Biologie - 4

Publié le 20 juillet 2012 par ***

SERIE 06 – L’APPAREIL EXCRETEUR ET L’EXCRETION

I. ANATOMO – MORPHOLOGIE ET SITUATION DES REINS

I.1. L’appareil urinaire

I.2. Le rein

I.3. Le néphron

II. LA FORMATION DE L’URINE PAR LES REINS

II.1. Principe de la formation de l’urine

II.2. Le fonctionnement rénal : Comparaison urine / plasma

II.3. La formation de l’urine

II.4. Schéma – bilan

III. LES EQUILIBRES PHYSIOLOGIQUES LIES AU FONCTIONNEMENT RENAL

III.1. La régulation de la volémie et de l’équilibre hydro-minéral

III.2. La régulation du pH sanguin

III.3. La production des globules rouges

III.4. La régulation de la calcémie

IV. LES AUTRES VOIES D’ELIMINATION DES DECHETS

V. CONCLUSION

SERIE 06 – L’APPAREIL EXCRETEUR ET L’EXCRETION

Les déchets cellulaires sont émis dans le liquide interstitiel (lymphe interstitielle), puis transportés vers les organes d’élimination grâce à la circulation sanguine. Il existe différents niveaux d’épuration du sang : les reins, la peau, le foie et le tube digestif.

Ce chapitre concernera uniquement l’appareil urinaire.

I.ANATOMO-MORPHOLOGIE ET SITUATION DES REINS

I.1. L’APPAREIL URINAIRE

Nos reins se trouvent dans notre dos légèrement en-dessous des côtes. Ils mesurent environ 11 cm sur 5 cm. L’urine qu’ils produisent est conduite dans la vessie par les deux uretères.

De la vessie, l’urine est évacuée par l’urètre.

URETERE : conduit qui transporte l’urine des reins dans la vessie.

URETRE : sort de la vessie et évacue l’urine.

DIURESE : formation de l’urine par le rein.

MICTION : évacuation de l’urine hors de l’organisme.

L’ouverture de l’urètre est contrôlée par les sphincters. Les sphincters sont des muscles circulaires dont la contraction permet la contention dans la vessie et leur relâchement permet la miction.

I.2. LE REIN

Les reins ont une forme de haricot et sont situés de chaque côté de la colonne vertébrale.

La zone périphérique granuleuse contient le cortex rénal, protégé d’une gaine conjonctive.

La zone centrale (médulla) contient les pyramides.

L’urine provenant des papilles est récoltée par les calices, puis s’écoule dans le bassinet et l’uretère.

Chaque rein est surmonté d’une glande endocrine indépendante : la glande surrénale productrice d’hormones (adrénaline).

I.3. LE NEPHRON

A l’échelle microscopique, chaque rein est constitué d’environ un million d’éléments de base : les néphrons.

Le néphron est l’unité d’épuration du sang. C’est à son niveau que s’élabore l’urine.

Chaque néphron est constitué de deux parties :

- le glomérule

- le tubule

Les néphrons sont richement vascularisés : 180 litres de sang passent chaque jour au niveau des glomérules.

L’ensemble des glomérules est situé dans le cortex rénal, alors que les tubules et les tubes collecteurs forment les pyramides.

L’urine élaborée par les néphrons s’écoule dans les tubes collecteurs, puis est recueillie au niveau des calices.

II. LA FORMATION DE L’URINE PAR LES REINS

II.1. PRINCIPE DE LA FORMATION DE L’URINE

On peut comparer nos reins à deux filtres très perfectionnés.

Le sang arrive dans chaque rein par l’artère rénale et ressort par la veine rénale.

Entre les deux, le sang est débarrassé de ses déchets.

L’urine se forme de façon continue dans les reins par l’épuration du sang.

Arrivée du sang  Artère rénale  REIN  Veine rénale  Sang purifié

Epuration du sang

Uretère

Urine = eau + déchets dissous

Fig. 1. Principe de fonctionnement du rein

II.2. LE FONCTIONNEMENT RENAL : COMPARAISON URINE / PLASMA

Compositions comparées du plasma et de l’urine.

(C’est la composition du plasma et non celle du sang qui est prise en compte, car seule la partie liquide du sang (=plasma) traverse les néphrons, les éléments solides (globules, plaquettes) étant arrêtés par le filtre que constituent les glomérules).

SUBSTANCES PRINCIPALES CONCENTRATION EN G / L

PLASMA URINE

Protéines 70

Lipides 5

Acides aminés 0,5

Glucose 1

Eau 900 950

Sels minéraux (ions) 8 10

(essentiellement Chlorure Cl- et sodium Na+)

Urée 0,3 20

Acide urique 0,03 0,5

Créatinine 0,01 1,2

Ammoniaque 0 0,5

On peut classer les différentes substances en trois groupes :

GROUPE 1 : Substances présentes dans le plasma et absentes dans l’urine

(Ex : protéines, lipides, acides aminés, glucose)

Ce sont soit des substances élaborées par l’organisme (protéines), soit des substances nutritives provenant de l’alimentation, et indispensables au fonctionnement cellulaire (glucose, acides aminés, lipides).

Le rein est donc une barrière pour ces substances.

GROUPE 2 : Substances présentes dans le plasma et dans l’urine

(Ex : concentrations semblables : eau, sels minéraux

concentrations supérieures dans l’urine : urée, acide urique, créatinine)

Ces substances proviennent de l’alimentation ou sont des déchets de l’activité cellulaire de l’organisme.

Le rein concentre donc certaines substances dans l’urine.

GROUPE 3 : Substances présentes dans l’urine et absentes dans le plasma

(Ex : l’ammoniaque)

Le rein fabrique certaines substances, ses propres déchets, qu’il élimine dans l’urine.

CONCLUSION : le rein possède donc plusieurs rôles.

Remarques :

- La couleur jaunâtre de l’urine est causée par la présence de pigments issus du foie.

- L’odeur est liée à la présence d’ammoniaque

- L’analyse d’urine est importante dans le diagnostic des maladies. Une substance anormale apparaissant dans l’urine traduit une anomalie de fonctionnement de l’organisme.

III.3. LA FORMATION DE L’URINE

A partir de 180 litres de sang filtrés chaque jour par les reins, il se forme 1,5 litre d’urine, en trois étapes :

I.3.1. LA FILTRATION GLOMERULAIRE

Le glomérule sert de filtre : les éléments solides du sang (éléments figurés : globules, plaquettes) sont arrêtés, ainsi que les molécules de grosse taille (protéines, lipides).

Toutes les autres substances franchissent donc le glomérule et circulent à l’intérieur du tubule.

C’est la pression artérielle qui commande cette filtration : plus la pression sanguine est élevée, plus la filtration glomérulaire augmente.

I.3.2. LA REABSORPTION TUBULAIRE

Cette réabsorption est :

- totale pour les substances nutritives (glucose, acides aminés)

- partielle pour toutes les autres substances (eau, sels minéraux, déchets azotés).

La réabsorption est contrôlée par les hormones :

- l’hormone anti-diurétique (ou ADH)

- l’angiotensine

- l’aldostérone

La présence de glucose dans l’urine (glycosurie) traduit un état pathologique.

La réabsorption du glucose est totale jusqu’à une valeur de la glycémie de 1,8 g/l. Une glycémie supérieure à 1,8 g/l engendre une glycosurie : le surplus de glucose n’est pas réabsorbé.

On parle de diabète sucré lié au mauvais fonctionnement du pancréas (déficit en insuline).

I.3.3. LA SECRETION TUBULAIRE

Ce mécanisme contribue à éliminer certaines substances notamment les ions H++ sous forme d’ammoniaque NH4+.

II.4. SCHEMA-BILAN

SANG PROVENANT DES ORGANES

180 L / jour

(1) (2) (3) (1)

-- ----------------------

! ^ ! (1)

V (1) (2) (3) I V

 !

! !

(2) ! !

(3) V V

FILTRATION ! (1)

GLOMERULAIRE V

(2) Eau + sels minéraux + déchets azotés !

(3) Glucose + acides aminés !

! V

(2) ! ---------- REABSORPTION ---------- ! (2)

(3) ! TUBULAIRE ! (3)

! (2) Eau + sels minéraux !

! + déchets azotés !

(2) ! (3) Glucose + !

V Acides aminés V

NEPHRON--------- ! ! --------------- ARTERE ! !

(4) V ------------SECRETION ! (1)

! TUBULAIRE ! (2)

! (4) Ammoniaque NH4+ ! (3)

V V

URINE (1,5 l / j) SANG EPURE

Contenant les substances en excès SORTANT DES REINS

et les déchets de l’organisme

(2) (4) (1) (2) (3)

(1) Protéines + lipides + éléments figurés du sang

(2) Eau + sels minéraux + déchets azotés

(3) Glucose + acides aminés

(4) Ammoniaque NH4+

III. LES EQUILIBRES PHYSIOLOGIQUES LIES AU FONCTIONNEMENT RENAL

Par son fonctionnement le rein intervient dans un certain nombre de processus physiologiques.

La filtration et la réabsorption empêchent la fuite de substances utiles, tout en permettant l’élimination des déchets. Ces mécanismes permettent au sang de maintenir une composition constante (homéostasie).

Les reins régulent : - La concentration plasmatique des sels minéraux et le volume sanguin

- Le pH

- La production de globules rouges

- La calcémie.

III.1. REGULATION DE LA VOLEMIE ET DE L’EQUILIBRE HYDROMINERAL

La quantité d’eau dans le sang est contrôlée par la concentration plasmatique des sels minéraux (principalement le chlorure de sodium).

Il existe un rapport constant entre la quantité d’eau et la concentration de sels minéraux dans l’organisme : c’est l’EQUILIBRE HYDROMINERAL.

Quand la concentration plasmatique en sels minéraux est élevée, l’eau est maintenue dans l’organisme.

Par exemple, quand on mange salé, il y a un excès de NaCl plasmatique. Les urines sont émises en faible quantité et avec une forte concentration en NaCl. Cela s’explique par deux mécanismes :

- L’eau est fortement réabsorbée au niveau tubulaire

o La quantité d’urine diminue

o La quantité d’eau dans le plasma augmente (> volémie)

o Dilution du NaCl plasmatique

- Le NaCl est faiblement réabsorbé

o Forte élimination du NaCl dans les urines

o Augmentation de la concentration urinaire en NaCl

o Diminution de la concentration plasmatique de NaCl

Ces mécanismes de réabsorption sont contrôlés par deux hormones :

- L’ADH, hormone qui favorise la réabsorption d’eau

- L’aldostérone, hormone qui favorise la réabsorption de NaCl

La synthèse de l’aldostérone est contrôlée par une autre hormone : l’angiotensine (elle-même dépendante de la rénine, hormone fabriquée par le rein).

III.2. LA REGULATION DU PH SANGUIN

Le pH sanguin correspond à la concentration plasmatique en ions H+. C’est l’acidité du sang.

Le maintien du pH sanguin autour des valeurs 7,2 à 7,4 optimise l’activité cellulaire.

Le rein, par la réabsorption des ions bicarbonates (HCO3-) et la sécrétion de l’ammoniaque (NH4+), intervient dans la régulation du pH sanguin.

II.3. LA PRODUCTION DES GLOBULES ROUGES

Le rein synthétise une hormone : l’HERYTHROPOIETINE, qui contrôle la production des globules rouges par la moelle osseuse.

III.4. LA REGULATION DE LA CALCEMIE

Le rein synthétise, à partir de la vitamine D, une substance qui commande la réabsorption du calcium.

IV. LES AUTRES VOIES D’ELIMINATION DES DECHETS

En dehors des reins qui fabriquent l’urine, d’autres déchets résultant de l’activité cellulaire doivent être éliminés.

IV.1. LA PEAU ELIMINE LA SUEUR

Les organes en activité libèrent de la chaleur (thermogenèse) alors que la température du corps doit rester constante (thermorégulation). La sueur est alors un moyen efficace pour évacuer cet excédent de chaleur. En s’évaporant l’eau entraîne avec elle des sels minéraux et de l’urée.

IV.2. LES POUMONS ELIMINENT DU CO2 ET H2O

Les déchets de la respiration cellulaire (CO2, H2O) sont éliminés par les poumons lors de la respiration.

IV.3. LE TUBE DIGESTIF ELIMINE LES DECHETS DE LA DIGESTION

Lors de la digestion, les substances non absorbées au niveau des intestins sont éliminées dans les fèces.

IV.4. LE FOIE EPURE LE SANG

Le foie fabrique la bile qui contient entre autres des substances à éliminer comme :

- La bilirubine (issue de la dégradation des vieilles hématies)

- Le cholestérol

- Des produits de dégradation des hormones

- De l’ammoniaque

- De l’urée (produit de dégradation du catabolisme des protéines).

Remarque : l’urée passe dans le sang et sera principalement éliminée dans l’urine.

CONCLUSION

Les reins ont un rôle

- Dans l’épuration du sang (formation de l’urine)

- Dans le maintien du milieu intérieur (homéostasie) par une régulation des constantes de l’organisme.

L’organisme dispose d’autres organes excréteurs contribuant à l’évacuation des déchets et à l’homéostasie (peau, poumons, foie et tube digestif).

Pour assurer le bon fonctionnement de l’organisme, ces différents organes agissent ensemble. Il y a interdépendance des fonctions.

CONCLUSION : RESUME

Les reins épurent 180 litres de sang par jour en produisant 1,5 litre d’urine.

Chaque rein est constitué d’un million de néphrons qui réalisent la diurèse.

Chaque néphron est subdivisé en trois parties :

- Le glomérule filtre le sang. Il constitue une barrière pour les éléments figurés du sang et pour les grosses molécules.

- Le tubule réabsorbe les éléments utiles à l’organisme, sous l’action d’hormones (ADH, aldostérone, angiotensine). La réabsorption est totale pour le glucose, les acides aminés, et partielle pour l’eau, les sels minéraux… Le tubule possède également un rôle sécrétoire (sécrétion d’ammoniaque).

- Le tube collecteur conduit l’urine jusqu’à l’uretère.

Les uretères acheminent l’urine jusqu’à la vessie qui l’évacue par l’urètre lors de la miction.

En plus de son rôle épurateur, le rein a un rôle régulateur de l’homéostasie en interdépendance avec d’autres organes. Le rein participe ainsi à la régulation de l’équilibre hydrominéral, de la volémie, du pH, de la calcémie et de la production de globules rouges.

SERIE 07 – MICROBIOLOGIE ET SYSTEME IMMUNITAIRE

I. RECONNAITRE LE SOI POUR LE DEFENDRE

I.1. Le soi

I.2. Le non soi

II. L’ORGANISATION DU SYSTEME IMMUNITAIRE

II.1. Les barrières externes

II.2. Les barrières internes

III. MECANISMES DE LA REACTION IMMUNITAIRE

III.1. L’immunité non spécifique à médiation cellulaire

III.2. L’immunité spécifique à médiation humorale

III.3. L’immunité spécifique à médiation cellulaire

III.4. La coopération cellulaire : Bilan

SERIE 07 – MICROBIOLOGIE ET SYSTEME IMMUNITAIRE

Le système immunitaire est l’ensemble des organes et des cellules qui participent à la défense de l’organisme contre l’introduction ou le développement d’éléments étrangers (essentiellement des microbes).

I.RECONNAITRE LE SOI POUR LE DEFENDRE

L’organisme évolue en permanence dans un milieu peuplé d’une multitude d’éléments qui lui sont étrangers, et dont certains sont PATHOGENES (=qui provoquent la maladie).

Leur pénétration dans l’organisme induit des réactions complexes dites IMMUNITAIRES, dont le rôle est la défense de l’organisme.

I.1. LE SOI

Le soi est défini par l’ensemble des MOLECULES PROPRES A L’INDIVIDU.

Ces molécules sont présentes à la SURFACE DES MEMBRANES cellulaires.

Ce sont les GLYCOPROTEINES (association glucides / protéines) SPECIFIQUES dont la synthèse est sous le contrôle du programme génétique (ADN).

Remarque : les glycoprotéines sont également appelées :

- Marqueurs du soi

- Marqueurs biologiques membranaires

- Antigènes d’histocompatibilité

- Antigènes du soi

(Reprendre « Notion de cellule » de la série 01)

ANTIGENE DU SOI

Membrane = GLYCOPROTEINE DU CMH

Cytoplasme Agrandissement (dans la partie externe de la

Noyau de la membrane cellulaire)

ADN membrane de la -Protéines membranaires

(La synthèse des protéines cellule : -Pore

membranaires a lieu (entre 2 protéines

dans la cellule.) membranaires proches)

-Phospholipides

(entre 2 protéines

membranaires éloignées)

CELLULE AGRANDISSMT MEMBRANE MILIEU EXTRA-

CELLULAIRE CELLULAIRE

Fig. 1. Synthèse et localisation des marqueurs du soi

La membrane des cellules est constituée :

- D’une double couche de phospholipides dans laquelle s’insèrent :

- Des protéines membranaires aux rôles multiples :

o Constitution des pores pour les échanges entre la cellule et le milieu

o Récepteurs des hormones

o Glycoprotéines du CMH, pour la reconnaissance du soi.

ATTENTION :

Chaque cellule porte à la surface de sa membrane des ANTIGENES.

L’ensemble des antigènes CARACTERISTIQUES D’UN INDIVIDU constitue le soi.

Tout antigène différent de ceux de l’organisme est un CORPS ETRANGER reconnu comme le NON-SOI.

Le terme antigène est ambigu. Il désigne des protéines du soi ou des protéines du non soi.

D’une façon générale, il faut retenir cette définition pour ANTIGENE : c’est une substance étrangère à l’organisme induisant la réponse immunitaire.

Il existe deux systèmes de marqueurs du soi :

- Le COMPLEXE MAJEUR D’HISTOCOMPATIBILITE (CMH) également appelé HLA (Human Leucocyte Antigen).

On distingue :

o le CMH de classe I : c’est l’ensemble des protéines présentes sur la plupart des cellules et dont le rôle est la reconnaissance du soi.

o Le CMH de classe II : ce sont également des protéines membranaires de reconnaissance du soi, mais présentes uniquement sur les macrophages et les lymphocytes.

- Les MARQUEURS DES HEMATIES (agglutinogènes des systèmes ABO, Rhésus, etc.…). Ce sont des antigènes qui déterminent les groupes sanguins (Voir Série 05).

I.2. LE NON-SOI

Le non-soi est l’ensemble des corps reconnus comme étrangers par l’organisme (=antigènes).

On distingue divers corps antigéniques : les poussières, les microbes, les cellules cancéreuses, les greffons… Ce cours se limite aux antigènes microbiens.

I.2.1. QU’EST-CE QU’UN MICROBE ?

Etres vivants formés d’une seule cellule (= unicellulaires). Ils ne peuvent être observés qu’au microscope

(= micro-organismes).

Les microbes sont reconnus comme étrangers à cause :

- De leurs antigènes de surface (protéines membranaires)

- Des toxines qu’ils peuvent sécréter (protéines cytoplasmiques).

Leur action pathogène est liée :

- A leur extraordinaire pouvoir de multiplication (=virulence)

- A la puissance de leurs toxines (=toxicité) qui diffusent dans l’organisme.

L’immense majorité des micro-organismes est inoffensive pour l’homme. Certains sont même très utiles (voir les biotechnologies). La microbiologie est l’étude des micro-organismes.

I.2.1. LES DIFFERENTES CATEGORIES DE MICROBES

I.2.1.a. Les bactéries

La bactérie est une cellule très simple ; le noyau n’est même pas visible. Son cytoplasme est réduit et bien plus pauvre en organites que celui d’une cellule humaine.

On distingue plusieurs formes de bactéries :

FORME SPHERIQUE - DIPLOCOQUES Blennorragie, pneumonie

(COQUES) (par deux)

- STAPHYLOCOQUES Furoncle, orgelet

(en amas)

- STREPTOCOQUES Scarlatine, angine

(en chapelet)

FORME ALLONGEE - BACILLES Tuberculose, tétanos

(en bâtonnet)

- VIBRIONS Choléra

(bacilles incurvés)

- SPIROCHETES Syphilis

(spiralés)

Fig. 2. Les différentes formes de bactéries

I.2.1.b. Les champignons microscopiques (les moisissures et les levures)

Un certain nombre de maladies de la peau et des muqueuses sont causées par des champignons : les MYCOSES (par exemple : l’aspergillose pulmonaire, teignes du cuir chevelu, candidose cutanée).

I.2.1.c. Les protozoaires

Ce sont des micro-organismes relativement complexes. Les eaux des mares et des étangs en contiennent énormément. La plupart des protozoaires sont capables de se déplacer, soit à l’aide d’un flagelle, soit à l’aide de minuscules cils.

Le TRYPANOSOME est responsable de la maladie du sommeil. Il existe d’autres maladies tropicales comme : le PALUDISME, la DYSENTERIE AMIBIENNE, également causés par les protozoaires.

Dans nos pays, un autre exemple, la TOXOPLASMOSE est très répandue, mais il s’agit d’une maladie sans gravité, sauf dans le cas d’une femme enceinte (malformation du fœtus).

I.2.1.d. Les virus

Ce sont les plus petits êtres vivants connus. Ils ne sont pas visibles au microscope optique, mais seulement au microscope électronique. Ils ont une structure très particulière : ce ne sont pas des cellules. On ne peut les comparer à aucune forme d’être vivant et on ne connait pas leur origine. Ils s’introduisent à l’intérieur des cellules (= parasites endocellulaires). Leur structure très simple ne leur permet de se multiplier que s’ils trouvent à l’intérieur les organites et les enzymes nécessaires à leur reproduction. A terme, les cellules infectées sont détruites. (Voir Fig. 3.)

Un bactériophage est un virus qui parasite les bactéries :

(1) Rencontre bactériophage / bactérie et fixation du bactériophage sur la paroi bactérienne

(2) Injection de l’ADN viral à l’intérieur de la bactérie

(3) Destruction de l’ADN bactérien

(4) Multiplication de l’ADN viral grâce aux organites et enzymes de la bactérie

(5) Formation complète de nouveaux bactériophages

(6) Lyse de la paroi bactérienne et libération des virus

Bactériophage libre unique

(1) ADN viral dans le bactériophage, bactérie, chromosome bactérien dans la bactérie

(2) Capside du bactériophage, le bactériophage est collé à la bactérie

(3) Enveloppe vide du virus, ADN viral dans la bactérie, ADN bactérien en morceaux

(4) Plusieurs ADN viraux dans la bactérie, plus aucun ADN bactérien

(5) Plusieurs bactériophages dans la bactérie

(6) Libération des virus par la mort de la bactérie.

Nouvelle infestation possible.

Bactériophages libres multiples.

Remarque : Le cycle de reproduction d’un virus dure moins d’une heure. Néanmoins, certains virus peuvent interrompre ce cycle et rester dormants (=LATENCE) pendant des années (ex : le virus du sida).

Fig. 3. Le cycle de reproduction d’un bactériophage (durée : 40 mn environ)

Rappel : L’ADN est la molécule qui constitue les chromosomes. L’ADN contient, sous forme codée, toutes les informations nécessaires à la multiplication et au développement cellulaire (synthèse protéique).

Les virus ont toujours une forme régulière, parfois géométrique. On les compare souvent à des cristaux.

Ce sont des virus différents qui sont à l’origine des rhumes, de la grippe, de la varicelle, de la rougeole, des oreillons, de la poliomyélite, du zona et de la mononucléose.

Remarque : la rubéole n’est habituellement pas une maladie grave, sauf chez la femme enceinte (malformation du fœtus). C’est pourquoi on vaccine systématiquement les filles dès l’âge de 13 ans.

Les cellules infectées par les virus peuvent produire une substance-signal : l’INTERFERON. Les cellules voisines non infestées sont sensibilisées et produisent des protéines antivirales qui s’opposeront à la multiplication du virus.

II. L’ORGANISATION DU SYSTEME IMMUNITAIRE

Il existe différents niveaux et différents moyens de protection de l’organisme. On distingue :

- Les barrières externes (peau, muqueuse…) qui isolent l’organisme de l’environnement

- Les barrières internes (organes lymphoïdes, leucocytes anticorps…) qui défendent l’organisme en cas de pénétration des antigènes dans le milieu intérieur.

II.1. LES BARRIERES EXTERNES

II.1.1. LA PEAU

Constamment renouvelée, elle est imperméable à la plupart des microbes, grâce à sa couche cornée.

II.1.2. LA SUEUR

Fabriquée par les glandes sudoripares, son activité (pH=3,5) s’oppose au développement de certains micro-organismes.

II.1.3. LES LARMES, LE MUCUS NASAL, LA SALIVE

Ils contiennent une enzyme : le LYSOZYME, qui détruit certaines bactéries.

II.1.4. LES MUCUS NASAL ET BRONCHIQUE

Ils enveloppent les bactéries qui sont ensuite refoulées à l’extérieur, grâce à l’action des cils vibratiles.

I.1.5. LE SUC GASTRIQUE

Il maintient dans l’estomac un pH acide de 1 à 2 (présence d’acide chlorhydrique HCl) qui détruit de nombreux microbes.

I.1.6. LES SECRETIONS DUODENALES: LA BILE

Elles amènent un changement brutal de pH (autour de 8) qui détruit d’autres microbes.

I.1.7. LA FLORE INTESTINALE

Ce sont des bactéries non pathogènes du tube digestif (ex : E. Coli) qui maintiennent des conditions de vie défavorables pour d’autres microbes.

I.1.8. LES SECRETIONS GENITALES

Elles ont des propriétés antibiotiques.

II.2. LES BARRIERES INTERNES

Ce sont les globules blancs ou leucocytes qui constituent la défense interne de l’organisme.

Les organes lymphoïdes interviennent dans la maturation et le stockage des leucocytes.

On distingue différents leucocytes :

- les polynucléaires ou granulocytes

- les macrophages

- les lymphocytes T (LT) répartis en différents groupes :

o LT cytotoxiques ou LT8

o LT helpers ou LT auxiliaires ou LT4

o LT mémoire

o Lymphocytes NK ou K (appelées également cellules tueuses ou natural killers)

- les lymphocytes B, répartis en deux groupes :

o Les plasmocytes

o Les lymphocytes B mémoire.

Parmi les organes lymphoïdes, on distingue :

- la moelle osseuse qui engendre les cellules souches (cellules d’origine) des leucocytes

- le thymus dans lequel s’effectue la maturation des lymphocytes T à partir des lymphocytes de la moelle osseuse (cet organe s’atrophie chez l’adulte)

- les ganglions lymphatiques et les amygdales où :

o Les monocytes sont transformés en macrophages

o Les lymphocytes sont transformés en lymphocytes B

- la rate

---------------------CELLULE SOUCHE de la MOELLE OSSEUSE------------------------------------

! ! !

V V V

GRANULOCYTE --------------LYMPHOCYTE MONOCYTE

V ! ! !

NK ou K (natural killers) ! ! !

! ! !

------------------- ---------------------------

V V

THYMUS GANGLIONS LYMPHATIQUES

V V V

LYMPHOCYTE T LYMPHOCYTE B MACROPHAGE

! !

T helpers = T4 = T auxiliaire !

! !

T cytotoxique = T8 ---------- ----------- Plasmocyte

! !

T mémoire -------------------- ----------- B mémoire

Fig. 4. Origine et maturation des leucocytes

III.MECANISMES DE LA REACTION IMMUNITAIRE

La réaction immunitaire a pour rôle de détruire le non-soi, selon trois modalités :

- Immunité non spécifique à médiation cellulaire

- Immunité spécifique à médiation humorale

- Immunité spécifique à médiation cellulaire

III.1. IMMUNITE NON SPECIFIQUE A MEDIATION CELLULAIRE

III.1.1. INTERVENANTS

- Les polynucléaires (=granulocytes) neutrophiles, qui sont de gros leucocytes

- Les macrophages qui sont issus d’autres leucocytes : les monocytes

Ces cellules interviennent directement : on parle de médiation cellulaire.

Toutes sortes de particules (bactéries, poussières…) sont détruites : c’est l’immunité non spécifique.

II.1.2. INFECTION

INFECTION : 1. Envahissement d’un organisme par un microbe ; 2. Etat d’un organisme envahi par un microbe. Si celui-ci est pathogène, l’état qui en résulte est une maladie infectieuse.

Exemple : cas d’une infection microbienne à staphylocoques par piqûre.

A : PIQURE :

épine ; staphylocoques ; vaisseau capillaire sanguin ; filet nerveux, responsable de la douleur.

B : REACTION INFLAMMATOIRE

. - une très légère enflure rouge et chaude apparaît (afflux de sang à proximité de la piqûre)

. - les vaisseaux capillaires augmentent de diamètre, laissent passer du plasma et des leucocytes, qui vont se grouper autour des staphylocoques.

Fig. 5. Apparition d’un foyer inflammatoire à la suite d’une piqûre

Les staphylocoques présents dans l’épine ont franchi la barrière externe (épiderme) et se trouvent dans le derme. (A)

Lors de la réaction inflammatoire, la douleur est due à l’excitation du filet nerveux, la rougeur et la chaleur sont dues à la vasodilatation des capillaires sanguins, et le gonflement est dû au passage de plasma, de granulocytes et de macrophages à travers la paroi des capillaires. (B)

II.1.3. MECANISME D’ACTION DES MACROPHAGES ET DES GRANULOCYTES

II.1.3.a. Premier temps : Déplacement des leucocytes vers le foyer infectieux

Lorsque l’épine pénètre dans l’organisme, elle détruit des cellules qui répandent leur contenu au niveau de la blessure.

Les microbes de leur côté libèrent des substances chimiques.

Contenu cellulaire et substances chimiques attirent les leucocytes, qui quittent alors les capillaires sanguins (DIAPEDESE) et se déplacent jusqu’au foyer d’infection.

II.1.3.b. Deuxième temps: la phagocytose

La phagocytose est le mécanisme qui permet la capture et la digestion des particules étrangères (antigènes) par les macrophages et les granulocytes. Ces cellules sont appelées phagocytes.

1. Un phagocyte est entouré de quelques bactéries pathogènes.

2. Le phagocyte se déforme et commence à englober quelques bactéries.

3. Les bactéries sont bientôt totalement avalées.

4. Grâce aux enzymes qu’il contient, le phagocyte digère les bactéries.

a. Antigènes bactériens

b. Synthèse d’interleukine 1

5. Certaines bactéries ne sont pas digérées et peuvent même se multiplier à l’intérieur du phagocyte. Il y a libération des bactéries et poursuite de l’infection.

Fig. 7. La phagocytose

Remarque : Suite à la phagocytose, le macrophage subit une évolution indispensable lors de la coopération cellulaire :

a. Apparition d’antigènes bactériens à sa surface, qui seront reconnus par les lymphocytes

b. Synthèse d’une substance stimulatrice, l’interleukine 1 (Voir III.4.).

III.1.4. LA POURSUITE DE L’INFECTION

III.1.4.a. Lutte efficace

La plupart du temps, le foyer inflammatoire disparaît en 2 ou 3 jours. Cela prouve que notre organisme a pu lutter efficacement contre les microbes introduits lors de la piqûre, grâce aux leucocytes apporté par le sang.

III.1.4.b. Infection plus grave

Dans certains cas, l’infection gagne. Un abcès se forme. Il contient du pus (mélange de leucocytes, de plasma et de microbes). La présence de pus montre que la phagocytose n’a pas été suffisante pour venir à bout des microbes. Les granulocytes sont alors aidés par les macrophages plus gros et moins fragiles. Ils vont en effet phagocyter tout ce qui est à leur portée. L’abcès peut durer plusieurs jours. Il est toujours très douloureux (furoncle, anthrax). Il faut nettoyer et désinfecter très soigneusement un abcès après l’avoir crevé.

III.1.4.c. Risque mortel

L’infection se généralise. Les staphylocoques envahissent le sang. C’est une SEPTICEMIE (« sang pourri »). La fièvre monte et dépasse 40°C. Il y a risque mortel dans les jours à venir.

III.1.5. EFFICACITE

L’efficacité est variable selon le type d’agresseur :

- Les bactéries trop virulentes engendrent une production de pus.

- Les virus échappent à la phagocytose.

Malgré tout, la réponse non spécifique présente l’avantage d’être immédiate.

D’autres types cellulaires comme les cellules NK interviennent dans la réponse non spécifique.

III.2. IMMUNITE SPECIFIQUE A MEDIATION HUMORALE

III.2.1. INTERVENANTS

Les PLASMOCYTES sont issus des lymphocytes B.

Les plasmocytes produisent des anticorps (= immunoglobulines) qui sont libérés dans le sang (médiation humorale).

Remarque : l’humeur est l’ancien nom désignant les liquides organiques. Ex : le sang, la lymphe.

Les anticorps sont des protéines capables de se fixer spécifiquement à un antigène. Chaque antigène a son anticorps : on parle d’immunité spécifique.

Il existe 5 classes d’immunoglobulines (Ig) chez l’homme :

IgA, IgD, IgG, IgE, IgM.

La structure générale des Ig est commune, mais il existe une zone variable, servant de site de reconnaissance avec l’antigène. Notre organisme est capable de fabriquer des centaines de millions d’anticorps différents. Il existe des centaines de millions d’antigènes.

Le site de réaction anticorps / antigène est de forme variable.

La zone constante est commune à tous les anticorps.

Il existe un site de fixation du complément.

Fig. 8. Structure d’une immunoglobuline

III.2.2. LA REACTION ANTIGENE / ANTICORPS

Exemple : cas d’une infection par le bacille du tétanos.

Les bacilles du tétanos restent toujours localisés à l’endroit de la blessure.

Il n’y a donc aucun risque de septicémie.

En revanche, ils fabriquent une substance chimique très toxique : la toxine tétanique qui se répand dans notre sang.

Cette toxine agit sur les muscles et provoque le blocage des muscles respiratoires.

Le tétanos tue 300 personnes chaque année en France.

La phagocytose est totalement inefficace devant ces substances chimiques libérées dans notre sang. Il faut donc un autre moyen de défense : c’est la réaction antigène / anticorps.

Cette réaction antigène / anticorps est souvent comparée à l’adaptation d’une clé à une serrure.

L’anticorps A est spécifique de l’antigène a.

En revanche, il est inefficace face aux antigènes b et c.

Seul l’anticorps B peut neutraliser l’antigène b.

Seul l’anticorps C peut neutraliser l’antigène c.

La fixation de l’antigène sur l’anticorps permet de le neutraliser, et rend ainsi son élimination possible par phagocytose (voir chap. III.4. Rôles du complément).

Si l’antigène neutralisé est une toxine (exemple du tétanos), l’anticorps correspondant est appelé antitoxine.

III.2.3. EFFICACITE

La réponse spécifique à médiation humorale est une réponse lente. Les anticorps ne sont produits que 5 ou 7 jours après l’identification de l’antigène : réponse primaire.

Son efficacité est due à sa spécificité.

La protection est durable, car certains lymphocytes B conservent une mémoire immunologique.

Lors d’une seconde infection par le même antigène, la production d’anticorps sera plus rapide et plus massive : réponse secondaire.

C’est sur ce principe qu’est basée la vaccination.

La réponse spécifique à médiation humorale se rencontre lors :

- des réactions allergiques

- de la plupart des infections microbiennes.

III.3. L’IMMUNITE SPECIFIQUE A MEDIATION CELLULAIRE

III.3.1. INTERVENANTS

Les cellules dites tueuses ou cytotoxiques (douées de la capacité de tuer d’autres cellules) sont les lymphocytes TC.

Les lymphocytes TC se fixent sur la cellule cible identifiée comme non soi pour la détruire : immunité à médiation cellulaire.

La destruction est spécifique : les lymphocytes TC ne s’attaquent qu’aux cellules porteuses d’un antigène donné.

III.3.2. CYTOLYSE

La fixation des lymphocytes TC sur les cellules cibles provoque la libération de protéines : les PERFORINES, qui sont des substances lysogènes, c’est-à-dire entraînant la lyse de la cellule cible. Les perforines perforent la membrane des cellules et les font éclater par choc osmotique (entrée d’ions et d’eau dans la cellule) : CYTOLYSE.

(1) Lymphocyte Tc avec récepteur spécifique

Cellule cible avec antigène de surface

(2) L’association permet la libération de perforines par le lymphocyte Tc

(3) Les perforines provoquent la lyse cellulaire de la cellule cible.

Fig. 10. Les étapes de la cytotoxicité par les lymphocytes TC

III.3.3. EFFICACITE

De même que l’immunité spécifique à médiation humorale, c’est une réponse lente, mais efficace, avec une protection durable (lymphocytes T mémoire).

C’est une réponse que l’on rencontre sur des cellules cibles transformées par :

- des phénomènes cancéreux

- des virus

- la sénescence

Dans ces trois cas, il y a apparition d’antigènes membranaires étrangers à la surface des cellules cibles.

III.4. LA COOPERATION CELLULAIRE – BILAN

III.4.1. INTERVENANTS

- Les lymphocytes T4 ou T auxiliaires ou T helpers, qui activent la réponse immunitaire

- Toutes les autres cellules déjà citées : macrophages, lymphocytes TC, B…

- Les protéines du complément

- Des interleukines, substances inhibitrices ou stimulatrices des leucocytes (IL1, IL2)

III.4.2. BILAN SIMPLIFIE DES REACTIONS IMMUNITAIRES

Les phénomènes de coopération cellulaire sont très complexes, et font encore actuellement l’objet de nombreuses recherches.

Voici schématiquement les différentes étapes de la réponse suite à la pénétration d’un antigène.

III.4.2.a. Phase d’induction

Phagocytose de l’antigène étranger par un macrophage (réponse non spécifique).

Une partie des antigènes digérés est ingérée à la membrane des macrophages : les antigènes apparaissent à la surface des macrophages, et sont associés aux protéines du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH) déjà présentes.

III.4.2.b. Présentation de l’antigène

L’association des protéines CMH et des antigènes est reconnue par les lymphocytes T helpers (Th). Cette reconnaissance, associée à la libération d’interleukine 1 (IL1) par le macrophage, active les lymphocytes Th.

III.4.2.c. Activation

Les Th activés stimulent à leur tour, par l’intermédiaire de l’interleukine 2 (IL2), les lymphocytes B et T.

III.4.2.d. Multiplication, différenciation

Les lymphocytes T et B stimulés se multiplient et se différencient.

- Les lymphocytes T, en lymphocytes cytotoxiques (TC) spécifiques

- Les lymphocytes B, en plasmocytes (P) producteurs d’anticorps spécifiques

- Les lymphocytes mémoire T et B sont produits (longue durée de vie, utile lors de la réponse secondaire).

III.4.2.e. Effet

Les anticorps libérés neutralisent l’antigène (réponse spécifique à médiation humorale).

Les lymphocytes cytotoxiques détruisent les cellules porteuses de l’antigène (réponse spécifique à médiation cellulaire).

III.4.3. ROLES DU COMPLEMENT

Le complément désigne l’association de plusieurs protéines (système enzymatique) aux diverses fonctions :

- Suite à la réaction anticorps / antigène (1), le complément peut se fixer sur l’anticorps en un site précis (2). Cette fixation induit l’activation du complément (3).

Une série de réactions enzymatiques en cascade conduit selon les cas :

o A la destruction de la cellule porteuse de l’antigène (cytolyse) (4)

o A l’attraction des leucocytes (macrophages, lymphocytes…) (5)

o A la fixation des macrophages sur la cellule à détruire (6)

- Le complément est capable de se fixer directement sur la membrane des cellules étrangères, puis d’entraîner leur lyse (action non spécifique).

(1) Immunoglobuline (Ig) = anticorps

(2) Le complément vient se fixer sur l’anticorps

(3) L’anticorps avec son complément se fixe sur les antigènes membranaires de la cellule cible

(4) Le complément fixé sur l’antigène permet la lyse de la cellule cible mais également des réactions enzymatiques : (5) et (6)

(5) Attraction des leucocytes

(6) Fixation des macrophages sur la cellule cible.

Fig. 11. Mécanismes d’action du complément

CONCLUSION : RESUME

L’organisme est capable de distinguer ses propres molécules (le soi) des molécules étrangères = antigènes (le non soi) : - Le soi est déterminé par le CMH ou HLA.

. - Le non soi regroupe : les poussières, les cellules cancéreuses, les greffons et les microbes. Ces derniers sont constitués par les champignons, les bactéries, les protozoaires et les virus, dont le pouvoir pathogène dépend de leur virulence et de leur toxicité.

Pour se défendre face au non soi, l’organisme dispose de :

- Barrières externes : peau, mucus…

- Barrières internes : leucocytes, anticorps ( = immunoglobines), organes lymphoïdes.

Les mécanismes de défense immunitaire mis en jeu sont de trois types :

1. L’immunité non spécifique à médiation cellulaire :

Des cellules (polynucléaires, macrophages) détruisent tout type d’antigène par phagocytose.

2. L’immunité spécifique à médiation humorale :

Les lymphocytes B transformés en plasmocytes produisent des anticorps circulants spécifiques d’un antigène. La réaction anticorps / antigène neutralise le pouvoir pathogène de l’antigène.

3. L’immunité spécifique à médiation cellulaire :

Les lymphocytes T détruisent les cellules cibles par cytolyse.

(2) et (3) sont deux mécanismes de défense mémorisés grâce aux lymphocytes mémoire. Cette mémoire immunologique permet une meilleure réaction lors d’une seconde infection par le même antigène.

Les réactions de défense citées, sont coordonnées grâce à des coopérations cellulaires induites par :

- des reconnaissances entre cellules

- des substances stimulatrices ou inhibitrices (interleukines).