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Applications médicales de l'immunologie

Malgré la puissance de notre système immunitaire, des millions de personnes meurent chaque année dans le monde de maladies infectieuses. Si la découverte des antibiotiques a permis de sauver un grand nombre de vies depuis la Seconde Guerre mondiale, ce mode de traitement s'essouffle avec l'augmentation constante du nombre de bactéries multirésistantes. De plus, il n'existe que très peu de traitements antiviraux suffisamment efficaces et sans effets secondaires rédhibitoires.
Une bonne connaissance des stratégies employées par nos défenses immunitaires a permis de perfectionner des techniques empiriques ou de mettre au point des applications médicales essentielles en termes de santé publique :
  • en stimulant le système immunitaire avec des leurres, les vaccins, on lui permet de combattre et de mémoriser les moyens d'éradiquer chaque agent infectieux ;
  • en abaissant volontairement les défenses immunitaires, on peut greffer des cellules ou des tissus, et même transplanter un ou plusieurs organes qui proviennent de donneurs théoriquement non compatibles.
On prépare depuis plusieurs années des « vaccins thérapeutiques » complémentaires des vaccins classiques inoculés aux personnes saines, comme le vaccin « VIH-rougeole », mis en essai clinique par l'Institut Pasteur en 2009, destiné à restaurer les défenses des malades infectés par le VIH.
Les réussites des greffes et des transplantations sont améliorées par des techniques qui augmentent la compatibilité entre les individus.
Les applications médicales de l'immunité sont donc variées et en constante amélioration.
1. Comment le principe de la vaccination a-t-il été découvert ?
• Dès le xie siècle, les Chinois pratiquaient la variolisation, qui consistait en la mise en contact de la personne à immuniser avec le liquide contenu dans les pustules d'un malade. Cette technique empirique donnait un taux de mortalité de 1 à 2 %, et ses résultats étaient assez aléatoires.
• En 1796, Jenner inocule à un enfant du pus prélevé dans une pustule d'une fermière atteinte d'une maladie bovine inoffensive chez l'homme, la vaccine. Cet enfant est devenu résistant à la variole, qui faisait des ravages à cette époque. Jenner a découvert le principe de la vaccination, dont le principe sera expliqué par Pasteur et ses collaborateurs presque un siècle plus tard. La première vaccination humaine au sens strict du terme sera celle d'un enfant, contre la rage, en 1885.
2. Quelles sont les caractéristiques de la vaccination ?
• La vaccination est une méthode de protection immunitaire par injection d'antigènes peu virulents mais qui ont gardé leurs propriétés antigéniques. Elle est basée sur la mémoire immunitaire : en inoculant un antigène inoffensif mais facilement identifiable, on permet en quelque sorte au système immunitaire de s'entraîner à lutter contre celui-ci, et surtout de mémoriser la stratégie de destruction, de façon à obtenir une protection optimale en cas d'attaque réelle. C'est donc une immunisation préventive, active et de longue durée grâce aux rappels qui maintiennent la protection pour plusieurs années. Par contre, un vaccin n'est efficace que lorsque le système immunitaire a réagi à la première injection, c'est-à-dire une à deux semaines plus tard : on ne peut donc l'envisager comme protection d'urgence.
• Il existe différents types de vaccins :
  • Les vaccins à germes vivants atténués, comme le BCG, qui ne nécessitent pas de rappels, mais sont interdits aux personnes immunodéprimées.
  • Les vaccins à germes tués ou inactivés, comme ceux contre la poliomyélite, la grippe, la rage, etc. Ils sont inoffensifs, mais, moins efficaces que les précédents, ils nécessitent des rappels réguliers.
  • Les vaccins à fractions antigéniques inertes : on n'inocule pas l'agent pathogène entier, mais une toxine ou un fragment de sa paroi. Les vaccins contre l'hépatite, le tétanos ou la diphtérie en font partie. Ils ont une efficacité équivalente aux précédents.
Remarque : un bon vaccin doit être le plus immunogène possible sans entraîner d'effets secondaires.
Exercice n°1Exercice n°2
3. Quel est le mécanisme de la vaccination ?
• La première injection vaccinale entraîne une faible et courte production d'anticorps 8 à 12 jours après l'injection, et qui s'arrête au bout d'un mois environ. On déclenche ainsi l'ensemble de la réponse immunitaire (mécanismes non spécifiques puis spécifiques), ce qui permet l'apparition de cellules dites cellules mémoire, à durée de vie longue. C'est la réponse primaire à l'infection.
• L'injection du rappel entraîne une production immédiate et beaucoup plus forte d'anticorps (surtout de type IgG, les plus efficaces), qui persiste pendant plusieurs mois, voire plusieurs années. Elle a permis l'apparition d'une réponse secondaire, avec stimulation rapide des cellules mémoire qui se multiplient et produisent des anticorps en grande quantité. La réponse secondaire est quasi immédiate, plus forte et plus durable que la réponse primaire : un rappel peut parfois protéger toute une vie. Dans le cas contraire, il faut effectuer des rappels réguliers, qui permettent de maintenir en permanence un taux d'anticorps spécifiques supérieur au seuil de protection.
Exercice n°3
4. Quel est l'intérêt de la sérovaccination ?
• La sérothérapie est l'injection d'un sérum qui contient une grande quantité d'un ou plusieurs types d'anticorps (d'origine humaine ou animale). Cette méthode ne stimule pas le système immunitaire, et les anticorps injectés seront rapidement détruits par l'organisme : son efficacité est de courte durée. Par contre, elle agit immédiatement sur l'organisme : les anticorps spécifiques vont diffuser dans les liquides biologiques et neutraliser l'antigène.
• La sérovaccination consiste en l'injection simultanée, en deux points opposés du corps (sinon les antigènes du vaccin et les anticorps du sérum se neutraliseraient), d'un vaccin et d'un sérum dirigés contre le même agent pathogène. Le sérum assure une protection immédiate et sur une durée suffisante pour que la protection de longue durée induite par le vaccin puisse être mise en place.
Exercice n°4Exercice n°5Exercice n°6
5. Quelle est la politique actuelle de santé publique en matière de vaccination ?
• Il existe différentes catégories de vaccinations :
  • Les vaccinations obligatoires, qui concernent des maladies comme la diphtérie, le tétanos, la poliomyélite, etc. Le BCG, vaccin contre la tuberculose, n'est plus obligatoire depuis 2007, il est seulement conseillé aux populations à risque.
  • Les vaccinations obligatoires sous condition, qui ne sont obligatoires que dans certaines professions : professionnels de santé (hépatite B, tuberculose, etc.), vétérinaires (rage, fièvre de Malte), etc.
  • Les vaccinations conseillées chez les sujets fragiles (nourrissons, personnes âgées), ou pour les individus qui voyagent dans des zones endémiques (dans lesquelles une maladie infectieuse est persistante).
• Le calendrier vaccinal 2008 est donné à titre indicatif ci-dessous :
6. Quelles sont les caractéristiques d'une greffe, d'une transplantation ?
• Une greffe est le transfert d'un tissu ou d'un fragment d'organe pratiqué entre un organisme dit donneur et un organisme dit receveur.
• Une transplantation est une greffe d'un ou plusieurs organes, accompagnée des connexions entre les vaisseaux sanguins du greffon et du receveur.
• Il existe différents types de greffes en fonction de la relation entre le donneur et le receveur, ce qui détermine leurs chances de réussite :
  • Autogreffe : donneur et receveur sont la même personne. On dit que le greffon possède des autoantigènes. Cette greffe a toutes les chances de réussir, on la pratique, par exemple, après une brûlure ou une blessure grave.
  • Isogreffe : donneur et receveur sont de vrais jumeaux, ils sont donc génétiquement identiques. Le greffon possède des isoantigènes, il ne devrait pas être rejeté.
  • Homogreffe ou allogreffe : donneur et receveur sont de la même espèce, mais génétiquement différents. Le greffon possède des alloantigènes. Le risque de rejet dépend du degré de compatibilité génétique entre le donneur et le receveur.
  • Hétérogreffe ou xénogreffe : donneur et receveur sont d'espèces différentes. Le greffon présente des xénoantigènes. Les xénogreffes sont régulièrement testées chez l'homme, avec des résultats encore nettement insuffisants.
• On peut greffer des cellules, des tissus ou même transplanter un ou plusieurs organes, comme le cœur et les poumons, pour remplacer des éléments défaillants. La greffe de moelle osseuse (un tissu liquide présent dans l'os spongieux et qui fabrique tous les éléments figurés du sang) est indiquée pour traiter un patient atteint de leucémie (cancer du sang qui provoque la prolifération de cellules sanguines immatures) : on détruit entièrement la moelle osseuse du patient (par irradiation ou chimiothérapie) et donc les cellules cancéreuses, puis on transfuse la moelle prélevée sur un donneur compatible. En quelques semaines, la nouvelle moelle aura restauré le sang du patient.
Exercice n°8
7. Quels sont les mécanismes du rejet, comment l'éviter ?
• À la suite d'une greffe entre deux individus incompatibles, le greffon cicatrise tout d'abord et est correctement vascularisé. C'est théoriquement le signe de la réussite de la greffe. Puis, vers le huitième jour après l'intervention, une réponse inflammatoire est mise en évidence sur les bords du greffon qui nécrose. Le douzième jour, le greffon est éliminé, on dit qu'il a été rejeté. Pendant le rejet, on remarque la présence au niveau du greffon de polynucléaires, et de lymphocytes, dont des LT8 : on en déduit que le rejet de greffe est dû à un processus immunitaire à médiation cellulaire.
• Le rejet d'une allogreffe est plus long que celui d'une xénogreffe, mais dans les deux cas le greffon a été mémorisé. Des greffes successives du même donneur sur le même receveur montrent des temps de rejet de plus en plus court, au fur et à mesure que la réponse secondaire se développe, jusqu'au rejet immédiat sans vascularisation (greffe blanche).
• Pour limiter les rejets de greffe, on doit respecter le protocole suivant :
  • trouver un donneur dont la compatibilité génétique est maximale avec le receveur ;
  • faire subir au patient avant et après la greffe un traitement immunosuppresseur, qui limite les risques de rejet et devra être pris à vie.
Exercice n°9
À retenir
• Un vaccin est composé d'antigènes qui stimulent préventivement le système immunitaire, afin qu'il mémorise l'antigène et son mode de destruction.
• Les rappels de vaccination stimulent la mémoire immunitaire, de façon à ce qu'elle assure une protection suffisante, si possible tout au long de la vie.
• Un sérum est composé d'une quantité importante d'anticorps spécifiques d'un antigène donné, il est utilisé pour neutraliser immédiatement une quantité maximale d'antigènes.
• Toutes les vaccinations ne sont pas obligatoires, elles dépendent beaucoup de l'efficacité du vaccin, de l'épidémiologie de la maladie concernée, et du risque encouru en cas de non-vaccination.
• Une greffe ou une transplantation entre un donneur et un receveur génétiquement différents nécessite l'abaissement des défenses immunitaires, afin de limiter les risques de rejet.
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