Récepteurs pour l`antigène des lymphocyte

TSSIBG – Immunoglobulines et récepteurs pour l'antigène des lymphocytes B et T
14/10/2013
MARIANI Natacha L2
TSSIBG
G. Pommier
8 pages
Immunoglobulines (Ig/AC) – Récepteurs pour l'antigène des lymphocytes B (BCR) et T (TCR)
Répertoire et reconnaissance
Plan
A. Généralités
B. Les anticorps (= immunoglobulines)
I. Dualité fonctionnelle et structurale des immunoglobulines
II. Régions variables et régions constantes
III.
Réaction croisée
IV.Superfamille des immunoglobulines
C. Anticorps polyclonaux et monoclonaux
I. La réponse immunitaire physiologique est polyclonale
II. Immunoglobulines monoclonales
A. Généralités
Tout d'abord, il faut savoir qu'immunoglobulines et anticorps font parti de la même famille de molécules. On
peut retrouver des immunoglobulines (Igs) à la surface des lymphocytes B (LB) où elles sont des récepteurs
pour l'antigène (c'est le BCR). Le TCR qui est à la surface des lymphocytes T (LT) n'est pas une Ig, mais y
ressemble énormément.
Quand un antigène est reconnu comme étranger
au génome de l'organisme, on a le déclenchement
de la réponse immunitaire, innée d'abord. La
réponse innée (ou naturelle) implique des
effecteurs qui sont rapidement mobilisés et qui
vont éliminer de manière pas très spécifique
l'antigène. Les polynucléaires, les cellules NK,
les monocytes ou encore les macrophages vont
reconnaître par exemple des structures comme la
flagelline,
l'ARN,
l'ADN,
le
LPS
(lipopolysaccharide). Les effecteurs de la
réponse innée sécrètent des cytokines qui vont
activer un peu plus tard une réponse immunitaire
spécifique
au
déterminant
antigénique
(adaptative). Celle-ci comporte une réponse
immunitaire à médiation cellulaire (LT) ainsi qu'une réponse à médiation humorale (LB – BCR).
Les LB, lorsqu'ils rencontrent l'antigène, vont sécréter des Ig qui sont des anticorps.
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B. Les anticorps ( = immmunoglobulines)
I. Dualité fonctionnelle et structurale des immunoglobulines
→ Les anticorps possèdent 2 fonctions :
- Par l'intermédiaire de leur site actif, ils reconnaissent extrêmement spécifiquement l'antigène qui a déclenché
la réponse immunitaire.
- Par l'intermédiaire de la queue de la molécule, les anticorps peuvent fixer des cellules infectées qui ont des
récepteurs pour ce fragment, et qui pourront ainsi être phagocytées par les macrophages. Cette partie de
l'anticorps est également capable de fixer des molécules du système du complément.
L'ensemble du processus est appelé immunisation (si la réponse immunitaire est dirigée contre un antigène qui
est un agent pathogène, ce processus est appelé vaccination).
→ Modèle type d'une IgG (anticorps), immunoglobuline la plus courante dans l'organisme :
- Poids moléculaire = 150 kDa
- Constituée de 2 chaînes lourdes (50 kDa chacune) et de 2 chaînes légères (25 kDa chacune)
- Ces chaînes sont reliées entre elles par des ponts disulfures et des liaisons covalentes énergétiquement faibles,
qui permettent la cohésion de la molécule.
=> pour rompre cette cohésion et séparer les chaînes de la molécule, il faut une réduction ET de l'urée.
La zone charnière (là où se trouvent les ponts disulfures entre les 2 chaînes lourdes) va permettre une certaine
mobilité de la molécule d'anticorps.
→ Dualité structurale de la molécule d'anticorps
À l'extrémité de la chaîne lourde et de la chaîne légère, il y a des structures variables, car c'est là que se situe le
site actif de l'anticorps. Ce site actif va devoir reconnaître à peu près 10 10 molécules antigéniques différentes
pour défendre l'organisme. Ceci représente le répertoire B, c'est-à-dire la capacité de l'organisme à fabriquer au
moins 1010 molécules d'anticorps ayant une structure différente au niveau du site actif.
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À côté de ça, il y a les régions constantes des molécules d'anticorps, qui se situent au niveau de la moitié Cterminale des chaînes lourdes : c'est le fragment Fc. Elles sont le support des fonctions effectrices de la
molécule d'anticorps (fixation du complément, fixation cellules ayant un récepteur spécifique pour ce
complément....). Ces régions sont dites constantes, mais varient un peu selon la fonction effectrice (il y a une
dizaine de fonctions effectrices différentes).
II.
Régions constantes et variables des Immunoglobulines
→ Régions constantes des Igs
Il existe 5 types de chaînes lourdes (Fc) donc 5 classes (ou isotypes) d'Igs : IgG(chaîne lourde : γ), IgM(μ),
IgA(α), IgE(ε ), IgD(δ) car les chaînes ont une séquence propre d'acides aminés chacune au niveau du segment
constant des chaînes lourdes. Les IgG se subdivisent encore en 4 sous-classes et les IgA en 2 sous-classes,
toujours sur la base des différences de séquence de la région constante, mais encore plus subtiles.
Il existe 2 types de séquence des parties constantes des chaînes légères (λ et κ) dans les Igs . Une molécule d'Ig
donnée possède soit 2 chaînes légères κ soit 2 chaînes légères λ, jamais les 2 simultanément.
Rapport κ/λ = 2 dans le sérum humain normal
Les 2 chaînes lourdes d'une même molécule d'anticorps sont identiques.
Les 2 chaînes légères d'une même molécule d'anticorps sont identiques.
→ Régions variables des Igs
Chaque molécule d'Ig est une juxtaposition de domaines de 110 acides aminés chacun.
Il y a un domaine pour la région variable de la chaîne légère, un domaine pour la région variable de la chaîne
lourde, 3 domaines pour la partie constante. Chaque domaine possède un pont disulfure intracaténaire (différent
des ponts disulfures intercaténaires qui relient les chaînes lourdes ou qui relient les chaînes légères aux chaînes
lourdes). Si on réduit ces ponts disulfures intracaténaire, on perd irréversiblement l'activité biologique de la
molécule
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On peut isoler ces domaines par des clivages enzymatiques modérés, car ils sont stabilisés par leur pont S-S
intracaténaire :
=> Fab : (fragment qui fixe l'antigène) Il est constitué d'une chaîne légère et de la moitié N-terminale de
la chaîne lourde (PM du fragment = 50 kDa). Il contient les parties constantes ET variables. Une molécule
d'anticoprs contient 2 fragments Fab. L'anticorps est divalent car il possède 2 sites actifs qui sont absolument
identiques. Le fragment Fab est monovalent car il ne possède qu'un site actif. Il reconnaîtra l'antigène, mais les
réaction complète comme la précipitation ou l'agglutination ne se feront pas.
donc
=> Fab'2 : Le pont disulfure est maintenu entre les 2 chaînes lourdes. On a donc les 2 fragments Fab,
les 2 sites actifs. Les réactions de précipitation et d'agglutination sont possible.
=> Fc : contient les 2 moitiés C-terminales des chaînes lourdes, ainsi que le pont disulfure inter-chaînes
lourdes. Ce fragment conserve ses propriétés fonctionnelles (fonctions effectrices). En thérapeutique, lors de
l'injection d'anticorps monoclonaux ou d'une sérologie, le receveur développe une réaction immunitaire et
risque de faire un choc anaphylactique dirigé contre ce fragment Fc, ce qui n'est pas le car quand on injecte
uniquement Fab ou Fab2'.
=> Fv : très petit et contient uniquement les parties variables des chaînes lourdes et légères. Il est
toujours capable de reconnaître le déterminant antigénique. Cependant si on dissocie les chaînes lourde et
légère, il y une perte de fonction.
Le site actif de l'anticorps est supporté par l'association des régions variables lourdes et légères. Dans les zones
variables, on trouve des zones hypervariables (= CDR). Ces zones des régions variables des chaînes lourdes et
légères (VH et VL) sont proches dans l'espace et forment le site de liaison à l'antigène. Le site actif des
anticorps (paratope) est le rapprochement dans l'espace des 3 régions hypervariables des domaines VL et VH
de l'anticorps. De nombreuses interactions non-covalentes entre les CDR (résidus déterminant la
complémentarité) et l'épitope antigénique assurent la spécificité et la stabilité du complexe antigène/anticorps.
Le reste de la zone variable, qui varie moins, est appelé la zone « charpente ».
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III.
Réaction croisée
La spécificité antigène/anticorps n'est pas absolue. Il peut donc y avoir des réactions croisées.
Par exemple, si un antigène (AG1) est reconnu par un
anticorps (AC1) avec une forte affinité, AC1 peut
reconnaître un déterminant très similaire à AG1 (par
exemple si AG1 est un médicament et AG1' ce même
médicament très peu modifié) mais avec une moins forte
affinité.
Autre exemple, si un anticorps reconnaît
l'albumine humaine avec un forte affinité, il pourra
reconnaître l'albumine de souris, du fait de très fortes
homologies entre les 2 albumines, mais là encore avec une
affinité moindre.
IV.
Les Igs liées à la membrane du LB sont les récepteurs spécifiques pour l'antigène (BCR). Ces BCR possèdent
la même spécificité que l'Ig sécrétée spécifique de l'antigène. Lorsque l'antigène va interagir avec le BCR, il va
donner un signal au LB. Ce LB, grâce à ce signal et à l'intervention d'un LT « helper » CD4+, va pouvoir
fabriquer des anticorps après s'être différencié en plasmocyte. Les Igs (anticorps) sécrétés sont de spécificité
unique (la même que celle du BCR).Chaque LB a un BCR qui reconnaît un épitope. Or il faut en reconnaître
1010. Donc dans la moelle osseuse, on a les précurseurs des LB et il y en a au moins 10 10 avec chacun une
spécificité anticorps un peu différente. Quand un LB reconnaît un déterminant antigénique, il prolifère
(expansion clonale), se différencie en plasmocyte et sécrète l'anticorps. Ce LB constitue un clone de LB.
Cependant, au cours de la réponse immunitaire il se produit un phénomène appelé la commutation isotypique.
Les mêmes régions variables peuvent être associées à des régions constantes distinctes pour les chaînes lourdes,
entre l'Ig sécrétée et le BCR, chacune avec des fonctions effectrices différentes.Le BCR est généralement une
IgM (au début de la réponse immunitaire) puis une IgG.
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V.
Super-famille des Igs
La structure de base où il y a juxtaposition de domaines de 110 acides aminés stabilisés par un pont disulfure
se trouve aussi sur d'autre molécules que les Igs : TCR ; CD3 ; CD4 ; CD8 ; HLA-I et II (sytème
d'histocompatibilité) ; FcR ; CAM ; FGFR et PDGFR (facteurs de croissance). Toutes ces molécules font partie
de la superfamille des Igs.
On pense qu'il y a des millions d'années serait apparu un gène ancestral qui aurait évolué par duplication. Mais
durant cette évolution, il aurait accumulé un certain nombre de mutations. Chaque mutation a fait apparaître une
fonction nouvelle. La structure de base avec le domaine de 110 acides aminés avec un pont disulfure serait le
souvenir de ce gène ancestral.
C. Anticorps polyclonaux et monoclonaux
I.
La production d'anticorps monoclonaux par un organisme est un phénomène poly-clonal
Au cours du processus de transformation de la cellule souche en LB naïf, le LB fabrique des récepteurs. Chaque
récepteur a une structure différente (on a 1010 structures différentes). Chaque LB naïf avec son BCR spécifique
constituera un clone. Chacun de ces clones synthétisera ensuite une Ig. Les Igs seront donc extrêmement
hétérogènes.
Ex : Si un Ag qui possède 2
épitopes (1a et 1b) arrive dans
l'organisme. L'épitope 1a va par
exemple être reconnu par 3
clones, avec des affinités et des
structures différentes. 3 types
d'anticorps anti-1a vont être
sécrétés. Au total, ce qu'on
appelle l'anticorps anti-1a est issu
des 3 anticorps des 3 clones, donc
il est très hétérogène. On parle
donc d'anticorps polyclonaux
car ils sont issus de différents
clones.
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La réponse immunitaire physiologique est polyclonale.
→ électrophorèse de sérum humain normal
On a une migration extrêmement hétérogène de Igs. C'est le reflet de la production polyclonale de ces Igs.
II.
Immunoglobulines monoclonales
Il existe une pathologie appelée le myélome multiple ( = maladie de Khaler), dans laquelle un clone est
cancérisé. Il prolifère donc énormément, et généralement les autres clones sont inhibés car cette pathologie
s'accompagne d'un phénomène d'immunosuppression. Il apparaît donc dans le sérum une Ig issue d'un seul
clone. C'est donc une Ig monoclonale. Il apparaît aussi des protéines de BenceJones qui proviennent de cette
Ig monoclonale (ce sont les chaînes légères).
Ces Igs monoclonales ont une activité auto-immune (elles reconnaissent des constituants de l'organisme qui l'a
produite).
Le vieillissement peut aussi faire apparaître des Igs monoclonales (de signification indéterminée, elles ne
correspondent à aucune pathologie). Mais ces Igs monoclonales ne sont pas forcément bénignes car dans 10%
des cas, ça peut se transformer en myélome.
Il peut y avoir des Igs monoclonales bénignes. Par exemple si on fait une virose extrêmement forte à un virus.
Transitoirement, un clone préférentiel est stimulé et il apparaît donc une Ig monoclonale qui va ensuite
disparaître. Après un greffe de moelle osseuse, on a eu une immunosuppression, et le temps que le répertoire se
reconstitue on peut retrouver des Igs monoclonales.
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