Quelques aspects de la réaction immunitaire
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Ens. spécifique
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Nouvelle-Calédonie • Novembre 2014
Exercice 2 • 5 points
La sclérose en plaques (SEP) est une pathologie chronique fréquente affectant le système nerveux central. Elle touche actuellement près de 2,5 millions de personnes dans le monde. Les symptômes sont variés (fatigue, troubles moteurs, sensitifs, difficultés de concentration, troubles de la mémoire) et finissent par altérer profondément la qualité de vie des patients.
La prise en charge médicale comprend différents traitements agissant sur les mécanismes ou les conséquences de la maladie.
- en quoi la sclérose en plaques est due à un dérèglement de la réponse immunitaire
- pourquoi le venin de scorpion ouvre une voie thérapeutique intéressante dans son traitement.
La myéline est une substance biologique qui s'enroule autour des neurones. Elle constitue une gaine qui protège les fibres nerveuses et permet une augmentation de la vitesse de conduction de l'influx nerveux d'un facteur 50 à 100.
La sclérose en plaques se traduit par des zones de dégradation de la myéline autour de certaines fibres nerveuses du système nerveux central. On parle de démyélinisation. Une altération des axones eux-mêmes peut se produire.
On sait que les vaisseaux sanguins présents dans le cerveau sont très peu perméables aux cellules. On parle de « barrière hémato-encéphalique ». Celle-ci n'est normalement pas franchie par les lymphocytes.
Le tableau suivant recense certains types de cellules immunitaires auto-réactives (dirigées contre la myéline) présentes dans le sang et le système nerveux central (SNC) chez les individus atteints de sclérose en plaques et chez les individus non atteints.
| Individu Cellules | Non atteint | Atteint | ||
| Sang | SNC | Sang | SNC | |
| Lymphocytes T CD4 et CD8 auto-réactifs anti-myéline | Rares | Absents | Rares mais activés et réactifs | Abondants, très réactifs, producteurs de cytokines1 |
| Lymphocytes B auto-réactifs anti-myéline | Rares | Absents | Rares | Abondants, actifs et producteurs d'anticorps anti-myéline |
D'après Étude du rôle effecteur et régulateur des lymphocytes T dans la sclérose en plaques, Ségolène Pettré, 2009 et B Cell Characterization and Reactivity Analysis in Multiples Sclerosis, Judith Fraussen et al., 2009
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Le traitement de la maladie associe classiquement des anti-inflammatoires et des molécules réduisant la réponse immunitaire (immunosuppresseurs). Cette thérapie agit de façon peu spécifique et présente des effets secondaires. L'équipe de Ferreira et Cesar a publié en 2011 les résultats d'une étude sur l'effet de composants d'un venin de scorpion (Vaejovis mexicenus smithi) sur les canaux à potassium. Ces canaux sont des protéines présentes dans la membrane plasmique de cellules de nombreux tissus, y compris le cœur et le cerveau. Ils règlent le passage des ions potassium et sont indispensables au bon fonctionnement des cellules. Les canaux Kv1.3 sont presque exclusifs des lymphocytes T et extrêmement abondants sur les lymphocytes T auto-réactifs. Leur ouverture est indispensable à la prolifération cellulaire. Le graphique suivant a été obtenu après l'application in vitro du venin sur différents canaux à potassium (Kv1.1, Kv1.2, Kv1.3, IKCa1).
Effet du venin de scorpion sur différents canaux à potassium
L'intensité du courant est liée à la quantité d'ions potassium empruntant le canal, donc à l'activité de ce canal.
D'après le brevet EP 2158213 B1, Batista Ferreira, Vicente Cesar, 2011
Comprendre le sujet
- Les mécanismes auto-immuns de la sclérose en plaques ne sont pas explicitement au programme. Le rôle des canaux ioniques membranaires dans le fonctionnement des cellules l'est encore moins. En conséquence, toutes les informations nécessaires sont fournies par les documents. La difficulté est de ne pas paraphraser ceux-ci et d'en extraire les informations pertinentes, bases d'un raisonnement devant conduire à la réponse à la question posée.
- Pour la première question, il s'agit d'exploiter les données fournies en utilisant vos connaissances générales sur le fonctionnement du système immunitaire, pour arriver à la conclusion que la maladie est associée à une réaction immunitaire contre des éléments du soi, les composants de la myéline. Cela n'a pas lieu normalement et il s'agit d'un dérèglement du système immunitaire. On peut construire la réponse en deux phases : une première qui débouche sur la notion de maladie auto-immune, une deuxième qui en précise les mécanismes.
- Pour la seconde question sur l'intérêt thérapeutique possible de la substance extraite du venin de scorpion, la difficulté est de construire, à partir des informations fournies, un enchaînement logique, raisonné.
Mobiliser ses connaissances
- Le système immunitaire, normalement, ne se déclenche pas contre des molécules de l'organisme. Cela est vrai notamment pour la réponse adaptative.
- Pourtant, les cellules de l'immunité adaptative, d'une grande diversité, sont produites aléatoirement par des mécanismes génétiques complexes qui permettent potentiellement de répondre à une multitude de molécules, notamment des molécules du soi. La maturation du système immunitaire résulte d'un équilibre entre la production des cellules auto-réactives et leur élimination ou leur répression et inactivation.
I. La sclérose en plaques, une maladie auto-immune
1. La mise en évidence d'un dérèglement immunitaire (document 2)
- Les lymphocytes T (LT) CD4 et CD8 et les lymphocytes B (LB) capables de reconnaître des antigènes de la myéline, dits auto-réactifs, sont
absents dans le système nerveux central d'une personne non malade et sontabondants dans le système nerveux central d'une personne atteinte de sclérose en plaques. C'est une première anomalie du système immunitaire des personnes malades. - La production dans le système nerveux central (SNC) de cytokines par les LTCD4 et d'anticorps anti-myéline par les LB signifie que les lymphocytes T et B anti-myéline, ayant traversé la barrière hémato-encéphalique (BHE) ont déclenché
une réaction immunitaire anti-myéline au sein du SNC.
C'est une réaction immunitaire dirigée
2. Les étapes du dérèglement immunitaire (document 2)
- La comparaison des lymphocytes dans le sang d'une personne non atteinte et dans celui d'un malade met en évidence le fait que, chez les personnes atteintes, les
lymphocytes T auto-réactifs sont activés . L'origine de cette activation n'est pas précisée : c'est le phénomène initiateur de la maladie.
On peut penser que cette
- Au sein du système nerveux central, sont donc réunis des LTCD4, des LTCD8 et des LB capables de reconnaître des antigènes de la myéline. Sous l'action des cytokines produites par les LT4 activés, les LB et LTCD8 anti-myéline deviennent des cellules effectrices, plasmocytes sécréteurs d'anticorps et lymphocytes T cytotoxiques dont l'action contribue à la destruction par plaques de la myéline.
Une hypothèse : les LTCD4 activés agissent sans doute sur la BHE suite à une inflammation provoquée par les cytokines qu'ils produisent. Les lymphocytes B sont également capables de traverser la BHE, sans doute suite aux modifications qu'elle a subies sous l'action des lymphocytes T activés.
II. L'action du venin de scorpion (document 3)
- Dans le document 3, l'intensité du courant indique la quantité d'ions K+ qui traversent ce type de canaux.
- Les différents types de canaux, en l'absence du venin de scorpion, sont tous également perméable aux ions K+.
Sous l'action du venin, contrairement aux autres canaux, la perméabilité des canaux Kv1.3 aux ions K+ devient très faible cela signifie qu'ils se ferment sous l'action du venin.
- Puisque leur ouverture est indispensable à la prolifération cellulaire, le venin de scorpion empêche la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs très riches en canaux du type Kv1.3.
Or, cette prolifération est indispensable à toute réaction immunitaire. La réaction auto-immune contre la myéline pourrait être, en principe, bloquée par ce venin.
- Les canaux Kv1.3 étant exclusifs aux lymphocytes T auto-réactifs, la substance active du venin de scorpion serait sans effet sur la prolifération des autres types cellulaires, et aurait donc peu d'effets secondaires.