THEME 3b – le système immunitaire humain

TP17 – La réaction inflammatoire, manifestation de l’immunité innée

NB : Ce TP aurait dû être fait en classe, avec un certain nombre de manipulations. La version

présentée ici est guidée et simplifiée pour vous amener à comprendre les mécanismes mis en jeu.

Consigne : Lisez le document, visionnez les vidéos et animations proposées et répondez sur une

feuille à part aux questions intermédiaires qui sont posées. Les réponses à ces questions constituent

un « brouillon » pour la production finale qui vous est demandée à la fin du document. Vous aurez à

m’envoyer cette production finale pour la rentrée (première séance de cours dès le 4 mai) en déposant

le fichier sous format PDF ou Word dans « travail à faire ».

Pendant les vacances de printemps, vous vous blessez au bras en tombant. La plaie saigne peu mais

deux jours plus tard, elle est gonflée, rouge et purulente. Le médecin vous diagnostique une réaction inflammatoire aigüe. Une épine est ôtée, la plaie nettoyée et désinfectée. La pénétration d’une épine dans la peau provoque des symptômes déjà vécus par tous : rougeur, chaleur, gonflement et douleur. Ces signes témoignent de la mise en place d’une réponse immunitaire innée : la réaction inflammatoire qui contribue à éliminer les éléments extérieurs à l’organisme (non soi). Problématique : Comment la réaction inflammatoire peut-elle reconnaître puis éliminer les éléments

du non-soi ?

Visionner la vidéo : la réaction inflammatoire https://youtu.be/t-dS7DTVeFA

Après infection par une grande variété de micro-organismes, les mécanismes de défense innés

entraînent des modifications à différentes échelles, de l’organe à la molécule : c’est la réaction inflammatoire.

Document 1 : des observations de la zone lésée à l’œil nu et au microscope

Une plaie cutanée. Le cliché est pris 24 heures après une lésion à l’origine d’une

infection bactérienne. Rougeur, chaleur, douleur et gonflement sont les signes classiques

d’une réaction inflammatoire aigue.

Coupe transversale du derme dans une peau saine et dans une peau infectée (vues au MO).

L’accumulation de plasma et de cellules sur le site infecté forment un liquide blanchâtre : le pus.

Question 1 : quelles sont les modifications à l’échelle de l’organe, du tissu et des cellules au niveau

du site infecté ? (Doc 1)

Document 2 : Analyse sanguine de votre sang à la suite de la consultation chez le médecin

Question 2 : Dans l’hémogramme et la formule leucocytaire, quelles sont les valeurs n’étant pas comprises dans la norme ? Pouvez-vous en déduite les types de cellules qui sont fortement sollicités (et donc en forte quantité) pendant cette inflammation aigue ? (Doc 2)

Document 3 : Les cellules sentinelles et le déclenchement de la réaction inflammatoire

Les cellules sentinelles sont des cellules immunitaires présentes en permanence dans les tissus telles que les cellules dendritiques, les mastocytes et les granulocytes. Sur leurs membranes plasmiques, ces cellules expriment des récepteurs de l’immunité innée tels que les récepteurs TLR (Toll Like Receptor) ou plus généralement les PRR (Pattern Recognition Receptor) pour désigner ces

récepteurs cellulaires capables de reconnaître des motifs moléculaires caractéristiques des pathogènes, motifs appelés PAMP (Pathogen Associated Molecular Patterns).

Ces récepteurs reconnaissent des composants universels des bactéries, des champignons, des virus et même des cellules lésées de l’organisme … Grâce à ces récepteurs, les cellules sentinelles sont

capables de détecter la plupart des agents infectieux ou des situations potentiellement dangereuses pour l’organisme. Ces récepteurs sont conservés : ils ont des séquences très proches, chez de nombreuses espèces différentes.

Document 4 : Les récepteurs de surface TLR chez les animaux. Peu

après la découverte et la caractérisation des récepteurs TLR chez la drosophile, des récepteurs de même type ont été mis en évidence chez d’autres animaux et notamment chez l’humain. Il existe une dizaine de types de récepteurs TLR, et chacun d’eux est associé à la reconnaissance de différentes molécules caractéristiques pouvant chacune être présentes à la surface ou à l’intérieur de nombreux micro-organismes pathogènes.

Document 5 : Cellules dendritiques de plusieurs espèces observées au microscope optique. Les

cellules dendritiques sont des cellules immunitaires appartenant à la classe des cellules phagocytaires.

Elles résident en permanence dans les tissus et portent des récepteurs impliqués dans la reconnaissance

des pathogènes (TLR et PRR). Chez les humains, les cellules dendritiques possèdent de longs

prolongements cytoplasmiques et sont présentes au niveau de la peau et des muqueuses de l’appareil

respiratoire, génital et digestif. Les macrophages et les mastocytes sont d’autres exemples de cellules qui

expriment des récepteurs reconnaissant les pathogènes.

Question 3 : Comment les récepteurs TLR (ou PRR plus généralement) interviennent dans les mécanismes de défense innée ? Où sont-ils localisés ? Sont-ils conservés au cours de l’évolution ? (Doc 3, 4 et 5)

Document 6 : La production de médiateurs chimiques de l’inflammation. Dès que les cellules

sentinelles ont effectué la reconnaissance d’élément du non-soi, elles libèrent des médiateurs chimiques

de l’inflammation (MCI). On a identifié plusieurs dizaines de molécules jouant ce rôle, dont l’histamine, les

prostaglandines et les cytokines. Ces molécules contribuent à la mise en place de la réaction inflammatoire

aigüe.

Molécule Cellule Sécrétrice

Effets physiologiques

Histamine Mastocytes Vasodilatation et augmentation de la perméabilité vasculaire

Prostaglandines Cellules dendritiques mastocytes

- Vasodilatation - Douleur (fibres nerveuses sensibles aux prostaglandines)

Fièvre (action du des neurones connectés à l’hypothalamus, présent dans le cerveau)

Cytokines Cellules dendritiques Mastocytes

Macrophages

Augmentation du recrutement des leucocytes (attraction par chimiotactisme) Facilitation du passage de la diapédèse (production de

molécule d’adhésion sur la membrane des cellules des vaisseaux).

Document 7 : La diapédèse et le passage des globules blancs du sang vers les tissus

Voir la vidéo : la diapédèse https://youtu.be/VUxHlBT5W0o (en anglais, mettre les sous-titres pour

vous aider !)

Question 4 : Comment les mastocytes et les cellules dendritiques interviennent lors de la réaction inflammatoire ? (Doc 6 et 7)

cytokines

Document 8 : La phagocytose et l’élimination des composés du non-soi.

Voir l’animation : phagocytose https://youtu.be/YLFohIYKHcM

Question 5 : Quelles sont les étapes chronologiques de la phagocytose ? (Doc 8)

Annexe : Les différents leucocytes et leurs caractéristiques

Dans le sang, les principaux leucocytes visibles sont les granulocytes (70 % des leucocytes du sang), les

lymphocytes (25 %) et les monocytes (5 %).

Leucocyte Photographie Diamètre moyen

Rôles principaux

Cellule

dendritique

Variable

- Phagocytose

- Cellule présentatrice de l’antigène - Sécrétion de médiateurs chimiques

de l’inflammation

Granulocyte

12 à 14 µm

- Cellule au noyau à plusieurs lobes

- Phagocytose - Sécrétion de médiateurs chimiques

de l’inflammation

Lymphocyte

7 à 9 µm

- Cellule avec un gros noyau - 2 types : Lymphocytes T et B

- Réponse immunitaire adaptative (production d’anticorps &

destruction des cellules infectées)

Monocyte

20 µm

- Cellules au noyau à un seul lobe. Présents dans le sang

- Peuvent traverser la paroi des vaisseaux et se transformer en

macrophages - Phagocytose

- Sécrétion de médiateurs chimiques de l’inflammation

Macrophage

30 à 60 µm

- Proviennent des monocytes sanguins, noyau arrondi

- Phagocytose - Sécrétion de médiateurs

chimiques de l’inflammation

Mastocyte

8 à 20 µm

- Cellule contenant de nombreux

granules sombres - Sécrétion d’histamine et de

prostaglandines

Plasmocyte

8 à 20 µm

- Cellule sécrétrice d’anticorps (issu d’un lymphocyte B)

PRODUCTION FINALE ATTENDUE À RENDRE

Répondez à la problématique : résumez vos réponses aux questions

dans un court texte (1 page max) qui détermine comment la réaction

inflammatoire peut reconnaître puis éliminer les éléments du non-soi.

Votre production comprendra un schéma fonctionnel récapitulant les

étapes de la réaction inflammatoire (s’aider du bilan p387).