Sujet type-Bac et méthodologie de résolution

Le maintien de l'intégrité de l'organisme : quelques aspects de la réaction immunitaire

Énoncé

Mme T présente une grosseur au niveau du cou et souffre de nombreux maux d'origine métabolique : fatigue, cheveux et ongles cassants, peau sèche, frilosité, rythme cardiaque ralenti. Son médecin lui prescrit des examens approfondis.SynthèseÀ partir de l'exploitation des données et de l'utilisation des connaissances, expliquer les causes de l'affection de Mme T.Document 1Analyse sanguine de Mme T« Mme T manifeste un œdème (gonflement) de la glande thyroïde.La thyroïde est une glande hormonale située à la base du cou. Elle sécrète des hormones thyroïdiennes dont les actions sont multiples (croissance, métabolisme, température interne…). »

Résultats de dosages hormonauxHormones

thyroïdiennes Individu sain Mme T

Triiodothyronine 0,8 à 2,7.10-9 mol.l-1 0,6.10-9 mol.l-1

Thyroxine 11 à 27.10-12 mol.l-1 8.10-12 mol.l-1

D'après http://www.medecine.unige.ch/TestsThyroidiens.

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Document 2

Structure histologique d'une glande thyroïde normale (en A) et de la glande thyroïde de Mme T (en B). L'observation au microscope de la glande thyroïde montre des

cellules sécrétrices ou thyrocytes, organisées en vésicules, qui en coupe, apparaissent circulaires.

D'après biologie TD – Collection Tavernier – 1989.

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Document 3Résultats de cultures cellulaires« On prélève dans la thyroïde de Mme T, diverses cellules avec lesquelles sont réalisées des cultures. On recherche la présence de plasmocytes, cellules sécrétrices d'immunoglobulines. »

Cellules cultivées en présence de thyrocytes

Plasmocytes présents

Immunoglobulinesou gamma-globulines

Culture 1 Lymphocytes B aucun

Pas degamma-globulines

« anti-thyroglobuline »

Culture 2

Lymphocytes B+

Macrophagesaucun

Pas degamma-globulines

« anti-thyroglobuline »

Culture 3

Lymphocytes B+

Macrophages+

Lymphocytes T CD4

nombreuxGamma-globulines

« anti-thyroglobuline »nombreuses

D'après http://www.lvs.fr/Pages_html/Encyclopedies/Cours%20Immuno.Document 4

Biosynthèse des hormones thyroïdiennes

D'après Alain Hamon – université d'Angers - http://slideplayer.fr/slide/1324104/.

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« Étape 1 : le thyrocyte fabrique une protéine, la thyroglobuline (molécule précurseur), qui est expulsée par exocytose vers la lumière de la vésicule où elle s'accumule. Le thyrocyte prélève l'iode (I) apporté par l'alimentation dans le sang et le transfère dans la lumière de la vésicule.Étape 2 : il y a ioduration de la thyroglobuline. Le couplage de la thyroglobuline et de l'iode (I) conduit à la thyroxine et la triiodothyronine.Étape 3 : il y a endocytose de la thyroxine et triiodothyronine de la part des thyrocytes.Étape 4 : Les hormones thyroïdiennes sont libérées dans le sang. »

Comprendre la questionCet exercice porte sur la recherche des causes d'une affection d'une patiente, Mme T, qui présente plusieurs symptômes. Il s'agit de construire une démarche cohérente à partir des documents proposés pour identifier l'origine des symptômes. Chez Mme T, l'analyse sanguine et la structure histologique de la thyroïde mettent en évidence des anomalies de structure et de fonctionnement de la glande thyroïde. L'étude de résultats de culture de cellules de la thyroïde de Mme T permet d'identifier l'origine de cette anomalie : dans la thyroïde de Mme T, des plasmocytes secrètent des anticorps dirigés contre une molécule produite par cette glande. Mme T est donc atteinte d'une maladie auto-immune. Cet exercice nécessite l'exploitation et la mise en relation des informations issues des documents, en lien avec des connaissances sur la formation et les fonctions des cellules immunitaires. Aucune connaissance sur la thyroïde n'est nécessaire : sa structure et son fonctionnement sont présentés dans le dernier document. La réponse attendue contient une introduction exposant la problématique, puis une argumentation structurée exploitant les documents et les connaissances, et enfin une conclusion répondant à la problématique. Aucun schéma n'est exigé par l'énoncé.Procéder par étapes1re étape : identifier le type de réponse attendue.2e étape : extraire des documents les informations en rapport avec le problème scientifique.3e étape : construire une réponse structurée mettant en relation les informations issues des documents et des connaissances.

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Le tableau suivant présente un exemple de démarche construite au brouillon :Parties du problème

Éléments issus des documents

Éléments issus des connaissances

Introduction : Quelles sont les causes de l'affection de Mme T, caractérisée par les symptômes suivants : grosseur au niveau du cou, fatigue, cheveux et ongles cassants, sécheresse de la peau, frilosité et ralentissement du rythme cardiaque ?Mise en évidence d'une anomalie du fonctionnement de la thyroïde chez Mme T

Document 1. Gonflement de la glande thyroïde de Mme T.Analyse sanguine de Mme T : faible concentration en hormones thyroïdiennes (comparé au témoin).Documents 2 et 4. Étude histologique de la glande thyroïde.Mme T : réduction de la lumière des vésicules et envahissement du tissu thyroïdien par des cellules immunitaires (comparé au témoin).Bilan. Anomalies de la

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structure et du fonctionnement de la thyroïde de Mme T.

Origine de l'anomalie thyroïdienne de Mme T

Document 3. Recherche de plasmocytes et d'anticorps anti-thyroglobuline dans les cultures de cellules de la thyroïde de Mme T :seule la présence conjointe de lymphocytes B, macrophages et lymphocytes T CD4 entraîne une forte présence de plasmocytes et d'anticorps anti-thyroglobuline.Document 4. La thyroglobuline est un précurseur des hormones thyroïdiennes.Bilan. Chez Mme T, présence des cellules immunitaires dans la thyroïde : formation de plasmocytes sécrétant des anticorps anti-thyroglobuline, empêchant le production hormones thyroïdiennes.

Les lymphocytes spécifiques d'un antigène donné subissent une sélection clonale en présence de cet antigène, puis ils prolifèrent et se différencient en cellules effectrices : les lymphocytes B se différencient en plasmocytes et les lymphocytes T CD4 se différencient en lymphocytes T auxiliaires sécréteurs d'interleukines.La présence d'interleukines est indispensable à la prolifération et la différenciation des lymphocytes.Les anticorps se fixent spécifiquement à l'antigène correspondant.

Conclusion

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Test ELISA de détection de l'hépatite B

Énoncé

L'ESF (Établissement du sang français) cherche à savoir si le sang d'un donneur peut être utilisé pour une transfusion. Pour éviter une éventuelle contagion, on recherche entre autres si cet individu a été récemment en contact avec le virus de l'hépatite B. Pour cela, on cherche à identifier les anticorps spécifiques que l'organisme aurait pu produire en réponse à une infection, en réalisant un test ELISA.Réalisez le schéma d'interprétation des résultats des puits 1 et 2 en utilisant les symboles proposés dans le document 1, puis dites si l'ESF peut utiliser le sang du donneur en justifiant votre préconisation.Document 1Le test ELISA (Enzyme LinkedImmunoSorbentAssay) est un test immunologique destiné à détecter et/ ou doser les anticorps dans un liquide biologique. Dans cette technique de dosage, les puits d'une microplaque sont tapissés avec une molécule spécifique du virus de l'hépatite B. La solution à tester est ensuite déposée dans les puits de la microplaque et si l'anticorps recherché est présent il va se lier à la molécule spécifique du virus. Un premier lavage est réalisé. Un deuxième anticorps, l'anticorps traceur, capable de se lier à l'anticorps recherché, est alors ajouté dans le puits. Un deuxième lavage permet d'éliminer les anticorps traceurs non fixés. L'anticorps traceur est couplé à une enzyme. On ajoute enfin une molécule incolore qui conduit à la formation d'un produit coloré si l'enzyme est présente.

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Document 2

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1. Puits incolore correspondant au test du sang d'un individu non infecté2. Puits coloré correspondant au test du sang d'un individu infecté par le virus de l'hépatite B3. Puits coloré correspondant au test du sang de l'individu donneur à testerComprendre la questionLe sujet porte sur le test de détection dans le sang de différents individus d'anticorps dirigés contre le virus de l'hépatite B. Le test utilisé est un test immunologique de type ELISA. Dans un premier temps, il s'agit de schématiser les interactions moléculaires qui ont lieu dans le puits 1 de la plaque ELISA contenant le sang d'un individu non infecté et celles qui ont lieu dans le puits 2 de la plaque ELISA contenant le sang d'un individu infecté par le virus de l'hépatite B. Dans un second temps, il faut décider si le donneur, dont le sang est testé dans le puits 3, peut donner ou non son sang en justifiant la réponse. Les principales difficultés de l'exercice résident dans la compréhension du principe du test ELISA et la schématisation correcte des interactions moléculaires. Aucun texte justifiant ces interactions n'est demandé par l'énoncé.

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Les mécanismes nerveux aboutissant à un mouvement volontaire, incluant le fonctionnement de la synapse neuro-musculaire .

Énoncé

Expliquer les mécanismes nerveux aboutissant à un mouvement volontaire, incluant le fonctionnement de la synapse neuromusculaire.

La réponse prendra la forme d'un texte illustré de schémas.

SynthèseComprendre la question

Cette synthèse propose de présenter les mécanismes nerveux qui, à partir de la commande de la motricité volontaire, initiée dans le cerveau, conduisent à la réalisation du mouvement au niveau des muscles. Il s'agit de décrire le trajet du message nerveux moteur aboutissant au mouvement volontaire et de caractériser la nature de ce message nerveux. L'énoncé précise que le candidat doit détailler le fonctionnement de la synapse neuromusculaire, située entre le motoneurone et le muscle. La difficulté de cette partie réside dans la bonne connaissance nécessaire du fonctionnement du système nerveux. L'énoncé exige la présence d'un texte accompagné de schémas : un schéma simplifié du trajet du message nerveux moteur et celui du fonctionnement de la synapse neuromusculaire sont attendus. Il est souhaitable que la synthèse contienne une introduction exposant la problématique, un développement structuré accompagné des schémas et une conclusion répondant à la problématique.

Procéder par étapes

1re étape : identifier le type de réponse attendue.2e étape : élaborer un plan détaillé de la synthèse au brouillon.

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Le tableau suivant présente un exemple de démarche élaborée au brouillon :

Structure de la synthèse Éléments issus des connaissances

Introduction : Quels sont les mécanismes nerveux aboutissant à un mouvement volontaire ? Quel est le fonctionnement de la synapse neuro-musculaire ?

I. Les mécanismes nerveux de la motricité volontaire

Dans le cortex cérébral, plusieurs aires motrices sont spécialisées dans la commande de la motricité volontaire.

1. Du cortex moteur au muscle

Des faisceaux de neurones issus du cortex cérébral transportent les messages nerveux moteurs dans la moelle épinière, où ils sont en contact avec les motoneurones par une synapse neuro-neuronique. Le contrôle de la motricité volontaire est controlatéral.Le motoneurone intègre les différents messages qu'il reçoit en un message moteur unique conduit jusqu'au muscle.

2. La nature du message nerveux moteurSchéma : La commande de la motricité volontaire : du cortex cérébral au muscle

Dans l'axone des neurones, le message nerveux moteur est de nature électrique.Au niveau de la synapse neuro-neuronique, le message nerveux est de nature chimique.

II. Du motoneurone à la cellule musculaire : la synapse neuromusculaireSchéma : Structure et fonctionnement de la synapse neuromusculaire

Au niveau de la synapse neuromusculaire, le message nerveux du motoneurone entraîne la sécrétion de neuromédiateurs qui se fixent sur des récepteurs de la membrane plasmique de la cellule musculaire, entraînant sa contraction.

Conclusion

3e étape : structurer l'introduction et la conclusion au brouillon.4e étape : rédiger la réponse sur la copie.

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