La résistance aux bactéries Gram négatif

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Quelques aspects de la réaction immunitaire
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2012 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
La résistance aux bactéries Gram négatif

Quelques aspects de la réaction immunitaire

Corrigé

28

Corps humain, santé

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Sujet inédit

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Le lipopolysaccharide (LPS) est un constituant (PAMP) très important de la paroi des bactéries Gram négatif, comme les salmonelles (par exemple, Salmonella typhi à l’origine de la fièvre typhoïde).

Des souches de souris mutantes sont particulièrement sensibles à l’infection par des bactéries Gram négatif, mais elles résistent parfaitement à d’autres bactéries.

Injecté seul à une souris, par voie intraveineuse, à forte concentration, le LPS déclenche un choc septique (fièvre, accélération du rythme cardiaque et de la respiration, etc.) qui peut être mortel. Ce choc septique est dû à la production d’une grande quantité de cytokines inflammatoires, à l’origine d’une réaction inflammatoire excessive.

> À partir des informations extraites de l’analyse des documents 1, 2 et 3, mises en relation avec vos connaissances, proposez une explication à la forte sensibilité de ces souris mutantes aux bactéries Gram négatives.

Document 1

Le LPS et le système immunitaire inné


a. Des chercheurs ont injecté, par voie intraveineuse, du LPS à des souris témoins T et à des souris appartenant à des souches sensibles aux bactéries Gram négatives (souris S). Le graphique renseigne sur la survie des souris T et S après l’injection de LPS.

b. Au cours de la même expérimentation, les chercheurs ont déterminé l’évolution des concentrations plasmatiques des cytokines inflammatoires dans les heures qui ont suivi l’injection de LPS. Le graphique indique les résultats obtenus chez les souris T et S.

Document 2

LPS et cytokines sécrétées par des macrophages


Les chercheurs ont ensuite réalisé des cultures de macrophages provenant des souris T et S. Ils ont ajouté du LPS, à différentes concentrations, au milieu de culture, puis ont suivi la production de cytokines par les macrophages. Le graphique renseigne sur cette production en fonction de la concentration du LPS.

Document 3

Données génétiques

Le croisement de souris T et de souris S engendre une génération de souris F1 qui se comportent comme les souris T vis-à-vis du LPS.

Croisées entre elles, les souris F1 engendrent une génération F2 comportant ¾ de souris se comportant comme les souris T et ¼ de souris comme les souris S vis-à-vis du LPS.

Comprendre le sujet

  • Remarquer que les documents ne sont pas directement en rapport avec les bactéries Gram négatif mais avec le LPS, un constituant isolé de leur paroi.
  • La façon dont les souris S se comportent vis-à-vis de LPS permet d’expliquer pourquoi elles sont peu résistantes vis-à-vis des bactéries Gram négatif.
  • Penser au système de reconnaissance des microorganismes par les macrophages et aux conséquences de la reconnaissance (sécrétion de cytokines).
  • Penser qu’une réaction inflammatoire est nécessaire au déclenchement d’une réaction immunitaire efficace mais, qu’excessive, elle peut être dangereuse.

Mobiliser ses connaissances

  • La réaction immunitaire innée repose sur des mécanismes de reconnaissance et d’action très conservés au cours de l’évolution.
  • La réaction inflammatoire aiguë est un mécanisme essentiel car mettant en jeu des molécules à l’origine de symptômes stéréotypés ; elle prépare le déclenchement de l’immunité adaptative.
  • Penser à cette notion générale : un signal chimique externe à une cellule ne peut être détecté par cette dernière que si elle possède un récepteur (en réalité, de nombreux exemplaires du même récepteur) susceptible de fixer le signal ; cela est suivi d’un changement dans l’activité de la cellule.
Corrigé

Exploitation du document 1 a

Les souris témoins sont toutes mortes au bout de trois jours, alors qu’il n’y a aucune mortalité chez les souris S même au bout de sept jours. L’injection de LPS a provoqué un choc septique chez les souris témoins et n’a eu aucun effet sur les souris S qui sont donc insensibles au LPS.

Exploitation du document 1 b

  • À la suite de l’injection de LPS, il y a une forte augmentation de la concentration en cytokines inflammatoires chez les souris témoins, alors que cette augmentation est négligeable chez les souris S.
  • La forte augmentation de la concentration traduit une forte production de cytokines à l’origine du choc septique ayant entraîné la mort des souris témoins.
  • L’absence de production de cytokines par les souris S explique l’absence de choc septique et donc leur survie à l’injection de LPS.

Exploitation du document 2

  • Les macrophages des souris témoins, in vitro, sécrètent des cytokines dès que la concentration de LPS dépasse 0,1 ng/mL, puis d’autant plus que la concentration de LPS augmente.
  • Par contre, les macrophages des souris S ne sécrètent pratiquement pas de cytokines, quelle que soit la concentration de LPS.
  • Les macrophages des souris S ne sont pas stimulés par le LPS contrairement aux macrophages des souris témoins.

Exploitation du document 3

  • Les hybrides F1 ont le phénotype [sensible au LPS] ; ce phénotype est donc dominant.
  • La génération F2 est obtenue dans les proportions 3/4-1/4, ce qui signifie que pour le caractère considéré, les deux souches ne diffèrent que par les allèles d’un seul gène.
  • La sensibilité au LPS des souris étant due à un seul gène, on peut affirmer qu’il s’agit du gène qui code pour le récepteur (PRR) des macrophages au LPS.
  • Dans le cas des souris témoins, l’allèle code pour un récepteur fonctionnel, alors que pour les souris S, le récepteur est non fonctionnel ou absent.

Bilan

Lorsque les souris S sont infectées par des bactéries Gram négatif, leurs macrophages ne les reconnaissent pas, car ils sont privés de récepteur (PRR) fonctionnel vis-à-vis du LPS (PAMP). En conséquence, ils ne sont pas ou peu activés et, ne produisant pas de cytokines, ils ne peuvent déclencher de réaction inflammatoire.

Les bactéries Gram négatif se multiplient donc librement et sont à l’origine d’une septicémie qui peut être mortelle.

En revanche, elles ne provoquent pas de choc septique, puisqu’il n’y a pas de sécrétion de cytokines.