Programme commenté de Terminale S

(Durée conseillée : quatre à cinq semaines)

Il suffit de survoler cette page pour comprendre, au vu de la complexité des notions, conseils, alinéas, précisions... que l'immunité est un domaine qui est loin de faire l'unanimité. Plutôt que de supprimer des "détails", c'est le chapitre entier qui aurait du être supprimé. Pour cette partie, étant donné le côté extrêmement récent des concepts et leur relation avec la biologie moléculaire... il me faut avancer prudemment. Je propose donc, et c'est ce que je vais faire dans le cours, un recentrage sur la cellule, unité de fonction. C'est la cellule qui se défend, qui communique, qui vit à l'intérieur d'un autre organisme... Au niveau de l'homme, c'est l'organisme entier qui est en relation avec d'autres organismes: parasites, symbiotes, commensaux, organismes pathogènes... La biologie moléculaire ne vient qu'en toute dernière analyse pour préciser les mécanismes mais pas pour définir les concepts. Par exemple on lit dans un livre comme Immunologie de J.P. Reveillard, 1995, DeBoeck Université (assez synthétique à mon avis par ailleurs mais quel fouillis.. à ne pas conseiller): «L'exposition à un environnement infectieux multiple et divers a engendré, au cours de l'évolution, une pression de sélection génératrice de diversité des individus par polymorphisme génétique». Sur quelle base repose une telle affirmation si ce n'est sur la foi en un double dogme de la biologie moléculaire et du darwinisme ? Voir l'immunité en terme de sélection et de variabilité face à cette sélection ne me paraît pas justifiée et au contraire sclérosante. Je vais essayer de proposer une autre vision dans mon cours.

Comme pour les autres chapitres, mais plus particulièrement ici, le programme propose un niveau final de représentation mais ne constitue pas une démarche de cours. Je compte bien profiter de cette liberté.

A - SITUATION - INTENTIONS

La représentation du fonctionnement du système immunitaire à laquelle l'élève doit parvenir est enrichie par rapport à la classe de troisième et distincte du niveau des connaissances universitaires.

a) PAR RAPPORT A LA CLASSE DE 3EME

Il ne faut pas se leurrer, les élèves qui me sont confiés ont TOUT oublié ou n'ont même carrément pas traité cette partie en troisième. On ne peut pas construire sur des présupposés. Il faut au minimum commencer par faire des rappels. C'est au niveau moléculaire qu'est abordée l'étude des opérateurs du système immunitaire, antigènes d'histocompatibilité, récepteurs des Lymphocytes B et T, de même que les notions de spécificité et de sélection clonale. Pour cela, on s'appuie sur les connaissances acquises en première S et précédemment en terminale S concernant le programme génétique, son expression et son polymorphisme.
L'accent est également mis sur les communications intercellulaires par contact direct et par interleukines ; le rôle pivot des Lymphocytes T4 est ainsi dégagé.

b) PAR RAPPORT AU NIVEAU UNIVERSITAIRE

Plus encore que pour les autres thèmes, on est confronté, en immunologie, au problème des limites dans la finesse de description des mécanismes en jeu. Au Lycée, il parait important de se limiter à un niveau que l'élève est susceptible de mobiliser dans un but explicatif. Ainsi, la fonction de présentation des peptides antigéniques par des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité est une notion de base en Terminale S ; elle permet de montrer que c'est une modification du soi qui est à l'origine d'une réaction immunitaire. La distinction entre antigènes de classe I et de classe II, scientifiquement importante, n'est qu'une connaissance superflue pour un lycéen car elle ne lui apporterait pas, au niveau recherché, un pouvoir explicatif supplémentaire. De ce fait, elle n'est pas au programme.
Suivant la même logique, d'autres aspects des mécanismes immunitaires qui n'apparaissent pas dans le libellé des programmes (ex: diverses classes d'immunoglobulines, communication par contact entre Lymphocytes B et Lymphocytes T4, etc.) ont été volontairement écartés.

Ce chapitre permet de réinvestir et d'élargir des acquis des classes de Première et Terminale relatifs au programme génétique: (je ne reprends pas ici la discussion concernant cette notion que je souhaite que l'on supprime: voir première partie du programme) il apporte, en particulier, une illustration de son expression polymorphe et une explication du maintien des caractéristiques moléculaires déterminant le soi d'un individu.
Il repose aussi sur les connaissances de la classe de Troisième concernant la reconnaissance du non-soi qui entraîne des réactions immunitaires à médiation cellulaire et humorale. Il s'agit d'approfondir ces notions en intégrant leur étude à celle du déroulement de réactions précises: rejet de greffe, élimination des micro-organismes bactériens et viraux. Certains aspects des limites de l'immunité sont abordés: maladie auto-immunes, cancers, déficits immunitaires à l'origine de certaines maladies telles que le SIDA.
L'immunologie est un des domaines où les connaissances progressent très rapidement, mais il s'agit d'en rester au niveau des concepts majeurs: notion de soi modifié, récepteur de haute spécificité, interrelations cellulaires directes et par des interleukines, rôle central des lymphocytes T4. La voie classique d'activation du complément est seule envisagée et les différentes classes d'immunoglobulines ne sont pas étudiées. Dans cet esprit, le principe de l'éducation au soi des lymphocytes est évoqué mais ses mécanismes ne sont pas développés. De même, la notion de lymphocyte T suppresseur, encore très controversée, n'est pas abordée.

1. Soi et non-soi.

Avec la première partie du programme: "unicité génétique des individus et polymorphisme des espèces", les bases nécessaires pour comprendre la définition du soi ont été acquises. Le polymorphisme des gènes du CMH a pu être abordé. Avec l'étude de cette partie, la connaissance du soi s'enrichit avec la prise en compte des propriétés spécifiques des polypeptides codés par les gènes du CMH :
- introduits dans un organisme qui ne les possède pas, ils déclenchent des réactions immunitaires rapides,
- ils participent à la surveillance immunitaire de l'univers intérieur en déclenchant la réponse lymphocytaire T lorsque le récepteur de ces Lymphocytes reconnaît le complexe protéines du CMH + peptide étranger.

On peut relier ces deux propriétés en considérant la notion de soi modifié qui, pour un organisme, peut avoir deux origines distinctes :
- protéines du CMH étrangères qui diffèrent des siennes par un petit nombre d'acides aminés mais présentent cependant avec elles une grande homologie structurale (cas des greffes),
- complexe formé par l'association de ses protéines du CMH avec un peptide du non-soi.
Cela conduit à définir le non-soi par deux critères : il n'est pas normalement codé par le génome d'un organisme donné (mais le soi peut engendrer du non-soi par mutation) et ce dernier le reconnaît comme étranger. La nature macromoléculaire des antigènes et la notion de déterminant antigénique sont précisées.

LIMITES :

la théorie du soi peptidique n'est pas envisagée ;
la distinction entre antigènes de classes I et II n'est pas au programme ;
en ce qui concerne la structure des protéines antigéniques du CMH, l'élève doit savoir appliquer ses connaissances sur les protéines (reploiement dans l'espace suivant la séquence des acides aminés, conduisant à une morphologie spatiale caractérisée, ici, par la corbeille, présentoir de peptides antigéniques) ; mais les connaissances spécifiques sur leur structure ne sont pas exigibles ;
les termes d'épitope et de paratope ne sont pas exigibles, la notion d'haptène n'est pas au programme.

Le soi d'un individu est défini par l'ensemble des particularités moléculaires résultant de l'expression de son génome.
Cette définition est à revoir.
Certaines molécules exprimées sur ses membranes cellulaires constituent des marqueurs de son identité : groupes sanguins par exemple et surtout système HLA.
Le système CMH (HLA chez l'homme) correspond à une famille de protéines membranaires que code un groupe de gènes liés, très polymorphes. Malgré ce polymorphisme, ces protéines présentent un fort degré de similitude chez les individus d'une même espèce. Ce système participe directement au déclenchement de réactions immunitaires.
Le non-soi est constitué par toutes les molécules différentes du soi qui, apparues dans l'organisme, entraînent des réactions immunitaires non spécifiques ou spécifiques. Dans ce dernier cas, l'élément du non-soi reconnu est nommé antigène ; il est le plus souvent macromoléculaire et porte de nombreux déterminants antigéniques.
Le non-soi provient du milieu environnant ou d'une modification des molécules du soi.

Le système HLA participe directement au déclenchement des réactions immunitaires (on indiquera son existence sans étudier les structures du système CMH).

2. Bases de l'immunocompétence.

Cette partie du programme est limitée aux aspects spécifiques de la réponse immunitaire et porte sur les mécanismes de reconnaissance du non-soi, et donc sur l'origine de la distinction entre soi et non-soi.

Origine des cellules immunitaires.

Comment supprimer les contenus tout en conservant les objectifs cognitifs....!!!!

L'élève doit être capable de distinguer :
l'organe producteur, moelle osseuse ;
les organes lymphoïdes centraux (ou primaires), moelle osseuse et thymus, où se produit la maturation à l'origine de la différenciation de cellules spécifiques ;
les organes lymphoïdes périphériques (ou secondaires), pour lesquels on ne considère que les ganglions lymphatiques et la rate, lieux de rencontre des différents protagonistes des réactions immunitaires.

L'élève doit avoir une vision dynamique du système immunitaire et concevoir que les cellules impliquées circulent en permanence dans l'organisme en empruntant les voies sanguines et lymphatiques ; mais les mécanismes de passage des unes aux autres sont hors programme.
Sont également hors programme :
toutes les filiations cellulaires au sein de la moelle osseuse rouge, ainsi que l'étude des caractères histologiques des organes lymphoïdes ;
l'étude des interleukines qui interviennent dans la maturation des cellules souches sanguines.

Les cellules du système immunitaire sont issues de la moelle osseuse. Ce sont des leucocytes circulant et tissulaires parmi lesquels on distingue des cellules impliquées dans les aspects spécifiques des réactions: les lymphocytes.
Les lymphocytes acquièrent leur capacité à distinguer le non-soi - leur immunocompétence - par une maturation dans les organes lymphoïdes centraux : moelle osseuse pour les lymphocytes B, thymus pour les lymphocytes T.

Caractéristiques des récepteurs lymphocytaires.

Comment allons-nous pouvoir traiter des récepteurs lymphocytaires sans parler des lymphocytes... Cet "allégement de programme" prend parfois des allures de mascarade.

Ils sont définis du point de vue de leur organisation et de leur fonction :
- les récepteurs membranaires des lymphocytes B - anticorps - sont caractérisés par leurs deux sites (variables d'une molécule d'anticorps à l'autre) capables de reconnaître des déterminants antigéniques isolés, un lymphocyte ne portant qu'un seul type d'anticorps.

Les lymphocytes B sont spécialisés dans la surveillance du milieu extra cellulaire.
La distinction structurale entre anticorps membranaires et anticorps circulants n'est pas exigible. En revanche, la distinction physiologique est à souligner: si les anticorps membranaires, intégrés à la membrane de lymphocytes B, ont seulement une fonction de reconnaissance, les anticorps circulants présentent, en plus de leurs régions variables à fonction de reconnaissance, une région constante à rôle effecteur.
La distinction entre les différentes classes d'immunoglobulines (Ig A, Ig G, Ig M, ... ) est hors programme. Ainsi l'étude des phénomènes allergiques est-elle exclue.
Les récepteurs membranaires des lymphocytes T ne portent qu'un seul site de reconnaissance spécifique capable de détecter uniquement le soi modifié (ce qui permet de réinvestir les connaissances sur le rôle des protéines du CMH). Les lymphocytes T sont donc spécialisés dans la surveillance des populations cellulaires.
L'énorme diversité des clones spécialisés de lymphocytes B et T peut conduire à une remise en question de la notion de gène établie précédemment. Aucune connaissance n'est attendue dans ce domaine.

L'acquisition de l'immunocompétence correspond, pour chaque lymphocyte, à l'expression membranaire de récepteurs spécifiques d'un déterminant antigénique donné : anticorps membranaires pour les lymphocytes B, récepteurs T pour les lymphocytes T.
Les récepteurs des deux types de lymphocytes sont constitués de plusieurs chaînes polypeptidiques présentant des segments constants et des segments variables; ces derniers correspondent aux sites de reconnaissance des déterminants antigéniques.
La diversité des récepteurs exprimés par l'ensemble des lymphocytes permet la reconnaissance de plusieurs centaines de millions d'antigènes différents: elle constitue le répertoire immunologique.
Les récepteurs B peuvent reconnaître un antigène isolé. Les récepteurs T reconnaissent le soi modifié, constitué par des déterminants antigéniques associés à des protéines du HLA, ou, dans le cas des allogreffes, des molécules HLA du donneur.

Formation et sélection des clones immunocompétents.

Ces notions et celles qui suivent me semblent souvent trop dépendantes d'une conception actuelle dominante certes, mais à mon avis, qui ne résistera pas au temps. Je suis partisan de l'abandonner pour revenir à des notions plus classiques.

Le problème posé par la tolérance au soi est présenté : la formation au hasard des récepteurs des cellules immunocompétentes est susceptible d'aboutir à la naissance de lymphocytes capables de reconnaître le soi ; l'élève doit seulement savoir que ces derniers sont inactivés ou éliminés, très tôt, dans les organes lymphoïdes centraux. La déficience de ces mécanismes de neutralisation est utilisée pour comprendre l'origine des maladies auto-immunes mais aucune connaissance relative à ces maladies, ni aux mécanismes immunitaires impliqués dans la destruction du soi n'est exigible.
De même, si la relation entre un état immunitaire déficient, spontané ou acquis, et le développement des cancers peut être évoquée, aucune connaissance à ce sujet n'est attendue."
Une relation est indiquée entre un état immunitaire déficient, spontané ou acquis, et le développement des cancers.
Les mécanismes d'éducation des lymphocytes au soi (sélection positive et négative) ne sont pas au programme.

La maturation des lymphocytes conduit à l'apparition de clones possédant des spécificités très variées. Ceux qui reconnaissent le soi étant éliminés ou bloqués (tolérance au soi), les autres sont ainsi sélectionnés. Ils constituent les populations lymphocytaires immunocompétentes qui contrôlent le maintien des caractéristiques moléculaires du soi d'un individu.
Le dérèglement du système immunitaire peut conduire à l'apparition d'effets pathologiques variés : maladies auto-immunes, cancers.

3. Déroulement de la réponse immunitaire.

Il s'agit de situer le lieu de la réponse immunitaire (organes lymphoïdes secondaires) et de dégager les concepts fondamentaux.
En ce qui concerne les organes lymphoïdes secondaires, l'élève doit les comprendre comme constituant un micro-environnement où se rencontrent les divers types cellulaires impliqués dans les réactions immunitaires -cellules présentatrices d'antigènes (macrophages notamment), lymphocytes de divers types- et où sont piégés les antigènes.
Les concepts fondamentaux concernent :
les différentes phases de la réponse immunitaire (sélection clonale, amplification par expansion clonale et phase effectrice),
les processus de communication :
par contacts directs entre macrophage ou cellule présentatrice des déterminants antigéniques et lymphocytes T ;
par messagers chimiques : interleukines par lesquelles les lymphocytes T4 activent les lymphocytes B et T8 ayant acquis par contact préalable avec des déterminants antigéniques des récepteurs fonctionnels aux interleukines.

Le rôle pivot des lymphocytes T4, impliqués dans ces deux types de communication est souligné.
L'élève doit être capable de réinvestir cette notion pour expliquer l'apparition de maladies opportunistes dans le cas du SIDA ; mais les mécanismes de l'infection virale ne sont pas au programme.

LIMITES:

Ne sont pas au programme :
La réaction antigénique thymo-indépendante ;
les mécanismes intracellulaires qui concernent les cellules présentatrices d'antigènes et qui aboutissent à l'association entre peptides antigéniques et molécules du CMH,
les mécanismes d'activation des T4 à la suite de la reconnaissance spécifique de peptides antigéniques présentés par les cellules présentatrices des déterminants antigéniques (intervention des interleukines IL I, IL2, stimulation autocrine des lymphocytes T4),
les mécanismes d'interaction entre lymphocytes B et T4 comprenant l'endocytose, la dégradation et la présentation des peptides aux lymphocytes T4;
les diverses interleukines ou cytokines intervenant dans la multiplication et la différenciation des lymphocytes B en plasmocytes.
les mécanismes cellulaires conduisant à la mémoire immunitaire, bien que cette notion et celle de vaccination soient, elles, exigibles.
En ce qui concerne la phase effectrice, l'élève doit savoir réinvestir ses connaissances sur la structure des anticorps pour expliquer :
la formation de complexes antigène-anticorps par reconnaissance des déterminants antigéniques qui ont induit leur production,
l'activation de la phagocytose des complexes immuns,
l'activation du complément aboutissant à la destruction des cellules portant l'antigène par l'action d'un complexe d'attaque membranaire (ou complexe lytique) ; les mécanismes moléculaires qui conduisent à la formation de ce dernier ne sont pas au programme .
De même, l'élève doit savoir que les lymphocytes T cytotoxiques (T8) n'agissent, par contact, que sur les cellules de l'organisme présentant du soi modifié (action de la perforine) mais les mécanismes lytiques mis en jeu sont hors programme.
Qu'il s'agisse de la phagocytose initiale ou de la phagocytose après liaison antigène-anticorps, les mécanismes de dégradation des substances ingérées ne sont pas envisagés.
Les mécanismes de la réaction inflammatoire, traités en classe de 3ème, ne sont rappelés qu'en liaison avec le comportement des cellules immunitaires, en particulier la circulation de celles ci dans le milieu intérieur. Cela ne peut-il être qu'un rappel... ? J'en doute ! Traiter la réaction inflammatoire n'est pas l'affaire de quelques minutes.. d'autant plus que les élèves n'ont jamais étudié ni le système circulatoire sanguin précisément (cœur-vaisseaux, oui, mais si on parle de capillaire...), ni le système lymphatique...

Aspects non spécifiques de la réponse immunitaire.

La réponse immunitaire, dans ses aspects non spécifiques, peut avoir lieu dans tout l'organisme; elle est caractérisée par la phagocytose de tout élément du non-soi et son élimination ; elle permet d'induire la réponse immunitaire spécifique.

Aspects spécifiques de la réponse immunitaire.

La réponse immunitaire, dans ses aspects spécifiques, est induite dans tous les organes lymphoïdes périphériques (rate, ganglions lymphatiques...) colonisés par les cellules immunocompétentes.
Cette réaction met en jeu :
Des processus de reconnaissance spécifiques intéressant tant la phase d'induction que la phase effectrice de la réponse.
Des communications intercellulaires dans lesquelles les lymphocytes T4 ont un rôle central :
+ Par contact direct avec les macrophages;
+ Par libération de messager chimiques.
Les interleukines, entraînant l'expansion clonale des cellule sélectionnées et leur différenciation en plasmocytes producteurs d'immunoglobulines (réponses à médiation humorale) et lymphocytes T cytotoxiques (réponses à médiation cellulaire).
Des mécanismes effecteurs aboutissant à la neutralisation des antigènes ou à la destruction des cellules qui les portent, soit par activation du complément soit directement par contact avec des lymphocytes T cytotoxiques.
Dans tous les cas, la phagocytose des produits de neutralisation et de destruction est activée; une réaction inflammatoire l'accompagne. Les clones T4 et certains clones B constituent les supports de la mémoire immunitaire, dont le principe est exploité dans la vaccination et certains tests de dépistage.

La plus grave critique à cette partie du programme est le fait qu'elle repose presque entièrement sur des notions que les élèves sont supposés avoir et qu'ils ne possédent pas. L'année de terminale, sanctionnée par un examen, il est nécessaire pour l'enseignant de vérifier que les acquis le sont réellement. Or, plus j'enseigne, plus je suis persuadé que si l'on peut aller nettement plus vite et surtout plus loin, il est tout de même nécessaire de rappeler les éléments de base des années précédentes avant de pouvoir approfondir les notions. Il faut donc que le temps nécessaire à ce travail soit pris en compte dans les programmes et donc que leur volume soit réellement diminué. Pas par petites touches mais par pans entiers. Il vaut mieux faire peu de choses mais bien faites. Comment trouver le temps d'enseigner la démarche expérimentale, les indispensables méthodes de travail , sans compter le travail humain incontournable: notes, corrections, réunions, visites de parents, conseils de classe... bref le suivi des élèves, de leur famille et des collègues... notre métier en un mot.

La deuxième critique est que le développement de l'immunologie est sans aucun doute extrêmement dépendant des progrès de la médecine. Les enseignants du secondaire que nous sommes, sont un peu démunis devant la multiplicité des pathologies (à la terminologie parfois volontairement (?) obscure), des descriptions cliniques... et le peu de connaissances théoriques, conceptuelles, que l'on a à proposer à l'élève. Je ne pense pas être le seul enseignant à pouvoir dire qu'il n'est pas du tout compétent pour enseigner la médecine. Je n'ai pas l'impression d'avoir fait un cursus universitaire particulièrement réduit et pourtant je n'ai jamais suivi aucun enseignement universitaire d'immunologie. Les théories immunitaires, trop jeunes et déjà abandonnées, ne peuvent pas être enseignées telles quelles sans faire référence aux desciptions cliniques qui les ont suscitées. D'où la démarche que je propose: quelques concepts très généraux sur l'identité de l'organisme, non réductible à l'identité génétique; suivis de la description clinique de quelques pathologies et des moyens mis en oeuvre pour les combattre; enfin une conceptualisation très simplifiée à l'aide des éléments, bien évidemment partiels, du programme.

Je pense que l'immunité n'est pas vraiment accessible à un non spécialiste. Cependant un enseignant de SVT peut avoir une certaine vue d'ensemble de la physiologie et de la biologie animale qui lui permette de faire des rapprochements et des synthèses qui pourraient aider à une meilleure compréhension de l'organisme. Si je suis en désaccord avec le programme, je vais tout de même m'efforcer de présenter dans le cours ce qui me paraît clair, ou au moins un peu moins incertain, il est bien évident, par contre, que je reste fondamentalement un non spécialiste et que je ne suis pas à l'abri de bourdes de taille...