Cours Stage - L'immunité adaptative

Exercice - Lymphocytes & antigènes : quelques aspects de la réaction immunitaire

L'énoncé

Montrer, à partir des résultats expérimentaux présentés dans le document :
- que des lymphocytes spécifiques d'un antigène existent avant tout contact avec cet antigène ;
- comment une modification de l'environnement antigénique modifie le phénotype immunitaire d'un vertébré.

Document : Protocole et résultats expérimentaux

Un antigène Ag1 est mélangé à de la gélatine dans une boîte de Pétri (a). On ajoute ensuite dans cette boîte 108 lymphocytes extraits de la rate d'un animal n'ayant jamais été au contact de cet antigène. Après un certain temps, on procède à un rinçage de la boîte. On constate alors que la plupart des lymphocytes sont éliminés, seuls quelques-uns sont retenus à la surface de la gélatine. Après fusion douce de la gélatine, les lymphocytes retenus sont libérés et cultivés individuellement dans des micro-chambres (b). Dans chaque micro-chambre, on introduit un antigène différent appelé Ag1, Ag2 ou Ag3 (modification de l'environnement antigénique) et après quelques jours de culture, on procède à un comptage des cellules. On constate que dans le cas des Ag1, les lymphocytes se multiplient contrairement aux micro-chambres contenant les Ag2 ou les Ag3.


Question 1

Qu'est-ce qu'un lymphocyte?

Les lymphocytes B ou T sont des cellules immunitaires, spécifiques d'un antigène donné ; contrairement aux cellules dendritiques, aux macrophages, aux mastocytes et aux granulocytes, cellules de l'immunité innée, capables de reconnaître (via des récepteurs PRR) de nombreux antigènes différents.

Tu as rencontré cette cellule dans la partie de ton cours consacrée à l’immunité adaptative.

Question 2

Que signifie le qualificatif spécifique ?

Un lymphocyte qu'il soit B ou T est spécifique d'un antigène donné car il possède à sa surface des récepteurs (anticorps membranaires dans le cas des lymphocytes B) complémentaires à une partie de l'antigène. Cette partie de l'antigène est appelée déterminant antigénique.

En biologie, la spécificité repose sur des complémentarités de forme entre deux molécules.

Question 3

Comment prouves-tu que des lymphocytes préexistent à tout contact avec l'antigène ?

Les résultats de l'expérience (a) démontrent que les lymphocytes spécifiques de l'antigène Ag1 préexistent à toute rencontre avec l'antigène. En effet, puisque des lymphocytes ont été retenus à la surface de la boîte de Pétri, tu en déduis qu'ils se sont accrochés aux antigènes Ag1. Or pour s'accrocher à ces antigènes, les lymphocytes doivent nécessairement porter à leur surface des récepteurs de forme complémentaire aux antigènes Ag1. De plus le texte te précise, que l'animal n'a jamais été en contact avec l'antigène Ag1.

Regarde plus précisément l'expérience (a).
Des lymphocytes ont été retenus à la surface de la boîte de Pétri, que peux-tu en déduire ?
Comment ces lymphocytes peuvent-ils s'accrocher aux antigènes ?

Question 4

Le sujet ne précise pas s'il s'agit de LB ou de LT, comment faire ?

Peu importe, qu'ils s'agissent de LB ou de LT, ce n'est pas le problème posé par le sujet. Mais puisque tu maîtrises ton cours, tu devrais savoir qu'il ne peut s'agir que de LB. En effet, les LT (4 ou 8) ne peuvent reconnaître un antigène que si ce dernier est apprêté par une cellule présentatrice de l'antigène (CPA), qui associe un morceau de l'antigène (l'épitope ou déterminant antigénique) aux molécules du CMH (Complexe Majeur d'Histocompatibilité).

Les lymphocytes B comme les lymphocytes T possèdent à leur surface des récepteurs (anticorps dans le cas des LB) de forme complémentaire à un antigène donné.

Question 5

Que signifie l'expression « environnement antigénique » ?

L'environnement antigénique est l'ensemble des antigènes que rencontre un individu au cours de sa vie (grippe, gastro-entérite, etc.). Cet environnement évolue donc au cours du temps.

Cette expression s'applique à un individu et évolue au fil du temps.

Question 6

Que signifie l'expression « phénotype immunitaire » ?

Le phénotype immunitaire, va être l'ensemble des cellules immunitaires de l'individu à un instant donné. Ce phénotype évolue peu dans le cas des cellules immunitaires innées mais beaucoup dans le cas de l'immunité adaptative. En effet, lors d'une réaction immunitaire adaptative, les lymphocytes sélectionnés vont alors se multiplier, ils seront donc plus nombreux ; le phénotype immunitaire aura évolué. De plus certains lymphocytes vont se différencier en lymphocytes « mémoire » à durée de vie longue, et ainsi rendre le phénotype immunitaire enrichi sur plusieurs années.

Le phénotype est l’ensemble des caractères observables d’un individu, à différentes échelles (macroscopique, microscopique, moléculaire), à un instant donné.

Question 7

Pourquoi le sujet précise-t-il que le résultat d'expérience est à appliquer chez les Vertébrés ?

Tu as vu en cours, que l'immunité adaptative est propre aux Vertébrés, contrairement à l'immunité innée, que l'on retrouve par exemple chez les insectes. Or ici les lymphocytes sont des cellules de l'immunité adaptative.

Rappelle-toi du type d'immunité qui est propre aux vertébrés.

Question 8

Qu'est-ce que la rate ?

C'est un organe lymphoïde dit secondaire. Il contient de nombreux lymphocytes prêts à réagir dans le cas d'une sélection clonale.

Facile ! C'est un organe…

Question 9

Pourquoi dans l'expérience (b) l'ajout d'antigènes 2 ou 3 n'entraîne pas de multiplication des lymphocytes ?

Les lymphocytes ajoutés à l'expérience (b) sont ceux qui ont été retenus à l'expérience (a) : ils se sont fixés sur les antigènes Ag1. Ils leur sont donc spécifiques. Ils ne peuvent reconnaître que ces antigènes. Une fois les antigènes fixés, cette fixation entraîne une activation des lymphocytes qui se mettent alors à se multiplier.

Tu dois bien relire le protocole expérimental. Tu vois que les lymphocytes ajoutés dans l’expérience (b) sont ceux qui sont restés accrochés à la surface de la boîte de Pétri qui contenait les antigènes Ag1.

Question 10

Question de synthèse : Montrer, à partir des résultats expérimentaux présentés dans le document :
- que des lymphocytes spécifiques d'un antigène existent avant tout contact avec cet antigène ;
- comment une modification de l'environnement antigénique modifie le phénotype immunitaire d'un vertébré.

Le texte précise que les lymphocytes n'ont jamais été en contact avec l'antigène Ag1 ; or certains restent accrochés à la surface de la boîte de Pétri.

On en déduit que :
- les lymphocytes ont la capacité de se fixer à l'antigène via des récepteurs (anticorps membranaires) de forme complémentaire à l'antigène Ag1,
- une multiplicité de lymphocytes préexistent à tout contact avec un antigène, on parle de répertoire immunitaire.

Dans l'expérience (b) : seules les micro-chambres avec les lymphocytes retenus à l'expérience (a) et mis en contact avec Ag1 voient leur lymphocyte se multiplier.

On en déduit que :
- les lymphocytes sont spécifiques d'un antigène donné (via leur anticorps membranaire complémentaire d'un antigène donné),
- la mise en contact de lymphocytes préalablement activés (= sélectionnés) à l'expérience (a), avec des antigènes Ag1 induit une multiplication des lymphocytes et donc modifie le phénotype immunitaire.

Bilan : Des lymphocytes très divers préexistent à toute infection, c'est le répertoire immunitaire. Lors de l'introduction d'un antigène, les lymphocytes spécifiques de cet antigène sont sélectionnés et alors se multiplient, enrichissant le phénotype immunitaire. Les lymphocytes sont des cellules de l'immunité adaptative propre aux Vertébrés.