules dendritiques. Celles-ci peuvent phagocyter, les pathogènes ou les cellules endommagées. Elles digèrent alors les protéines de l’agent infectieux ou de la cellule endommagée. Les fragments de protéines digérées, ou peptides, sont associées à des molécules présentes sur la membrane plasmique : les molécules du CMH.

Formation de complexes CMH-peptides à la membrane plasmique d’une cellule dendritique

Cellule dendritique activée avec ses expansions membranaires. Les produits de la phagocytose, appelés antigènes ont été colorés en vert

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Document 2 : Localisation par bioluminescence de cellules dendritiques injectées dans la patte d’une souris.

Des cellules dendritiques ont été activées par un contact avec un pathogène. Celles-ci sont ensuite génétiquement modifiées afin de pouvoir être détectées par bioluminescence et sont injectées dans la patte arrière droite d’une souris. On évalue ensuite la présence de ces cellules dans le ganglion lymphatique le plus proche.

Document 3 : Les cellules dendritiques dans les ganglions lymphatiques chez l’être humain

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BRAVO ! Maintenant tu sais comment se déroule une réponse immunitaire innée!

Il ne te reste plus qu'à l'expliquer à ta petite soeur Samira en complétant le schéma à ta disposition !