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Greffe de peau chez la souris

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Greffe de peau chez la souris

On sait que les greffes de tissus ne sont possibles que si le donneur et le receveur sont compatibles. On cherche à préciser les mécanismes immunitaires impliqués dans le rejet d'une greffe de peau chez la souris.
Question
Exploitez l'ensemble des résultats expérimentaux proposés dans le document, et montrez qu'ils sont en accord avec l'hypothèse selon laquelle le rejet de greffe chez la souris repose sur des mécanismes d'immunité adaptative impliquant des effecteurs cellulaires.
Document
Quelques résultats expérimentaux chez les souris
« Des greffes de peau ont été réalisées chez des souris de lignées pures (homozygotes pour tous leurs gènes) appelées lignées A et lignées B. On observe que :
  • un greffon de peau issu d'une souris de lignée B, implanté à une souris de lignée B est toujours accepté ;
  • un greffon de peau issu d'une souris de lignée A, implanté à une souris de lignée B est parfaitement fonctionnel 6 jours après la greffe, mais totalement détruit au bout de 11 jours ;
  • une souris de lignée B ayant précédemment rejeté un premier greffon issu d'une souris A, rejette un deuxième greffon de souris de lignée A en 6 jours.
Des souris de lignée B sont dites hyper-immunisées lorsqu'on leur a greffé à trois reprises, à trois semaines d'intervalle, de la peau de souris de lignée A. Les chercheurs prélèvent alors chez ces souris d'une part leur sérum (plasma sanguin) et d'autre part des cellules lymphoïdes dans les ganglions lymphatiques situés près du greffon. Des souris de lignée B sont dites « neuves » (notées BN) si elles n'ont subi aucun traitement. »

Expérience 1
Des souris de lignée B « neuves » (BN) reçoivent le sérum des souris de lignée B hyper-immunisées, puis 3 jours plus tard une greffe de peau de souris de lignée A. Onze jours plus tard, le greffon est rejeté, alors qu'il était entièrement fonctionnel jusqu'au sixième jour.
Expérience 2
D'autres souris BN reçoivent des injections au jour 1, une greffe de peau issue d'une souris A au jour 3. L'état du greffon est observé au jour 6. Les résultats sont les suivants :
Injection au jour 1
Greffe au jour 3
Résultat au jour 6
De cellules lymphoïdes vivantes de souris de lignée B hyper-immunisées
peau de souris de lignée A
la majorité des greffons sont détruits ou présentent des nécroses partielles.
De cellules lymphoïdes tuées de souris de lignée B hyper-immunisées
peau de souris de lignée A
les greffons sont toujours fonctionnels
De cellules lymphoïdes vivantes de souris de lignée B non immunisées
peau de souris de lignée A
les greffons sont toujours fonctionnels.

Corrigé

Les conseils de l'enseignant
L'objectif de ce premier exercice de partie 2 est d'évaluer la capacité du candidat à pratiquer une démarche scientifique dans le cadre d'un problème scientifique en exploitant un nombre réduit de documents.
Il s'agit ici de montrer, à partir de l'étude d'expériences chez la souris que le phénomène de rejet lors d'une greffe est due à l'action de cellules immunitaires.
Il est donc important d'identifier la problématique et mettre en évidence les différentes étapes de la recherche expérimentale en identifiant soigneusement les hypothèses, les résultats obtenus et de conclure à la validation ou non de ces hypothèses par les résultats. La rigueur du raisonnement et la qualité de l'argumentation sont les éléments essentiels de cet exercice.
La réponse comporte une introduction qui présente la problématique et qui annonce comment la résoudre, un développement structuré en différents paragraphes (mais sans titres apparents) et une conclusion qui présente la réponse à la problématique annoncée en introduction.
Question
Lors de greffe de tissus, le donneur et le receveur ne sont pas toujours compatibles : le greffon peut être rejeté. Quels sont les mécanismes immunitaires mis en jeu lors du rejet d'une greffe de peau chez la souris ? Pour répondre à cette problématique nous analyserons les résultats d'expériences obtenus lors de greffe de peau chez la souris.
Une greffe effectuée entre une souris donneuse et une souris receveuse appartenant à une même lignée homozygote n'est jamais rejetée : les deux souris sont donc compatibles. Par contre, la greffe de peau d'une souris donneuse de la lignée A à une souris receveuse de la lignée B est fonctionnelle au 6e jour mais est totalement rejetée au 11e jour : les souris de deux lignées différentes ne sont pas compatibles d'un point de vue immunitaire.
La greffe de peau d'une souris donneuse de la lignée A à une souris receveuse de la lignée B qui a déjà rejeté un premier greffon issu de A est rejetée beaucoup plus rapidement, en 6 jours. Ainsi les souris receveuses, qui ont déjà été en contact avec les antigènes, ici ceux du greffon, réagissent beaucoup plus rapidement au second contact avec les mêmes antigènes. Quels sont les éléments du système immunitaire responsables du rejet et comment expliquer que la réaction immunitaire soit plus rapide au second contact avec l'antigène ?
Dans l'expérience 1, on cherche à tester l'hypothèse selon laquelle les molécules présentes dans le sérum de souris hyper-immunisées (souris de la lignée B ayant reçu 3 greffes successives à trois semaines d'intervalle de peau de souris de la lignée A), sont responsables du phénomène de rejet de la greffe.
Ainsi des souris de lignée B « neuves » (souris NB) n'ayant reçu aucun traitement au préalable, reçoivent le sérum des souris de lignée B hyper-immunisées, puis reçoivent trois jours plus tard une greffe de peau de souris de lignée A. Si l'hypothèse émise est vraie alors ces souris BN devraient réagir à la greffe comme les souris hyper-immunisées : c'est-à-dire rejeter très rapidement le greffon. Or ces souris BN gardent un greffon fonctionnel au 6e jour et ne rejettent la greffe qu'au 11e jour, comme des souris B n'ayant reçu aucun traitement et recevant une première greffe. L'hypothèse proposée est donc invalidée : les molécules contenues dans le sérum des souris ne sont pas responsables du rejet.
Dans l'expérience 2, on cherche à tester l'hypothèse selon laquelle les cellules lymphoïdes présentes dans les ganglions lymphatiques des souris hyper-immunisées sont responsables du phénomène de rejet de la greffe. Ainsi des souris BN reçoivent les cellules lymphoïdes vivantes des souris de lignée B hyper-immunisées, puis reçoivent trois jours plus tard une greffe de peau de souris de lignée A. On observe un rejet des greffons dès le 6e jour. Ainsi les souris BN ayant reçu les cellules lymphoïdes vivantes des souris de lignée B hyper-immunisées réagissent à la greffe comme les souris hyper-immunisées : elles rejettent très rapidement le greffon. De plus, si on greffe des souris BN ayant reçu les cellules lymphoïdes tuées des souris de lignée B hyper-immunisées, alors le greffon est encore fonctionnel au 6e jour. On en conclut que la présence de cellules lymphoïdes vivantes issues de souris hyper-immunisées est bien responsable du rejet du greffon. Enfin si on greffe des souris BN ayant reçu les cellules lymphoïdes vivantes des souris de lignée B non immunisées, alors le greffon reste fonctionnel au 6e jour. On en conclut que l'hyper-immunisation est bien une caractéristique due aux cellules lymphoïdes. Cette caractéristique peut être transmise à des souris recevant les cellules lymphoïdes de souris hyper-immunisées. L'hypothèse proposée est donc validée : les cellules lymphoïdes contenues dans le sérum des souris sont responsable du phénomène de rejet.
Ainsi les cellules lymphoïdes contenues dans le sérum des souris sont responsables du phénomène de rejet lors des greffes entre donneur et receveur non compatibles. La réponse immunitaire est d'autant plus rapide que le receveur a déjà été en contact avec l'antigène : ceci justifie donc le caractère adaptatif de cette réponse immunitaire.
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