Exercices L'immunité adaptative
Prépare-toi à progresser en SVT avec ces exercices niveau 1re : "L'immunité adaptative". Conçu pour renforcer les notions clés vues en cours, cet entraînement te permet de t’exercer à ton rythme. Idéal pour réviser efficacement et gagner en confiance. À toi de jouer !
Entrainement
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Qu’est-ce qui différencie la réponse immunitaire adaptative de la réaction inflammatoire ?
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La structure d’un anticorps comprend deux parties distinctes : un fragment constant et un fragment variable.
Expliquez le rôle de chacune de ces parties.
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Un zoo situé en France décide de transférer une de leur lionne dans un zoo en Pologne. Cependant, 3 jours après ce transfert, les soigneurs remarquent que cette lionne n’est pas bien tandis que les autres lions de ce zoo sont en parfaite santé. Cette maladie n’est pas mortelle pour la lionne et ses symptômes sont mineurs.
Proposez une explication à ce phénomène et expliquez pourquoi les autres lions ne sont pas malades.
Évaluation
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Lorsqu’un agent pathogène pénètre dans l’organisme, les lymphocytes B jouent un rôle important dans la réponse immunitaire adaptative.
Quel élément constitutif du lymphocyte B lui permet la reconnaissance d’un agent pathogène ?
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Introduction de l’activité :
Les récepteurs de l’immunité adaptative sont des protéines capables de se fixer à un antigène précis, ou à un groupe d’antigènes. Ils peuvent être libres dans le plasma, comme les anticorps, ou insérés dans la membrane plasmique des lymphocytes, comme les récepteurs des lymphocytes B (BCR) et les récepteurs des lymphocytes T (TCR).
Dans cette activité nous allons nous intéresser aux anticorps qui sont analogues aux BCR, car produits par la même lignée de cellules, mais des mécanismes analogues sont à l’œuvre pour former les récepteurs TCR.
On estime qu’un humain a un répertoire d’environ 1,1012 parties variables d’anticorps, or il ne possède que 20 000 gènes codant directement des protéines. Ainsi même en supposant que la totalité des gènes soit consacrée aux récepteurs de l’immunité, cela ne suffit pas à expliquer une telle diversité.Document 1 : La recombinaison V(D)J
Avant de devenir aptes à produire des récepteurs de l’immunité adaptative, les lymphocytes subissent une maturation. Au cours de cette maturation, certaines portions d’ADN sont éliminées et les portions restantes sont raccordées : on parle de recombinaison V(D)J de l’ADN. En effet la région avant recombinaison porte plusieurs segments V, plusieurs segments J et peut porter plusieurs segments D. À l’issue du processus, un seul segment de chaque est conservé.
Par exemple chez les lymphocytes B, la maturation se produit dans la moelle osseuse (cf. document 5) et la recombinaison concerne des locus précis de certains chromosomes. On peut citer le locus IGH sur le chromosome 14 qui donnera le gène codant pour la chaîne lourde des anticorps et le locus IGL sur le chromosome 22 qui donnera le gène codant pour la chaîne légère des anticorps (cf. document 2).
Document 2 : Carte des locus IGH et IGL
Le nombre et le type de segment varient d’un locus à l’autre et peuvent aussi changer selon les individus. Cette carte génomique donne le nombre de chaque segment pour les locus IGH et IGL, se trouvant respectivement sur les chromosomes 14 et 22.
Document 3 : Imprécisions de recombinaisons
Des études in vitro de cellule d’une même lignée de lymphocytes B permettent de comparer le déroulement de la recombinaison VDJ.
On a ici séquencé un certain segment V ($\text{V}_{\text H}\text{81X}$), un D ($\text{D}_{\text{SP2.7}}$) et un J ($\text{J}_{\text H}3$) au niveau du locus IGH de la cellule progénitrice (cf. document 5) :- Segment $\text{V}_{\text H}\text{81X}$ :
GAGGACACAGCCTTGTATTACTGTGCAAGACACACAATG - Segment $\text{D}_{\text{SP2.7}}$ :
GATTTTTGTCAAGGGATCTACTACTGTGCCTACTATGGTAACTACCACAGTG - Segment $\text{J}_{\text H}3$ :
TGTCACAATGTGCCTGGTTTGCTTACTGGGGC
Des lymphocytes ont ensuite été isolés parmi ceux ayant subi une recombinaison conservant les segments donnés plus haut. La cellule R1 n’a subi qu’une recombinaison des segments D et J. Les cellules R2 et R3 ont subi la recombinaison complète des segments V, D et J. Voici un extrait de la séquence de nucléotide au niveau du locus IGH pour ces 3 cellules. On a séquence la séquence recombinée du segment V et J puis la séquence issue de la recombinaison VDJ complète :
- R1 (après recombinaison $\text{D}_{\text{SP2.7}}$ - $\text{J}_{\text H}3$) :
…GATTTTTGTCAAGGGATCTACTACTGTGCCTACTATAAGCCCCCTTACTGGGGC… - R2 (après recombinaison $\text{V}_{\text H}\text{81X}$ - $\text{D}_{\text{SP2.7}}$ - $\text{J}_{\text H}3$) :
…GAGGACACAGCCTTGTATTACTGTGCAAGACGGATAAGCCCCCTTACTGGGGC… - R3 (après recombinaison $\text{V}_{\text H}\text{81X}$ - $\text{D}_{\text{SP2.7}}$ - $\text{J}_{\text H}3$) :
…GAGGACACAGCCTTGTATTACTGTGCAAGAGGGC…
Document 4 : Les hypermutations somatiques
En étudiant des populations de lymphocytes B dérivant d’une même cellule souche, il est possible d’estimer le taux de mutation de la portion VDJ du locus IGH. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous, en comparaison avec le taux de mutation moyen des autres gènes, chez un humain.
Ce phénomène, appelé hypermutation somatique, intervient sur les gènes codant les récepteurs de l’immunité adaptative une fois que la recombinaison VDJ a eu lieu.
Document 5 : Chronologie de la formation des lymphocytes B et d’anticorps
QUESTION
À partir de l’étude des documents 1 et 2, calculez un intervalle du nombre d’anticorps différents qui peuvent être issus de la recombinaison VDJ. Commentez la problématique avec votre résultat.
- Segment $\text{V}_{\text H}\text{81X}$ :
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Introduction de l’activité :
Chez les patients atteints du sida, on observe une disparition des lymphocytes TCD4, un sous-type de lymphocytes T. En conséquence c’est la totalité du système immunitaire adaptatif qui s’effondre, y compris la capacité à produire des anticorps, qui dépend pourtant de la lignée cellulaire des lymphocytes B. Cela révèle une coopération entre les différents types de lymphocytes.
Document 1 : La sélection dans les ganglions lymphatiques
Il préexiste dans l’organisme des centaines de millions de LB et de LTCD8 à l’état dormant, se distinguant par leurs récepteurs membranaires (anticorps pour les LB et récepteurs T pour les LT).
Un lymphocyte porte à sa surface un grand nombre de récepteurs, tous identiques et spécifiques d’un antigène aléatoire. Chaque exemplaire de récepteur est exprimé par un lymphocyte dont il existe tout juste quelques milliers de clones. Un antigène pénétrant dans l’organisme est reconnu par un (ou plusieurs) clone(s) de lymphocytes spécifiques.
La reconnaissance et la fixation de l’antigène au récepteur déclenchent l’activation des lymphocytes : on parle de sélection clonale.
Les LB reconnaissent directement l’antigène circulant, alors que les LT ne le reconnaissent que s’il est présenté par une cellule de l’immunité innée (cellule dendritique par exemple), appelée cellule présentatrice de l’antigène ou CPA.
Les LB et les LT CD8 sélectionnés par l’antigène prolifèrent : c’est l’amplification clonale.
La plupart se différencient ensuite en cellules effectrices : plasmocytes à partir des LB et LTc à partir des LT CD8. D’autres formeront des cellules mémoires. Cette troisième étape est la différenciation clonale.
Document 2 : Expérience de Morgan et Ruscetti
Des lymphocytes T CD4 sont prélevés chez un sujet sain et sont cultivés en présence d’antigènes qui stimulent leur activation, prolifération et différenciation en lymphocyte T auxiliaire.
Le surnageant de la culture (liquide dépourvu de cellules) et/ou les substances permettant la sélection clonale sont introduits dans une culture de lymphocytes B et dans une culture de lymphocytes TCD8.
Une prolifération des cellules indique que l’amplification clonale a eu lieu.
L’analyse du surnageant révèle la présence de diverses substances, dont des interleukines.
Document 3 : Des LTCD4 aux LT auxiliaires, sécréteurs de messagers chimiques
Les LT CD4 sont sélectionnés par une cellule présentatrice d’antigène (CPA) de la même façon que les LT CD8 : c’est la sélection clonale. Les LT CD4 ainsi activés se multiplient par mitose (amplification clonale). Puis les cellules se différencient en LT auxiliaires (LTa), capables de sécréter des messagers chimiques : les interleukines.
Document 4 : La réponse immunitaire adaptative primaire et secondaire
La réaction immunitaire face à un agent infectieux rencontré pour la première fois ne se déroule pas de la même manière que lorsque l’agent est déjà connu du système immunitaire.
Document 5 : Réaliser une vidéo en stop motion
Un film en stop motion est une vidéo construite à partir d’une série de photos que l’on fait défiler assez rapidement. L’idée est de modifier un décor entre chaque prise pour élaborer une animation.
Vous utiliserez une feuille blanche sur laquelle vous pouvez écrire et dessiner, ainsi que des figures schématiques à découper qui représentent les acteurs de l’immunité.
L’application conseillée est « Stop motion studio », disponible sur iOS et android :
version iOS
version android
Figures schématiques des acteurs de l’immunité (à découper)
QUESTION
Analysez l’expérience de Morgan et Ruscetti dans le document 2 et concluez quant au rôle des LTCD4.