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L'immunité

Risque infectieux et protection de l’organisme

Lycée Général et technologique

Terminale STL

Introduction

Organisation des séances

Scénario organisé en 4 séances pour un total de 6h00.

  • Séance 1 : 1h00

  • Séance 2 : 1h00

  • Séance 3 : 1h00

  • Séance 4 : 3h00

Objectifs visés

  • Montrer que la réaction inflammatoire est une réponse innée.
  • Découvrir des acteurs cellulaires impliqués dans la mise en place de cette réaction inflammatoire.
  • Établir des liens entre ces acteurs, leurs caractéristiques, leurs modalités d’action et les signes cliniques de l’inflammation.
  • Étudier et comprendre la découverte historique du pouvoir phagocytaire de certaines cellules immunitaires et l’implication de ces cellules dans l’initiation de la réponse adaptative.
  • Découvrir les modalités de coopération cellulaire dans la mise en place des réponses immunes.
  • Distinguer les modalités d’action des lymphocytes B de celles des lymphocytes T.
  • Identifier les intérêts thérapeutiques ou diagnostiques des anticorps circulants.

Pré-requis

Notions acquises en 3e

  • Contamination et infection d’un organisme par un pathogène.
  • Reconnaissance d’éléments étrangers par des cellules du système immunitaire (exemple : leucocytes).
  • Phagocytose des éléments étrangers par certains leucocytes.
  • Rôles essentiels des lymphocytes B et T dans le déroulement des réponses immunes.
  • Mémoire immunitaire et vaccination.

Capacités/Compétences mobilisées

  • Connaître les étapes essentielles d’une démarche d’investigation.
  • Exploiter, avec méthode, des résultats expérimentaux.
  • Conduire de manière autonome une démarche expérimentale.
  • Construire son compte-rendu d’activité pour atteindre le ou les objectifs fixés.

Séance 1

Durée

1h00

Situation déclenchante

Quelques photographies présentant une ou des zones corporelles ayant subi un traumatisme avec infection. Possibilité de présenter en parallèle un stade avancé de guérison.
Il s’agit ici de permettre aux élèves de s’exprimer, de faire part de leurs acquis (programme de 3e). Quelques expressions ou termes intéressants, utiles pour les études à suivre, peuvent être retenus : traumatisme, infection, agent infectieux (pathogène), soi, non-soi, réaction de l’organisme, gonflement, suintement, rougeur, réaction immunitaire, guérison.
La séquence Corpus « Le soi et le non-soi » peut, dans ce contexte, apporter des précisions, des compléments d’informations.

Problème

Que se passe-t-il, dans un premier temps, lors d’une agression de l’organisme par un agent pathogène ? Quels acteurs cellulaires interviennent pour neutraliser l’agent infectieux et ainsi favoriser son éradication ? Pourquoi observe-t-on toujours (en temps normal) des signes cliniques caractéristiques comme la rougeur, le gonflement, la chaleur et la douleur ?
Afin de découvrir quelques acteurs cellulaires impliqués dans l’initiation de la réaction inflammatoire, il peut être intéressant de comparer, sur le plan histologique et cytologique, une préparation de coupe de peau non lésée à une autre, inflammée. Les acteurs immunitaires ayant infiltré la zone lésée pourront être identifiés à l’aide de supports pédagogiques fournis pendant la séance.

Supports

  • Préparations du commerce de frottis sanguins.
  • Banque d’images de l’Inserm (rubriques Immunologie ; Peau).
  • Reconnaissance de cellules immunitaires : exemple sur le site Acces de l’ENS Lyon (rubriques Vie et santé ; Immunité et vaccination ; Cellules immunes et organes lymphoïdes).

Consigne

Vous êtes technicien au laboratoire d’immunologie de l’hôpital de Creil. Vous vous êtes malencontreusement introduit un éclat de verre souillé dans la paume de la main, en manipulant trop brusquement, et sans aucun équipement individuel de protection. La zone traumatisée, lésée devient rapidement rouge, gonflée et douloureuse. Une réaction inflammatoire vient de se mettre en place, de manière innée et spontanée. Des acteurs cellulaires immunitaires sont entrés en jeu.
Féru d’immunologie, vous décidez de profiter du matériel d’observation de votre laboratoire pour entreprendre des recherches sur la zone de votre peau lésée. Vous désirez en effet identifier ces acteurs du système immunitaire potentiellement impliqués dans la mise en place de la réaction inflammatoire.
Votre compte rendu doit comporter des captures numériques rigoureusement légendées de vos observations. Vous disposez au laboratoire des documents ressources permettant de reconnaître, et donc d’identifier, tout type de tissus non lésés (atlas d’histologie par exemple) et tout type de cellules immunitaires.

Activités

Dans ce type d’activité, chaque élève est amené à observer et comparer deux coupes de peau humaine : l’une lésée, l’autre non (notion de témoin). L’une des deux coupes peut être fournie sous forme de document imprimé en couleur (disponible dans l’Atlas d’histologie par exemple), l’autre étant une véritable préparation histologique.
L’élève est amené à réaliser une mise au point au microscope, suivie d’une ou de plusieurs captures numériques. Afin de légender rigoureusement sa production et de pouvoir identifier les tissus et les cellules présentes, des documents ressources, numériques ou non, sont mis à sa disposition.

Production attendue

Au terme de ses démarches, l’élève doit avoir construit sa propre production numérique dont la mise en forme permet une comparaison aisée des deux zones de peau. Les légendes doivent notamment mettre en avant les cellules immunitaires présentes dans la peau lésée, absentes dans l’autre zone tissulaire.

Bilan

Les granulocytes et les macrophages (ou monocytes) apparaissent comme les cellules immunitaires potentiellement (la preuve n’est pas apportée dans cette activité) impliquées dans la mise en place de la réaction inflammatoire.

Séance 2

Durée

1h00

Situation déclenchante

Reprise et commentaire à l’oral d’une production d’élève permettant la comparaison d’une coupe de peau lésée à une autre, non lésée.

Problème

Quelles sont les caractéristiques, les propriétés de ces cellules immunitaires ?

Supports

  • « Raconte-moi un visionnaire, Jenny Valladeau », séquence présentation d’Ilya Metchnikov et de ses recherches sur la banque d’images de l’Inserm (référence n° 54526).
  • Électronographie illustrant l’endocytose d’une bactérie par un phagocyte (banque d’images Inserm, référence n° 13773)
  • « C’est quoi, la phagocytose ? » interview de Jenny Valladeau, chercheuse à l’Inserm de Lyon, U1052 sur la banque d’images de l’Inserm (référence n° 55775).

Consigne

À la fin du XIXe siècle, Ilya Metchnikov, zoologiste russe, prix Nobel de médecine en 1908, entreprend de mettre en contact des phagocytes de grenouille, maintenus actifs, avec des bactéries pathogènes.
En étudiant les dessins ou schémas légendés d’observation réalisés par Metchnikov, identifiez les acteurs mis en jeu et schématisez les principales phases du processus immunitaire étudié.

Activités

À partir des supports proposés, chaque élève étudie, identifie et schématise les acteurs cellulaires impliqués dans la phagocytose. Ces schémas doivent par ailleurs illustrer les propriétés des phagocytes.

Production attendue

Réalisation d’un ou de plusieurs schémas simplifiés, strictement légendés, illustrant les principales étapes de la phagocytose. Les légendes portées sur les schémas doivent permettre l’identification des acteurs cellulaires impliqués dans cette phagocytose.
Quelques termes scientifiques utiles, accompagnés de leur définition, peuvent être proposés aux élèves éprouvant des difficultés à légender leur(s) production(s) schématique(s).

Bilan

Au terme de l’activité entreprise, la séquence Corpus « La réaction inflammatoire » peut être visualisée de nouveau. Elle illustre parfaitement le pouvoir phagocytaire (entre 02 min 05 s et 03 min 28 s) dont sont pourvus les phagocytes et rejoint les illustrations historiques de Metchnikov. Les schémas proposés par les élèves peuvent être discutés, corrigés ou affinés.
On soulignera l’importance des phénomènes de reconnaissance tridimensionnelle des peptides antigéniques pour le déclenchement de la phagocytose, ainsi que l’importance de la présentation de ces peptides antigéniques en fin de processus. Cette présentation permet l’initiation de la réponse adaptative.

Séance 3

Durée

1h00

Situation déclenchante

Reprise d’une électronographie ou d’une séquence vidéographique illustrant des cellules immunitaires en pleine activité. On note et on rappelle alors que la mise en place des réponses immunes nécessite une coopération étroite entre différentes catégories de cellules immunitaires.

Problème

Sur quoi cette coopération établie entre les cellules immunitaires repose-t-elle ? Quelles sont les modalités de communication entre ces cellules ?

Supports

  • Document présentant le dispositif de Djelloul Marbrook (exemple : TD spécifique n° 37 présenté sur le site de Canopé-académie de Bordeaux)
  • Players de la séquence Corpus « L’immunité adaptative » présentant les interleukines et le plasmocyte.

Consigne

Après avoir élaboré un dispositif expérimental ingénieux, Marbrook réalise une batterie d’expériences visant à comprendre comment des cellules immunocompétentes peuvent coopérer à la mise en place des réponses immunes.
À partir de l’exploitation des résultats expérimentaux obtenus par Marbrook dans son expérience historique, identifiez un des modes de coopération cellulaire indispensable à la mise en place d’une réponse immune efficace.

Activités

Chaque élève découvre et étudie, avec méthode, l’expérimentation menée par Marbrook. Il repère notamment les conditions de l’expérience témoin, compare les résultats obtenus et conclut en extrayant les notions essentielles.

Production attendue

Exploitation méthodologique des résultats expérimentaux et mise en évidence d’une nécessaire coopération LT4/LB avec communication par médiateurs chimiques entre ces acteurs immunitaires.

Bilan

Dans le cadre de l’immunité adaptative, l’obtention d’une réponse immune efficace nécessite une communication entre cellules immunocompétentes. Des médiateurs chimiques, nommés interleukines ou cytokines, sont sécrétés par les lymphocytes (ou CPA) activés et permettent la multiplication et la différenciation des LB immunocompétents en plasmocytes sécréteurs d’anticorps d’une part, et des LT8 immunocompétents en LT cytotoxiques d’autre part.

Séance 4

Durée

3h00

Situation déclenchante

Reprise de la séquence Corpus « L’immunité adaptive » avec arrêt sur image sur la neutralisation de l’antigène par les anticorps spécifiques. On rappelle ici que la réaction adaptative à médiation humorale repose sur la sécrétion d’anticorps par les plasmocytes. Ces molécules sont capables de reconnaître spécifiquement les déterminants antigéniques, de neutraliser l’antigène et de faciliter son élimination.

Problème

Quelles sont les caractéristiques des anticorps circulants ? Comment agissent-ils ?   

Supports

 

Consigne

Après avoir étudié la structure tridimensionnelle d’un anticorps circulant, démontrez par l’expérimentation ses propriétés de reconnaissance et de neutralisation spécifiques d’un antigène donné.

Activités

Les élèves opèrent, de manière autonome, la réalisation des deux tests. Grâce aux résultats obtenus, ils peuvent dégager les propriétés de solubilité, de reconnaissance et de fixation spécifiques des anticorps circulants sur l’antigène correspondant. L’utilisation des deux tests d’immunoreconnaissance comme outils de diagnostic est soulignée. L’utilisation des anticorps comme outils thérapeutiques peut aussi être envisagée (sérothérapie antitétanique par exemple).

Production attendue

Réalisation technique des deux tests immunologiques et obtention de résultats conformes dont l’exploitation permet la mise en évidence de certaines propriétés des anticorps circulants vis-à-vis des antigènes.

Bilan

Compte tenu de leur nature biochimique et de leur structure particulière, les anticorps circulants sont des molécules capables non seulement de reconnaître spécifiquement un déterminant antigénique, mais aussi de fixer l’antigène, permettant ainsi sa neutralisation.

Conclusion

Le scénario pédagogique proposé est accessible aux élèves de section technologique. Les capacités mises en jeu sont acquises depuis le collège ou la seconde. Les démarches proposées mettent l’accent sur les pratiques expérimentales. Les ressources Corpus permettent de compléter et expliciter les notions acquises au travers de ces démarches expérimentales. On valorise ici l’autonomie et l’esprit d’initiative.
L’étude de la réaction inflammatoire réalisée en série STL (enseignement de CBSV) peut prendre appui sur une démarche plus clinique, fondée sur des ressources telles que des bilans sanguins par exemple.
Dans un contexte clinique, et pour permettre aux élèves d’approcher la recherche scientifique post-bac, on pourra proposer l’étude ou l’observation de la séquence Corpus « L’anti-inflammatoire de demain ».
Afin de rappeler le principe de la vaccination (rappel de 3e) et l’utilité des vaccins, on pourra s’appuyer sur la séquence Corpus « La mémoire immunitaire », ainsi que sur la séquence vidéographique de la série « C’est pas sorcier », La fabrication d’un vaccin, présentée sur lesite.tv.

Vidéos utilisées

Suggestion de scénarios pédagogiques