Exercices: L'immunité spécifique

Qu'est-ce qu'un antigène ? Donner deux exemples de molécules ou de structures pouvant agir comme antigènes.

Distinguer l'immunité humorale de l'immunité cellulaire, en indiquant quel type de lymphocyte est l'acteur principal de chacune.

Observer le schéma et indiquer laquelle des deux cellules (A ou B) est un lymphocyte B et laquelle un lymphocyte T. Expliquer ce que fait chacune et à quel type d'immunité spécifique correspond son action.

Qu'est-ce qu'un anticorps et où trouve-t-on les anticorps dans l'organisme ? Indiquer quel type de cellule les produit.

Distinguer antigène et anticorps, et expliquer ce que signifie le fait que la liaison entre les deux est spécifique, en la comparant à une clé et sa serrure.

Qu'est-ce que les cellules mémoire immunitaires ? Expliquer pourquoi, après avoir eu certaines maladies comme la rougeole, on ne retombe généralement pas malade de la même maladie.

Indiquer ce que sont les lymphocytes, dans quel organe ils se forment tous et dans quels organes les lymphocytes B et les lymphocytes T arrivent à maturité.

Les anticorps ne détruisent pas directement les agents pathogènes : ils les marquent et les neutralisent. Expliquer deux façons dont un anticorps aide à éliminer un agent pathogène (neutralisation, opsonisation, agglutination ou activation du complément).

Décrire la structure de base d'un anticorps (immunoglobuline) : combien de chaînes le constituent, quelle est sa forme et quelle partie de la molécule reconnaît l'antigène et s'y lie.

Les lymphocytes T auxiliaires (CD4) coordonnent la réponse immunitaire spécifique. Expliquer quelles fonctions ils remplissent et ce qui se passe dans l'organisme lorsque le VIH les détruit progressivement.

Expliquer ce que font les lymphocytes T cytotoxiques (CD8) et pourquoi ils sont particulièrement importants face aux cellules infectées par des virus et aux cellules tumorales.

Lorsqu'un lymphocyte B rencontre l'antigène qu'il reconnaît, il prolifère en formant un clone. Expliquer en quoi consiste la sélection clonale et quels deux types de cellules sont produits à partir de ce lymphocyte activé, en indiquant le rôle de chacun.

Chaque lymphocyte possède des récepteurs pour un seul antigène, mais l'organisme peut répondre à des millions d'antigènes différents. Expliquer comment cette énorme diversité de récepteurs est générée pendant la maturation des lymphocytes (réarrangement des gènes des immunoglobulines) et pourquoi il n'est pas nécessaire de disposer d'un gène complet distinct pour chaque anticorps.

Les molécules du CMH de classe I présentent des antigènes produits à l'intérieur de la cellule (par exemple d'un virus), et celles de classe II présentent des antigènes qui ont été phagocytés. Indiquer quel type de lymphocyte T reconnaît chaque classe de CMH et justifier pourquoi cette répartition a un sens biologique.

Les plasmocytes sont de véritables usines à anticorps : ils peuvent sécréter des milliers de molécules par seconde. Relier cette fonction à leur aspect au microscope (réticulum endoplasmique rugueux très développé et appareil de Golgi proéminent) et justifier pourquoi ils vivent peu de temps, mais laissent derrière eux des cellules mémoire.

Un laboratoire souhaite obtenir des anticorps monoclonaux, c'est-à-dire des anticorps identiques dirigés contre un seul déterminant antigénique. Expliquer pourquoi un seul clone de lymphocytes B produit des anticorps monoclonaux et citer deux applications de ces anticorps en médecine (diagnostic ou traitement).

Lors d'un essai clinique, on mesure la concentration sérique d'anticorps (IgM et IgG) chez un volontaire après lui avoir injecté l'antigène X au jour 0 et un mélange des antigènes X et Y au jour 28. On obtient les résultats suivants :

• Jour 7 : on détecte des IgM dirigées contre X (titre 1:64) et des traces d'IgG dirigées contre X.

• Jour 35 (7 jours après la 2e injection) : les titres contre X sont IgM (1:32) et IgG (1:2048), tandis que contre Y on détecte uniquement des IgM (1:64).

1. a) Interpréter ces résultats en justifiant quel type de réponse immunitaire (primaire ou secondaire) s'est produit face à chaque antigène après le jour 28 et quelles cellules sont responsables de l'augmentation spectaculaire des IgG anti-X.
2. b) Prévoir ce qui se passerait pour les titres d'IgG et d'IgM contre Y si l'on administre une nouvelle dose de l'antigène Y au jour 56. Justifier la réponse en termes de mémoire immunitaire et expliquer son implication dans l'élaboration des schémas vaccinaux avec rappels.

Dans le laboratoire d'un hôpital de campagne, on dispose de concentrés de globules rouges et de plasma de donneurs des groupes A, B, AB et O (tous Rh+). Deux patients polytraumatisés arrivent et ont besoin d'un soutien urgent :

• Patient 1 (groupe AB+) : il nécessite une transfusion urgente de concentré de globules rouges, mais la banque n'a plus de globules rouges du groupe AB+.

• Patient 2 (groupe O+) : il nécessite une transfusion urgente de plasma (et non de globules rouges).

1. a) Justifier quel type de globules rouges (A, B ou O) pourrait être transfusé en toute sécurité au patient 1 et quels mécanismes immunologiques provoqueraient un choc hémolytique en cas d'incompatibilité.
2. b) Un technicien débutant propose de transfuser du plasma du groupe O au patient 2 en affirmant que « le groupe O est le donneur universel et ne pose jamais de problème ». Réfuter son affirmation en analysant ce que contient le plasma d'un donneur du groupe O, et déduire quel type de plasma (A, B, AB ou O) serait idéal pour le patient 2 et si, dans ce cas précis, la proposition du technicien est acceptable.

Lors d'une expérience in vitro, on incube séparément des lymphocytes B matures et des lymphocytes T auxiliaires (CD4+) provenant d'une souris préalablement immunisée contre une toxine bactérienne extracellulaire. À ces deux cultures acellulaires, on ajoute la toxine purifiée dans sa conformation native.

1. a) Après 48 heures, on observe que les lymphocytes B prolifèrent et sécrètent des anticorps spécifiques, tandis que les lymphocytes T CD4+ restent totalement inactifs. Justifier ce résultat en s'appuyant sur la nature structurale des récepteurs BCR et TCR et sur les conditions d'activation de chaque lignée cellulaire.
2. b) On répète l'essai sur les lymphocytes T en ajoutant des macrophages de la même souris qui ont préalablement phagocyté et traité la toxine. Prévoir ce qui se passera dans ce cas et ce qui se passerait si les macrophages ajoutés provenaient d'une souche de souris dont les allèles du CMH sont incompatibles. Justifier la réponse en considérant le phénomène de restriction par le CMH.

Un patient atteint de leucémie myéloïde aiguë subit une greffe allogénique de moelle osseuse après une chimiothérapie myéloablative. Deux mois après la greffe, il présente un exanthème cutané diffus, une diarrhée sévère et un ictère hépatique, mais les biopsies montrent que les cellules souches hématopoïétiques greffées n'ont pas été détruites.

1. a) Diagnostiquer la complication immunologique dont souffre le patient, en distinguant clairement si les cellules effectrices des lésions tissulaires proviennent du donneur ou du receveur, et en justifiant pourquoi cette pathologie est caractéristique de la greffe de moelle osseuse et n'apparaît généralement pas lors de greffes d'organes solides comme le rein ou le cœur.
2. b) Si le patient était correctement vacciné contre le tétanos avant la greffe et que le donneur n'avait jamais reçu ce vaccin, justifier si le receveur reste protégé à long terme contre la toxine tétanique ou s'il doit être revacciné. Quelles cellules immunitaires justifient votre réponse ?

Un patient séropositif pour le VIH commence un traitement par un seul antirétroviral (monothérapie par un inhibiteur de la transcriptase inverse). Pendant les quatre premiers mois, sa charge virale plasmatique descend jusqu'à des niveaux indétectables. Cependant, au sixième mois, la charge virale connaît un rebond significatif malgré une observance stricte du traitement.

1. a) Interpréter la cause biologique de ce rebond virologique en considérant le taux de mutation de la transcriptase inverse et justifier pourquoi la thérapie antirétrovirale combinée (trithérapie, avec au moins trois médicaments ciblant des cibles différentes) prévient efficacement ce phénomène.
2. b) Un nouveau médicament expérimental parvient à éliminer 100 % des virions libres dans le sang et des cellules à infection active. Cependant, si le patient interrompt le traitement, le virus réapparaît en quelques semaines. Expliquer, aux niveaux cellulaire et moléculaire, où le virus se « cache » pendant le traitement et pourquoi le système immunitaire ne détecte ni ne détruit ces cellules réservoirs.

Lors de la conception d'un vaccin contre un nouveau virus pathogène, on compare deux plateformes : l'une fondée sur la protéine virale de spicule purifiée administrée avec un adjuvant classique (vaccin sous-unitaire) et l'autre fondée sur des nanoparticules lipidiques contenant un ARNm qui code cette protéine virale.

1. a) Déduire la voie de traitement intracellulaire et de présentation antigénique que suivra la protéine produite après l'injection du vaccin à ARNm dans une cellule dendritique, et justifier pourquoi cette plateforme induit efficacement à la fois des lymphocytes T cytotoxiques (CD8+), des lymphocytes T auxiliaires (CD4+) et des lymphocytes B, contrairement au vaccin à protéine purifiée.
2. b) Du point de vue de la biosécurité, justifier pourquoi le vaccin à ARNm ne présente ni le risque de retour à la virulence que présentent les vaccins traditionnels à virus atténués, ni le risque d'intégration génique dans l'ADN de l'hôte.

Le tableau suivant présente les données cliniques et analytiques de deux patients de 45 ans, sans pathologie antérieure, au septième jour après le début des symptômes d'une infection virale respiratoire aiguë :

• Patient A : charge virale dans l'exsudat nasopharyngé : très faible ; IL-6 sérique : 12 pg/mL (valeur normale : < 7 pg/mL) ; protéine C réactive : 8 mg/L (valeur normale : < 5 mg/L) ; saturation en O2 de base : 97 %.

• Patient B : charge virale dans l'exsudat nasopharyngé : très faible ; IL-6 sérique : 185 pg/mL (valeur normale : < 7 pg/mL) ; protéine C réactive : 140 mg/L (valeur normale : < 5 mg/L) ; saturation en O2 de base : 86 %.

1. a) Interpréter le paradoxe apparent du patient B : comment expliquer que, avec une charge virale déjà très faible, il présente un tableau clinique d'insuffisance respiratoire beaucoup plus grave que le patient A ? Justifier le phénomène immunologique sous-jacent et la notion de « tempête cytokinique ».
2. b) Lors d'une réunion clinique, un médecin propose d'administrer une dose massive d'antiviraux au patient B, tandis qu'un autre suggère d'administrer des anticorps monoclonaux bloquant le récepteur de l'IL-6 associés à des glucocorticoïdes (immunosuppresseurs). Justifier laquelle des deux stratégies thérapeutiques est biologiquement adaptée à ce stade pour le patient B et quelle conséquence aurait l'application de l'option écartée.

Les cellules de certaines tumeurs malignes expriment à leur surface des concentrations très élevées du ligand PD-L1, qui interagit de façon spécifique avec le récepteur inhibiteur PD-1 exprimé à la membrane des lymphocytes T cytotoxiques (CD8+) infiltrant le stroma tumoral.

1. a) Modéliser ou décrire schématiquement l'interaction moléculaire entre la cellule tumorale et le lymphocyte T cytotoxique (en considérant à la fois le complexe peptide tumoral-CMH I avec le TCR et l'axe PD-L1 avec PD-1) et déduire pourquoi ce mécanisme permet à la tumeur d'échapper à la réponse immunitaire adaptative bien qu'elle exprime des néoantigènes mutationnels à sa surface.
2. b) Dans les essais cliniques, on utilise des anticorps monoclonaux qui se lient au récepteur PD-1 et bloquent son interaction avec PD-L1. Prévoir la réponse antitumorale attendue chez les patients après le traitement et justifier pourquoi 15 % à 25 % d'entre eux développent des effets indésirables auto-immuns comme une thyroïdite, une colite ou un vitiligo.