Niveau : moyen. Durée estimée : 50 min. 10 exercices corrigés, la plupart sur des expériences ou des calculs.
Rappel des notions clés
Face à une expérience, compare chaque lot à un témoin qui n'en diffère que par un facteur : si le résultat change, ce facteur est nécessaire. Exemple : sans lymphocytes B (LB), des souris ne produisent pas d'anticorps contre un antigène (une molécule reconnue comme étrangère), contrairement aux souris témoins ; les LB sont donc nécessaires.
Les lymphocytes T (LT) mûrissent dans le thymus, les LB dans la moelle osseuse. Une cellule présentatrice de l'antigène (CPA) en présente des fragments aux LT. Les lymphocytes qui reconnaissent l'antigène sont sélectionnés, se multiplient en un clone (cellules issues d'une même cellule) et se différencient : l'ensemble prend plusieurs jours. Une partie du clone devient des cellules mémoire, à longue durée de vie.
| Lymphocyte | Il devient | Son action |
|---|---|---|
| LB | Plasmocyte | Sécrète des anticorps : ils neutralisent l'antigène libre et facilitent sa phagocytose (son ingestion par un macrophage). |
| LT CD4 | LT auxiliaire | Sécrète des interleukines, messagers qui stimulent la multiplication des LB et des LT CD8. |
| LT CD8 | LT cytotoxique | Détruit les cellules infectées. |
Formules à retenir :
- Après $n$ divisions, une cellule donne $N = 2^n$ cellules.
- Facteur de multiplication : $k = \dfrac{\text{valeur finale}}{\text{valeur initiale}}$.
Piège classique : les anticorps ne détruisent pas les cellules infectées. Ils neutralisent l'antigène hors des cellules ; une cellule infectée est détruite par un LT cytotoxique.
Exercices : niveau facile
Exercice 1 : Pendant une infection virale, la cellule 1 sécrète des protéines qui se fixent sur le virus. La cellule 2, collée à une cellule infectée, la tue. La cellule 3 libère des interleukines. Nomme chaque cellule et le lymphocyte dont elle est issue.
Correction :
Pars de l'action pour trouver la cellule, puis remonte au lymphocyte d'origine.
1 : plasmocyte, issu d'un LB. 2 : LT cytotoxique, issu d'un LT CD8. 3 : LT auxiliaire, issu d'un LT CD4.
Exercice 2 : Pendant une grippe, le virus est dans des cellules des voies respiratoires, où il se multiplie, mais aussi libre entre les cellules. Un élève écrit : « Les anticorps détruisent les cellules infectées. »
a) Corrige sa phrase.
b) Nomme la défense qui agit sur chacune des deux formes du virus.
Correction :
Sépare l'extérieur et l'intérieur des cellules.
a) Les anticorps ne tuent pas les cellules infectées : ils se fixent sur les virus libres, les neutralisent et facilitent leur phagocytose.
b) Virus libre : anticorps sécrétés par les plasmocytes. Virus dans une cellule : LT cytotoxiques, qui détruisent la cellule infectée.
Exercice 3 : On met 4 h des LT d'une souris infectée depuis 8 jours par le virus X avec des cellules de souris de même lignée, puis on compte les cellules détruites (données fictives) : 5 % des cellules non infectées, 6 % de celles infectées par le virus Y, 68 % de celles infectées par X. Que montrent ces résultats ? Justifie avec les chiffres.
Correction :
Compare au témoin non infecté (5 %) : virus Y, 6 %, pas de destruction ; virus X, 68 %, destruction massive.
Ces LT cytotoxiques ne détruisent que les cellules infectées par le virus qui les a activés : leur action est spécifique.
Exercices : niveau moyen
Exercice 4 : Une souris A reçoit une toxine bactérienne rendue inoffensive. Trois semaines plus tard, des souris neuves reçoivent son sérum (liquide du sang sans cellules) ou ses LT, puis une dose mortelle de toxine (données fictives).
Survivantes : lot 1, sérum de A, 10 sur 10 ; lot 2, LT de A, 0 sur 10 ; lot 3, sérum d'une souris neuve, 0 sur 10.
Qu'est-ce qui protège ? Justifie et nomme les cellules qui l'ont produit.
Correction :
Le lot 3 ne diffère du lot 1 que par l'immunisation du donneur : la protection vient d'une molécule du sérum de A (sans cellules), et non de ses LT (lot 2).
Ce sont les anticorps contre la toxine, qui la neutralisent ; ils sont sécrétés par des plasmocytes issus de LB.
Exercice 5 : On cultive 6 jours des lymphocytes de souris avec des macrophages (CPA), puis on dose les anticorps contre un antigène (données fictives).
Culture 1, LB et antigène : aucun anticorps. Culture 2, LT CD4 et antigène : aucun. Culture 3, LB, LT CD4 et antigène : beaucoup. Culture 4, LB et LT CD4 sans antigène : aucun.
Quelles conditions faut-il pour obtenir des anticorps ? Explique le rôle des LT CD4.
Correction :
Compare la culture 3 à chacune des autres : sans LT CD4 (1), sans LB (2) ou sans antigène (4), aucun anticorps. Activés par l'antigène que présentent les macrophages, les LT CD4 deviennent auxiliaires ; leurs interleukines stimulent la multiplication des LB et leur différenciation en plasmocytes.
Il faut à la fois l'antigène, des LB et des LT CD4.
Exercice 6 : Un LB sélectionné se divise toutes les 12 h pendant 5 jours, comme toutes ses cellules filles (données fictives).
a) Calcule le nombre de cellules du clone obtenu.
b) Explique pourquoi les anticorps n'apparaissent que plusieurs jours après un premier contact avec l'antigène.
Correction :
a) Compte d'abord les divisions : 5 jours font 120 h, soit $120 \div 12 = 10$ divisions, et chacune double l'effectif : $N = 2^{10} = 1\,024$.
Le clone compte $1\,024$ cellules.
b) Sélection des rares LB spécifiques, une dizaine de divisions, puis différenciation en plasmocytes : ces étapes prennent plusieurs jours.
Exercice 7 : Chez une souris neuve, 1 LT CD8 sur $200\,000$ reconnaît un antigène du virus X. Après une infection par X, 1 sur $2\,000$ le reconnaît ; ce sont surtout des cellules mémoire (données fictives).
a) Par combien cette fréquence a-t-elle été multipliée ?
b) Avec l'exercice 6, explique pourquoi une deuxième infection par X est éliminée plus vite.
Correction :
a) Divise la fréquence finale par la fréquence initiale : $k = \dfrac{1/2\,000}{1/200\,000} = \dfrac{200\,000}{2\,000} = 100$.
La fréquence a été multipliée par 100.
b) Le clone de départ est 100 fois plus grand. Comme $2^6 = 64$ et $2^7 = 128$, il faut 6 à 7 divisions de moins pour obtenir autant de LT cytotoxiques : la réponse secondaire est plus rapide et plus forte.
Exercices : niveau difficile
Exercice 8 : Des souris, privées ou non de thymus à la naissance, sont infectées par un virus ; dix jours plus tard, on recherche anticorps et cellules infectées (données fictives).
Lot 1, souris normales : anticorps, cellules infectées éliminées. Lot 2, sans thymus : très peu d'anticorps, cellules infectées présentes. Lot 3, sans thymus, avec des LT CD4 injectés : anticorps, cellules infectées présentes. Lot 4, sans thymus, avec des LT CD4 et CD8 injectés : anticorps, cellules infectées éliminées.
Explique le rôle du thymus, des LT CD4 et des LT CD8.
Correction :
Compare les lots deux à deux. Sans thymus, pas de LT, puisqu'ils y mûrissent (lots 1 et 2) ; les LT CD4 rétablissent les anticorps (lots 2 et 3) ; les LT CD8, devenus cytotoxiques, éliminent les cellules infectées (lots 3 et 4).
Le thymus fournit les LT ; les LT CD4 sont indispensables aux anticorps, les LT CD8 à la destruction des cellules infectées.
Erreur à éviter : dire que les LT CD8 agissent seuls ; aucun lot ne les teste sans LT CD4.
Exercice 9 : Inès attrape la grippe pour la première fois. Raconte sa réponse adaptative, de la capture du virus à la guérison, en nommant dans l'ordre les cellules et les molécules en jeu, puis dis ce qui la protégera si le même virus revient.
Correction :
Suis le virus, puis les lymphocytes : capture par des CPA, qui en présentent des fragments aux LT ; sélection des LB, LT CD4 et LT CD8 qui le reconnaissent ; LT CD4 devenus auxiliaires, dont les interleukines stimulent la multiplication des LB et des LT CD8 ; plasmocytes, dont les anticorps neutralisent les virus libres ; LT cytotoxiques, qui détruisent les cellules infectées.
Des cellules mémoire restent : si le même virus revient, la réponse sera plus rapide et plus forte.
Exercice 10 : On mesure la fixation des anticorps d'une personne vaccinée contre la souche de grippe A1 (données fictives, en % de la fixation sur A1). Virus A1 : 100 %. Virus A2, apparu l'hiver suivant, dont une protéine de surface a légèrement changé : 20 %. Virus B, d'un autre type : 0 %.
a) Explique ces résultats.
b) Déduis-en pourquoi le vaccin contre la grippe doit être actualisé régulièrement.
Correction :
a) Un anticorps se fixe sur une forme précise d'antigène. A1, forme exacte : fixation maximale ; A2, forme un peu modifiée : fixation faible ; B, autres antigènes : aucune.
b) Les virus de la grippe changent, et la mémoire reconnaît mal une souche modifiée. Le vaccin doit donc contenir les virus en circulation : l'OMS émet deux fois par an des recommandations sur sa composition, pour les hémisphères Nord et Sud.
Bilan et conseils
Ce qu'il faut retenir : face à une expérience, écris la comparaison avant la conclusion (« le lot 3 ne diffère du lot 1 que par…, or…, donc… »), puis nomme la cellule responsable.
Ces notions sont au programme de spécialité SVT de première (BO du 22 janvier 2019) ; le détail moléculaire de la présentation de l'antigène et des recombinaisons de gènes n'y est pas attendu.
Sources
- Programme de SVT de première générale, BO spécial n°1 du 22 janvier 2019.
- OMS, « Grippe saisonnière », 28 février 2025.