Annale corrigée Pratique du raisonnement scientifique 1 Ancien programme

Une nouvelle arme pour lutter contre le staphylocoque doré

Asie • Juin 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

Une nouvelle arme contre le staphylocoque doré

Le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) est une bactérie présente sur la peau et dans les voies nasales des êtres humains.

Parfois, des souches virulentes de staphylocoque doré peuvent causer une infection, le plus souvent locale, mais qui peut aussi être généralisée et s'avérer potentiellement mortelle quand les bactéries pénètrent dans la circulation sanguine et se propagent à d'autres organes.

Pour lutter contre cette bactérie, on dispose d'antibiotiques, substances chimiques permettant de détruire des bactéries ou d'empêcher leur développement  mais ils sont parfois inefficaces et les rechutes (reprises de l'infection) sont fréquentes.

Des chercheurs ont tenté d'améliorer le traitement par antibiotiques en les combinant à des anticorps.

On cherche à expliquer comment la combinaison antibiotique-anticorps pourrait rendre plus efficaces les traitements contre le staphylocoque doré et ainsi éviter les rechutes.

document 1 L'infection par le staphylocoque doré

Suite à une blessure, par exemple, le staphylocoque doré peut pénétrer dans l'organisme.

Face à sa multiplication dans le milieu extracellulaire, des défenses immunitaires innées se mettent en place. Ceci se traduit par la phagocytose des bactéries par les macrophages.

Cependant, les macrophages ne parviennent pas à détruire la totalité des staphylocoques phagocytés. En effet, certains staphylocoques peuvent échapper à la destruction et se multiplier à l'intérieur même des macrophages.

Photographies prises au microscope électronique d'un macrophage ayant phagocyté un staphylocoque doré

Staphylocoques dorés dans le cytoplasme d'un macrophage

1 h après phagocytose

24 h après phagocytose© 2003, American Society for Microbiology – Seral et coll. in Antimicrobial Agents and Chemotherapy

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D'après S. Lemaire, Étude de l'activité de l'ertapénème vis-à-vis des infections bactériennes, 2003

document 2 Action des antibiotiques sur le staphylocoque doré

Le graphique ci-dessous montre l'action d'un antibiotique, injecté à = 0, sur le staphylocoque doré présent à l'extérieur des cellules (forme extracellulaire) ou à l'intérieur (forme intracellulaire) dans des cultures cellulaires de macrophages.

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D'après Sophie M. Lehar et al., Nature, 2015

document 3 Rôle des anticorps dans le traitement antibiotique contre le staphylocoque doré

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Pour améliorer le traitement antibiotique contre les formes intracellulaires du staphylocoque doré, on associe un antibiotique inactif à un anticorps spécifique de la bactérie.

Ces conjugués anticorps-antibiotiques inactifs reconnaissent les staphylocoques dorés et s'y accrochent.

Ils pénètrent ainsi avec les bactéries à l'intérieur des macrophages où ils subissent l'action de substances chimiques nommées protéases qui libèrent et activent les antibiotiques.

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D'après Sophie M. Lehar et al., Nature, 2015

document 4 Efficacité de l'action des antibiotiques contre le staphylocoque doré intracellulaire

On mesure la persistance de staphylocoques dorés intracellulaires dans les reins de souris quatre jours après le début de l'infection lors de différents traitements.

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D'après Aline Aurias, La Recherche, 2016

À l'aide de l'exploitation des documents proposés, indiquez la bonne réponse dans chaque série de propositions.

1. D'après le document 1, les macrophages :

a) sont totalement inefficaces contre les staphylocoques dorés.

b) se multiplient à l'intérieur des staphylocoques dorés.

c) sont des refuges intracellulaires pour les staphylocoques dorés.

d) détruisent tous les staphylocoques dorés.

2. D'après le document 2, les rechutes après un traitement antibiotique sont dues au fait que les antibiotiques contre le staphylocoque doré :

a) ont la même efficacité contre les formes intracellulaires et extracellulaires de la bactérie.

b) sont plus efficaces contre la forme extracellulaire que contre la forme intracellulaire de la bactérie.

c) sont plus efficaces contre la forme intracellulaire que contre la forme extracellulaire de la bactérie.

d) sont totalement inefficaces contre les formes intracellulaires et extracellulaires de la bactérie.

3. D'après le document 3, les anticorps conjugués aux antibiotiques :

a) empêchent les staphylocoques dorés de pénétrer dans les macrophages.

b) détruisent les macrophages.

c) détruisent les staphylocoques dorés à l'extérieur des macrophages.

d) favorisent la pénétration des antibiotiques dans les macrophages.

4. D'après le document 3, les protéases produites par les macrophages permettent :

a) la prolifération des bactéries intracellulaires.

b) l'activation des antibiotiques.

c) l'activation des anticorps.

d) la destruction des macrophages.

5. D'après le document 4, les antibiotiques conjugués aux anticorps :

a) sont totalement inefficaces contre la forme intracellulaire du staphylocoque doré.

b) sont moins efficaces contre la forme intracellulaire du staphylocoque doré que les antibiotiques seuls.

c) sont plus efficaces contre la forme intracellulaire du staphylocoque doré que les antibiotiques seuls.

d) sont aussi efficaces contre la forme intracellulaire du staphylocoque doré que les antibiotiques seuls.

6. D'après la mise en relation des documents proposés, pour qu'un traitement contre le staphylocoque doré puisse éliminer les formes extracellulaires et intracellulaires, il doit être composé :

a) d'un antibiotique et d'un antibiotique conjugué à un anticorps.

b) d'un antibiotique conjugué à un anticorps.

c) d'un antibiotique seul.

d) d'anticorps seuls.

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

En dehors de connaissances générales sur les macrophages, les anticorps, les antibiotiques et le phénomène de phagocytose, toutes les informations utiles pour apprécier la validité des propositions sont à retirer des documents proposés.

C'est un sujet qui, pour une question de type II.1, comporte beaucoup de documents dont la lecture et l'analyse prennent nécessairement du temps. Le sujet précise pour chaque série de propositions le document à consulter, ce qui est un guide précieux pour repérer rapidement la proposition correcte dans chaque série.

Pour extraire l'information pertinente, il est bon d'utiliser la méthode comparative, c'est-à-dire comparer le résultat de deux expériences différant par un seul paramètre.

Mobiliser ses connaissances

Les macrophages sont des cellules de l'immunité innée qui, grâce à leurs récepteurs, reconnaissent des motifs moléculaires portés par les microbes. Ils phagocytent ces derniers et sécrètent des cytokines, point de départ d'une réaction inflammatoire.

Corrigé

1. c) Exact. Le texte indique que certains staphylocoques phagocytés résistent à la destruction : le macrophage devient un refuge intracellulaire pour le staphylocoque.

a) Faux. Les macrophages peuvent phagocyter les staphylocoques et, s'ils ne parviennent pas à détruire la totalité des staphylocoques, ils en éliminent beaucoup, ce qui prouve qu'ils ne sont pas totalement inefficaces.

b) Faux. C'est l'inverse  ce sont les staphylocoques qui peuvent se multiplier à l'intérieur des macrophages.

d) Faux. Certains staphylocoques peuvent échapper à la destruction.

2. b) Exact. La comparaison des courbes « Staphylocoques intracellulaires + antibiotiques » et « Staphylocoques extracellulaires + antibiotiques » indique que le nombre de staphylocoques extracellulaires survivants est inférieur à 100 au bout de 25 heures, alors qu'il est de 106 pour les formes intracellulaires. L'antibiotique est donc beaucoup plus efficace contre les formes extracellulaires. C'est la persistance des formes intracellulaires qui est à l'origine des rechutes.

a), c) et d) Faux. Compte tenu de la réponse précédente, ces propositions sont fausses.

3. d) Exact. Les molécules d'antibiotiques sont fixées à des anticorps spécifiques du staphylocoque. Grâce à leurs sites de reconnaissance, les anticorps se lient alors aux antigènes du staphylocoque. Les macrophages phagocytent l'ensemble staphylocoque-anticorps-antibiotiques. Les antibiotiques se retrouvent ainsi dans le milieu intracellulaire du macrophage.

a) Faux. Le document montre le contraire.

b) Faux. Le document ne montre pas de destruction de macrophage.

c) Faux. Le document ne montre aucune destruction des staphylocoques à l'extérieur des macrophages sous l'action des anticorps.

4. b) Exact. Les protéases libèrent et activent les antibiotiques.

a) Faux. Les antibiotiques actifs à l'intérieur du milieu intracellulaire vont empêcher la prolifération des staphylocoques intracellulaires.

c) Faux. L'anticorps n'a été qu'un véhicule transporteur des antibiotiques activés par les protéases.

d) Faux. Les protéases ne détruisent pas les macrophages, elles agissent indirectement sur les staphylocoques intracellulaires par la libération des antibiotiques.

5. c) Exact. Le nombre de staphylocoques intracellulaires survivants après traitement par injection d'anticorps liés à des antibiotiques est nettement inférieur à ceux qui survivent après traitement aux antibiotiques seuls. Les antibiotiques associés aux anticorps sont donc plus efficaces que les antibiotiques seuls.

b) et d) Faux. Compte tenu de la réponse précédente, ces propositions sont fausses.

a) Faux. Les antibiotiques liés aux anticorps réduisent considérablement le nombre de staphylocoques survivants par rapport à l'injection d'eau salée (qui joue ici le rôle d'expérience témoin).

6. a) Exact. Les antibiotiques libres de ce traitement agissent efficacement sur les formes extracellulaires de staphylocoques et les antibiotiques liés aux anticorps sont efficaces sur les formes intracellulaires. Ce traitement sera donc très efficace car il permet d'agir sur toutes les formes de staphylocoques.

b) Faux. Seules les formes intracellulaires sont éliminées.

c) Faux. Ceci est efficace uniquement contre les bactéries extracellulaires.

d) Faux. D'après les informations dont nous disposons, les anticorps n'interviennent qu'en favorisant la phagocytose des staphylocoques par les macrophages.

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