Réponse immunitaire adaptative : sélection, amplification et mémoire

Un répertoire de lymphocytes qui préexiste

Un antigène est une molécule étrangère, par exemple une protéine à la surface d'un virus, reconnue par le système immunitaire. Avant toute infection, l'organisme possède déjà des millions de lymphocytes B et T différents. Chaque lymphocyte porte des récepteurs d'un seul type, qui se fixent sur un seul antigène, comme une clé qui n'ouvre qu'une serrure. La réponse est donc spécifique. Cette diversité se met en place avant tout contact avec l'antigène, par des remaniements aléatoires de gènes pendant la maturation des lymphocytes.

Étape 1 : la sélection clonale

Lors d'une infection, l'immunité innée intervient d'abord : des phagocytes absorbent l'agent pathogène et exposent des fragments d'antigène à leur surface. Parmi tous les lymphocytes, seuls ceux dont les récepteurs correspondent à cet antigène sont activés, avec l'aide de lymphocytes T auxiliaires (LT4) qui libèrent des messagers chimiques, les cytokines. Cette sélection clonale est un tri : l'antigène ne crée pas le lymphocyte adapté, il choisit un lymphocyte qui existait déjà.

Étape 2 : l'amplification

Les lymphocytes sélectionnés se multiplient par mitoses et forment un clone, c'est-à-dire un ensemble de cellules identiques portant le même récepteur. Ils se différencient ensuite en cellules effectrices :

• les lymphocytes B deviennent des plasmocytes, qui sécrètent des anticorps, protéines solubles qui se fixent sur l'antigène et facilitent son élimination par les phagocytes (immunité humorale) ;
• les lymphocytes T8 deviennent des lymphocytes T cytotoxiques, qui détruisent les cellules de l'organisme infectées (immunité cellulaire).

Lors d'un premier contact, cette réponse demande plusieurs jours avant d'être efficace, ce qui explique que l'on puisse tomber malade avant d'être guéri.

Étape 3 : la mémoire

Une partie des cellules du clone devient des lymphocytes mémoire, à longue durée de vie. Lors d'un second contact avec le même antigène, ils sont déjà nombreux à le reconnaître : la réponse est plus rapide, plus intense et plus durable. L'infection passe alors souvent inaperçue.

Un exemple concret : la vaccination

Le vaccin contre le tétanos contient l'anatoxine tétanique, une forme inactivée de la toxine de la bactérie. Elle ne provoque pas la maladie mais reste un antigène : elle déclenche sélection, amplification et formation de cellules mémoire. Les rappels entretiennent cette mémoire. Si la bactérie pénètre ensuite par une plaie, la réponse secondaire est rapide.

Un piège à éviter

Il ne faut pas confondre vaccin et sérum. Un sérum apporte des anticorps déjà fabriqués : la protection est immédiate mais temporaire, car l'organisme n'a mobilisé aucun lymphocyte et ne garde aucune mémoire. Un vaccin apporte un antigène : la protection met du temps à s'installer mais elle est durable. Autre erreur fréquente : croire que l'antigène fabrique le lymphocyte adapté. En réalité, le lymphocyte adapté préexiste et c'est lui qui est sélectionné.

Exercice 1 : réponse primaire et réponse secondaire

Données pédagogiques simplifiées. Une souris reçoit l'antigène A au jour 0, puis les antigènes A et B au jour 28. On mesure les anticorps (unités arbitraires).

1. Calculer le rapport entre le pic d'anticorps anti-A après la seconde injection et celui après la première.
2. Comparer le délai d'apparition des anticorps anti-A après chaque injection.
3. Expliquer en quoi la réponse anti-B sert de témoin.

Exercice 2 : l'amplification d'un clone

Données pédagogiques simplifiées. Un seul lymphocyte B sélectionné se divise toutes les 8 heures, sans mort cellulaire.

1. Calculer le nombre de cellules obtenues après 72 heures.
2. Calculer ce nombre après 120 heures.
3. Expliquer pourquoi les autres lymphocytes B de l'organisme ne se multiplient pas.

Exercice 3 : sérum ou vaccin ?

Données pédagogiques simplifiées. La souris 1 reçoit des anticorps dirigés contre la toxine tétanique. La souris 2 reçoit l'anatoxine tétanique. On teste ensuite leur résistance à la toxine.

1. Interpréter la protection de la souris 1 au jour 1.
2. Expliquer pourquoi la souris 2 n'est pas protégée au jour 1 mais l'est au jour 30.
3. Justifier la perte de protection de la souris 1 et le maintien de celle de la souris 2.

Correction complète

Exercice 1 : correction

1. Le pic anti-A est de 40 au jour 14 après la première injection et de 800 au jour 35 après la seconde. Rapport : 800 / 40 = 20. La réponse secondaire est donc 20 fois plus intense.
2. Après la première injection, les anticorps sont détectables 7 jours plus tard (2 unités au jour 7). Après la seconde, on mesure déjà 60 unités au jour 30, soit 2 jours après, valeur supérieure au pic de la réponse primaire. La réponse est beaucoup plus rapide, car les lymphocytes mémoire sont nombreux et prêts à agir.
3. L'antigène B est rencontré pour la première fois au jour 28. La réponse anti-B apparaît 7 jours plus tard (2 au jour 35) et reste faible (35 au jour 42), comme une réponse primaire. Elle montre que la rapidité de la réponse anti-A vient d'une mémoire spécifique de A, et non d'un état général de stimulation.

Exercice 2 : correction

1. 72 / 8 = 9 divisions. Chaque division double l'effectif : 2⁹ = 512 cellules.
2. 120 / 8 = 15 divisions, soit 2¹⁵ = 32 768 cellules. La croissance est exponentielle : le nombre de cellules double à chaque division.
3. Seuls les lymphocytes dont les récepteurs reconnaissent l'antigène sont activés : c'est la sélection clonale. Les autres ont des récepteurs différents, ils ne se fixent pas sur cet antigène et restent au repos.

Exercice 3 : correction

1. La souris 1 est protégée dès le jour 1 parce que les anticorps injectés se fixent immédiatement sur la toxine et la neutralisent. Ses propres lymphocytes n'ont pas travaillé : la protection est passive.
2. Au jour 1, la souris 2 n'a pas encore produit d'anticorps : les lymphocytes sélectionnés doivent d'abord se multiplier et se différencier en plasmocytes, ce qui prend plusieurs jours. Au jour 30, le clone est amplifié et des anticorps sont présents, d'où la protection.
3. Les anticorps injectés à la souris 1 sont progressivement éliminés et ne sont pas renouvelés, car aucun lymphocyte n'a été sélectionné et aucune mémoire ne s'est formée. La souris 2 reste protégée au jour 60 grâce à ses lymphocytes mémoire, capables de relancer rapidement la production d'anticorps.