Vaccination et immunothérapies : utiliser l’immunité adaptative

Cellules mémoire et réponse secondaire, phénotype immunitaire ; vaccination préventive : principe, composition, adjuvant, rappels et grands succès (variole, poliomyélite) ; couverture vaccinale, porteurs sains et immunité collective ; sérums et anticorps monoclonaux, immunité passive ; immunothérapies des cancers et leurs enjeux.

À propos de cette page

Six problèmes sur documents : des transferts de lymphocytes qui montrent où se loge la mémoire, le vaccin contre l’hépatite B et ses trois doses, une couverture vaccinale à calculer, sérum ou vaccin contre le tétanos chez la souris, la poliomyélite et ses deux vaccins, et un anticorps monoclonal contre certains cancers du sein.

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

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : sa nature (suivi d’anticorps, tableau de lots, notice, données d’épidémiologie, essai en culture), si les valeurs sont réelles (avec leur source) ou choisies, et les unités.
Je repère ce qui est injecté (antigène, sérum, cellules, anticorps monoclonal) et la seule variable qui change entre deux lots.
Je calcule dans l’ordre des questions : rapports de pics, seuil 1 − 1/R₀, couverture × efficacité, pourcentages de baisse, risques comparés.
J’interprète avec le vocabulaire du cours : réponse primaire ou secondaire, cellules mémoire, immunité active ou passive, immunité collective, porteur sain, cible de l’anticorps.
Je conclus par une phrase qui répond au titre du problème, en citant les valeurs des documents.

Problème 1 · Des transferts entre souris irradiées★★★Facile

Document 1 — Une première réponse. Des souris d’une lignée pure reçoivent au jour 0 une protéine A qu’elles n’ont jamais rencontrée. Anticorps anti-A dans leur sérum (unités arbitraires, valeurs choisies pour l’exercice) :

Jour	0	7	14	30	60
Anticorps anti-A	0	10	80	20	5

Document 2 — Des transferts. Au jour 60, on prélève sur ces souris, ou sur des souris jamais immunisées, des lymphocytes (LB et LT CD4) ou du sérum, et on les injecte à des souris de même lignée irradiées (sans lymphocytes). On leur injecte ensuite un antigène et on dose les anticorps 5 jours plus tard.

Lot	Ce qui est transféré	Antigène injecté	Anticorps dosés après 5 jours
1	LB et LT CD4 de souris immunisées	A	anti-A : 900
2	sérum de souris immunisées	A	anti-A : 2
3	LB et LT CD4 de souris jamais immunisées	A	anti-A : 15
4	LB et LT CD4 de souris immunisées	B, jamais rencontré	anti-B : 12

1. Pic de la réponse primaire (document 1) : unités.
80 unités au jour 14, après un délai de deux semaines.
2. Lot 1 comparé au lot 3 : fois plus d’anticorps anti-A.
900 ÷ 15 = 60 : les lymphocytes de souris immunisées répondent beaucoup plus fort.
3. En 5 jours, le lot 1 produit fois plus d’anticorps que le pic de la réponse primaire, atteint en 14 jours (au centième).
900 ÷ 80 = 11,25 : réponse plus rapide et plus ample.
4. Lot 2 : le sérum ne transfère presque rien ; la mémoire n’est donc pas portée par les du sérum.
Pas par les anticorps : au jour 60 il en reste très peu, et ils ne se multiplient pas.
5. Lot 4 : la réponse anti-B (12) ressemble à celle du lot 3 ; la mémoire est .
Elle est spécifique de A : contre B, antigène nouveau, la réponse est primaire.
6. Le lot 1 répond en 5 jours, bien plus vite et plus fort que la réponse primaire du document 1 : c’est une réponse .
Une réponse secondaire, assurée par les lymphocytes mémoire transférés, nombreux et à longue durée de vie.

Problème 2 · Un vaccin et son mode d’emploi : l’hépatite B★★★Moyen

Document 1 — La composition (d’après la notice d’un vaccin pour adolescents et adultes). Protéine d’enveloppe du virus de l’hépatite B (antigène HBs), produite par des levures génétiquement modifiées ; hydroxyde d’aluminium ; chlorure de sodium et eau. Le vaccin ne contient aucun virus.

Document 2 — Le suivi d’un adolescent vacciné aux mois M0, M1 et M6. Un taux d’anticorps anti-HBs d’au moins 10 mUI/mL est considéré comme protecteur. Taux mesurés (valeurs choisies pour l’exercice) :

Mois	M1 (avant la 2^e dose)	M2	M6 (avant la 3^e dose)	M7
Anti-HBs (mUI/mL)	15	140	65	2 600

1. L’antigène du vaccin est la protéine .
La protéine HBs : elle porte des épitopes du virus.
2. L’hydroxyde d’aluminium déclenche au point d’injection la réaction nécessaire à la réponse adaptative.
La réaction innée : c’est l’adjuvant.
3. Produite par des levures, la protéine HBs déclenche une réponse adaptative sans provoquer la maladie : le vaccin est immunogène mais non .
Non pathogène : il apporte une seule protéine du virus, jamais le virus entier.
4. À M1, le taux vaut fois le seuil de protection.
15 ÷ 10 = 1,5 : à peine au-dessus du seuil après une seule dose.
5. Rapport des taux M7 / M2, à l’unité :
2 600 ÷ 140 ≈ 18,6, soit environ 19 fois plus après la 3^e dose.
6. Entre M2 et M6, le taux baisse de % (à l’unité).
(140 − 65) ÷ 140 = 75 ÷ 140 ≈ 0,536, soit 54 % : les anticorps diminuent sans nouveau contact, d’où l’intérêt de la dose suivante.
7. La forte hausse après la 3^e dose est une réponse .
Une réponse secondaire : chaque dose a augmenté le nombre de LB mémoire anti-HBs.

Problème 3 · Couverture vaccinale et efficacité du vaccin★★★Moyen

Document 1 — Le modèle. Dans une population où une proportion p des personnes est protégée, un malade contamine en moyenne R₀ × (1 − p) personnes. La transmission s’arrête quand ce nombre devient inférieur à 1, c’est-à-dire quand p dépasse p_c = 1 − 1/R₀.

Document 2 — Une maladie infantile (valeurs choisies pour l’exercice). Un malade contamine en moyenne R₀ = 8 personnes dans une population non immunisée. Le vaccin est efficace à 98 % : 98 % des personnes vaccinées sont réellement protégées. La couverture vaccinale à 2 ans est de 91 %.

1. Seuil p_c : %
1 − 1/8 = 7/8 = 0,875, soit 87,5 % de personnes protégées.
2. Proportion réellement protégée avec 91 % de couverture : % (au dixième).
0,91 × 0,98 ≈ 0,892, soit 89,2 % : au-dessus du seuil.
3. Dans cette population, un malade contamine en moyenne personne (au centième).
8 × (1 − 0,8918) = 8 × 0,1082 ≈ 0,87 : moins d’une personne.
4. Ce nombre étant inférieur à 1, une épidémie qui démarre s’.
Elle s’éteint : chaque génération de malades est moins nombreuse que la précédente.
5. Si la couverture tombe à 89 %, la proportion protégée devient % (au dixième).
0,89 × 0,98 ≈ 0,872, soit 87,2 % < 87,5 % : des épidémies redeviennent possibles.
6. Couverture minimale nécessaire : % (au dixième).
0,875 ÷ 0,98 ≈ 0,893, soit 89,3 % d’enfants vaccinés.
7. Une élève affirme : « Avec 91 % de vaccinés, seuls 9 % peuvent tomber malades. » En réalité, % ne sont pas protégés (au dixième).
1 − 0,8918 ≈ 0,108, soit 10,8 % : elle oublie les vaccinés non protégés (2 % de 91 %, soit environ 1,8 % de la population). Et elle oublie l’immunité collective : au-dessus du seuil, ces personnes sont rarement exposées.

Problème 4 · Sérum ou vaccin contre le tétanos ?★★★Moyen

Document 1 — La toxine. La toxine tétanique, produite par une bactérie du sol, bloque certaines synapses et provoque des contractures mortelles. L’anatoxine tétanique est la toxine traitée au formol : elle n’est plus toxique mais garde sa forme, donc ses épitopes.

Document 2 — Une expérience. Des souris de même lignée reçoivent une dose mortelle de toxine tétanique. Chaque lot compte 15 souris (résultats choisis pour l’exercice).

Lot	Traitement préalable	Survivantes
1	aucun	0
2	anatoxine tétanique injectée 5 semaines avant	15
3	sérum de souris vaccinées comme le lot 2, injecté la veille	15
4	LT prélevés sur des souris vaccinées comme le lot 2, injectés la veille	0
5	sérum de souris vaccinées contre la diphtérie, injecté la veille	0
6	sérum de souris vaccinées comme le lot 2, injecté 11 semaines avant	1

1. Lot 2 : l’anatoxine a déclenché, sans maladie, une réponse .
Une réponse primaire : plasmocytes, anticorps anti-toxine et LB mémoire, installés en 5 semaines.
2. Lots 3 et 4 : la protection est transférée par une partie du sang qui ne contient pas de .
Pas de cellules : le sérum protège (lot 3), les LT ne protègent pas (lot 4).
3. La protection est donc assurée par des anti-toxine.
Des anticorps, qui neutralisent la toxine en formant des complexes immuns.
4. Lot 4 : les LT ne protègent pas ; une toxine dissoute ne forme aucune cellule à détruire.
Aucune cellule infectée : la toxine est une molécule soluble, cible des anticorps.
5. Lot 5 : des anticorps antidiphtériques ne protègent pas contre le tétanos ; la protection est .
Elle est spécifique : ces anticorps ne sont pas complémentaires des épitopes de la toxine tétanique.
6. Lot 6 : 11 semaines après l’injection, les anticorps transférés ont été sans être renouvelés.
Ils ont été dégradés : ni plasmocytes ni cellules mémoire n’ont été transférés.
7. Le sérum protège tout de suite mais pas longtemps ; le vaccin donne une immunité et durable.
Une immunité active : la souris produit elle-même ses anticorps et garde une mémoire.

Problème 5 · La poliomyélite : deux vaccins et une éradication en cours★★★Difficile

Document 1 — L’infection (CDC et OMS). Le virus de la poliomyélite se transmet surtout par les selles. Environ 70 % des infections des enfants ne donnent aucun symptôme ; le virus peut rester dans les selles jusqu’à 6 semaines. Une infection sur 200 entraîne une paralysie irréversible, le plus souvent des jambes.

Document 2 — Deux vaccins. Le vaccin injectable de Salk (autorisé en 1955) contient des virus inactivés. Le vaccin oral de Sabin (1961), peu coûteux et facile à donner, contient des virus atténués ; il provoque environ une paralysie pour 2 à 3 millions de doses (CDC). La France utilise le vaccin injectable.

Document 3 — L’éradication (OMS). En 1988, on estimait 350 000 cas dans plus de 125 pays. Les cas dus au virus sauvage ont baissé depuis de plus de 99 % ; la maladie ne reste endémique que dans deux pays.

1. Pour 100 000 enfants infectés, environ restent sans symptôme.
70 % de 100 000 = 70 000.
2. Ces enfants qui excrètent le virus sans être malades sont des porteurs .
Des porteurs sains : ils transmettent le virus sans que personne ne le sache ; isoler les malades ne suffit pas.
3. Pour 100 000 enfants infectés, environ paralysies irréversibles.
100 000 ÷ 200 = 500.
4. Si un million d’enfants non vaccinés étaient infectés : paralysies.
1 000 000 ÷ 200 = 5 000.
5. Vaccin oral, au plus une paralysie pour 2 millions de doses : pour un million de doses, au plus paralysie.
1 000 000 ÷ 2 000 000 = 0,5.
6. Avec le vaccin oral, il y a donc au moins fois moins de paralysies que sans vaccin.
5 000 ÷ 0,5 = 10 000 : le bénéfice collectif dépasse très largement le risque individuel.
7. Une baisse de 99 % des 350 000 cas de 1988 laisse au plus cas.
1 % de 350 000 = 3 500 ; la baisse dépasse 99 %, il en reste donc moins.
8. Le vaccin injectable ne peut provoquer aucune paralysie, car ses virus sont .
Ils sont inactivés (tués) : ils ne se multiplient pas, mais gardent leurs épitopes.

Problème 6 · Un anticorps monoclonal contre certains cancers du sein★★★Difficile

Document 1 — Fabriquer l’anticorps (méthode de Köhler et Milstein, 1975). On immunise une souris avec la protéine humaine HER2 ; on fusionne les lymphocytes B de sa rate avec des cellules de myélome ; on isole un par un les hybridomes obtenus et on garde le clone qui sécrète un anticorps anti-HER2. L’anticorps est ensuite humanisé : seules ses régions qui fixent HER2 restent d’origine murine. C’est le trastuzumab, autorisé aux États-Unis en 1998.

Document 2 — La cible. Environ 15 à 20 % des cancers du sein ont des cellules qui portent en excès le récepteur HER2, qui stimule leur division (American Cancer Society).

Document 3 — Un essai en culture (valeurs choisies pour l’exercice). Nombre de cellules après 6 jours, en milliers :

Cellules de cancer du sein	sans anticorps	avec trastuzumab
portant HER2 en excès	640	160
sans HER2 en excès	600	590

1. Les cellules issues de la fusion, qui sécrètent l’anticorps et se divisent sans fin, sont des .
Des hybridomes : le LB apporte l’anticorps, la cellule de myélome la division sans fin.
2. Toutes les cellules du clone choisi sécrètent un anticorps qui reconnaît le même de HER2.
Le même épitope : c’est un anticorps monoclonal.
3. Avec le trastuzumab, les cellules portant HER2 en excès sont fois moins nombreuses.
640 ÷ 160 = 4.
4. Sur les cellules sans HER2 en excès, le nombre baisse seulement de % (au dixième).
(600 − 590) ÷ 600 = 10 ÷ 600 ≈ 0,017, soit 1,7 % : effet négligeable.
5. L’anticorps n’agit presque pas sur les cellules sans HER2 en excès : avant de le prescrire, il faut donc la tumeur.
La tester : sans sa cible, l’anticorps ne se fixe pas et n’a pas d’effet.
6. Humanisé, l’anticorps déclenche chez la patiente moins d’ dirigés contre lui.
Moins d’anticorps : il ressemble davantage à une protéine humaine.
7. Le trastuzumab apporte une immunité : il faut le réinjecter régulièrement.
Une immunité passive, sans mémoire : les anticorps injectés sont dégradés.

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