Une étude de l'organisation fonctionnelle des anticorps en classe inversée
La proposition contenue dans cette page est une variante de celle éditée ici à l'époque de l'ancien programme d'immunologie de Terminale S. Cette fois, plutôt que de proposer aux élèves une tâche complexe au cours de laquelle ils découvrent la structure des anticorps, on fournit avant la classe un corpus de connaissances à assimiler, tandis que le temps de classe est intégralement consacré à une activité concrète exploitant les connaissances acquises lors de l’auto-apprentissage mené à la maison.
LES préconisations du programme (BO)
Références : Programme d'enseignement de spécialité de sciences de la vie et de la Terre de la classe de première de la voie générale (Bulletin officiel spécial n°1 du 22 janvier 2019)
| Connaissances | Notions fondamentales : | Capacités |
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(Extrait du programme sur l'immunité adaptative) L'immunité adaptative complète l’immunité innée chez les vertébrés. Elle assure une action spécifique contre des motifs moléculaires portés par des agents infectieux ou des cellules anormales. Elle met en jeu des molécules et des cellules particulières, notamment les anticorps et les cellules qui les produisent. Associée à l’immunité innée, elle réussit le plus souvent à éliminer la cause du déclenchement de la réaction immunitaire. |
Cellules présentatrices de l'antigène, lymphocytes B, plasmocytes, immunoglobulines (anticorps), lymphocytes T CD4, lymphocytes T auxiliaire, lymphocytes T CD8, lymphocytes T cytotoxiques ; sélection, amplification (expansion) et différenciation clonale. | Recenser, extraire et exploiter des informations, y compris expérimentales, sur les cellules et les molécules intervenant dans l'immunité́ adaptative. |
Focus scientifique à découvrir avant la classe
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Le prix Nobel de médecine 1972 a été décerné à Gerald M. Edelman et Rodney R. Porter pour « leurs découvertes concernant la structure chimique des anticorps ». Les anticorps sont des protéines appartenant à la famille des immunoglobulines. Une molécule d’anticorps est constituée de quatre chaînes polypeptidiques (= chaînes d’acides aminés) deux à deux identiques : deux chaînes lourdes et deux chaînes légères. La représentation de ces quatre chaînes dessine la forme d'un Y. Chaque chaîne, qu’elle soit lourde ou légère, comporte une région constante (= dont la séquence d’acides aminés est identique d’un anticorps à un autre) et une région variable (= dont la séquence d’acides aminés est différente d’un anticorps à un autre). Les régions variables des chaînes sont situées aux extrémités des deux branches du Y de l’anticorps. La reconnaissance spécifique de l’antigène ainsi que la liaison à ce dernier se font au niveau des régions variables. La spécificité des anticorps est donc due à la partie variable. |
VERIFiCATION DE LA COMPRéHeNSION par des questions simples (type quiz)
Pour chaque question, choisir l'unique proposition exacte :
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1. Gerald M. Edelman et Rodney R. Porter ont obtenu un prix Nobel pour la découverte : a) de la mémoire immunitaire b) du rôle de l'immunité innée dans l'activation de l'immunité adptative c) de la structure des anticorps d) de la phagocytose |
2. Une molécule d'anticorps comporte : a) quatre chaînes identiques b) une chaîne lourde et une chaîne légère c) deux chaines lourdes identiques entre elles et deux chaînes légères identiques entre elles d) huit chaînes |
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3. Les régions variables des chaînes d'un anticorps : a) sont situées à la base de l'anticorps b) sont situées aux deux extrémités du Y de l'anticorps c) sont situées tout le long de l'anticorps d) ont les mêmes séquences d'acides aminés quel que soit l'anticorps |
4. Le Fab d'un anticorps : a) sert à reconnaitre spéciquement l'antigène et à s'y lier b) a la même séquence d'acides aminés quel que soit l'anticorps c) a la même séquence d'acides aminés quel que soit l'antigène d) est présent en un seul exemplaire dans une molécule d'anticorps |
L'activité à realiser pendant la classe
Les ressources numériques proposées
Logiciels :
- Logiciel Libmol1 (en ligne) pour la visualisation et le traitement de modèles moléculaires. La fiche technique de Libmol est mise à la disposition des élèves. Le recours à la visionneuse multiple2 de Libmol peut s'avérer très intéressante car son interface permet d’afficher sur le même écran de 1 à 4 modèles moléculaires, en vue de les comparer.
- Logiciel Geniegen23 (en ligne) pour le traitement des séquences. La fiche technique de Geniegen2 est mise à la disposition des élèves.
Fichiers :
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Modèles moléculaires (à exploiter avec Libmol)
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Fc = Fragment Cristallisable. Il s'agit d'une région fonctionnelle de l'anticorps, impliquée dans l'élimination de l'agent infectieux (par exemple, en facilitant la phagocytose de celui-ci). Le FC est la tige du Y. Fab = Fragment Antigen Binding. Il s'agit d'une autre région fonctionnelle de l'anticorps, impliquée dans la liaison à l'antigène. Les deux Fab d’un anticorps sont donc les deux branches du Y.
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Séquences (à exploiter avec GénieGen2) |
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Télécharger le dossier zippé de toutes ces ressources : tous les fichiers !
Quelques aides
Pour guider -dans une certaine mesure- les élèves, les aides suivantes peuvent être fournies :
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VADEMECUM POUR L’EXPLOITATION DES RESSOURCES (séquences et modèles moléculaires) Pour valider le schéma organisationnel d’un anticorps par les scientifiques, vous pouvez par exemple :
- les chaines en squelette - l’antigène en sphères rouges - les régions variables des chaines en vert PRECAUTIONS DE MANIPULATION CONCERNANT LIBMOL :
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Des exemples de productions d'élèves
Voici quelques exemples de productions, réalisées par binômes ou trinômes.
| Diaporama groupe X | Diaporama groupe Y | Diaporama groupe Z |
Une variante dans la variante ?
En classe inversée, les travaux proposés lors du temps de classe peuvent être des activités concrètes, des expériences, des exercices, mais aussi la création de ressources. Ainsi, on peut imaginer qu'une partie des élèves de la classe se charge de collecter auprès de la RCSB Protein Data Bank4 les modèles moléculaires d'anticorps spécifiques du virus Influenza, nécessaires à la réalisation de l'activité. Pour ce faire, saisir la requête "Fab influenza pdb" dans le moteur de recherche de la banque. On accède alors au téléchargement de différents fichiers pdb, explicités, correspondant à cette requête. À noter que le logiciel GenieGen2 peut ouvrir les fichiers pdb, ce qui permettra d'extraire les séquences composant les modèles moléculaires pour ensuite les traiter.
NOTES :
1Libmol : créé par Paul Pillot
2Visionneuse multiple pour Libmol : créée par Mélanie Fenaert, professeure de SVT, académie de Versailles
3Geniegen2 : créé par Philippe Cosentino. Inspiré du logiciel homonyme inventé par Jean-François Madre
4Protein Data Bank : "La banque de données sur les protéines ou BDP du Research Collaboratory for Structural Bioinformatics, plus communément appelée Protein Data Bank ou PDB est une collection mondiale de données sur la structure tridimensionnelle de macromolécules biologiques" (Source : Wikipedia).