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Vous êtes ici : Accueil / Thématiques / Immunité et vaccination / Outils numériques / Netbiodyn - Nouveau programme TS (2012) / La réaction inflammatoire aigüe, mécanime essentiel de l'immunité innée

Réaction inflammatoire aigüe

Modélisation numérique de la réponse inflammatoire

 

Contexte

 L'activité pédagogique proposée se place au sein du sous-thème "La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée". On se situe au tout début du programme d'immunologie.

Connaissances Capacités, attitudes

L'immunité innée ne nécessite pas d'apprentissage préalable, est génétiquement héritée et est présente dès la naissance. Elle repose sur des mécanismes de reconnaissance et d'action très conservés au cours de l'évolution. Très rapidement mise en oeuvre, l'immunité innée est la première à intervenir lors de situations variées (atteintes des tissus, infection, cancer). C'est une première ligne de défense qui agit d'abord seule puis se prolonge pendant toute la réaction immunitaire. La réaction inflammatoire aiguë en est un mécanisme essentiel. Elle fait suite à l'infection ou à la lésion d'un tissu et met en jeu des molécules à l'origine de symptômes stéréotypés (rougeur, chaleur, gonflement, douleur). Elle prépare le déclenchement de l'immunité adaptative.

Objectif et mots-clés. Organes lymphoïdes, macrophages, monocytes, granulocytes, phagocytose, mastocytes, médiateurs chimiques de l'inflammation, réaction inflammatoire, médicaments anti-inflammatoires. Il s'agit sur un exemple de montrer le déclenchement d'une réaction immunitaire et l'importance de la réaction inflammatoire.

Observer et comparer une coupe histologique ou des documents en microscopie avant et lors d'une réaction inflammatoire aiguë.

Recenser, extraire et exploiter des informations, sur les cellules et les molécules impliquées dans la réaction inflammatoire aiguë.

Recenser, extraire et exploiter des informations, y compris expérimentales, sur les effets de médicaments antalgiques et anti-inflammatoires. 

Extrait B.O 13 octobre 2011 - Thème 3-A-1 : La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée.
Les passages surlignés correspondent à des points développés dans la proposition pédagogique ci-dessous.

  

 

Situation déclenchante et problématique

Pour introduire la notion de réaction inflammatoire aigüe, on peut s'appuyer sur une situation concrète, par exemple  :

Vous vous blessez lors d’une chute. Une plaie se forme au niveau de la peau. Cette lésion est à l’origine d’une infection bactérienne. En peu de temps, la plaie est gonflée, rouge, douloureuse et chaude : ce sont les manifestations visibles1 de la réaction inflammatoire dite aigüe.

 

1Le médecin romain Celse, dès le Ier siècle de notre ère, décrivait les symptômes de l'inflammation des tissus par la une formule devenue célèbre : « Rubor et tumor cum calore et dolore »

Des documents d'histologie illustrant la différence entre une peau saine et une peau pendant la réaction inflammatoire aigüe peuvent venir compléter le portrait d'une réaction inflammatoire. En condition normale, c'est-à-dire das le cas d'une peau saine, seules certaines cellules immunitaires sont présentes dans la peau. il s'agit des mastocytes et des phagocytes (macrophages et cellules dendritiques). On dit que ces cellules sont des cellules résidentes. Lors d'une infection, des leucocytes circulants et en particulier des granulocytes (neutrophiles, basophiles et éosinophiles) sont observables. La réaction inflammatoire aigüe est donc caractérisée par le recrutement de leucocytes initialement présents dans le circulation sanguine vers le lieu de l'infection.  

Il s'agira alors d'identifier les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu lors du déclenchement de la réaction inflammatoire aigüe.

Pour répondre à cette problématique, on s'appuie sur des modélisations d'expérimentations réellement menées par les immunologistes, mais  non réalisables au lycée. Une documentation scientifique vient en soutien pour compléter l'apport des modélisations.

Remarque : nous n'incluons pas le déroulement de la phagocytose dans cette étude. Il s'agit plutôt de mettre en relief un ensemble d'événements contribuant à rassembler les cellules phagocytaires sur les lieux d'infection.

 

Les ressources mises à disposition des élèves

  • Modèles à exploiter avec netBiodyn
Expériences de référence Modèles permettant de reproduire les conditions expérimentales
Mesure de la proportion de cellules dendritiques mobiles dans un derme avant et après injection de billes en plastique ou d'un ver parasite. Référence : un derme sain contient environ 80% de cellules dendritiques mobiles.

dendritic_cell.nbd (télécharger)

Mesure de la concentration en TNF dans le milieu de culture de macrophages isolés à partir de souris infectées par le virus de l'herpès. On utilise deux groupes de souris infectées : des souris sauvages (témoin) et des souris mutantes qui n'expriment pas un récepteur de type PRR.  macrophages_in_vitro.nbd (télécharger)
Mesure de la quantité d'histamine et de prostaglandines libérées dans le milieu de culture de mastocytes au repos et de mastocytes après contact avec des bactéries. mastocytes.nbd (télécharger)
Mesure de la fluorescence dans les tissus proches des vaisseaux sanguins irriguant le muscle d'une souris, après injection (à t=0) d'un colorant fluorescent dans la circulation sanguine puis application (à t=30 minutes) d'histamine dans le muscle.  action-histamine.nbd (télécharger)

Voir la description détaillée des modèles

 

 

Déroulement de l'activité

  • Une consigne globale peu directive peut être proposée :
À partir de l'exploitation des différentes ressources, mettez en évidence les cellules et molécules impliquées dans le déclenchement de la réaction inflammatoire aigüe.

Voir une proposition de résolution

  • Coups de pouce :

Conseils pour l'exploitation d'un modèle :

1. Avant d'utiliser un modèle, identifier pour chaque expérience de référence : le témoin, la variable et le phénomène mesurable.

2. Faire fonctionner le modèle en reproduisant les conditions expérimentales.

3. À partir du résultat obtenu, rapporter une (des) information(s) concernant la réaction inflammatoire.

-Pour répondre à la consigne globale : axer la recherche sur une chronologie d'événements à partir de la détection d'un agent infectieux, en ordonnant l'intervention des différentes cellules et molécules.