PARTIE II IMMUNOLOGIE

1. PARTIE II IMMUNOLOGIE =L’étude du système immunitaire =l’étude des mécanismes de défense de l’organisme

2. Comment étudier le système immunitaire ? 1 ) On étudie les maladies touchant le système immunitaire. 2 ) On étudie expérimentalement les différents acteurs du système.

3. Chapitre 1 : Une maladie touchant le système immunitaire : le SIDA Syndrôme d’ImmunoDéficience Acquis.

4. I – Travail de recherche. 1 ) Que savez-vous sur le SIDA ? Symptômes, origine, transmission, développement… Doc p 362 (statistique en 2001) En 2008, d’après les données ONUSIDA : - 33,4 millions de personnes vivant avec le SIDA soit 20% supérieur à 2000. - 2,7 millions de personnes contaminées en 2008. - 2 millions de décès dus au SIDA. Voir TP n°2 « Le SIDA ».

5. Analyse du document 1: VIH : augmentation du taux jusqu’à 12 semaines, puis diminution pour atteindre un minimum à 24 semaines. Pendant 8 ans, le taux reste bas et stable, augmente très légèrement. A partir de 8 ans, le taux de VIH dans le sang augmente fortement.

6. LT 4 : diminution de moitié du taux jusqu’à 12 semaines, puis augmentation pour atteindre un maximum à 30 semaines. Pendant 8 ans, le taux diminue progressivement pour atteindre la moitié du taux initial. A partir de 8 ans, la diminution se poursuit pour atteindre un taux voisin de 0.

7. On constate ainsi que les taux de VIH et LT4 semblent liés : quand le VIH augmente, les LT4 diminuent et inversement.

8. Les Ac et les LTcaugmentent jusqu’à 1,5 an puis restent stables pendant 8 ans, pour diminuer jusqu’à un taux voisin de 0. En étudiant les symptômes on constate que lorsque le VIH a un fort taux et que les LT4 sont forts, il y a des symptômes bénins. Si le taux de VIH continue d’augmenter et que les LT4, AC, LTcsont voisins de 0, un SIDA apparaît avec l’apparition de maladies opportunistes.

9. Document 2 : les microorganismes • Les microorganismes sont des organismes dont la taille est microscopique : ils ne sont visibles qu’au microscope. On distingue plusieurs catégories de microorganismes : • - Les bactéries : cellules procaryotes dont la taille est de l’ordre du micromètre (µm). (doc 1a p 360) • - Les virus : particules microscopiques de l’ordre du nanomètre (visible uniquement au microscope électronique). Ils possèdent un seul type d’acide nucléique qui ne peut être répliqué qu'en pénétrant dans une cellule et en utilisant sa machinerie cellulaire. Le génome viral est entouré d’une coque de protéines appelée capside. Certains Virus ont autour de la capside une enveloppe membraneuse composée de la membrane de la cellule hôte et de protéines virales. Les virus sont en général pathogènes (= ils provoquent une maladie = un désordre dans le fonctionnement d’un organisme). (doc 1b p 360) • Les champignons microscopiques ou mycètes sont des organismes pluricellulaires eucaryotes. • Les protozoaires sont des organismes unicellulaires eucaryotes hétérotrophes ; • Analyse : Le document 2 présente la définition d’un microorganisme et les différents types de micro-organismes.

10. Document 3: Tableau de la classification des virus parasites d’animaux: Analyse : Le document 3 présente les différentes catégories de virus qui se différencient par leur acide nucléique et leur enveloppe.

11. Document 4 : Description et cycle du VIH logiciel VIH (téléchargement gratuit) • Analyse du document 4 : • 1 ) Structure du VIH. • forme arrondie • diamètre de 100nm. Donc virus d’après doc2. • 2 molécules d’ARN monocaténaires • enzymes (intégrase, transcriptase inverse, protéase). • capside entourée d’une enveloppe composée d’une double couche lipidique et de molécules.

12. Analyse du document 4 : 1 ) Le cycle de reproduction du VIH. Étape 1 : Fixation aux récepteurs CD4 de la cellule cible.

13. Étape 2 : : Fusion de l’enveloppe du VIH avec la membrane plasmique de la cellule. Libération de la capside dans le cytoplasme de la cellule cible.

14. Étape 3 : décapsidation, libération des ARN et des enzymes virales dans le cytoplasme de la cellule cible.

15. Étape 4 : Transcription inverse : la transcriptase inverse transcrit l’ARN viral en ADN viral. Donc le VIH est un retrovirus d’après le doc 3.

16. Étape 5 : Intégration, dans le noyau, de l’ADN viral à l’ADN de la cellule cible grâce à l’enzyme intégrase.

17. Étape 6 : Transcription : la cellule cible transcrit l’ADN viral en ARNm qui vont dans le cytoplasme.

18. Étape 7 : Synthèse : La cellule cible traduit dans son cytoplasme l’ARNm en protéines virales.

19. Étape 8 : Clivage des protéines virales par les protéases virales et assemblage des protéines.

20. Étape 8 : La capside sort de la cellule en emportant une partie de la membrane plasmique qui constituera l’enveloppe du nouveau virus.

21. Document 5 : Les cellules cibles du VIH Le VIH pénètre dans 3 types de cellules appartenant au système immunitaire et possédant toutes sur leur membrane des protéines appelées CD4 : - Les lymphocytes T4 - Les monocytes - Les macrophages Analyse : Le VIH se reproduit dans des cellules du système immunitaire (LT4,monocytes, macrophages)

22. Doc 2 p 378 Analyse : les leucocytes (surtout les lymphocytes) présents dans le sang, la lymphe qui entoure les cellules et les ganglions lymphatiques.

23. Analyse doc 3 et 4 p 379: Les cellules du système immunitaire sont produites dans la, moelle rouge des os. Les LT subissent une maturation dans le thymus. L’ensemble des cellules est stocké dans les ganglions lymphatiques où ils détectent l’entrée d’antigènes, d’intrus à détruire.

24. Document 6 : Hématies lymphocyte phagocyte Dessin d’observation d’un frottis sanguin au microscope optique (x1700)

25. Synthèse D’après le document 1, le SIDA signifie Syndrome d’Immunodéficience Acquis et correspond à l’apparition de maladies opportunistes. Il est du au VIH. Il s’accompagne d’un taux d’AC, LTC et LT4 quasi nul. D’après le document 4, le VIH est microscopique, de l’ordre de la centaine de nanomètre. Cela correspond à la définition du virus du document 2 : le VIH est donc un virus

26. Il possède des ARN monocaténaires qui sont utilisés pour fabriquer de l’ADN en utilisant la machinerie cellulaire (doc4). D’après les définitions du doc 3, le VIH est un rétrovirus. (schéma p 367).

27. D’après les documents 4, 5 et 6 les cellules cibles du VIH possèdent sur leur membrane des protéines CD4 qui servent, d’après le document 3, au virus à se fixer sur elles. Ces cellules cibles sont des cellules du système immunitaire (document 4, 5 et 6) qui sont produites dans la moelle rouge des os (doc 5), se retrouvent dans le sang puis la lymphe (doc 5 et 6) puis sont stockés dans les ganglions lymphatiques où elles empêchent les microbes de se développer. Cela explique la diminution de leur taux (doc 1) et l’apparition de maladies opportunistes quand les cellules immunitaires sont toutes détruites laissant l’organisme sans défense.

28. II - Connaissances exigibles au bac sur le SIDA Le SIDA (syndrome d’immunodéficience acquise) est une maladie qui touche le système immunitaire c’est à dire le système de défense de l’organisme contre les micro-organismes étrangers susceptibles de perturber son fonctionnement. Le micro-organisme à l’origine du SIDA est le VIH (virus de l’immunodéficience humaine). Le VIH est un virus car : - sa taille étant de l’ordre de la centaine de nanomètre, il n’est visible qu’au microscope électronique. - il se reproduit en pénétrant dans une cellule et en détournant la machinerie cellulaire d’expression de l’information génétique (traduction et transcription ici) à son profit. Le VIH appartient à la catégorie des rétrovirus car il possède de l’ARN qui est transcrit en ADN.

29. On distingue 3 phases dans le développement d’un SIDA : - phase 1 : la primo-infection Le VIH est transmis par voie sexuelle, par voie sanguine ou au cours de la grossesse de la mère à l’enfant. Les cellules cibles du VIH sont principalement des cellules immunitaires : lymphocytes T4, monocytes et macrophages. Ces dernières cellules (monocytes et macrophages) jouant un rôle de véritable réservoir, notamment dans les ganglions lymphatiques. En effet, elles sont très nombreuses et sont stockés dans les ganglions lymphatiques.

30. Elles possèdent des protéines membranaires (la plus importante étant CD4) auxquelles le virus s’amarre par l’intermédiaire d’une protéine de son enveloppe, ce qui lui permet de pénétrer dans la cellule hôte. Une enzyme virale, la transcriptase inverse, transcrit l’ARN viral en ADN dans les cellules infectées. Cet ADN est intégré à celui de la cellule et sera exprimépar les mécanismes d’expression de l’information génétique de la cellule hôte. CD4

31. Cela permet la reproduction du virus sous forme de particules virales infectieuses et leur dissémination notamment dans les organes lymphoïdes. Pendant cette période, les symptômes se limitent le plus souvent à ceux d’une maladie virale bénigne. - La phase asymptomatique Deux semaines à quelques mois après la contamination, la présence dans le sang de différents anticorps anti-VIH est décelée, le sujet est dit alors “ séropositif pour le VIH”. Être séropositif à un antigène (molécule étrangère à l’organisme) signifie posséder dans le sérum (partie du sang débarrassée des cellules et des protéines de coagulation) des anticorps contre cet antigène.

32. - Le sida : phase symptomatique En absence de traitement, le nombre des LT4 baisse. Le SIDA se caractérise alors par diverses maladies opportunistes c’est à dire des maladies qui ne peuvent pas se développer lorsque le système immunitaire fonctionne normalement et qui profitent de la déficience du système immunitaire pour se développer.

33. III – Les exercices du bac portant sur ce chapitre ROC : elle ne portera pas uniquement sur ce chapitre, il faudra piocher quelques éléments et les associés avec les d’autres d’autres chapitres de la partie sur l’immunologie. 2a : c’est arrivé qu’il ne porte que sur le virus mais c’est rare. 2b : en association avec les autres chapitres.

34. Pour lundi 26 septembre 2011 • Apporter le livre • Blouse inutile • Faire l’exercice 2a sur le VIH • Apprendre les connaissances exigibles au bac sur le SIDA • (chapitre 1)

35. On cherche à expliquer la résistance de certains individus au Virus de l'lmmunodéficience Humaine (VIH). À partir des informations apportées par l'étude du document, proposez une explication à la résistance au VIH présentée par ces individus.

36. Document de référence : trois étapes de l’entrée du VIH dans une cellule cible, le lymphocyte. Le VIH se fixe grâce à ses protéines gp41 et gp120 aux protéines CD4 et CCR5 de la membrane lymphocytaire ce qui lui permet de s’accrocher au lymphocyte avant de pénétrer dedans. gp41 et gp120 sont des protéines virales. CD4 et CCR5 sont des protéines de la membrane lymphocytaire.

37. Document de référence : • Une équipe de chercheurs français a découvert une mutation du gène CCR5 codant pour une protéine du même nom, chez un homme resté séronégatif malgré de fréquents contacts avec le VIH. Cette mutation, notée DCCR5, correspond à une délétion qui aboutit à la synthèse d'une protéine anormale. • Une étude génétique est réalisée sur une population en contact avec le VIH. Elle permet de comparer la répartition des génotypes d'individus infectés ou non. Analyse: D’après le 2e document de référence, des individus présente une protéine CCR5 anormale à cause de la mutation DCCR5. Ces individus restent séronégatif = le VIH ne se développe pas chez eux.

38. Constat : les individus homozygotes CCR5//CCR5 ont une protéine CCR5 normale. On constate que sur ces individus en contact avec le VIH, 1142 individus sur 1687 soit 67,7% sont séropositifs, c’est-à-dire possèdent des anticorps anti-VIH témoignant d’une infection par le VIH. 545/1687 soit 32,3% sont séronégatifs (pas d’infection par le VIH). On constate donc que le risque de contamination est grand mais qu’un tiers des individus n’est pas contaminé.

39. Constat : les individus homozygotes CCR5//DCCR5 ont des protéines CCR5 normales et anormales . On constate que sur ces individus en contact avec le VIH, 201/293 soit 68,6% sont séropositifs, et 92/293 soit 31,4% sont séronégatifs. Comparaison avec 1 seule variable : Les résultats sont quasi identiques par rapport aux individus homozygotes (seule différence entre les 2 populations). Conclusion : la présence d’un seul allèle DCCR5 n’a pas d’influence sur la protection des individus contre le VIH.

40. Constat : les individus homozygotes DCCR5//DCCR5 n’ont que des protéines CCR5 anormales. On constate que sur ces individus en contact avec le VIH, 0/20 soit 0% sont séropositifs et 20/20 soit 100% sont séronégatifs. Comparaison avec 1 seule variable : la seule différence est la présence de 2 allèles DCCR5 (CCR5 anormale). Conclusion : la présence de 2 allèles DCCR5 et donc d’une protéine CCR5 anormale protège ces individus contre une infection par le VIH.

41. Réponse à la question : La présence d’une protéine CCR5 anormale exclusivement (homozygotie DCCR5//DCCR5) permet de résister au VIH (doc de ref du bas). On peut penser, en s’appuyant sur le doc de ref du haut, que cette anomalie empêche le VIH de se fixer sur la membrane des lymphocytes et donc de se multiplier ce qui explique la résistance.

42. Exercice type II.2 : Immunologie ( 2009 métropole) Le SIDA a pour origine une infection par le VIH. Différentes techniques permettent le dépistage et l'évaluation du niveau d'évolution de l'infection. À partir des informations extraites des documents 1 à 3, mises en relation avec vos connaissances, déterminez : - à quelle date on peut confirmer la séropositivité au VIH pour chaque individu,- à quel stade de l'infection chaque individu se trouve lors du dernier test. Introduction : En 2008, 2 millions d’êtres humains sont morts des suites d’un SIDA, 2,7 millions sont contaminés par le VIH et 33,4 millions vivent avec le VIH. L’évolution de l’infection est assez lente. Comment déterminer à quel stade de l’infection se trouve un individu ? L’étude des 3 documents proposés va nous le permettre.

43. document 1 : résultats de test Western-blot document de référence : structure schématique du VIH et protocole du test. gp et p sont des protéines virales qui ont des propriétés antigéniques. document à exploiter : La séropositivité pour le VIH est confirmée lorsque l'individu testé présente des anticorps dirigés contre : - au moins deux glycoprotéines membranaires différentes (gp160, gp120, ou gp41) - au moins une protéine membranaire ou interne (p55, p40, p25, ou p18) - au moins une enzyme virale (p68, p52 ou p34)

44. Constat : • Marqueurs VIH : • glycoprotéines : gp 160, gp 120, gp41. • Protéines p 55, 40, 25 et 18 • Enzymes : p 68, 52 et 34. • Séropositivité = présence d’AC dans le sérum du patient contre au moins 2 glycoprotéines, 1 protéine et 1 enzyme du VIH • test du Western blot : • Objectif : détection différents types d’AC anti-VIH dans le sérum d’un patient • Principe : protéines du VIH fixées sur des bandelettes. • Si AC présents : fixation sur la bandelette à l’endroit où la protéine dont ils sont spécifiques est. • Apparition d’une coloration à cet endroit

45. Individu séronégatif : aucune bande colorée pour aucun AC anti-protéines du VIH. A 3/01 : aucune bande colorée donc séronégatif

46. A 4/02 : Coloration donc présence • 2 AC anti-glycoprotéines gp 160, légèrement gp 120 • 3 AC anti-protéines p 55, p40 et p 25 • pas d’AC anti enzymes • donc d’après définition du document : séronégatif.

47. A 11/04 : coloration donc présence • 3 AC anti glycoprotéines : gp 160, gp 120, gp 41 • 4 AC anti-Protéines : p55, 40, 25 et 18 • 2 AC anti-Enzymes : p68, p34 • Donc séropositif d’après définition du document.

48. B 15/01 : coloration donc présence • 3 AC anti glycoprotéines : gp 160, gp 120, gp 41 • 4 AC anti-Protéines : p55, 25 et 18 • 2 AC anti-Enzymes : p68, p34 • Donc séropositif d’après définition du document.

49. B 12/07 : Coloration donc présence • 2 AC anti-glycoprotéines gp 160, gp 120, gp41 • À peine 1 AC anti-protéines p 25 • pas d’AC anti enzymes • donc d’après définition du document : séronégatif. • Comment peut-on expliquer l’évolution des résultats de ces tests ?

50. document 2 : dénombrement des populations de LT4 chez trois individus Constat : 880 LT4/mm3 de sang chez séronégatif. 520 LT4/mm3 de sang chez A au 11/04 (séropositif d’après doc 1) donc plus bas que chez séroponégatif. 95 LT4/mm3 de sang chez B au 12/07 (séronégatif après avoir été séropositif d’après doc 1) donc plus bas que chez séronégatif n’ayant jamais été séropositif et que chez séropositif.