03.cours ig

Master immunologie RT :Frédérique DIZIN
20/11/07 17h-19h
LES GENES DE L’IMMUNOLOGIE ET LA QUESTION
GENERALE DE LA DIVERSITE DES ANTI-CORPS
I-Introduction et historique
II-Organisation des gènes
III-Mécanisme responsable de la formation du répertoire
A-Réarrangement VDJ
B-Mutation somatique
C-Commutation isotypique (Switch)
IV-conclusion
I- Introduction et Historique
Comment générer la diversité des Ig a été une question très importante pendant 50 ans.
On a trouvé dans le sérum des facteurs qui reconnaissent spécifiquement des structures :
-Reconnaissance spécifique de protéine très similaire (jusqu’à un seul acide aminé de
différence)
-Reconnaissance des formes lévogyre/dextrogyre des acide aminé
-Reconnaissance de structure chimique de synthèse : les haptènes (absents dans la nature)
On est ensuite passé d’une théorie adaptative, dans laquelle l’Ac se modèle sur l’Ag, à une
théorie sélective, dans laquelle l’Ag sélectionne l’Ac parmi un ensemble de structures divers
(théorie de la sélection clonale), l’Ag sélectionne un lymphocyte B (LB) présentant un Ac a sa
surface, on parle de récepteur spécifique.
Puis se pose la question de combien y a-t-il de gènes dans le génome
-théorie germinale : toutes les spécificités sont codées dans le génome
-théorie somatique : très peu de gènes diversifié par des mécanismes somatiques :
-mutation
-recombinaison
-Dreyer et Benett mettent en évidence que le développement du séquençage des protéines met
en évidence une partie constante et une partie variable

II- Organisation des gènes :
Composition du répertoire des gènes de l’Ig : pseudo-gène, élément D, élément J et une partie
constante et unique.
Chez la souris : -chaine lourde (chr12) 195 gènes, 10 éléments D, 4 éléments J et une partie
constante (unique).
-chaine légère kappa (chr6) 140 gènes dont 100 fonctionnels, 4 éléments J et
une partie constante.
-chaine légère lambda (chr7) alternance de gènes, éléments D et éléments J.
Les chaines légères kappa sont beaucoup plus majoritaires (95%) que les chaines légères
lambda (5%).
Chez l’homme : -chaine lourde (chr14q32) 123 gènes dont 44 seulement fonctionnels, 25
éléments D, 6 éléments J et une partie constante.
-chaine légère kappa (chr2p11) 76 gènes dont 51 fonctionnels, 5 éléments J et
une partie constante.
-chaine légère lambda (chr22q11) 74 gènes dont 31 fonctionnels, 4 éléments
J et une partie constante.
Comme pour la souris, chez l’homme, les chaines légères kappa sont plus majoritaires (2/3)
que les chaines légères lambda (1/3).
Gènes variables :
 Organisation des gènes selon leur homologie de séquence :
-en famille de taille variable : 7 familles chez l’homme, 22 V H 3, 11 V H 1 et V H 3, 3
V H 2, 2 V H 5, 1 V H 6 et V H 7.
-en groupe : 3 groupes chez l’homme
 Existence de nombreux pseudo-gènes : 19 pseudo-gènes sur 123V H chez l’homme
 Taux de réarrangement variable
III- Mécanisme responsable de la formation du répertoire
A- recombinaison VDJ
Deux choses fondamentales à retenir :
-il y a un véritable réarrangement des gènes : on approche un gène d’un autre
-ce remaniement nécessite un système enzymatique adapté pour exciser la séquence
comprise entre deux gènes et l’expulser hors de la cellule qui modifie son génome. Ce
système doit être capable de couper, liguer, rajouter des nucléotides…, selon un processus
de recombinaison que l’on appel VDJ

Le système de recombinaison VDJ :
 V (gènes variables), D (gènes de diversité), J (gènes de jonction)
Le processus de recombinaison VDJ consiste à rapprocher un gène V d’un gène D et
d’un gène J. Ces gènes sont dispersés dans le locus des Ig.
Dans un premier temps, un gène D est rapproché d’un gène J, formant une unité DJ.
Puis dans un deuxième temps, un gène D et rapproché de cette unité formant alors VDJ.
Si la recombinaison VDJ donne une entité qui respecte le cadre de lecture et qui est
viable au niveau de la configuration protéique, le remaniement est sélectionné, il y a
synthèse d’une chaine d’Ig qui est finalement exportée à la surface de la cellule.
Ce processus de recombinaison VDJ est spécifique des lymphocytes, seules cellules
de l’organisme à modifier leur génome. Il y a un processus d’instabilité génétique
physiologique.
 Deux protéines à connaître :
-la recombinase RAG (recombinase activating gene) : protéine de recombinaison
spécifique des lymphocytes.
-la polymérase TdT (terminal deoxynucleotydil transférase) : a pour fonction de
rajouter des nucléotides aux points de jonction des segments D, V et J, et ce de
manière totalement aléatoire. Formation de séquence N.
Le but est d’avoir la plus grande diversité possible d’Ig, il existe des millions d’Ac différents.
CDR3 :
Le CDR 3 de la chaine lourde est un marqueur de clonalité des lymphocytes B chez
l’homme.
-quasiment aucune redondance dans les cellules naïves
-marqueur de l’expansion des clones au cours de réponse immunitaire
-marqueur des lymphomes (évaluation de l’efficacité des traitements-rituximab-
chimiothérapie-et des cas de rechutes).
C’est le CDR 3 de la chaine lourde qui à un rôle spécifique et non celui de la chaine légère,
car il représente 6 à 20 acides aminés sur la chaine lourde et seulement 7 à 11 acides aminés
sur la chaine légère
Mécanisme de réarrangement :
 Signaux de recombinaison :
Séquences très conservées : heptamère et nanomère espacés par deux longueurs
différentes : 12 ou 23 bases.

 Facteurs spécifiques aux cellules lymphocytaires :
Ce sont des facteurs enzymatiques
• RAG1 / RAG2 :
Ce sont des gènes de sélection, il faut les deux gènes pour pouvoir faire le
réarrangement. Ils très proches et très petit, dépourvu d’introns.
Ils sont suffisants à eux seuls pour induire le réarrangement sur un substrat
« accessible ».
Si l’un ou l’autre est absent, alors il n’y aura pas de cellules lymphocytaires (T
et B), ils sont nécessaires individuellement.
• La TdT (cf plus haut)
 Facteurs ubiquitaires : Réparation des cassures doubles brin
-NHEJ : réparation par jonction de séquences non homologues
-DNA-PKcs : mutation SCID chez la souris
-Ku70/Ku80 (ou KU86)
-Artemis (endo/exonucléase)
-DNA ligase IV, XRCC4, Cernunnos/XLF
On passe maintenant au mécanisme de réarrangement à proprement parler, j’ai remis les
diapos de la prof, ils sont pas mal et parlent d’eux même….

Durant la phase NHEJ il y a des éléments de risques pour la cellule du à l’inactivation génique
ou à des translocations…