Chapitre 2 : Quel est l’origine et le rôle de l’apparition d’anticorps anti-VIH après une primo-infection ?

1. Chapitre 2 : Quel est l’origine et le rôle de l’apparition d’anticorps anti-VIH après une primo-infection ?

2. I – Qu’est-ce qu’un anticorps ? (nature et propriétés) A ) Travail de recherche Coller le sujet polycopié D’après l’étude de ces documents, mettre en évidence la nature des anticorps et leurs propriétés. (exercice type II.2 du bac….prendre la fiche méthode !!) Introduction : Des anticorps anti-VIH apparaissent après une primo-infection. Quelle est leur nature ? Quelles sont leurs propriétés. Nous tenterons de le savoir par l’analyse successive des 3 documents fournis.

3. Document 1 : expériences historiques de Emil-August BEHRING (1854-1917). La diphtérie est caractérisée par l’apparition de peaux blanchâtres dans la gorge et entrainant des troubles respiratoire, cardiaque et rénaux entraînant la mort. Behring s’était mis en tête qu’il pouvait traiter la diphtérie par des produits chimiques. Il infecta des cobayes avec le bacille diphtérique et divers produits chimiques. Il remarqua alors que les rares survivants développaient une importante résistance au bacille de la diphtérie, même après avoir inoculer des doses massives. Il préleva le sang et le filtra de façon à ne garder que le sérum (sang privé des cellules et des facteurs de coagulation) et réalisa les expériences ci-dessous. Il appela antitoxine l’élément contenu dans le sérum. L’antitoxine est appelée aujourd’hui anticorps.

4. On observequ’un cobaye à qui on a injecté des bacilles diphtériques meurt alors qu’un autre à qui on a injecté le même bouillon de culture et le sérum issu d’un animal ayant survécu à la diphtérie, survit. La seule variable entre les deux expériencesétant l’injection ou non de sérum issu d’un animal ayant survécu à la diphtérie, c’est donc lui qui est responsable de la survie des cobayes : le cobaye a acquis dans son sérum la capacité de combattre le bacille diphtérique après avoir survécu à un premier contact.

5. Or on apprendque le sérum est la partie du sang privé de cellules doncil ne reste plus que des molécules : c’est donc une molécule contenue dans le sérum qui a permis la survie du cobaye. Or on apprend que ce qui est contenu dans le sérum sont les anticorps. donc les anticorps sont des molécules produites après une première infection et qui permettent à un organisme de survivre à une infection ultérieure.

6. Document 2: Expériences complémentaires à celle de BehringLe bacille diphtérique libère une toxine responsable des troubles dans l’organisme. Les scientifiques ont créé une anatoxine diphtérique, c’est-à-dire une molécule de structure semblable à la toxine mais n’entraînant pas de troubles dans l’organisme.

7. Comparaison des expériences 1 et 3 On observe que les 2 cobayes survivent alors qu’une seule variable varie entre les 2 expériences : l’introduction dans le sérum avant injection de particules de poudre. On déduit que la présence de ces particules de poudre n’a aucune influence sur le sérum (donc sur les anticorps d’après le document 1) qui reste efficace pour permettre la survie des cobayes.

8. Comparaison des expériences 3 et 4 On observe que les 2 cobayes survivent alors qu’une seule variable varie entre les 2 expériences : l’introduction dans le sérum avant injection d’anatoxine tétanique fixée sur des particules de poudre. On déduit que la présence de cette anatoxine n’a aucune influence sur le sérum qui reste efficace pour permettre la survie des cobayes. D’après le document 1, les anticorps sont donc restés actifs.

9. Comparaison des expériences 2 et 3 On observe que seul le cobaye 3 survit. Comme la seule variable entre les 2 expériences est l’introduction ou non d’anatoxine diphtérique dans le sérum avant injection, on déduit que les anatoxines diphtérique ont détruit la propriété protectrice du sérum c’est-à-dire ont empêché les anticorps d’agir dans le corps. Conclusion : Les anticorps ne sont neutralisés que par les substances qui ont entraînées au préalable leur fabrication, ils semblent spécifique de ces substances.

10. Document 3: 2e série d’expériences complémentaires L’injection de toxine diphtérique à un cobaye non immunisé entraîne sa mort.

11. On observeque le cobaye à qui on a injecté des toxines diphtérique meurt alors celui a qui on a injecté au préalable du sérum contenant des anticorps anti-diphtériques survit. La seule variable entre les deux expériencesétant l’injection ou non au préalable d’anticorps anti-diphtériques on déduitque les anticorps anti-diphtériques ont protégé le cobaye contre les toxines diphtériques et qu’ils n’étaient donc pas présents dans un cobaye non immunisé.

12. On injecte à 2 cobayes des anticorps anti-diphtériques puis soit des toxines diphtériques, soit des toxines tétaniques. On observeque le cobaye à qui on a injecté des toxines tétaniques meurt alors que l’autre survit. La seule variable entre les deux expériencesétant l’origine de la toxine injectée (diphtérique ou tétanique) on en déduitque c’est la nature de cette toxine qui entraîne la mort ou non.

13. Conclusion : Les anticorps anti-diphtériques ne protègent que contre la toxine diphtérique : ils sont spécifiques. Synthèse : Les anticorps sont : - des molécules (doc 1). - produits dans le sang après un premier contact avec un antigène (doc 1 et 3). - spécifiques d’un seul antigène (doc 2 et 3). - empêchent l’action pathogène de cet antigène (doc 1, 2 et 3).

14. B ) Connaissances exigibles au bac sur la nature et les propriétés des anticorps. Les anticorps sont des effecteurs (= ce sont eux qui mettent en œuvre) de l’immunité acquise (= ensemble des processus qui mettent en jeu des éléments du système immunitaire qui n’agissent qu’après une première rencontre avec un antigène).

15. Les anticorps sont : - des molécules. - produits dans le milieu extra-cellulaire après un premier contact avec un antigène ce qui explique l’apparition et l’augmentation du taux d’anticorps anti-VIH au cours de la primo-infection. - spécifiquesd’un seul antigène - empêchent l’action pathogène de cet antigène ce qui explique la diminution du taux de VIH dans le sang lors de la primo-infection, lorsque le taux d’anticorps devient conséquent. Quelles questions peut-on maintenant se poser ?

16. II – Qu’est-ce qui explique la spécificité des anticorps vis-à-vis d’un seul antigène ? A ) Travail de recherche Hypothèses : Démarche pour les tester : Voir TP 3 : Qu’est-ce qui explique la spécificité des anticorps vis-à-vis d’un seul antigène ? ECE : Savoir utiliser RASTOP (afficher les différentes chaines, différentes liaisons, changer les couleurs…) Et anagène (savoir comparer les séquences et déterminer le % d’identités).

17. Chaine légère L Chaine légère L Chaines lourdes H

19. Zone hypervariable Zone peu variable Chaine légère L Chaine légère L Ponts disulfures Fragment constant Fc Chaines lourdes H

20. Contact étroit avec imbrication de l’antigène à l’extrémité de la partie hypervariable de l’anticorps

23. Rupture des liaisons en 1 : 2 chaines lourdes à 53 000 = 106 000 2 chaines légères à 22000 = 44000 106000 + 44000 = 150 000 On a bien toutes les parties de l’anticorps. Rupture des liaisons en 2 : 2 fragments à 50 000 = 100 000 1 fragment à 50000 100000 + 50000 = 150 000 On a bien toutes les parties de l’anticorps.

24. Comparaison de 1 et 2 Constat : sans traitement : fixation antigène Traitement ( rupture liaisons entre les chaines = destruction structure 3D mais conservation de toutes les parties de l’anticorps) : pas fixation de l’antigène. Variable : structure 3D ou non Conclusion : structure 3D indispensable pour fixer l’antigène

25. Comparaison de 1 et 3 Constat : sans traitement : fixation antigène Traitement (séparation fragment Fab ou Fc et conservation de toutes les parties de l’anticorps) : Fc : pas fixation de l’antigène. Fab : fixation Variable : partie de l’anticorps Conclusion : Fc : incapable de fixer l’anticorps Fab le peut, c’est cette partie qui apporte la propriété de fixation de l’antigène.

26. Réponse à la question : L’anticorps est composé de 4 chaines : 2 lourdes et 2 légères. Les chaines lourdes et légères sont reliées et cette association permet la reconnaissance et la fixation de l’antigène.

27. B ) Connaissances exigibles au bac sur la structure des anticorps à l’origine de leur spécificité Les anticorps sont des immunoglobulines c’est à dire des protéines jouant un rôle essentiel dans la défense de l’organisme. Un anticorps est composé de 4 chaînes : - 2 chaînes lourdes présentant un coude formant ensembles un Y. - 2 chaînes légères, reliées chacune à une chaîne lourde au niveau des branches du Y.

28. Le pied du Y, composé d’une partie des chaines lourdes, est appelé fragment Fc. Les branches du Y, composées de la fin des chaines lourdes et des chaines légères, sont appelées fragments Fab. Les 2 fragments Fab d’un anticorps sont identiques. Quand on compare plusieurs anticorps on constate que : - Le fragment Fc est constant, quel que soit l’anticorps. - Le fragment Fab présente 2 zones : * Celle fixée au fragment Fc est relativement constante entre les anticorps. * L’extrémité est hypervariable entre des anticorps différents.

29. Chaque partie hypervariable d’un anticorps a la capacité de se fixer, grâce à la complémentarité des formes, à un seul antigène : c’est ce qui est à l’origine de la spécificité des anticorps pour un seul antigène. Un anticorps ayant 2 zones hypervariables identiques, il peut se fixer à 2 antigènes identiques.

30. Schéma de la structure d’un anticorps Schéma des propriétés fonctionnelles Sites de fixation de l’antigène = partie variable

31. III – Comment expliquer l’apparition des anticorps après une première infection ? A ) Travail de recherche Hypothèses? Démarche ? D’après l’étude de ces documents, expliquer l’apparition des anticorps après une première infection.

32. Document 1 : Mise en évidence des cellules productrices d’anticorps Lymphocyte B Plasmocyte Analyse : on constate que seules deux cellules possèdent des anticorps :les lymphocytes B dans leur membrane, les plasmocytes dans leur cytoplasme.

33. Constat : suppression lymphocytes anti-A entraîne pas AC-antiA après la primo-infection. Variable : +/- LB anti-A Conclusion : LB anti-A existent avant primo-infection et sécrètent AC-antiA. Document 2 : La sélection clonale.

34. B ) Connaissances exigibles au bac sur l’origine des anticorps De très nombreux lymphocytes B existent chez un individu non immunisé. Ils se distinguent par leurs anticorps membranaires. Chaque lymphocyte B a un seul type d’anticorps membranaire spécifique d’un seul antigène. Ces anticorps membranaires servent de récepteurs pour l’antigène.

35. La reconnaissance et la fixation d’un antigène, par l’anticorps membranaire d’un lymphocyte B entraîne la multiplication de ce lymphocyte et la formation de clones de ce lymphocyte B ayant la même spécificité : on parle de sélection clonale. Les lymphocytes B obtenus se différencient en plasmocytes qui produisent et sécrètent dans le milieu extra-cellulaire les anticorps circulants. Le temps nécessaire entre la sélection clonale et la sécrétion d’anticorps par les plasmocytes expliquent le laps de temps entre le début de l’infection par le VIH et l’apparition des anticorps anti-VIH.

37. IV – Comment les anticorps empêchent-ils l’action pathogène d’un antigène ? A ) Travail de recherche Hypothèses? Démarche ? D’après l’étude de ces documents, expliquer l’apparition des anticorps après une première infection. Introduction : Le VIH est un virus responsable de 2 millions de décès par an. Au cours de l’infection, on peut observer une augmentation du nombre d’Ac-antiVIH et une diminution du taux de VIH. Comment expliquer cette évolution ? L’étude des documents fournis va nous le permettre.

38. Document 1 : mise en évidence du mode d’action des anticorps a ) Antigènes du tréponème pâle (responsable de la syphilis) fixés sur des billes de latex (ronds noirs) + sérum de lapin non immunisé. b) Antigènes du tréponème pâle (responsable de la syphilis) fixés sur des billes de latex (ronds noirs) + sérum de lapin immunisé contre ces antigènes. constat en a antigènes dispersés de façon homogène en b regroupés, agglutinés. Seule variable : présence d’anticorps anti-tréponème en b. Les anticorps ont donc permis l’agglutination des antigènes.

39. Constat : formation d’un complexe immum composé de plusieurs antigènes liés entre eux par des anticorps. Ce complexe précipite : neutralisation de l’antigène.

40. Document 3 : Mise en évidence du rôle du complexe immun Constat : en a, GRM fixés au macrophage en b, GRM libres. Seule variable: présence d’anticorps antiGRM en b on déduit queles anticorps permettent la fixation des GRM aux macrophages.

41. Document 4: Analyse expérimentale du rôle des différentes régions de l’anticorps.

42. Voir analyse du 2a pour la vérification de la conservation de la masse totale et de la fixation de l’antigène. Constat : précipitation de l’antigène avec l’AC intact et le fragment Fab. Seule variable : présence ou non de tous les fragments. Conclusion : c’est le fragment Fab qui permet à l’AC de faire précipiter l’Ag. Constat : fixation au phagocyte avec l’AC intact et le fragment Fc. Seule variable : présence ou non de tous les fragments. Conclusion : c’est le fragment Fc qui permet à l’AC dese fixer sur le phagocyte.

43. Document 5 : La phagocytose Video phagocytose : http://svtrocheteau.wifeo.com/3eme-partie-2-chapitre-2.php Animation phagocytose : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0064-2

44. Schéma phagocytose p 392 On apprend dans ce document que le rôle des phagocytes est d’effectuer une phagocytose c’est à dire la fixation, l’absorption, la digestion d’un antigène.

45. Synthèse : Les anticorps ont deux sites de fixation à l’antigène au niveau du fragment Fab (doc 4). L’antigène a lui-même plusieurs sites de fixation à l’anticorps (doc 2). Ainsi plusieurs anticorps peuvent se fixer à plusieurs antigènes et former un complexe immun (doc 1 et 2 ). Ces complexes immums précipitent de par leur masse. (doc 2 et 4) Le complexe immum va se fixer à un phagocyte (doc 3) grâce au fragment Fc (doc4). Le phagocyte va phagocyter le complexe immun (doc 5) détruisant ainsi l’antigène.

46. B ) Connaissances à retenir sur le mode d’action des anticorps Les anticorps agissent dans le milieu intérieur appelé aussi milieu extracellulaire en se liant spécifiquement aux antigènes qui ont déclenchés, lors de leur première venue dans l’organisme, la fabrication de ces anticorps. Un anticorps peut se lier à 2 antigènes et ces derniers peuvent être fixés à plusieurs anticorps ce qui crée des complexes immums (association de plusieurs anticorps fixés à des antigènes). Le complexe immun précipite, immobilisant l’antigène.

47. Les cellules phagocytaires, expriment sur leur membrane plasmique, des récepteurs sur lesquels se fixent spécifiquement la partie constante des anticorps. Le complexe immun immobilisé est ainsi fixé au phagocyte qui va le phagocyter. Le complexe immun favorise donc l’intervention des cellules phagocytaires (macrophages et polynucléaires) en immobilisant l’antigène et en se fixant ensuite au phagocyte.

48. 1) adhésion: le phagocyte se fixe au complexe immun. 2 ) Absorption: Le phagocyte se déforme jusqu’à englober l’élément possédant l’antigène qui se trouve alors dans le cytoplasme à l’intérieur d’une vésicule appelée le phagosome. Schéma des différentes étapes de la phagocytose

49. 3 ) Digestion : le phagosome fusionne avec un lysosome contenant des enzymes digestives qui détruisent l’élément qui contenait l’antigène. 4 ) Rejet des déchets : Les déchets de la digestion du phagosome sont rejetés dans le milieu extracellulaire Schéma des différentes étapes de la phagocytose

50. Le phagocyte étant un effecteur de l’immunité non spécifique (=ensemble des processus qui mettent en jeu des éléments du système immunitaire qui agissent dès la première rencontre avec un antigène), le complexe immun favorise donc l’intervention des effecteurs de l’immunité non spécifique. Ainsi, dans le cas du VIH, l’action combinée des anticorps et des phagocytes permet la destruction des virus circulants dans le sang ce qui explique leur diminution 12 semaines après l’infection, temps nécessaires à la production des anticorps.