TP3A-1 : La réaction inflammatoire, un exemple de réponse innée

Doc 1: doigt de Monsieur X après qu’il se soit piqué avec une épine de de rosier, Au 1er siècle après Jésus Christ, Cornelius Celsius avait décrit l’inflammation par ces quatre mots : « Rubor, calor, dolor, tumor » que l’on peut traduire par «rougeur, chaleur, douleur et tumeur (dans le sens œdème) ».

Sur une coupe microscopique de peau on distingue deux types de tissus : l’épiderme et le derme. L’épiderme est constitué de plusieurs couches de kératinocytes. Sa partie la plus externe est une couche cornée faite de cellules mortes associées à des lipides à propriété antibactérienne, des protéases, un pH acide, qui en fait une barrière efficace contre les intrusions pathogènes. L’épiderme ne contient aucun vaisseaux ni sanguins ni lymphatiques. Le derme est un tissu conjonctif qui soutient et nourrit l’épiderme. Il est riche en collagène et contient un important réseau vasculaire et lymphatique. Sous le derme, l’hypoderme contient des adipocytes, de gros vaisseaux, des nerfs…   Doc 2 : La structure de la peau

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et histamine

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Doc 5: Les cellules sentinelles, des cellules impliquées dans la réaction inflammatoire  Les cellules sentinelles sont des cellules immunitaires qui résident en permanence dans les tissus, même lorsque ces derniers ne sont pas lésés ou infectés. Les cellules sentinelles expriment sur leur membrane plasmique plusieurs dizaines de récepteurs dits de l’immunité innée. Ces récepteurs reconnaissent des composants universels de la paroi ou de la membrane plasmique des bactéries et des champignons unicellulaires, des déchets produits par des parasites eucaryotes, des protéines d’enveloppe des virus, des molécules libérées par les cellules de l’organisme en cas de lésion, etc.… Grâce à ces récepteurs, les cellules sentinelles sont capables de détecter la plupart des agents infectieux ou des situations potentiellement dangereuses pour l’organisme. On distingue : Les cellules dendritiques sont des cellules pourvues de longs prolongements cytoplasmiques. Elles font parties des phagocytes, cellules capables de repérer et d’englober un agent infectieux dans leur cytoplasme pour le digérer. Elles sécrètent également des médiateurs chimiques. Les mastocytes sont des cellules présentes dans tout l’organisme à proximité des vaisseaux sanguins. Leur cytoplasme renferme de nombreuses granulations contenant de l’histamine et du TNF qui sont des médiateurs chimiques. Ces substances ont un effet vasodilatateur, augmentent la perméabilité des vaisseaux sanguins et sont responsables de chimiotactisme.

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Doc 8 : visualiser l’animation sur la phagocytose en cliquant sur le lien ci-dessous http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0064-2

Doc 9 : Quelques médiateurs chimiques impliqués dans la réaction inflammatoire

Doc 10 :les médicaments antidouleur, exemple l’ ibuprofène Les prostaglandines (PG) Parmi les molécules synthétisées lors de la réaction inflammatoire aiguë, certaines prostaglandines provoquent une vasodilatation et une augmentation de la perméabilité vasculaire. inflammation B. Les conditions de synthèse de la cyclo-oxygénase (COX) dans les monocytes ou granulocytes. On fait incuber un nombre défini de monocytes et de granulocytes en présence d’une concentration de 10 µg/mL de LPS (molécule de la paroi de nombreuses bactéries) pendant différents temps : 0,1 ; 2,5 et 4,5 heures. On traite ensuite la culture de manière à récupérer le cytoplasme des cellules, et on effectue une électrophorèse qui sépare les molécules de COX des autres protéines. (résultat page suivante)

C. Mode d’action moléculaire des enzymes et de l’ibuprofène. Les enzymes sont des protéines constituées d’acides aminés. Pour agir, l’enzyme doit rentrer en contact avec la molécule de substrat qui lui est spécifique pour former un complexe enzyme-substrat. Cette liaison avec la molécule de substrat est suivie de la libération des produits de la réaction. Ce contact s’établit au niveau d’une zone particulière de l’enzyme, zone en creux et complémentaire de forme d’une partie de la molécule de substrat que l’on nomme le site actif. Le site actif est constitué de quelques acides aminés qui assurent une liaison temporaire avec le substrat spécifique ce qui permet le déroulement de la réaction.

D: influence de l’ibuprofène sur l’activité de la COX. Données expérimentales Mesure de l’activité de l’enzyme COX en présence de concentrations croissantes d’ibuprofène (10-7 à 10-3 µM). Remarque : en absence d’ibuprofène, on mesure l’activité d’une quantité "Q" de COX et on lui attribue la valeur 100% d’activité. On ajoute ensuite à la même quantité "Q "   de COX une quantité "q" d’ibuprofène, puis on mesure l’activité de l’enzyme (c'est-à-dire la synthèse de prostaglandines à partir de l’acide arachidonique).

E: mécanisme moléculaire d’action de l’ibuprofène À l'aide de Rastop : Ouvrir la molécule, complexe COX (enzyme) – acide arachidonique (substrat) : la COX est nommée chaîne A ; l’acide arachidonique est appelé ACD700. Utiliser la fiche technique du logiciel pour mettre en évidence judicieusement certaines parties des molécules. Des études de biologie moléculaire ont montré que la molécule d’ibuprofène se fixe sur l'acide aminé 120 (Arginine) de la COX et de ce fait interagit avec les acides aminés 385 (tyrosine) et 530 (sérine) de l’enzyme. Fichiers disponibles sur le site : cyclo-oxydase COX1 ovine et son substrat l’acide arachidonique.pdb, ibuprofene.pdb, acide arachidonique.pdb.