Chapitre 11 – L'immunité adaptativeLes bactéries sont des cellules (procaryotes, sans noyau) qui se multiplient par des divisionscellulaires successives. La plupart des bactéries pathogènes se multiplient dans le milieu extra-cellulaire. (Exceptions : Listeria, et aussi le bacille de Koch, responsable de la tuberculose, qui semultiplie dans les cellules pulmonaires.)Les virus, en revanche, ne sont pas des cellules et ont obligatoirement besoin, pour se multiplier,de pénétrer à l'intérieur d'une cellule de notre organisme et de détourner son fonctionnementpour lui faire fabriquer de nouvelles particules virales.Comment l'immunité adaptative permet-elle d'éliminer efficacement les pathogènes présents dans lemilieu extra-cellulaire ? Même question pour les cellules infectées par un pathogène (ou devenuesanormales, ex. cancéreuses).

I. L'immunité adaptative est spécifique

Voir activité 24 et doc. 1 p. 310. Tétanos et diphtérie sont deux maladies différentes dues à desbacilles (=bactéries en forme de bâtonnets) : bacille tétanique et bacille diphtérique. Ces bacilles semultiplient dans le milieu extra-cellulaire de l'organisme ; chacun produit une toxine, petite protéinetoxique pour l'organisme, qui est responsable des symptômes de la maladie.La toxine tétanique entraîne le blocage en position contractée (=tétanos) des muscles ; lessymptômes commencent autour de l'endroit où les bacilles ont pénétré, puis se propagent à toutl'organisme ; la mort survient par blocage des muscles de la cage thoracique normalementresponsables des mouvements respiratoires.La toxine diphtérique entraîne les symptômes d'une très grave angine et aboutit à la mort du patient.Le vaccin anti-tétanique consiste en l'injection de la toxine tétanique partiellement dénaturée parchauffage. D'après le doc. 1 p. 310, on constate que le vaccin contre un agent pathogène donné(ici le bacille tétanique) prépare le système immunitaire à neutraliser rapidement et efficacementce pathogène (ce qui permet la survie des cobayes). Cette réponse, dite adaptative parcequ'élaborée suite à une première rencontre avec le pathogène, est spécifique : elle ne protège pascontre un autre agent pathogène (le bacille diphtérique ici).

II. L'immunité adaptative implique différentes catégories de lymphocytes, qui coopèrent

Doc. 3 p. 311. Les lymphocytes font partie des leucocytes (globules blancs) ; ce sont descellules grossièrement sphériques, pourvues d'un gros noyau. Différentes catégories delymphocytes se distinguent par les molécules qu'ils portent à leur surface :

– lymphocytes B : présence de …………………… (= anticorps membranaires) à leur surface;– lymphocytes T : présence de ……………………… à leur surface, avec en plus :

– la protéine …………… à la surface des lymphocytes T CD4 (ou "T4") ;– la protéine …………… à la surface des lymphocytes T CD8.

Lire le document 2 p. 310. En déduire quel est le principal agent par lequel l'immunité adaptative aideà éliminer les antigènes extracellulaires (toxine diphtérique ici). Même question pour les antigènesintracellulaires (bacille de Koch ici). Justifier.

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……………………………………………………………………………………………………………………Doc. 4 p. 311. On prélève les lymphocytes de souris en draînant leur circulation lymphatique à l'aided'un tuyau, et on place ces lymphocytes en culture. Ensuite, on arrête la production de cellulesimmunitaires chez ces souris par irradiation. On réinjecte alors à ces souris seulement certainescatégories de lymphocytes. Que peut-on déduire des résultats de cette expérience ?

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D'après cette expérience, quelles cellules sécrètent les anticorps ? Qu'est-ce quipermet de l'affirmer ?……………………………………………………………………………………………

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lymphocytes

globules rouges de mouton (GRM)

Tous les lymphocytes sont produits au départ dans la moelle osseuse rouge (doc. 3 p. 325).- Les lymphocytes B (B pour Bone marrow : moelle osseuse) subissent leur maturation directementdans la moelle osseuse ;- tandis que les lymphocytes T (T pour thymus), après avoir quitté la moelle osseuse, doivent allerdans le thymus, organe situé en arrière du sternum, pour subir une maturation. Voir paragraphe VII.Moelle osseuse et thymus sont les organes lymphoïdes primaires. Ces organes libèrent deslymphocytes B et T naïfs (=n'ayant pas encore rencontré l'antigène contre lequel ils sontspécifiquement dirigés). Ces lymphocytes naïfs circulent ensuite régulièrement d'un organelymphoïde secondaire (ganglions lymphatiques...) à un autre en empruntant la circulationlymphatique et la circulation sanguine. S'ils rencontrent l'antigène qu'ils sont capables dereconnaître spécifiquement, ils se multiplient alors et se différencient (voir III, IV, V).

III. Les lymphocytes T auxiliaires, pivots des réactions immunitaires adaptatives

1. Activation des lymphocytes T CD4 en LT auxiliaires

On s'intéresse ici aux lymphocytes T CD4. (Le mécanisme d'activation des LT CD8 est semblable,mais le résultat est différent, voir paragraphe V.)Doc. 3 p. 313. Les lymphocytes T portent des récepteurs T qui reconnaissent spécifiquementl'antigène (sous la forme d'un fragment peptidique issu de la digestion du pathogène lors de laphagocytose) associé à une molécule du CMH, le tout porté à sa surface par une celluleprésentatrice de l'antigène (voir chapitre 10 – II. 1).Seuls les lymphocytes portant à leur surface un récepteur T de forme complémentaire de celle del'antigène vont alors réagir : on parle de sélection clonale. Ces lymphocytes spécifiques de l'antigènevont alors se multiplier, formant en quelques jours un clone de milliers de cellules (prolifération). Laplupart des cellules du clone vont alors se différencier en lymphocytes T auxiliaires (ou LTH,H=helper).Cependant, certaines cellules du clone resteront provisoirement inactives et ne s'activeront que lorsde la prochaine rencontre avec le même antigène : ce sont des cellules mémoire.

2. Rôle des LT auxiliaires

Les lymphocytes T auxiliaires sécrètent des cytokines (dont l'interleukine 2 ou IL2 qui stimule laprolifération des LT CD4 et CD8 activés). Certaines cytokines stimulent les cellulesphagocytaires sur le lieu de l'infection (voir chapitre 10-II.2). Elles stimulent également l'activationdes lymphocytes B spécifiques du même antigène (voir IV.4).

IV. Les anticorps, agents du maintien de l’intégrité du milieu extracellulaire

1. Reconnaissance de l'antigène par les immunoglobulines

Doc. 1 et 2 p. 312 + activité 25. Toutes lesimmunoglobulines (=anticorps) sontconstituées de quatre chaînes, deuxchaînes lourdes et deux chaînes légères.Chaque chaîne comporte une partieconstante et une partie variable. La partievariable des chaînes lourdes et légèresest responsable de la reconnaissancespécifique de l'antigène.Les deux sites de reconnaissance d'uneimmunoglobuline sont identiques dansleurs parties variables et reconnaissentdonc le même antigène.

2. Rôle des anticorps : la formation des complexes immuns

Voir activité 24 et doc. 1 p. 316. Lesmolécules diffusent de façon radiale dans

Chapitre 11 – L'immunité adaptative 3 / 8

la gélose à partir de chacun des puits. La vitesse de diffusion dépend de la taille des molécules.L’apparition d’un précipité blanchâtre marque l’agglutination des protéines antigéniques.Si on avait fait la manipulation avec, dans le puits 1, du sérum provenant d'un lapin non immunisé, onn'aurait eu aucun arc de précipitation : les anticorps sont produits seulement après un premiercontact avec un antigène (l'albumine de bœuf ici). De plus, ces anticorps sont spécifiques del'antigène en question : ils ne forment de complexe immun qu'avec cet antigène.Les immunoglobulines (anticorps) circulent dans le milieu extracellulaire (milieu intérieur del'organisme : plasma sanguin, lymphe), et agissent en se liant spécifiquement aux antigènes quiont déclenché leur formation. Antigènes et anticorps fixés dessus constituent le complexe immun.(Voir aussi doc. 2 p. 317)

3. Elimination des complexesimmuns

Les cellules phagocytaires(macrophages, granulocytes...),expriment des récepteurs de lapartie constante desanticorps, qui leur permettentde fixer les complexesimmuns. Ils les éliminent alorspar phagocytose (voir doc. 3 p.317 et ci-contre).

4. Production des anticorps

Voir docs p. 2 de ce polycopié.Les anticorps sont produitspar des lymphocytes Bsécréteurs = plasmocytes.De très nombreux clones delymphocytes B préexistent avant tout contact avec l'antigène. Chacun porte à sa surface desimmunoglobulines membranaires (ou anticorps membranaires) capables de reconnaître un antigèneet un seul : chaque clone de lymphocytes B est spécifique d'un antigène.

Chapitre 11 – L'immunité adaptative 4 / 8

La reconnaissance d’un antigène donné par un lymphocyte B porteur d’une immunoglobulinespécifique de cet antigène (« sélection clonale ») entraîne la multiplication de ce lymphocyte(prolifération) et la formation d’un clone de lymphocytes B ayant la même spécificité.Les lymphocytes B obtenus se différencient pour certains en plasmocytes sécréteurs d'anticorps et pour d'autres en lymphocytes B mémoire.Schéma à connaître : schéma-bilan de la production d'immunoglobulines

Les immunoglobulines sont centrales dans la lutte contre les pathogènes extra-cellulaires.En ce qui concerne une infection par un virus (ex. virus de la grippe), les immunoglobulines dirigéescontre les protéines virales peuvent bloquer la pénétration des virus dans les cellules, mais nepeuvent pas agir sur les cellules déjà infectées. Comment celles-ci sont-elles éliminées ? (voir V)

V. Les lymphocytes T cytotoxiques, agents du maintien de l’intégrité des populationscellulaires

Les cellules infectées par un virus ou un autre agent pathogène intracellulaire exposent à leur surfacedes fragments peptidiques issus des protéines du pathogène ; ces fragments sont associés à desmolécules du CMH. Les lymphocytes T cytotoxiques LTc, par leurs récepteurs T spécifiques,reconnaissent ainsi les cellules infectées. Cette reconnaissance déclenche un mécanismed’élimination de la cellule infectée (« baiser de la mort », voir doc. 1 p. 318) : le LTc libèrenotamment une protéine appelée perforine, qui s'insère dans la membrane de la cellule à éliminer etforme des canaux permettant l'entrée et sortie libre d'ions ; cela entraîne la mort de la cellule ; lesdébris cellulaires sont ensuite éliminés par les cellules phagocytaires).Les lymphocytes T cytotoxiques (LTc) portent à leur surface la molécule membranaire CD8. Laproduction de lymphocytes T cytotoxiques à partir de lymphocytes T CD8 naïfs repose sur des étapes(sélection, prolifération, différenciation) voisines de celles conduisant à la production de plasmocytesou de lymphocytes T auxiliaires (voir doc. 2 p. 319). Comme pour les autres types de lymphocytes,certaines cellules du clone se différencient immédiatement en LTc, mais d'autres deviennent descellules mémoires.

VI. Le S.I.D.A., un effondrement des défenses immunitaires causé par un virus

S.I.D.A. : Syndrome d'ImmunoDéficience Acquise (=A.I.D.S. en anglais)

V.I.H. : Virus de l'Immunodéficience Humaine (=H.I.V.)

Le VIH est un virus fragile qui ne survit pas en dehors de l'organisme. La contamination par le VIH se fait doncpar l'intermédiaire de liquides organiques provenant d'une personne infectée : le sang, le sperme, lessécrétions vaginales, le lait. Plus de 33 millions de personnes vivent actuellement dans le monde avec uneinfection à VIH.

Le VIH est transmis par voie sexuelle, par voie sanguine, ou de la mère à l'enfant (au cours desderniers jours de la grossesse, au cours de l'accouchement, ou au début de l'allaitement).Les cellules cibles du VIH sont essentiellement les lymphocytes T CD4. Une fois que le virus apénétré dans un de ces lymphocytes, son ARN est rétrotranscrit en ADN grâce à une enzyme du virus(transcriptase inverse ou rétrotranscriptase). Cet ADN viral s'intègre alors dans l'ADN de la cellule-hôte. Immédiatement ou après un délai qui peut aller jusqu'à plusieurs années, le génome du V.I.H.va alors s'exprimer, par transcription et traduction de ses gènes, et provoquer la production denombreuses particules virales par la cellule infectée. Ces nouveaux virus bourgeonnent à lasurface de la cellule (qui finit par mourir) et vont infecter de nouvelles cellules cibles. (doc. 1 p. 322)Ainsi, le V.I.H. entraîne la disparition progressive des lymphocytes T CD4, ce qui empêche laproduction d’anticorps contre des agents microbiens variés et l'activation des cellules phagocytaires.Cela permet l’apparition de maladies opportunistes (infections et cancers). Les conséquences del’effondrement des défenses immunitaires prouvent qu’en permanence les mécanismes immunitairessont à l’œuvre et montrent le rôle essentiel des lymphocytes T CD4 dans la majorité de cesréactions.

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VII. La maturation du système immunitaire, un processus permanent

Tout au long de la vie, des cellules souches de la moelle osseuse se multiplient pour former denouveaux lymphocytes B et T. Grâce à des mécanismes génétiques originaux, l'organisme produitdes lymphocytes T et B capables collectivement de reconnaître une diversité quasi-infinied'antigènes (pour les cellules B, voir document joint en couleurs ou doc. 1 p. 324). Rappel : chacunde ces lymphocytes ne reconnaît qu'un seul antigène, il lui est spécifique.Parmi ces lymphocytes, certains sont capables de reconnaître des molécules appartenant à notrepropre organisme, on dit qu'ils sont “autoréactifs”. D'autres sont capables de reconnaître desmolécules appartenant à des micro-organismes symbiotiques (présents dans notre gros intestinnotamment). Ces lymphocytes sont potentiellement dangereux pour notre organisme ; ils sont doncéliminés (doc. 2 p. 324 et 4 p. 325). Ce processus de maturation a lieu dans la moelle rouge des ospour les lymphocytes B (Bone marrow=moelle osseuse), dans le thymus pour les lymphocytes T.Seuls des lymphocytes non dangereux pour notre organisme sont libérés dans le sang et vontcoloniser les organes lymphoïdes secondaires (sinon, cela entraîne une maladie auto-immune).

Conclusion du chapitre

La réponse immunitaire adaptative, qui n'existe que chez les Vertébrés, est due à une catégoriede leucocytes : les lymphocytes. Elle est spécifique d'un antigène donné (micro-organisme oumolécule étrangère à l'organisme) ; cette spécificité est due à une complémentarité de formeentre une portion de molécule de l'antigène et :

– le récepteur T situé sur la membrane de chaque lymphocyte T réagissant contre cet antigène ;– les immunoglobulines, membranaires puis libres, produites par les lymphocytes B qui

réagissent contre cet antigène.La réponse immunitaire adaptative implique plusieurs catégories de lymphocytes, quicoopèrent entre elles. Elle aboutit :

– à la production, par les plasmocytes, d'immunoglobulines capables de se fixerspécifiquement sur l'antigène lorsque celui-ci circule à l'état libre dans l'organisme, formantainsi des complexes immuns;

– à la production de lymphocytes cytotoxiques capables de reconnaître spécifiquement etde provoquer la mort des cellules infectées par un agent pathogène (ou des cellulescancéreuses).

Les complexes immuns et les débris cellulaires sont alors éliminés par les cellules phagocytaires (quifont partie de l'immunité innée) : la réponse immunitaire adaptative et la réponse immunitaireinnée se complètent et permettent en général, ensemble, d'éliminer l'agent pathogène.Les lymphocytes auxiliaires, par leur production de cytokines, sont indispensables à l'activation deslymphocytes B et des lymphocytes T CD8 naïfs. Ils stimulent aussi l'action des cellules phagocytaires.Les lymphocytes auxiliaires jouent ainsi un rôle pivot dans les réactions immunitaires.Le V.I.H., en s'attaquant aux lymphocytes auxiliaires, provoque un affaiblissement progressif puis uneffondrement des défenses immunitaires.La maturation des lymphocytes est un processus permanent qui permet normalement d'éviter que deslymphocytes s'attaquent à des molécules appartenant à notre propre organisme ou à nos symbiotes.

Mots et expressions-clés :

- cellule présentatrice de l'antigène

- lymphocytes B, plasmocytes

- immunoglobulines (=anticorps)

- séropositivité

- lymphocytes T CD4, lymphocytes T auxiliaires

- interleukine 2 (IL2)

- lymphocytes T CD8, lymphocytes T cytotoxiques

- sélection, amplification, différenciation clonales.

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Schéma-bilan des réactions immunitaires adaptatives

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