bacdyaliCommencer

Immunologie

Sciences de la Vie et de la Terre · 2ème Bac Sciences de la Vie et de la Terre · 14 exercices

Méthode officielle

Exploiter des documents (électrophorèse, tests sérologiques, courbes d'anticorps, expériences de transfert cellulaire) pour distinguer immunité innée et adaptative et reconstituer les mécanismes des réponses à médiation humorale et cellulaire.

L'intuition : Les règles du jeu de la vie

Imagine que tu as un jeu de construction avec des milliers de pièces différentes. Pour construire quelque chose de précis, tu dois suivre des instructions très spécifiques, un peu comme une recette. Ces instructions sont écrites dans un langage universel, mais chaque pièce a sa propre identité. La génétique, c'est un peu ça : comprendre comment les "instructions" (les gènes) sont transmises, comment elles sont lues pour fabriquer les "pièces" (les protéines), et comment tout cela peut changer au fil du temps, donnant de nouvelles "constructions" (de nouvelles espèces ou variations). C'est la base de la vie, de son fonctionnement et de son évolution.

Le cours : Transmission de l'information génétique et évolution

Ce chapitre explore les mécanismes fondamentaux de la transmission de l'information génétique et les principes de l'évolution des populations. Il s'agit de comprendre comment les caractères sont hérités et comment les espèces se transforment au fil du temps.

I. Transmission de l'information génétique

La génétique est la science de l'hérédité. Elle étudie comment les caractères sont transmis des parents aux descendants.

A. Génétique mendélienne (Hérédité des caractères chez les diploïdes)

Les lois de Mendel décrivent la transmission des caractères monogéniques (déterminés par un seul gène).

  1. Monohybridisme (étude d'un seul caractère)

    • Première loi de Mendel (Loi d'uniformité des hybrides de F1) : "Si on croise deux lignées pures qui diffèrent par un seul caractère, tous les individus de la première génération (F1) sont identiques entre eux et ressemblent à l'un des parents (cas de dominance complète) ou présentent un caractère intermédiaire (cas de codominance/dominance incomplète)."
    • Deuxième loi de Mendel (Loi de ségrégation des allèles) : "Lors de la formation des gamètes, les deux allèles d'un même gène se séparent (ségrégent) de manière égale, de sorte que chaque gamète ne reçoit qu'un seul allèle."
    • Rapports phénotypiques en F2 :
      • Dominance complète : [3/4][3/4] dominant, [1/4][1/4] récessif.
      • Codominance/Dominance incomplète : [1/4][1/4] parent 1, [1/2][1/2] intermédiaire, [1/4][1/4] parent 2.

  2. Dihybridisme (étude de deux caractères)

    • Troisième loi de Mendel (Loi de ségrégation indépendante des gènes) : "Lorsque deux gènes sont portés par des paires de chromosomes homologues différentes (gènes indépendants), les allèles de ces gènes se ségrégent indépendamment les uns des autres lors de la formation des gamètes."
    • Rapports phénotypiques en F2 (pour gènes indépendants et dominance complète) : [9/16][9/16] double dominant, [3/16][3/16] dominant/récessif, [3/16][3/16] récessif/dominant, [1/16][1/16] double récessif.

  3. Cas particuliers :

    • Gènes liés : Lorsque deux gènes sont situés sur le même chromosome, ils ne se ségrégent pas indépendamment. Le brassage génétique est alors dû au crossing-over (recombinaison intrachromosomique) lors de la méiose. La fréquence des gamètes recombinés est proportionnelle à la distance entre les gènes.
    • Gènes létaux : Certains allèles peuvent entraîner la mort de l'individu à un stade précoce de son développement, modifiant les proportions mendéliennes attendues.

B. Génétique humaine

L'étude de la transmission des caractères chez l'Homme se fait principalement par l'analyse des arbres généalogiques (pedigrees).

  1. Transmission autosomique : Le gène est porté par un autosome (chromosome non sexuel).

    • Dominante : Le caractère apparaît à chaque génération. Un individu atteint a au moins un parent atteint. Les deux sexes sont affectés de manière égale.
    • Récessive : Le caractère peut sauter des générations. Des parents sains peuvent avoir des enfants atteints. Les deux sexes sont affectés de manière égale.

  2. Transmission liée au sexe : Le gène est porté par un chromosome sexuel (X ou Y).

    • Liée à l'X dominante : Les pères atteints transmettent le caractère à toutes leurs filles. Les mères atteintes transmettent le caractère à la moitié de leurs enfants (garçons et filles).
    • Liée à l'X récessive : Touche majoritairement les garçons. Les mères porteuses saines peuvent avoir des fils atteints. Les pères atteints ne transmettent pas le caractère à leurs fils, mais toutes leurs filles sont porteuses saines (si la mère est saine).
    • Liée à l'Y : Ne touche que les garçons et est transmise de père en fils.

  3. Anomalies chromosomiques :

    • Numériques : Trisomies (ex: Syndrome de Down, 2n+12n+1), Monosomies (ex: Syndrome de Turner, 2n−12n-1, XO).
    • Structurales : Délétions, duplications, inversions, translocations.

C. Génétique moléculaire

Elle étudie la structure et la fonction des gènes au niveau moléculaire.

  1. Nature du matériel génétique : L'ADN (Acide Désoxyribonucléique) est le support de l'information génétique. Sa structure est une double hélice composée de nucléotides (désoxyribose, phosphate, base azotée : A, T, C, G).

  2. Réplication de l'ADN : Processus semi-conservatif où chaque brin de la double hélice sert de matrice pour la synthèse d'un nouveau brin complémentaire, assurant la fidélité de la transmission de l'information génétique lors de la division cellulaire.

  3. Expression génique : Le processus par lequel l'information contenue dans un gène est utilisée pour synthétiser une protéine.

    • Transcription : Synthèse d'une molécule d'ARN messager (ARNm) à partir d'un brin d'ADN matrice, catalysée par l'ARN polymérase. L'ARNm est une copie transitoire du gène.
    • Traduction : Synthèse d'une protéine à partir de l'ARNm, réalisée par les ribosomes. Le code génétique (correspondance entre codons de l'ARNm et acides aminés) est universel, dégénéré (plusieurs codons pour un même acide aminé) et non chevauchant.

II. Évolution des populations

L'évolution est la transformation des espèces au cours du temps. La génétique des populations étudie la variation génétique au sein des populations et les mécanismes qui la modifient.

A. La population et son pool génique

  • Population : Ensemble d'individus de la même espèce, vivant dans une même zone géographique et capables de se reproduire entre eux.
  • Pool génique : Ensemble de tous les allèles de tous les gènes présents dans une population à un instant donné.

B. Les facteurs de modification du pool génique

Ces facteurs sont les moteurs de l'évolution.

  1. Mutations : Modifications aléatoires et héréditaires de la séquence d'ADN. Elles sont la source première de la variabilité génétique.

    • Ponctuelles : Substitution, addition, délétion d'un ou quelques nucléotides.
    • Chromosomiques : Affectent la structure ou le nombre de chromosomes (voir I.B.3).

  2. Sélection naturelle : Mécanisme par lequel les individus les mieux adaptés à leur environnement ont une meilleure survie et une meilleure reproduction, transmettant ainsi leurs allèles avantageux aux générations suivantes. Cela conduit à une augmentation de la fréquence des allèles favorables et une diminution des allèles défavorables.

  3. Dérive génétique : Variation aléatoire de la fréquence des allèles dans une population, particulièrement prononcée dans les petites populations. Elle peut entraîner la fixation ou la perte d'allèles, indépendamment de leur valeur adaptative.

  4. Migration (flux génique) : Échange d'allèles entre populations par le déplacement d'individus. La migration tend à homogénéiser les populations et à réduire les différences génétiques entre elles.

C. La spéciation

Processus par lequel de nouvelles espèces apparaissent à partir d'espèces préexistantes.

  1. Isolement reproducteur : Barrière empêchant le croisement entre deux populations, même si elles vivent dans la même zone. Il peut être prézygotique (avant la formation du zygote : isolement géographique, écologique, temporel, comportemental, mécanique, gamétique) ou postzygotique (après la formation du zygote : viabilité réduite des hybrides, stérilité des hybrides).

  2. Mécanismes de spéciation :

    • Spéciation allopatrique : Due à une séparation géographique qui entraîne un isolement reproducteur et une divergence génétique progressive des populations.
    • Spéciation sympatrique : Apparition de nouvelles espèces sans isolement géographique, souvent par polyploïdie chez les plantes ou par isolement écologique/comportemental chez les animaux.

La méthode : Exploiter des documents

L'examen valorise ta capacité à analyser et interpréter des documents scientifiques. Voici les gestes clés :

  1. Analyser un arbre généalogique :

    • Déterminer le mode de transmission (dominant/récessif) : Si le caractère apparaît à chaque génération et qu'un individu atteint a toujours un parent atteint, il est dominant. Si le caractère saute des générations et que des parents sains peuvent avoir des enfants atteints, il est récessif.
    • Déterminer la liaison au sexe (autosomal/lié à l'X) : Si le caractère touche majoritairement les garçons et que les pères atteints ne transmettent pas à leurs fils, il est lié à l'X. Sinon, il est autosomal.
    • Écrire les génotypes : Utilise des symboles clairs (ex: A/a pour les allèles autosomaux, XA/XaX^A/X^a pour les allèles liés à l'X).

  2. Interpréter des résultats de croisements (Mendel) :

    • Identifier les lignées parentales : Souvent pures (homozygotes).
    • Analyser la F1 : Déterminer la dominance/récessivité ou la codominance.
    • Analyser la F2 (ou test-cross) : Calculer les proportions phénotypiques et génotypiques. Comparer aux proportions théoriques mendéliennes pour déduire l'indépendance ou la liaison des gènes. Si les proportions s'écartent des 9:3:3:19:3:3:1 (dihybridisme) ou 1:1:1:11:1:1:1 (test-cross avec gènes indépendants), suspecte des gènes liés et calcule la fréquence de recombinaison.

  3. Exploiter des courbes de fréquences alléliques :

    • Identifier les tendances : Augmentation, diminution, stabilisation d'un allèle. Cela peut indiquer une sélection naturelle, une dérive génétique ou un flux génique.
    • Corréler avec des événements : Relier les changements de fréquences à des événements environnementaux, des migrations, ou des réductions de taille de population.

  4. Analyser des caryotypes :

    • Compter le nombre de chromosomes : Détecter les aneuploïdies (trisomies, monosomies).
    • Identifier les chromosomes sexuels : Détecter les anomalies des gonosomes (ex: XXY, XO).
    • Rechercher des anomalies structurales : Délétions (manque de matériel), duplications (excès), translocations (échange de fragments).

  5. Interpréter des expériences de génie génétique (si applicable au programme) :

    • Identifier les outils : Enzymes de restriction, ligases, vecteurs (plasmides).
    • Décrire les étapes : Isolement du gène, insertion dans un vecteur, transformation, sélection.
    • Expliquer l'objectif : Production de protéines, thérapie génique, OGM.

Pièges classiques

  • Confondre gènes liés et gènes indépendants : Les gènes liés sont sur le même chromosome, les gènes indépendants sur des chromosomes différents. Les proportions des gamètes et des descendants sont différentes.
  • Erreur dans l'écriture des génotypes/phénotypes : Utilise toujours des conventions claires (ex: majuscule pour dominant, minuscule pour récessif ; [ ] pour phénotype, // pour chromosomes).
  • Oublier le rôle du crossing-over : C'est la seule source de recombinaison pour les gènes liés.
  • Interpréter la dérive génétique comme une adaptation : La dérive génétique est aléatoire et ne confère pas d'adaptation, contrairement à la sélection naturelle.
  • Négliger la taille de la population : La dérive génétique est d'autant plus forte que la population est petite.

Ce qui tombe à l'examen

L'examen mettra l'accent sur ta capacité à appliquer les principes de la génétique et de l'évolution à des situations concrètes, souvent présentées sous forme de documents (arbres généalogiques, résultats de croisements, caryotypes, données de fréquences alléliques).

  • Restitution des connaissances (5 points) :

    • Définitions de termes clés (allèle, gène, homozygote, hétérozygote, lignée pure, pool génique, mutation, sélection naturelle, dérive génétique, spéciation).
    • Énoncé des lois de Mendel.
    • Caractéristiques de l'ADN (double hélice, nucléotides).
    • Rôles des enzymes (ADN polymérase, ARN polymérase, ligase, enzymes de restriction).
    • Comparaison des modes de transmission génétique.

  • Raisonnement scientifique et communication (15 points) :

    • Analyse de croisements : Déterminer les génotypes et phénotypes des parents et des descendants, établir les lois de Mendel, calculer les fréquences de recombinaison en cas de gènes liés.
    • Analyse d'arbres généalogiques : Déterminer le mode de transmission d'une maladie ou d'un caractère (dominant/récessif, autosomal/lié à l'X), établir les génotypes des individus.
    • Interprétation de caryotypes : Identifier des anomalies chromosomiques numériques ou structurales et leurs conséquences.
    • Exploitation de documents sur l'évolution : Analyser des données de fréquences alléliques pour identifier l'action de la sélection naturelle, de la dérive génétique ou de la migration. Expliquer les mécanismes de spéciation à partir de cas concrets.
    • Schémas : Réplication de l'ADN, transcription, traduction, méiose (avec crossing-over).

Conseils : Sois précis dans ton vocabulaire. Justifie toujours tes réponses en te basant sur les données des documents. Entraîne-toi à dessiner des schémas clairs et légendés.

Exercices corrigés

Exercice 1·Facile

Partie I : Restitution des connaissances (5 points) I. Définissez ce qui suit : a- Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) b- Un antigène (1pt) II. Pour chacune des données numérotées de 1 à 4, il y a une seule proposition correcte. Recopiez les couples : (1,(...)); (2,(...)); (3,(...)); et adressez à chaque numéro la lettre qui correspond à la proposition correcte. (2pts)

  1. Le thymus est un organe : a. lymphoïde secondaire (périphérique). b. lymphoïde primaire (central). c. responsable de la maturation des lymphocytes B. d. responsable de la maturation des macrophages.
  2. La réponse immunitaire non spécifique fait intervenir : a. les lymphocytes B. b. les lymphocytes TA_A. c. les lymphocytes TH_H. d. les macrophages.
  3. Durant la phase de sensibilisation de la réponse allergique, se déroulent les phénomènes successifs suivants : a. différenciation des lymphocytes B en plasmocytes →\rightarrow libération des IgM →\rightarrow fixation des IgM sur les mastocytes. b. différenciation des lymphocytes B en plasmocytes →\rightarrow libération des IgE →\rightarrow fixation des IgE sur les mastocytes. c. différenciation des lymphocytes B en mastocytes →\rightarrow libération des IgE →\rightarrow fixation des IgE sur les plasmocytes. d. différenciation des plasmocytes en lymphocytes B →\rightarrow libération des IgE →\rightarrow fixation des IgE sur les lymphocytes T.
  4. Les lymphocytes TA_A reconnaissent les antigènes présentés par les : a. CMH-I exposés à la surface des macrophages. b. CMH-II exposés à la surface des macrophages. c. CMH exposés à la surface des lymphocytes B. d. récepteurs TA_A exposés à la surface des lymphocytes TH_H. III. Recopiez la lettre qui correspond à chaque proposition parmi les propositions suivantes, et écrivez devant chacune d’elles « vrai » ou « faux » (1 pt) a. Les anticorps sont les effecteurs de la réponse immunitaire non spécifique. b. Les interleukines sont des médiateurs chimiques de la réponse immunitaire. c. Les lymphocytes sont produits au niveau du thymus et subissent leur maturation au niveau de la moelle osseuse. d. Les histamines sont produites par les plasmocytes issus de la différenciation des lymphocytes B. IV. Recopiez le tableau ci-contre et adressez à chacun des numéros de l’ensemble 1 la lettre qui lui correspond parmi les éléments de l’ensemble 2. (1 pt)
Numéro de l’ensemble 11234
La lettre convenable de l’ensemble 2

| Ensemble 1 | |---|---| | 1. La sérothérapie | a. Moyen d’aide au système immunitaire basé sur la mémoire immunitaire. | | 2. La vaccination | b. Produit les facteurs du complément. | | 3. Le complexe immun. | c. Résultat de la liaison d’un antigène avec un anticorps spécifique. | | 4. Le lymphocyte TS_S | d. Moyen d’aide au système immunitaire à action rapide. | | | e. Effecteur de la réponse immunitaire cellulaire. |

Voir la correction

I. a- Le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) : groupe de molécules de nature glycoprotéique, situées sur la membrane des cellules nucléées et qui servent à la reconnaissance du soi. b- Un antigène : tout élément étranger à l’organisme, capable d’engendrer une réponse immunitaire dans le but de l’éliminer. II. 1. (b) ; 2. (d) ; 3. (b) ; 4. (d) III. a- Faux ; b- Vrai ; c- Faux ; d- Faux IV. 1. (d) ; 2. (a) ; 3. (c) ; 4. (e)

I. Définir les termes biologiques. II. Choisir la bonne proposition pour chaque question à choix multiple. III. Déterminer si chaque proposition est vraie ou fausse. IV. Associer chaque élément de l'ensemble 1 à sa description correspondante dans l'ensemble 2.

Exercice 2·Facile

Partie I : Restitution des connaissances. (5 points)

I. Répondez sur votre feuille de rédaction, aux questions suivantes :

  1. Citez deux caractéristiques de la réaction immunitaire spécifique. (0,5pt)
  2. Pour chacune des propositions numérotées (1, 2, 3, 4), il y a une seule suggestion correcte. Recopiez les couples (1,...) ; (2,...) ; (3,...) ; (4,...) et adressez à chaque numéro la lettre qui correspond à la suggestion correcte. (2pts)

1- La mémoire immunitaire est caractérisée par une réponse primaire : a- Plus rapide et plus efficace que la réponse secondaire. b- Plus rapide et moins efficace que la réponse secondaire. c- Plus lente et plus efficace que la réponse secondaire. d- Plus lente et moins efficace que la réponse secondaire.

2- Au cours de la réaction allergique : a- Il y a libération de l’histamine par les granulocytes au cours de la phase de sensibilisation. b- Il y a apparition des symptômes dès le premier contact avec l’allergène. c- Les anticorps de type IgE se fixent sur les mastocytes. d- Les anticorps de type IgE sont sécrétés par les mastocytes.

3- La maturation complète des lymphocytes T se fait dans : a- La moelle osseuse. b- Le thymus. c- Le foie. d- La rate.

4- Les cellules immunitaires qui produisent les anticorps sont : a- Les macrophages. b- Les lymphocytes T. c- Les lymphocytes. d- Les plasmocytes.

III. Recopiez la lettre qui correspond à chaque proposition parmi les propositions suivantes, et écrivez devant chacune d’elles «vrai» ou «faux». (1pt) a. La moelle osseuse est le lieu de production des lymphocytes T et B et de maturation des lymphocytes T. b. L’autogreffe est une greffe de tissu ou d’organe d’un donneur qui est lui-même le receveur. c. Les perforines sont des substances sécrétées par les lymphocytes Tc capables de former des pores au niveau de la membrane de la cellule cible. d. Les cellules exprimant les récepteurs CD4_4 sont des cellules cibles du virus du SIDA.

IV. Le document ci-contre représente une structure qui intervient dans la réponse immunitaire spécifique à médiation humorale. a- Sur votre feuille de rédaction, donnez le nom de cette structure, et les noms des éléments 1, 2 et 3. (1pt) b- Citez deux rôles de cette structure. (0,5pt)

Figure

Voir la correction

I.1. Deux caractéristiques de la réaction immunitaire spécifique sont :

  • La spécificité.
  • La coopération cellulaire.
  • La mémoire immunitaire.

I.2. Les couples corrects sont : 1-d (Plus lente et moins efficace que la réponse secondaire). 2-c (Les anticorps de type IgE se fixent sur les mastocytes). 3-b (Le thymus). 4-d (Les plasmocytes).

III. Les propositions sont : a- Faux. b- Vrai. c- Vrai. d- Faux.

IV.a. Le nom de la structure est : anticorps ou immunoglobuline. 1: Site de fixation de l’antigène. 2: Chaîne lourde. 3: Chaîne légère.

IV.b. Deux rôles de l’anticorps parmi :

  • Neutralisation de l’antigène (formation du complexe immun).
  • Opsonisation.
  • Activation des facteurs du complément.
  • Activation des plasmocytes (lors des réactions allergiques).

I.1. Rappeler les caractéristiques fondamentales de l'immunité spécifique. I.2. Analyser chaque proposition pour identifier la bonne réponse concernant la mémoire immunitaire, la réaction allergique, la maturation des lymphocytes T et les cellules productrices d'anticorps. III. Évaluer la véracité de chaque affirmation concernant la production et maturation des lymphocytes, l'autogreffe, les perforines et les cellules cibles du SIDA. IV.a. Identifier la structure représentée et ses composants clés. IV.b. Lister les fonctions principales des anticorps.

Exercice 3·Facile

Restitution : définir antigène et anticorps, puis préciser la nature chimique et le rôle des anticorps.

Voir la correction

Antigène : molécule (souvent une protéine ou un polysaccharide) reconnue comme étrangère par le système immunitaire et capable de déclencher une réponse immunitaire spécifique. Anticorps (immunoglobuline) : protéine de nature glycoprotéique, sécrétée par les plasmocytes issus des lymphocytes B ; il se lie spécifiquement à l'antigène qui a provoqué sa formation, par le site de reconnaissance de sa région variable, formant un complexe immun (antigène-anticorps) qui neutralise l'antigène et favorise son élimination (phagocytose).

Restitution des connaissances : définitions exactes + nature protéique et rôle de neutralisation/complexe immun (vocabulaire immunologique précis).

Exercice 4·Facile

Partie I : Restitution des connaissances (5 points)

I. Définissez les notions suivantes : (1 pt) a - La réponse allergique. b - La chaîne respiratoire.

II. a- Citez l’énoncé de la première loi de Mendel. (0,5 pt) b- Donnez la formule chromosomique d’une personne atteinte du syndrome de Klinefelter. (0,5 pt)

III. Pour chacune des propositions numérotées de 1 à 4, une seule suggestion est correcte. Recopiez les couples (1, ...); (2, ...); (3, ...); (4, ...) et écrivez dans chaque couple la lettre correspondante à la suggestion correcte. (2 pts)

1- Durant la métaphase de la mitose, chaque chromosome est formé : a- D’une seule chromatide condensée. b- De deux chromatides condensées. c- D’une seule chromatide non condensée. d- De deux chromatides non condensées.

2- Les protéines du complexe majeur d’histocompatibilité de type I: a- Sont des médiateurs chimiques. b- Sont sécrétées par les plasmocytes. c- Présentent les peptides du soi aux cellules immunitaires. d- Sont capables de reconnaître des antigènes circulants.

3- La réplication de l’ADN se fait selon le modèle : a- Conservatif durant la phase S de l’interphase. b- Conservatif durant la phase G1 de l’interphase. c- Semi-conservatif durant la phase G2 de l’interphase. d- Semi-conservatif durant la phase S de l’interphase.

4- Les anticorps sont des immunoglobulines formées de : a- Deux chaînes lourdes et quatre chaînes légères. b- Deux chaînes lourdes et deux chaînes légères. c- Quatre chaînes lourdes et deux chaînes légères. d- Quatre chaînes lourdes et quatre chaînes légères.

IV. Le document ci-dessous montre un schéma simplifié d’un sarcomère. Recopiez les chiffres (1, 2, 3, 4), et écrivez devant chacun d’eux le nom qui convient. (1 pt)

Figure 1

Voir la correction

I. a- La réponse allergique : réaction immunitaire spécifique dirigée contre certaines substances souvent inoffensives pour le corps (les allergènes). b- Chaîne respiratoire : ensemble de transporteurs d’électrons au niveau de la membrane mitochondriale interne responsables des réactions d’oxydoréduction.

II. a- La 1ère loi de Mendel : les individus de la génération F1 issus de parents de race pure à caractères oppositifs sont homogènes et hybrides. b- La formule chromosomique d’une personne atteinte du syndrome de Klinefelter est 47, XXY.

III. 1-b ; 2-c ; 3-d ; 4-b.

IV. 1- Bande claire ; 2- Bande sombre ; 3- Zone (bande) H ; 4- Strie Z.

I. Définir les termes biologiques. II. a- Rappeler la première loi de Mendel. b- Connaître la formule chromosomique du syndrome de Klinefelter. III. Choisir la bonne proposition pour chaque question à choix multiple. IV. Identifier les différentes parties d'un sarcomère sur le schéma.

Exercice 5·Moyen

Raisonnement (réaction immunitaire à médiation humorale) : après une première injection d'un antigène (jour 0) puis une seconde injection du même antigène (jour 21), on suit le taux d'anticorps sériques. La courbe montre une réponse primaire faible et lente après la 1re injection, puis une réponse secondaire rapide, intense et durable après la 2e injection. Interpréter ces différences et expliquer le rôle des cellules mémoire.

Voir la correction

Réponse primaire (1re injection) : le contact est nouveau ; il faut le temps de sélectionner et d'activer les lymphocytes B spécifiques, de les faire proliférer et se différencier en plasmocytes ; d'où une production d'anticorps lente, faible et transitoire. Lors de cette réponse, une partie des lymphocytes B activés se différencie en lymphocytes B mémoire, à longue durée de vie. Réponse secondaire (2e injection du même antigène) : les lymphocytes mémoire, déjà spécifiques et nombreux, sont réactivés immédiatement et se différencient rapidement en plasmocytes ; d'où une production d'anticorps plus rapide, plus intense et plus durable. C'est cette mémoire immunitaire qui fonde le principe de la vaccination.

Exploitation de courbes : comparer les paramètres (délai, intensité, durée) des deux réponses, relier la réponse secondaire aux cellules mémoire, conclure sur la mémoire immunitaire.

Exercice 6·Moyen

Exercice 4 (3.75 pts)

L'infection par le VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine) se fait en plusieurs étapes. La dernière étape de cette infection est le SIDA (Syndrome d'Immunodéficience Acquise) qui se caractérise par la déclaration de maladies opportunistes.

• La connaissance des mécanismes de la réponse immunitaire et l'étude de la réaction des individus contaminés par le VIH permettent aux scientifiques d'envisager un vaccin contre le virus du SIDA. Le document 1 montre l'évolution du nombre des lymphocytes T4 et de la charge virale suite à l'infection par le VIH.

  1. Décrivez la charge virale correspond à la concentration du virus dans le sang et elle est indiquée en nombre de copies d'ARN viral par millilitre de plasma. En vous basant sur le document 1, décrivez l'évolution du nombre des lymphocytes T4 et de la charge virale, puis déduisez l'effet de l'infection par le VIH sur la réponse immunitaire. (1.25pts)

• La communauté scientifique s'accorde actuellement sur le fait que pour être efficace, un vaccin contre le VIH devra stimuler les réponses immunitaires spécifiques. Pour mettre au point un vaccin contre ce virus, des chercheurs ont réalisé l'étude suivante :

Pour tester le vaccin deux lots de macaques non infectés par le VIH sont utilisés :

  • Les macaques du premier lot ont reçus une série de cinq injections de ce vaccin.

  • Les macaques du deuxième lot n'ont reçus aucune injection. Par la suite, les macaques des deux lots ont été exposés au virus.

  • On évalue la proportion de lymphocytes T8 spécifiques du virus du SIDA dans le sang des macaques. Le document 2 présente les résultats de cette évaluation.

  1. Comparez l'évolution des proportions des lymphocytes T8 spécifiques au VIH entre les macaques vaccinés et les macaques non vaccinés lors des trois premières semaines, puis déduisez la caractéristique de la réponse immunitaire expliquant la différence observée. (0.75 pt)
  • On mesure la charge virale chez les macaques des deux lots après 8 et 24 semaines de l'exposition au virus. Les résultats des mesures sont présentés dans le document 3.
  1. Comparez la charge virale chez les macaques vaccinés et des macaques non vaccinés, puis déduisez l'action du vaccin expérimenté sur la charge virale. (0.75 pt)

• L'étude des mécanismes de la destruction des lymphocytes T4, infectés par le VIH, par les lymphocytes T cytotoxiques permet de dégager deux mécanismes conduisant à la mort de la cellule cible. Le document 4 présente ces deux mécanismes.

N.B : malgré la destruction des LT4 infectées par le VIH, les macaques continue à produire des LT4 sain.

  1. En vous basant sur le document 4 et votre réponse aux questions 2 et 3, expliquez le mécanisme d'action du vaccin testé chez les macaques étudiés. (1 pt)

Document 1

Document 2

Document 3

Document 4

Voir la correction
  1. Description des résultats obtenus :
  • Le nombre des lymphocytes T4 a diminué progressivement après l’infection par le virus VIH. Il est passé de 900 cellules/µl à environ 50 cellules/µl après 10 ans de l’infection.
  • La charge virale a augmenté rapidement après l’infection pour atteindre son pic (entre 10⁵ et 10⁶ copies/ml de plasma) après la 6ème semaine de l'infection. Après elle a diminué pour se stabiliser à une valeur (entre 10³ et 10⁴ copies/ml de plasma). Après 8 ans elle a augmenté de nouveau pour atteindre une valeur supérieure à 10⁷ copies/ml de plasma. Déduction : Infection par VIH entraîne une diminution des LT4, ce qui réduit les défenses immunitaires de l’organisme et expose l'organisme aux maladies opportunistes.

  1. Comparaison : Chez les macaques vaccinés, la production des LT8 est plus rapide (après une semaine de l’injection du VIH contre 2 semaines pour les non vaccinés) et plus intense (pic à 7 au lieu de 2 pour les non vaccinés) que chez les macaques non vaccinés. Déduction : La caractéristique est la mémoire immunitaire.

  2. La comparaison des proportions de la charge virale chez les macaques : À la 8ème semaine de l’exposition au virus, la charge virale chez les macaques non vaccinés est presque 5 fois plus importante que chez les macaques vaccinés. Après 24 semaines, la charge virale n’a pas beaucoup augmenté chez les macaques vaccinés alors que chez les non vaccinés elle s’est multipliée par deux. Déduction : Le vaccin expérimenté inhibe la multiplication du VIH.

  3. Explication : L'utilisation du vaccin conduit à l’augmentation des LT8. Ces LT8 détruisent les lymphocytes LT4 infectés par le VIH à travers deux voies : la libération de la perforine et des granzymes ou des signaux provoquant la mort cellulaire de la cellule infectée, ce qui entraîne une diminution du nombre des lymphocytes T4 infectés. Cette diminution des lymphocytes T4 infectés conduit à une diminution de la charge virale et permet d'éviter l’apparition des maladies opportunistes.

  1. Analyser le document 1 pour décrire l'évolution des lymphocytes T4 et de la charge virale au cours de l'infection par le VIH. Déduire l'impact de cette évolution sur la réponse immunitaire.
  2. Comparer les courbes de production de LT8 spécifiques au VIH entre les macaques vaccinés et non vaccinés (document 2). Déduire la caractéristique immunitaire mise en évidence.
  3. Comparer les histogrammes de la charge virale entre les macaques vaccinés et non vaccinés (document 3). Déduire l'effet du vaccin sur la multiplication du VIH.
  4. En se basant sur le document 4 (mécanismes de destruction des LT4 infectés) et les déductions des questions 2 et 3, expliquer comment le vaccin agit pour contrôler l'infection par le VIH.

8 autres exercices sur ce chapitre.

Avec correction pas à pas, et un entraînement qui s'adapte à ce que tu rates.

Créer un compte gratuit

Autres chapitres — Sciences de la Vie et de la Terre