Du coté des élèves - Réaction inflammatoire aigüe
L'utilisation de la documentation scientifique en complément des modèles
Conclusion à propos de cette activité
Les simulations que peuvent réaliser les élèves, les résultats de ces simulations ainsi que les déductions attendues
| Réflexion autour de l'expérience de référence | Simulations réalisées | Résultats | Déductions |
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Modèle dendritic-cell.nbd variable = nature de l'élément étranger introduit dans le derme sain témoin = derme sain avec 80% de cellules dendritiques mobiles phénomène mesurable = variation du % de cellules dendritiques mobiles dans le derme |
Placement initial de 80 cellules dendritiques mobiles et 20 cellules dendritiques immobiles = représentation d'un derme sain 1) injection de 10 vers parasites dans le derme 2) injection de 10 billes en plastique dans le derme |
1) Au bout de 1000 tics le pourcentage de cellules dendritiques mobiles est passé de 80% à 48% 2) Au bout de 1000 tics le pourcentage de cellules dendritiques mobiles est passé de 80% à 70 % |
Les cellules dendritiques surveillent les tissus et sont capables de détecter les éléments étrangers (notion de cellules "sentinelles" résidentes des tissus). Au contact d'un élément étranger elles s'immobilisent. Ce comportement est particulièrement manifeste si l'élément étranger est d'origine biologique : cela suggère un mécanisme particulier de reconnaissance. |
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Modèle macrophages_in_vitro.nbd variable = nature des macrophages (normaux ou déficients en PRR) témoin = réponse des macrophages normaux au contact du virus de l'herpès phénomène mesurable = sécrétion de TNF par les macrophages |
1) Milieu contenant 50 macrophages de souris normale. À t=200 tics, injection de 10 particules du virus de l'herpès. 2) Milieu contenant 50 macrophages de souris mutante pour un récepteur PRR. À t=200 tics, injection de 10 particules du virus de l'herpès. |
1) Sécrétion croissante de TNF à partir du moment où le virus est présent dans le milieu de culture 2) Absence de sécrétion de TNF, même en présence du virus
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Les macrophages, autre exemple de cellules "sentinelles" résidentes des tissus, reconnaissant l'élément étranger grâce à des récepteurs : les PRR. Cette reconnaissance déclenche la sécrétion de TNF. |
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Modèle mastocytes.nbd variable = présence ou non de bactéries dans le milieu de culture des mastocytes témoin = réponse du mastocyte en l'absence de bactérie phénomène mesurable = sécrétion d'histamine et de prostaglandines par les mastocytes |
Milieu contenant 50 mastocytes. À t=200 tics, introduction de 10 bactéries dans le milieu de culture des mastocytes.
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La sécrétion de d'histamine et de prostaglandines, minime avant l'introduction des bactéries, devient très importante dès lors que les bactéries sont présentes. |
Les mastocytes, autre exemple de cellules "sentinelles" résidentes des tissus , sécrètent de l'histamine et des prostaglandines en très grande quantité lorsqu'ils rencontrent un élément étranger.
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Modèle action-histamine.nbd variable = application ou non d'histamine sur le muscle témoin = résultat avant application d'histamine phénomène mesurable = manifestation ou non de la fluorescence dans les tissus proches des vaisseaux sanguins irriguant le muscle |
Dans le corps de la souris, injection de 30 unités de colorant fluorescent à t=0. À t=300 tics, application d'histamine sur le muscle. |
Voir la situation à t=300 tics Voir la situation à t= 2000 tics : la fluorescence est désormais concentrée dans les tissus à proximité des vaisseaux sanguins irriguant le muscle. |
L'histamine a provoqué un flux de plasma (augmentation de la perméabilité vasculaire) depuis le sang périphérique vers les tissus. Cela peut expliquer l'un des 4 signes de l'inflammation : le gonflement.
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L'utilisation de la documentation scientifique
| En complément des modèles: | La documentation sur : | Dans le but de: |
| dendritic-cell.nbd | Amener à réfléchir aux particularités du ver (un élément "biologique"), par rapport au plastique (élément "non vivant"), qui immobilisent davantage les cellules dendritiques. | |
| macrophages_in-vitro.nbd |
Amener à réfléchir au rôle des PRR, portés par les macrophages, dans la reconnaissance du pathogène (virus) à l'origine de son activation (sécrétion de TNF, un médiateur chimique qui permettra le recrutement des cellules de l'immunité et la production de molécules effectrices). |
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| mastocytes.nbd |
Percevoir la conséquence de la sécrétion de prostaglandines : vasodilatation (expliquant la rougeur), fièvre et la douleur. Percevoir la conséquence de la sécrétion d'histamine (molécule vasoactive) par les mastocytes. |
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| action-histamine.nbd | Percevoir l'importance de la présence de l'histamine sur le lieu de l'infection. | |
| tous les modèles | Amener à la découverte du mécanisme de transmigration de certains cellules sanguines (granulocytes) vers le territoire infecté lors de la réaction inflammatoire. |
La réponse à la problématique
Le fil conducteur peut être la recherche d'une chronologie d'événements à partir de la détection d'un agent infectieux.
Les modèles proposés, complétés par la base documentaire, permettent d'établir la chronologie suivante :
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1 - Détection de l'agent infectieux par les cellules "sentinelles" résidentes des tissus (macrophages, cellules dendritiques, mastocytes) et les granulocytes. Toutes ces cellules sont pourvues de récepteurs (PRR) capables d'identifier les motifs moléculaires possédés par un pathogène (PAMP). 2 - À la suite de la reconnaissance des PAMP par les PRR, les cellules "sentinelles" résidentes des tissus sécrètent des médiateurs chimiques de l'inflammation. Il y a implication de ces molécules dans les manifestations macroscopiques de l'inflammation (gonflement, fièvre, douleur, chaleur). 3 - Sous l'influence des médiateurs chimiques, migration des granulocytes depuis le sang vers le lieu de l'infection où ils effectueront la phagocytose. |
Une proposition de réponse sous la forme d'un schéma fonctionnel :
Les diverses cellules et molécules impliquées dans le déclenchement de la réaction inflammatoire aigüe
Conclusion à propos de cette activité
L'investigation menée aura finalement permis, au delà de la mise en évidence d'une diversité des acteurs cellulaires et moléculaires, d'expliquer les symptômes stéréotypés de l'inflammation.
D'autre part, on aura mis en place deux notions utiles pour la suite de l'étude de la réaction inflammatoire :
- la migration des leucocytes sanguins vers le tissu infecté rend possible la phagocytose, qui représente l'issue de la réaction inflammatoire ;
- l'immobilisation des cellules dendritiques au contact du pathogène prépare leur rôle ultérieur de relais entre l'immunité innée et l'immunité adaptative. En effet, à la suite de cette première phase de reconnaissance du pathogène, les cellules dendritiques acquièrent des propriétés migratoires qui leur permettent de véhiculer les antigènes vers les organes lymphoïdes secondaires où elles les présenteront aux cellules de l'immunité adaptative.
Pour aller plus loin : voir un dossier scientifique complet sur "l'immunité innée : barrières naturelles et réaction inflammatoire"