Immunité innée : barrières et réaction inflammatoire

Immunité innée, première ligne de défense de tous les animaux ; barrières naturelles ; cellules sentinelles et récepteurs de surface ; réaction inflammatoire aiguë, médiateurs et symptômes ; recrutement des leucocytes et phagocytose ; médicaments anti-inflammatoires et antalgiques ; préparation de l’immunité adaptative.

À propos de cette page

Six problèmes sur documents : le récepteur Toll de la drosophile, un récepteur de souris pour une molécule de paroi bactérienne, deux coupes de peau avant et pendant l’inflammation, un enfant dont les plaies ne forment pas de pus, trois médicaments comparés, et la migration des cellules dendritiques jusqu’au ganglion.

6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document en repérant ce qui est mesuré, dans quelle unité, et le lot témoin.
Je compare les lots deux à deux : une seule variable change entre eux.
Je chiffre chaque écart (différence, rapport ou pourcentage) avant de l’interpréter.
Je relie chaque résultat à un mécanisme du cours : reconnaissance, médiateurs, recrutement, phagocytose, présentation.
Je conclus en répondant à la question posée, sans aller au-delà de ce que montrent les documents.

Problème 1 · Toll, de la drosophile à l’être humain★★★Facile

Document 1 — Une infection par un champignon. Des drosophiles adultes sauvages et des drosophiles mutantes dont le gène Toll est inactivé sont infectées par des spores d’un champignon, Aspergillus fumigatus. On suit le pourcentage de mouches survivantes (valeurs choisies pour l’exercice).

Jours après l’infection	0	1	2	3	4
Sauvages (% de survivantes)	100	98	96	94	93
Mutantes Toll (% de survivantes)	100	72	28	6	0

Document 2 — Ce que fait Toll. Chez la drosophile, l’infection par le champignon active, par une cascade de protéines, le récepteur Toll ; celui-ci déclenche la production de peptides qui tuent les champignons. La drosophile ne possède ni lymphocytes ni anticorps. Chez les mammifères, on a découvert une famille de récepteurs apparentés, les récepteurs de type Toll (TLR), portés notamment par les macrophages et les cellules dendritiques ; leurs séquences ressemblent fortement à celle de Toll.

1. Entre le jour 0 et le 2^e jour, la mortalité des mutantes est fois plus élevée que celle des sauvages.
Mortes au 2^e jour : 100 − 28 = 72 % des mutantes, 100 − 96 = 4 % des sauvages ; 72 ÷ 4 = 18.
2. Au 3^e jour, l’écart de survie entre les deux lots est de points.
94 − 6 = 88 points : sans Toll, la drosophile ne résiste pas au champignon.
3. Sans lymphocytes ni anticorps, la défense que déclenche Toll relève de l’immunité .
De l’immunité innée : rapide, sans apprentissage, sans lymphocytes.
4. Les TLR ont des séquences très proches de celle de Toll : ils dérivent d’un gène commun aux insectes et aux mammifères.
D’un gène ancestral commun : les récepteurs de l’immunité innée ont été conservés au cours de l’évolution, d’où sa présence chez tous les animaux.
5. Un même récepteur Toll protège la drosophile contre de nombreuses espèces de champignons : il reconnaît un motif par ces champignons.
Un motif partagé : la reconnaissance innée est large, pas propre à une espèce.

Problème 2 · Un récepteur pour une molécule de paroi bactérienne★★★Moyen

Document 1 — Le protocole. Le lipopolysaccharide (LPS) est une molécule de la paroi de très nombreuses bactéries, absente de nos cellules. On injecte une même dose de LPS, ou une solution sans LPS, à des souris normales et à des souris mutantes dépourvues d’un récepteur de surface, TLR4, présent notamment sur les macrophages. Deux heures plus tard, on dose dans le sang une cytokine de l’inflammation, le TNF-α.

Document 2 — Résultats (valeurs choisies pour l’exercice).

Lot	Normales sans LPS	Normales + LPS	Mutantes sans LPS	Mutantes + LPS
TNF-α (pg/mL)	14	2 350	11	31

1. Les deux lots sans LPS, qui donnent le taux de base de TNF-α, sont des lots .
Des lots témoins : 14 et 11 pg/mL ; sans LPS, l’absence de TLR4 ne change presque rien.
2. Chez les souris normales, le LPS multiplie le TNF-α par environ (à l’unité).
2 350 ÷ 14 ≈ 167,9, soit environ 168.
3. Avec LPS, les mutantes ont environ fois moins de TNF-α que les normales (à l’unité).
2 350 ÷ 31 ≈ 75,8, soit environ 76 fois moins : sans TLR4, la réponse au LPS est presque abolie.
4. TLR4 est donc nécessaire à la du LPS par les macrophages.
À la reconnaissance du LPS, motif commun à de très nombreuses bactéries.
5. Le TNF-α attire et active les leucocytes : chez des mutantes infectées par des bactéries, on prévoit un recrutement des phagocytes plus .
Plus faible (et plus tardif) : l’alerte n’est presque pas donnée.
6. On prévoit donc chez ces mutantes une infection bactérienne plus .
Plus grave : les bactéries se multiplient avant d’être combattues.

Problème 3 · Deux coupes de peau, avant et pendant l’inflammation★★★Moyen

Document 1 — Les coupes. On compare au microscope une coupe de peau de souris saine et une coupe de la même région 6 h après l’injection d’un extrait bactérien. Les mesures sont faites sur plusieurs champs (valeurs moyennes choisies pour l’exercice).

Mesure	Peau saine	Peau 6 h après l’injection
Diamètre des capillaires (µm)	7	18
Épaisseur du derme (mm)	1,20	1,62
Neutrophiles hors des vaisseaux (par champ)	2	156
Mastocytes riches en granules (%)	90	25

Document 2 — Observation. Sur la coupe enflammée, de nombreux neutrophiles sont accolés à la face interne de la paroi des capillaires ; certains sont en train de la traverser.

1. Le diamètre des capillaires est multiplié par (au dixième).
18 ÷ 7 ≈ 2,6 : c’est une vasodilatation.
2. Cette dilatation explique deux symptômes : la rougeur et la .
La chaleur : davantage de sang chaud venu de l’intérieur du corps.
3. Le derme s’épaissit de %.
1,62 − 1,20 = 0,42 mm ; 0,42 ÷ 1,20 = 0,35, soit 35 %.
4. Cet épaississement est dû au plasma sorti des capillaires : il traduit le de la zone.
Le gonflement (œdème).
5. Hors des vaisseaux, les neutrophiles sont fois plus nombreux après l’injection.
156 ÷ 2 = 78.
6. Le document 2 montre l’étape où ils traversent la paroi des capillaires : la .
La diapédèse, après adhésion à la paroi activée par les médiateurs.
7. Les mastocytes ont perdu la plupart de leurs granules : ils ont libéré un médiateur qui augmente la perméabilité des capillaires, l’.
L’histamine, à l’origine de l’œdème mesuré.

Problème 4 · Un enfant sans pus★★★Difficile

Document 1 — Cas clinique. Un enfant de 3 ans présente des infections bactériennes répétées de la peau et des gencives. Ses plaies cicatrisent mal et ne forment jamais de pus. Numération sanguine : 23 800 granulocytes neutrophiles par mm³ (valeurs de référence : 1 500 à 7 000 par mm³). Une biopsie d’une lésion infectée ne montre aucun neutrophile dans le tissu.

Document 2 — Données cellulaires. Pour quitter le sang, un neutrophile doit d’abord adhérer à la paroi des capillaires grâce à des protéines de sa membrane, les intégrines, qui se fixent sur des molécules exposées par les cellules de la paroi stimulées par les médiateurs de l’inflammation. Chez cet enfant, les neutrophiles n’ont pas d’intégrine fonctionnelle : c’est un déficit d’adhésion leucocytaire, maladie génétique rare. In vitro, on place des neutrophiles 30 min avec des billes de latex et l’on mesure le pourcentage de cellules qui ont ingéré au moins une bille : 86 % pour un sujet témoin, 83 % pour l’enfant.

1. Le nombre de neutrophiles dans le sang de l’enfant vaut fois la limite haute des valeurs de référence (au dixième).
23 800 ÷ 7 000 = 3,4.
2. In vitro, l’écart de phagocytose entre l’enfant et le témoin n’est que de points.
86 − 83 = 3 points : écart faible.
3. Au contact des particules, les neutrophiles de l’enfant phagocytent donc (normalement ou mal).
Normalement : la phagocytose elle-même n’est pas atteinte.
4. Faute d’adhésion à la paroi, ils ne la traversent pas et restent dans les sanguins.
Dans les vaisseaux sanguins, où leur production continue : d’où 23 800 par mm³ de sang, et aucun dans le tissu.
5. Le défaut de cet enfant porte donc sur le des neutrophiles au foyer, pas sur la phagocytose.
Sur le recrutement : la diapédèse est impossible.
6. Sans neutrophiles au foyer, les plaies de l’enfant restent envahies : les s’y multiplient.
Les bactéries : infections répétées. Et le pus, fait surtout de neutrophiles morts au foyer, ne peut pas se former. La phagocytose suppose que les phagocytes atteignent le foyer.

Problème 5 · Trois médicaments face à une inflammation★★★Difficile

Document 1 — Œdème. On injecte un irritant dans la patte de rats ; 1 h avant, chaque lot reçoit un traitement. On mesure le volume de l’œdème 3 h après l’injection (valeurs choisies pour l’exercice).

Traitement	Aucun	Aspirine	Corticoïde	Paracétamol
Volume de l’œdème (mL)	0,74	0,41	0,22	0,69

Document 2 — Prostaglandine E2 (PGE2) dans le liquide de la patte enflammée, mêmes lots (pg/mL) : aucun 380 ; aspirine 45 ; corticoïde 40 ; paracétamol 350.

Document 3 — Fièvre. Chez des rats rendus fiévreux par une injection de levure, la température monte de 1,6 °C sans traitement, de 0,5 °C avec l’aspirine et de 0,4 °C avec le paracétamol.

1. L’aspirine réduit l’œdème de % environ (à l’unité).
0,74 − 0,41 = 0,33 mL ; 0,33 ÷ 0,74 ≈ 0,446, soit environ 45 %.
2. Classe les trois traitements du plus au moins efficace contre l’œdème (initiales : C, A, P) :
C, A, P : corticoïde (0,22 mL), aspirine (0,41 mL), paracétamol (0,69 mL, presque comme sans traitement).
3. D’après le document 2, l’aspirine divise la PGE2 par environ (à l’unité).
380 ÷ 45 ≈ 8,4, soit environ 8 : elle inhibe les COX, qui fabriquent les prostaglandines.
4. Le paracétamol fait presque autant baisser la fièvre que l’aspirine (document 3), mais ne réduit presque pas l’œdème : c’est un antipyrétique, pas un .
Pas un anti-inflammatoire : faire baisser la fièvre ne prouve pas une action sur l’inflammation.
5. Pour une PGE2 voisine (40 contre 45 pg/mL), le corticoïde réduit l’œdème bien plus que l’aspirine : il freine aussi d’autres que les prostaglandines.
D’autres médiateurs (cytokines comprises) : d’où son effet plus puissant, mais aussi un affaiblissement des défenses.

Problème 6 · Des cellules dendritiques de la peau au ganglion★★★Difficile

Document 1 — Un comptage. On applique sur la peau de l’oreille de souris un colorant fluorescent, capté par les cellules de la peau, associé à un irritant qui déclenche une inflammation. On compte ensuite les cellules dendritiques fluorescentes dans le ganglion lymphatique qui draine l’oreille. Des souris normales sont comparées à des souris dépourvues du récepteur CCR7, qui permet aux cellules dendritiques activées de suivre un signal chimique émis par les ganglions (valeurs choisies pour l’exercice).

Temps après l’application (h)	0	12	24	48	72
Souris normales	40	610	2 900	5 700	3 100
Souris sans CCR7	35	60	90	110	95

Chez des souris normales traitées avec le colorant seul, sans irritant, on compte 480 cellules fluorescentes dans le ganglion à 48 h.

Document 2 — Les lymphocytes. Quatre jours après l’application d’un antigène sur la peau, on mesure dans le ganglion le pourcentage de lymphocytes en division : 17,5 % chez les souris normales, 2,3 % chez les souris sans CCR7.

1. Chez les souris normales, le nombre de cellules fluorescentes du ganglion est maximal à h.
À 48 h (5 700) : les cellules dendritiques quittent la peau et gagnent le ganglion en un à deux jours.
2. Entre 48 h et 72 h, ce nombre baisse de % (à l’unité).
5 700 − 3 100 = 2 600 ; 2 600 ÷ 5 700 ≈ 0,456, soit environ 46 %.
3. À 48 h, l’irritant multiplie par environ le nombre de cellules qui atteignent le ganglion (à l’unité).
5 700 ÷ 480 ≈ 11,9, soit environ 12 : l’inflammation favorise fortement la migration.
4. Sans CCR7, l’inflammation a bien lieu, mais les cellules dendritiques captent le colorant sans atteindre le ganglion : CCR7 est nécessaire à leur .
À leur migration : il les guide jusqu’au ganglion.
5. Sans CCR7, la proportion de lymphocytes en division est environ fois plus faible (au dixième).
17,5 ÷ 2,3 ≈ 7,6 : l’activation des lymphocytes dépend de l’arrivée des cellules dendritiques ; l’immunité innée prépare l’immunité adaptative.

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