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« Unité des fondements de la médecine » Anticorps: Structures et Fonctions Dr John Basso Dept. de Biologie Université d’Ottawa Bioscience 102 Tel.:562-5800 poste 6358 Courriel: [email protected] Objectifs • Décrire la structure des anticorps. • Discuter de l’organisation et de l’expression génétique des anticorps dans le développement des lymphocytes B. • Décrire les réponses immunitaires dépendantes et non dépendantes des lymphocytes T. • Décrire de quelle façon la diversification des anticorps est établie. • Décrire la commutation isotypique. • Discuter des diverses classes d’anticorps et de leurs fonctions (anticorps muqueux, allergiques, etc.). 2 Les Anticorps – Double Fonctions • Récepteur de surface des lymphocytes B – Permet d’échantillonner l’environnement antigénique – Permet la communication entre l’environnement extracellulaire et le réseau de transduction de signaux interne • Molécule sécrétée effectrice – Neutralisation – Fixation du complément – Activation de cellules effectrices 3 Domaines des Immunoglobulines Structures repliées, compactes et résistantes aux protéases Fab Fc Domaines c des chaines légères k ou λ S S S S S S S S Domaines C des chaines lourdes a, d, e, g, ou m F(ab)2 Sites de clivages de pepsine Sites de clivages de papain - 1 x (Fab)2 & 1 x Fc - 2 x Fab 1 x Fc 4 Ig - Protéines Bi-Fonctionnelles • Doivent interagir avec un nombre définie de molécules spécialisées – Propriété attribuable à une région Fc commune indépendante de la spécificité • Doivent reconnaitre simultanément un nombre presque infinie de déterminants antigéniques – Propriété attribuable à la région Fab 5 Pourquoi la Région Fc est Nécessaire? • La région Fab peut– Déceler l’antigène – Précipiter l’antigène – Bloquer les sites actifs des toxines ou de molécules associées aux pathogènes – Bloquer l’interaction entre l’hôte et des molécules associées aux pathogènes • Mais elle ne peu pas activer– Les fonctions inflammatoires et effectrices des cellules – Les fonctions inflammatoires et effectrices des protéines du complément – Le trafic d’antigènes dans les sentiers d’apprêtement d’antigènes 6 Structures et Fonctions des Régions Fc • La structure Fc est commune à toutes les spécificités des anticorps d’un même ISOTYPE • La structure agit comme récepteur pour les protéines du complément et de ligand pour des récepteurs cellulaires 7 IgM Monomérique • La forme monomérique est retrouvée seulement à la surface des lymphocytes B Cm 2 Noter que seulement les domaines constants de la chaine lourde sont illustrés • Cm4 possède les régions transmembrannaires et cytoplasmique. Celles-ci sont retirée pour la forme sécrétée 8 IgM Polymèrique • Les IgM sécrétés sont de forme pentamérique C C Cm4 • Cm1 lie la protéine du complément C3b pour faciliter l’opsonisation par les macrophages Cm2 • Cm3 lie la protéine du complément pour initier la cascade classique du complément ss Cm4 • Cm4 est impliqué dans la multimèrisation 9 Données des IgM Chaine lourde: m - Mu Demi-vie: 2 à 8 jours % of Ig dans le sérum: 10 Concentration sérique: 0.25 - 3.1 mg/ml Activation du complément: ++++ sentier classique Interactions avec cellules: Phagocytose par récepteurs de C3b Transfère transplacentaire: Non Affinité pour antigène: Monomère – valence de 2 Pentamère- valence de 10 [Unit name – Lecture title – Prof name] 10 Données des IgD Chaine lourde: d - Delta Demi-vie: 5 à 10 jours % of Ig dans le sérum: 0.2 Concentration sérique: 0.03 mg/ml Activation du complément: Non Interactions avec cellules: Non Transfère transplacentaire: Non • Co-expression avec IgM à la surface des lymphocytes B • Fonction dans les défenses inconnue [Unit name – Lecture title – Prof name] Dimèrisation et Sécrétion d’IgA • IgA est l’isotype prédominant sécrété aux surfaces des muqueuses • Existe dans le sérum sous forme monomérique S S S S J s s S S • Deux sous classes d’IgA existent S S – IgA1 est surtout retrouvé dans le sérum et il est fait par les lymphocytes B de la moelle osseuse – IgA2 est surtout retrouvé dans les sécrétions des muqueuses, le colostrum et le lait. Il est fait par des lymphocytes B retrouvés dans les muqueuses 12 Données des IgA Chaine lourde: a1 ou a2 - Alpha 1 ou 2 Demi-vie: 4 - 6 jours % of Ig dans le sérum: IgA1 11 – 14 IgA2 1 - 4 Concentration sérique: IgA1 1.4 - 4.2mg/ml IgA2 0.2 - 0.5mg/ml Activation du complément: Non Interactions avec cellules: Cellules épithéliales Phagocytose via récepteur pour IgA Transfère transplacentaire: Non Les IgA sont inefficaces pour causer une réponse inflammatoire. Leurs modes de protections impliquent la liaison, l’exclusion, la création de liens croisés et de faciliter la phagocytose [Unit name – Lecture title – Prof name] Données des IgE Chaine lourde: e - Epsilon Demi-vie: 1 - 5 jours % of Ig dans le sérum: 0.004 Concentration sérique: 0.0001 – 0.0002 mg/ml Activation du complément: Non Interactions avec cellules: Via récepteurs d’IgE exprimés sur les mastocytes, éosinophiles, basophiles et cellules de Langerhans Transfère transplacentaire: Non • La majorité des IgE sont liés aux récepteurs de cellules effectrices • Les IgE sont étroitement impliqués avec les réactions allergiques [Unit name – Lecture title – Prof name] Données des IgG Chaine lourde: g 1 g 2 g3 g4 - Gamma 1 - 4 Demi-vie: IgG1, 2 et 4: 21 - 24 jours IgG3: 7 - 8 jours % of Ig dans le sérum: IgG1 45 – 53, IgG2 11 – 15 IgG3 3 - 6, IgG4 1 – 4 Concentration sérique: IgG1 5 – 12 mg/ml, IgG2 2 - 6mg/ml IgG3 0.5 – 1 mg/ml, IgG4 0.2 – 1 mg/ml Activation du complément: Oui, sauf pour IgG4 Interactions avec cellules: Toutes les sous-classes via les récepteurs d’IgG sur les macrophages et phagocytes Transfère transplacentaire: Oui [Unit name – Lecture title – Prof name] Sommaire de la Structure des Anticorps Chaine Lourde Chaine Légère μ γ α δ ou ε κ ou λ Charnière Liaison d’Antigène Activité Biologique 16 Génération de la Diversité • Les cellules germinales des lymphocytes B possèdent des segments géniques qui peuvent générer le répertoire – 109 - 1012 différentes spécificités • La diversité est créé par… – Diversité combinatoire ( Chaines H & L) – Diversité des jonctions – Hypermutations somatiques → Maturation d’affinité 17 Région Variable de la Chaine Lourde (VH) Vh1 Vh2 Vh3 Vh--65 Dh 1-27 Jh 1-6 Cμ Chromosome 14 • La région variable de la chaine lourde est généré d’un segment V, un segment D et un segment J • Les réarrangements se font avant la rencontre d’antigène • Les réarrangements sont irréversibles 18 Région Variable de la Chaine Légère (VL) • La région variable de la chaine légère est générée d’un segment V et un segment J • Les réarrangements se font avant la rencontre d’antigène • Les réarrangements sont irréversibles Vλ1 Vλ2 Vλ3 V λ --29 J λ 1-4 Chromosome 22 19 Diversité Combinatoire Possible Nombre de Segments Géniques Segment Chaine légère Chaine lourde κ λ H Variable (V) 40 30 65 Diversité (D) 0 0 25 Jonction (J) 5 4 6 200 120 Répertoire possible: 200 * 10,530 = 2,106,000 120 * 10,530 = 1,263,600 [Unit name – Lecture title – Prof name] 10 530 Organisation Génique de la Chaîne Lourde Région variable (V) ~ 65gènes Diversité (D) 25 gènes Jonction (J) 6 gènes Régions constantes m g d e a ADN Recombinaison m d g e a ADN de cellule B mature Transcription m d ARNm Épissage alternatif m Chaîne lourde ou d Traduction IgM ou IgD 21 Commutation de la Chaîne Lourde Génome de cellule B mature m d g e a Recombinaison Nouveau génome de cellule B mature g e a Transcription g ARNm Épissage g Traduction Chaîne lourde IgG 22 Cytokines qui Influencent la Commutation Cytokines IgM IgG3 IgG1 IgG2 IgGE IL4 inhibe inhibe induit inhibe induit IL5 IgGA induit INF-γ inhibe induit TGF-β inhibe inhibe inhibe inhibe induit induit 23 Différentitation des Cellules B • Phases indépendantes d’antigènes – Survient dans la moëlle osseuse Réarrangement génique IgH Pré-RCB Réarrangement génique IgL RCB Cellule B mature Différentitiation Apoptose Cellule souche Progénitrice hématopoietic lymphoïde [Unit name – Lecture title – Prof name] Apoptose La Réponse Humorale Activation des Lymphocytes B 25 1. Rencontre et Présentation Macrophage Cellule dendritique Lymphocyte B Liaison à l’antigène Phagocytose +++ Phagocytose par cellules dendritiques tissulaires +++ Infection virale ++++ Récepteur spécifique à l’antigène (Ig) ++++ Expression et présentation sur CMHII Inductible par bactéries et cytokines - à +++ Constitutive ++++ Constitutive, augmente à l’activation +++ à ++++ Antigène présenté Particules d’antigènes, pathogènes intra et extracellulaires Peptides, Antigènes viraux (Allergènes) Antigènes solubles Toxines Virus Endroit Tissu lymphoïde Tissu conjonctif Cavités corporelles Tissu lymphoïde Tissu conjonctif Epithélium Tissu lymphoïde Sang périphérique 26 2. Activation des Cellules TA L’antigène est digéré et apprêté Antigène (Ag T-dépendant) Antigène aprété est présenté sur CMH II Macrophage TA avec TCR approprié reconnait l’antigène apprêté et le CMH II CMH II Cytokines Cellule présentatrice d’antigène TA non-activée Cytokine CMH II Peptide antigènique TA activée RCT CD4 Cellule TA 27 3. Présentation par Cellule B (T-dépendant) N C Peptide 17- 24 RCB de la cellule B lie l’épitope 17- 24 de l’Ag, suivi d’endocytose apprêtement de l’Ag en plusieurs peptides et présentation de ces peptides en association avec le CMH II Peptide 50- 45 CMHII Peptide 82- 69 [Unit name – Lecture title – Prof name] Peptide 85 - 100 4. Activation, Sélection et Amplification Antigène B IgM Sélection B Répertoire Activation B CMHII B B B B Sécrétion d’Ac Amplification clonale 29 Activation T Dépendant Vs T Indépendant Antigène T-dépendant (Antigène TD) Antigène T-indépendant (Antigène TI) Thymus-dépendent car cellules T sont requises Thymus-Independent car cellules T ne sont pas requises Les réponses d’Ac T-indépendante ont généralement: 1. pas de mémoire 2. pas d’isotypage 3. pas de maturation d’affinité 30 Profil de la Réponse Humorale Reconnaissance Mémoire Élimination Présentation Activation B naïve Expansion Clonale B activé 0 7 Rencontre d’Ag immunité 14 Jours après l’exposition B mémoire >30 31 Modes d’Actions des Anticorps • Agglutination IgM et IgA • Neutralisation IgM, IgA et IgG • Opsonisation IgG et IgM • ADCC IgG et IgM • Dégranulation des macrophages IgE 32 Agglutination • Favorise la phagocytose • Inactive l’envahisseur [Unit name – Lecture title – Prof name] 33 Neutralisation • Liaison à des composantes essentielles causant l’inactivation [Unit name – Lecture title – Prof name] 34 Opsonisation (IgG et IgM) [Unit name – Lecture title – Prof name] 35 ADCC [Unit name – Lecture title – Prof name] 36 Dégranulation par les IgE Granules de médiateurs préformés IgE Lysosome [Unit name – Lecture title – Prof name] Récepteur de région Fc 37
