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Les immunoglobulines Structures et fonctions
Dr M.Messatfa [email protected] .
04/11/2015 Faculté de médecine de Mostaganem Cours d’immunologie fondamentale
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BCR (« B Cell Receptor ») TCR (« T Cell Receptor »)
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les immunoglobulines (Ig)
Les Ig ont pour fonction essentielle de se lier de manière spécifique à l’antigène : fonction anticorps.
Glycoprotéines présentes soit à la surface des lymphocytes B (sIg est le BCR«B cell receptor»), soit s/f soluble dans les liquides biologiques: - Plasma - Liquides extravasculaires - Sécrétions
I) Définition:
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Un Ly B donné produit des Ig avec une seule spécificité anticorps c’est à dire qui ne reconnaît qu’un seul épitope ou déterminant antigénique
Les anticorps sont les médiateurs de l’immunité humorale dont les cibles sont extracellulaires
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Le répertoire antigénique des Ig est extrêmement diversifié, on estime qu’un organisme adulte contient à un instant donné environ 10 20 molécules d’Ig.
1 2 3 4…………….n
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II) Structure de base des immunoglobulines
4 chaînes polypeptidiques reliées par des ponts disulfures (forme de "Y")
NB: Light chain (L) pour chaine légère Heavy chain (H) pour chaine lourde
Light Chain
Light Chain
Heavy Chain
Heavy Chain
– 2 chaînes légères identiques (25kD)
– 2 chaînes lourdes identiques (50kD)
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Figure: Modèles de présentation des immunoglobulines.
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II-1) Les chaines lourdes et légères des Ig
Chaines H: 5 classes (ou isotypes) - μ: IgM - δ: IgD - ε: IgE - γ: IgG, 4 sous-classes (IgG1, IgG2, IgG3 et IgG4) - α: IgA, 2 sous-classes (IgA1 et IgA2)
Chaines L: 2 classe (ou isotypes) - κ (60 % des LB) - λ (40 % des LB)
IgG IgD
IgM IgE
IgA1
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II-2) 0rganisation en domaines des chaines lourdes et légères des Ig
Les Ig font partie de la superfamille des Ig (comme le TCR, le CMH1 et 2, les CD4 et CD8, …)
Figure: Superfamille des immunoglobulines
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Les chaines lourdes et légères Des Ig sont organisées en domaines
- Chaînes lourdes: 1domaine Variable et 3 ou 4 domaines Constant - Chaînes légères: 1 domaine Variable (V) et 1 domaine Constant (C)
II-2) 0rganisation en domaines des chaines lourdes et légères des Ig
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II-3) Domaines constants et variables des chaines lourdes et légères des Ig
Les régions V des chaînes H et L portent un site de reconnaissance
spécifique de l’antigène : paratope
Les régions C portent les fonctions effectrices de l’Ig: - Fixation du complément - Passage transmembranaire - Fixation aux récepteurs cellulaires.
N terminal
C terminal
Pont disulfure
Partie variable
Partie constante
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II-4) Fragments fonctionnels d’Ig
Obtention des fragments fonctionnels d’Ig par clivage enzymatique:
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a) Clivage protéolytique par la papaïne
Le traitement des Ig (ex: IgG1) par telle enzyme donne lien à deux types fragments:
- Fab: pour Fragment antigen binding ou fragment de liaison à l’Ag
( 2 fragments Fab).
- Fc: Fragment cristallisable qui comprend les parties de l’Ig
qui interagit avec les cellules effectrices.
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b) Clivage protéolytique par la pepsine
Le traitement des Ig par cette enzyme donne lien à deux fragments:
- F(ab’)2
- pFc’
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III) DIVERSITÉ DES ANTICORPS
III-1) TYPES DE VARIABILITÉ
1. Variabilité isotypique 2. Variabilité allotypique
3. Variabilité idiotypique
fonctionnelle Personnelle
Reconnaissance
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1.VARIABILITÉ ISOTYPIQUE
IgG IgD
IgA1
IgG1,2,3,4
IgE
IgM
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L’isotype est défini d’après la chaîne lourde
Classes et s/classe d’anticorps humains
Classe d’Ig • IgG – Chaîne lourde Gamma • IgM – Chaîne lourde Mu • IgA – Chaîne lourde Alpha • IgD – Chaîne lourde Delta • IgE – Chaîne lourde Epsilon
Sous-classes • IgG – IgG1 – Chaîne lourde Gamma 1 – IgG2 – Chaîne lourde Gamma 2 – IgG3 – Chaîne lourde Gamma 3 – IgG4 – Chaîne lourde Gamma 4 • IgA – IgA1 – Chaîne lourde Alpha 1 – IgA2 – Chaîne lourde Alpha 2
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Deux types de chaines légères:
• Kappa • Lambda
Isotypes de chaînes légères
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• Définition: Déterminants antigéniques correspondant à des variations alléliques interindividuelles • Présents chez certains individus d’une même espèce.
IgG1 (kappa) Sujet 1
IgG1 (kappa) Sujet 2
2. Variabilité Allotypique
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• 25 allotypes pour les chaines Gamma: Gm désignnés par
la classe ou la s/classe suivi du numéro de l’allèle: G1m (1), G2m (23), G3m (11)…
• Des deux classes d’IgA, suele la S/classse IgA2 possede des allotypes:
A2m(1) et A2m(2)
• Chacun de ces déterminant allotypiques correspond à des différence de 1 à 4 (aa) codés par les différents allèles.
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Totalement impliquée dans la reconnaissance de l’antigène Très variable, recombinaison de segments génétiques aléatoire
CDR: région hypervariable déterminant la complémentarité avec l ’antigèneFR: « framework » ou séquence de base, résidus invariants
3. VARIABILITÉ IDIOTYPIQUE
Ag
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III-2) Origine génétique de la diversité des Ig
a)Diversité centrale:
- Diversité combinatoire
- Diversité jonctionnelle • Diversité palindromique • Diversité N-nucléotides
b) Diversité périphérique: - Hypermutation somatique
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Lymphocyte B
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Organisation du Locus des Chaines Lourdes 14q32.33
Gènes VH: Vn=65 (32pseudogenes) , Dn=27
H = « Hinge » région charnière, L = « Leader », peptide signal (adressage RE), V = Segment variable, D = Segment de Diversité, J = Segment de Jonction, C = Segment Constant.
L V1 L V2 L Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J6
C C C3 C1 C1 C2 C4 C C2
a)Diversité centrale (organes lymphoides centraux):
- Diversité combinatoire
CH1 H CH2 CH3 CH4
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L1 Vk1 L2 Vk2 Ln Vkn Jk1 Jk2 Jk5 Ck
5’ 3’
Chromosome 2
L1 V1 Lx Vx Ln Vn
5’ 3’
V pré J2 C 2 J4C 4 Jx 4C x
Chromosome 22
Organisation du Locus des Chaines Légères
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Réarrangement des segments de gènes du locus des chaines lourdes
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b) Diversité périphérique (organes lymphoïdes secondaires):
b-1) Hypermutation somatique
• Active seulement dans les Ly B • Active dans les Ly B activés • Liée à une enzyme spécifique des Ly B « induced cytidin deaminase » • Cette enzyme intervient également dans le phénomène de la commutation isotypique.
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Hypermutation somatique: processus qui introduit des mutations ponctuelles dans les régions V réarrangées de l’Ig et par conséquent peuvent modifier l’affinité de liaison à l’Ag. Les LB dont le BCR présente une maturation d’affinité pour l’Ag seront sélectionnés
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b-2) Commutation de classe des Ig
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IV) Ontogénie de immunoglobulines
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IgG1,2,4
IgG • Structure – Monomère
IgG3
V) Caractéristiques des différentes classes d’Ig
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IgG: • Propriétés – Isotype le + abondant dans le sérum – Le + abondant dans les espaces extra-vasculaires – Passage transplacentaire (faible pour IgG4) – Fixe le complément (C1q, C3b et C4b sauf IgG4) – Interagit avec les Fc recepteurs (sauf IgG2, IgG4) • Phagocytes - opsonisation • NK cells - ADCC
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Chaine J
Domaine C4
IgM
Structure – Pentamère – Domaine supplémentaire (CH4) – Chaine J
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• Propriétés – Premier isotype produit par le foetus et lymphocytes B – Fixe le complément – Agglutination +++ – Récepteur de surface des lymphocytes
Portion transmembranaire
IgM
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• Structure – Serum : monomère – Secretions (sIgA) • Dimère • Chaine J • Pièce S
Chaine J
Pièce sécrétoire (S)
IgA
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Origine du composant sécrétoire (Pièce S) des IgA
0
Lumière digestive
PlasmocytesIgA sous-muqueux
0
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• Propriétés – Isotype le + abondant après IgG – Principale Ig sécrétoire • Larmes, salive, sécrétions gastriques et pulmonaires – N’active pas le complément par la voie classique
IgA
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• Structure – Monomère – Portion transmembranaire – Très rare dans le sérum
IgD
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• Propriétés – Récepteur de surface des lymphocytes B – N’attache pas le complément – Joue un rôle dans l’activation des lymphocytes B
IgD
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IgE
• Structure – Monomère – Domaine supplémentaire (CH4)
C4
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IgE • Propriétés – Ig sérique la plus rare (5 10-5 mg/ml) • Interagit avec Mastocytes et basophiles – Médiateur de l’allergie – Rôle dans les défense anti-parasitaire (Helminthes) • Récepteur pour le Fc des éosinophiles (RFcεI = haute affinité) – Ne fixe pas le complement
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VI) Fonctions des immunoglobulines
Fonctions antimicrobiennes des immunoglobulines 1. Neutralisation des micro-organismes et leur toxine
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Fonctions antimicrobiennes des immunoglobulines 2.Opsonisation facilitant l’ingestion par les cellules phagocytaire (phagocytose)
VII) Fonctions des immunoglobulines
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3.Activation de la voie classique du complément conduisant à l’opsonisation et parfois la lyse des micro-organismes
VIII) Fonctions des immunoglobulines
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IX) Réponse primaire et secondaire
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X) Variabilité physiologique et pathologique des immunoglobulines
Taux des Ig variée selon : - L’age - Sexe
En pathologie on note une augmentation: Infections Processus inflammatoires autoimmuns Gammapathies monoclonales.
une diminution: Déficits immunitaires Défaut de synthèse. Fuite (rénale, digestif, brulures)
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XI) Applications
Diagnostics: - Recherche des Antigènes solubles ou particulaires ( Invitro)
- Sérodiagnostic
Thérapeutiques: - Sérothérapie
- Immunoglobulines en IV.