Les effets anti-inflammatoires d'un mélange de plantes médicinales

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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 : 2015 | Académie : Nouvelle-Calédonie

 

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Nouvelle-Calédonie • Novembre 2015

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Les effets anti-inflammatoires d’un mélange de plantes médicinales

La polyarthrite rhumatoïde est une maladie inflammatoire articulaire douloureuse persistante qui évolue par poussées inflammatoires et gagne peu à peu de nouvelles articulations. Des études ont montré que l’initiation et le maintien de l’état inflammatoire impliquaient des macrophages activés au niveau des articulations.

On étudie sur des macrophages de souris les effets anti-inflammatoires d’un mélange de plantes médicinales appelé APR.

> À partir de la mise en relation des informations dégagées des documents et de vos connaissances, montrez que l’APR pourrait constituer un anti-inflammatoire pour soulager les malades atteints de polyarthrite rhumatoïde.

DOCUMENT 1 Schéma simplifié de l’activation d’un macrophage

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COX-2 : enzyme cyclo-oxygénase permettant la synthèse des prostaglandines à partir de l’acide arachidonique.

DOCUMENT 2 Effet de I’APR sur l’expression du gène codant la COX-2

Des macrophages en culture sont traités pendant 12 h selon trois conditions faisant varier la présence de LPS1 et d’APR.

Leurs ARN messagers sont extraits. On recherche la présence d’ARNm issus de l’expression du gène codant la COX-2.

Le tableau suivant montre le niveau d’expression de ces ARNm en fonction des conditions expérimentales choisies.

Conditions du traitement

Témoin : absence de LPS et de APR

LPS (1 µg.mL–1) 
absence de APR

LPS (1 µg.mL–1) +
APR (150 µg.mL–1)

Présence d’ARNm
12 h après traitement

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Donnée : l’intensité de la bande noire est proportionnelle à la quantité de molécules présentes.

D’après Choi et coll., Molecular Medicine Reports, vol. 9, no 5, p. 1569-1574, 2014.

1. LPS : lipopolysaccharide impliqué dans l’activation du processus inflammatoire.

DOCUMENT 3 Influence de l’APR sur la survie cellulaire

Le pourcentage de survie des macrophages de souris cultivés in vitro a été mesuré à 12 h et 24 h après traitement :

« témoin » : absence d’APR et LPS ;

« LPS » : présence de 1 µg.mL–1 de LPS ;

« LPS + APR » : présence de 1 µg.mL–1 de LPS et de 150 µg.mL–1 d’APR.

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D’après Choi et coll., Molecular Medicine Reports, vol. 9, no 5, p. 1569-1574, 2014.

Document 4 Influence de l’APR sur l’activation des macrophages

L’activation des macrophages se traduit par des modifications morphologiques comme un allongement cellulaire.

Ces modifications morphologiques des macrophages ont été observées au microscope optique en présence ou absence de LPS avec ou sans traitement par l’APR.

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D’après Choi et coll., Molecular Medicine Reports, vol. 9, n5, p. 1569-1574, 2014.

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

À l’aide des informations tirées des documents, il s’agit d’expliquer comment le mélange APR, en limitant la production de prostaglandines, permet de réduire la réaction inflammatoire de la polyarthrite.

Pour cela, il est nécessaire d’avoir une vue d’ensemble des différents documents afin de bien repérer l’apport de chacun d’entre eux pour mieux organiser la réponse.

Pour chaque document, essayez d’appliquer la méthode comparative, à savoir comparer les résultats d’expériences qui ne diffèrent que par un seul facteur.

Mobiliser ses connaissances

La réaction inflammatoire aiguë est un mécanisme essentiel de l’immunité innée. Elle fait suite à une infection ou à la lésion d’un tissu et met en jeu des molécules à l’origine de symptômes stéréotypés (chaleur, rougeur, gonflement, douleur).

Les macrophages sont des cellules de l’immunité innée. Ils possèdent des récepteurs pouvant reconnaître des molécules d’origine pathogène ou des substances issues de lésions tissulaires. Cette reconnaissance induit la sécrétion de substances pro-inflammatoires comme les prostaglandines par ces macrophages mobilisés.

Corrigé

Corrigé

Introduction

Les macrophages sont des cellules de l’immunité innée impliquées dans la réaction inflammatoire. Leur activation chronique et trop importante au niveau des articulations est à l’origine d’une maladie inflammatoire : la polyarthrite rhumatoïde.

Les chercheurs s’interrogent sur la possibilité d’utiliser un mélange de plantes médicinales (APR) afin d’agir sur les macrophages et s’opposer ainsi à l’inflammation.

I. Les trois phases de l’activité d’un macrophage (document 1)

Phase 1 : la reconnaissance du « signal d’activation » par le macrophage entraîne son activation.

Phase 2 : l’activation se traduit par une augmentation de l’expression du gène COX-2 entraînant la synthèse de prostaglandines.

Phase 3 : sécrétion de prostaglandines, agents responsables de l’inflammation.

L’APR pourrait-il agir sur l’une ou l’autre de ces phases ?

II. Action de l’APR sur les macrophages (document 4)

1. Action de l’APR seul

En l’absence de LPS, on constate que l’APR seul ne provoque pas de changement de forme des macrophages ; il n’y a donc pas d’activation.

2. Action du LPS seul

On constate qu’un certain nombre de macrophages sont allongés, ce qui traduit leur activation. Le LPS correspond donc à un « signal d’activation » (voir le document 1).

3. Action de l’APR sur les macrophages activés par le LPS

Il n’y a aucune modification de la morphologie des macrophages. Cela signifie que l’APR bloque leur activation par le LPS.

III. L’APR et la sécrétion de prostaglandines (document 2)

Notez bien

L’expression d’un gène débute par sa transcription, qui consiste en la synthèse d’ARN messager à partir de la séquence du brin transcrit du gène.

En comparant les colonnes 1 et 2 du tableau, on constate que l’expression du gène COX-2 est nettement plus importante en présence de LPS qu’en son absence.

Le LPS induit une synthèse plus importante de prostaglandines.

En comparant les colonnes 2 et 3 du tableau, on constate que l’expression du gène COX-2 sous l’action du LPS est diminuée par l’APR et devient comparable à celle qui existe en l’absence de LPS (colonne 1).

L’APR inhibe la synthèse accrue de prostaglandines provoquée par le LPS.

IV. L’APR et la mortalité des macrophages (document 3)

Notez bien

Il manque dans ce document 3 une information sur l’action de l’APR seul sur les macrophages. Elle est probablement nulle.

L’influence de l’APR se manifeste au bout de 24 heures. Par comparaison avec le témoin, on voit que le LPS n’a aucune action sur la mortalité des macrophages. La comparaison LPS seul et LPS + APR montre que l’APR provoque une mortalité d’environ 40 % des macrophages activés par le LPS.

L’APR n’agit que sur les macrophages ayant reconnu un signal d’activation (ici le LPS).

Bilan

Sur des macrophages en culture, le mélange de trois plantes médicinales (APR) inhibe l’activation provoquée par des signaux d’activation comme le LPS. Cette inhibition se traduit, en particulier par un blocage de la synthèse de prostaglandines responsables de la réaction inflammatoire induite par le LPS.

En outre, L’APR entraîne une mortalité accrue des macrophages activés par le LPS, donc une diminution du nombre de cellules sécrétrices de prostaglandines.

Si l’effet de l’APR est le même dans l’organisme que sur les macrophages en culture, l’APR semble être un médicament utilisable comme anti-inflammatoire et donc potentiellement comme traitement de la polyarthrite rhumatoïde.

Info

Le LPS est une substance localisée dans la paroi des bactéries GRAM-, or la polyarthrite n’est pas due à une infection bactérienne mais à des substances issues de lésions articulaires, substances qui constituent des signaux d’activation qui ne sont pas obligatoirement inhibés par l’APR.

Encore faudrait-il que l’APR agisse sur des macrophages stimulés par autre chose que le LPS, car rien n’indique qu’il soit impliqué dans la maladie.