Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie 2022 (jour 1)
Thème : Comportements et stress : vers une vision intégrée de l'organisme · Tiré du sujet Jour 1 (2022)
Énoncé
EXERCICE 2 - Comportements et stress: vers une vision intégrée de l'organisme (9 points)
L'affaiblissement de la réponse immunitaire des grands brûlés
Une des conséquences des brûlures sévères est un affaiblissement important du système immunitaire. Celui-ci se traduit par un risque élevé d'infection qui peut aboutir au décès des grands brûlés. Pour comprendre ces dysfonctionnements et envisager des traitements, des études sont réalisées chez la souris.
Expliquer le rôle du cortisol, une hormone du stress, dans l'affaiblissement de la réponse immunitaire des grands brûlés.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.
Document 1 – Niveaux de cortisol chez des souris victimes d'une lésion semblable à une brûlure
Une étude a permis d'évaluer l'impact d'une lésion, semblable à une brûlure, sur la production d'hormones. Les chercheurs disposent de deux groupes de souris, un groupe témoin et un groupe de souris victimes d'une lésion semblable à une brûlure. Ils ont mesuré les concentrations sanguines en cortisol des deux groupes dans les jours qui suivent la lésion. Les résultats sont présentés ci-dessous.
Document 2 – Étude des morts cellulaires (apoptoses) après des lésions semblables à des brûlures
Les lymphocytes sont les cellules essentielles au bon déroulement de la réponse immunitaire. Des lymphocytes immatures sont initialement produits, puis ils subissent une étape de maturation indispensable à leur efficacité.
Organe
Fonction
Moelle osseuse
Production des lymphocytes B et T
Maturation des lymphocytes B
Thymus
Maturation des lymphocytes T
Rôle de deux organes lymphoïdes
Une cellule en apoptose est une cellule qui est en cours d'auto-destruction.
Deux groupes de souris sont étudiés: des souris témoins et des souris victimes de lésions semblables à une brûlure (test). Une technique permet de visualiser les cellules en apoptose qui apparaissent en blanc sur les images ci-dessous:
Document 3 – Étude des effets de la dexaméthasone sur l'apoptose dans les organes de souris
La dexaméthasone est une molécule de synthèse. Elle a la capacité de se fixer sur les récepteurs du cortisol et de mimer son action.
Les chercheurs disposent de deux lots de souris. Le lot test reçoit de la dexaméthasone et le lot témoin un liquide physiologique sans molécule active. La même technique que celle utilisée dans le document 2 permet de visualiser les cellules en apoptose qui apparaissent en blanc sur les images ci-dessous:
Document 4 – Étude des effets de la mifépristone sur l'apoptose dans le thymus de souris
La mifépristone, une molécule de synthèse, a la capacité de se lier au récepteur du cortisol. Cette molécule empêche le cortisol de se fixer à son récepteur et inhibe son action.
Les chercheurs disposent de trois lots de souris. Un lot témoin, un lot de souris victimes de lésions semblables à une brûlure (test 2), un lot de souris qui a reçu, 30 minutes avant la lésion semblable à une brûlure, de la mifépristone (test 1). Les résultats obtenus ont été quantifiés. Ils sont présentés dans le diagramme ci-dessous:
Document 5 – Mesure du nombre de lymphocytes T immatures dans le thymus de souris après une lésion semblable à une brûlure
On détermine chez des souris, 24 heures après la lésion semblable à une brûlure, leur concentration sanguine en cortisol ainsi que le nombre de lymphocytes T immatures dans leur thymus. Chaque point représente une souris. Une droite de régression a ensuite été calculée et tracée afin d'évaluer la tendance.
Corrigé
Corrigé proposé par AprenAI (non officiel)
Expliquer le rôle du cortisol, une hormone du stress, dans l'affaiblissement de la réponse immunitaire des grands brûlés.
Réponse : Introduction : Une brûlure sévère constitue un stress biologique aigu majeur entraînant une baisse des défenses immunitaires et un risque infectieux létal. On cherche à comprendre comment le cortisol, hormone stéroïdienne sécrétée lors du stress, intervient dans cet affaiblissement. 1. La brûlure provoque une sécrétion importante de cortisol (Doc 1) : - Chez les souris saines, la cortisolémie reste basse (~5 ng/mL). - Suite à une lésion de type brûlure, la concentration sanguine en cortisol quadruple dès le 1er et le 2e jour (~22 à 25 ng/mL, différence significative), avant de revenir aux valeurs témoins vers le 5e-10e jour. - La brûlure déclenche donc une réponse au stress avec libération massive et transitoire de cortisol par les glandes surrénales (axe corticotrope). 2. L'apoptose est ciblée dans le thymus chez les brûlés (Doc 2) : - Les lymphocytes T sont produits dans la moelle osseuse et effectuent leur maturation indispensable dans le thymus. - Chez les souris brûlées, l'apoptose (autodestruction cellulaire) est très fortement accrue spécifiquement dans le thymus (nombreux points blancs fluorescents), alors qu'elle reste quasi inexistante ou inchangée dans les poumons, le foie et les reins. 3. Le cortisol est directement responsable de cette apoptose thymique via ses récepteurs (Doc 3 & 4) : - La dexaméthasone (analogue structural et agoniste du cortisol) mime l'effet : injectée à des souris sans brûlure, elle provoque une apoptose massive et sélective dans le thymus (Doc 3). - La mifépristone est un antagoniste compétitif qui se lie au récepteur intracellulaire du cortisol et bloque son action (Doc 4). - Chez les souris brûlées traitées préalablement par la mifépristone (Test 1), le taux de cellules en apoptose dans le thymus chute à ~3,8 %, contre ~5,2 % chez les souris brûlées non traitées (Test 2, valeur témoin ~2,8 %). L'inhibition des récepteurs du cortisol protège donc significativement les cellules thymiques de l'apoptose. 4. Conséquence : effondrement du stock de lymphocytes T immatures et déficit immunitaire (Doc 5) : - On observe une corrélation linéaire négative nette entre la cortisolémie et le nombre de lymphocytes T immatures dans le thymus : à 1 ng/mL de cortisol, on compte ~120 lymphocytes immatures, contre moins de 20 à des concentrations de 30 ng/mL. - En induisant l'apoptose des précurseurs T thymiques, le cortisol empêche le renouvellement et la maturation des lymphocytes T (auxiliaires et cytotoxiques), piliers de l'immunité adaptative. Conclusion : La brûlure active l'axe du stress et provoque un pic de cortisol. En se fixant sur ses récepteurs dans le thymus, le cortisol déclenche l'apoptose des lymphocytes T en maturation. Privé de nouveaux lymphocytes T fonctionnels, l'organisme du grand brûlé présente une immunodépression sévère, expliquant sa vulnérabilité accrue aux infections opportunistes.
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