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CHAPITRE 2 : LES ANTIGÈNES 1. Antigénicité et immunogénicité .............................................................................................................. 2

1.1. Antigène et antigénicité .............................................................................................................. 2 1.2. Immunogène et immunogénicité ................................................................................................ 2 1.3. Haptène : antigénique mais non immunogène (antigène incomplet) ......................................... 2 1.4. Épitope ou déterminant antigénique .......................................................................................... 3

1.4.1. Définition ..................................................................................................................... 3 1.4.2. Les différents types d’épitopes ................................................................................... 3

2. Diversité des antigènes ......................................................................................................................... 4 2.1. Les antigènes : molécules de nature variée ............................................................................... 4

2.1.1. Antigènes naturels ...................................................................................................... 4 2.1.2. Antigènes synthétiques ............................................................................................... 5

2.2. Réactivités inter- et intra-individuelles des antigènes (terminologie de Jacques Oudin) ........... 5 2.2.1. Au sein d’un individu ................................................................................................... 5 2.2.2. Au sein d’une espèce .................................................................................................. 5

3. Fonctions des antigènes ........................................................................................................................ 6 3.1. Spécificité antigénique (antigénicité) .......................................................................................... 6 3.2. Pouvoir immunogène (immunogénicité) ..................................................................................... 6 3.3. Réactions croisées ..................................................................................................................... 6 3.4. Influence de la structure moléculaire de l’antigène .................................................................... 7

3.4.1. Similarité ..................................................................................................................... 7 3.4.2. Taille ........................................................................................................................... 7 3.4.3. Forme de l’antigène .................................................................................................... 7

3.5. Influence des conditions d’administration .................................................................................. 7 3.5.1. Voie d’introduction ...................................................................................................... 7 3.5.2. Dose ............................................................................................................................ 8 3.5.3. Adjuvants .................................................................................................................... 8

3.6. Pouvoir tolérogène (tolérogénicité) ............................................................................................ 8

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1. Antigénicité et immunogénicité

1.1. Antigène et antigénicité Un antigène désigne toute molécule d’origine biologique ou synthétique qui est reconnue par le système immunitaire. L’antigénicité est la capacité à se lier à des anticorps libres ou liés à des cellules (lymphocytes B).

1.2. Immunogène et immunogénicité Un immunogène désigne toute molécule capable d’induire la réponse immunitaire. L’immunogénicité de la molécule antigénique est sa capacité à induire la réaction immunitaire spécifique de cette molécule.

1.3. Haptène : antigénique mais non immunogène (antigène incomplet)

Lot A

Lot B

Injection de DNP DNP-OVA

Réaction immunitaire avec production d’anticorps — +

Complexe immun en présence d’anticorps anti-DNP + +

DNP : dinitrophénol OVA : ovalbumine

Figure 1 : concept de Landsteiner (1921) et notion d’haptène

Le DNP est un haptène (du grec haptein, « se fixer à »), c’est-à-dire une molécule qui est incapable de susciter une réponse immunitaire mais qui, associée ou chimiquement couplée à une macromolécule biologique ou synthétique qui lui sert de porteur (carrier en anglais), pourra induire une telle réponse. Les haptènes sont essentiellement des substances organiques de faible masse moléculaire. L’haptène est un antigène incomplet non immunogène. L’ensemble molécule porteuse – haptène est appelé conjugué hapténique qui entre dans la

catégorie des antigènes artificiels qui sont immunogènes.

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1.4. Épitope ou déterminant antigénique

1.4.1. Définition Toute molécule d’antigène contient des déterminants antigéniques ou épitopes (Jerne 1960) qui sont des portions d’antigène de taille limitée directement impliquées dans la liaison spécifique de l’antigène avec les sites de fixation (ou paratopes) des anticorps ou avec les récepteurs des lymphocytes T.

1.4.2. Les différents types d’épitopes 1.4.2.1. Séquentiel et conformationnel

Séquentiel : épitope constitué d’une séquence d’acides aminés Conformationnel : épitope constitué des plusieurs séquences proches dans la conformation native de l’antigène

Figure 2 : notion d’épitopes séquentiel et conformationnel

1.4.2.2. Superficiel et profond

Superficiel : épitope à la surface de l’antigène, peut être reconnu sur l’antigène natif (par les les anticorps et les lymphocytes B) Profond : épitope qui ne peut pas être reconnu sur l’antigène natif. Il peut être exposé sur les cellules présentatrices de l’antigène (macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B).

Figure 3 : conformation spatiale du lysozyme d’œuf de poule

Illustration des notions d’épitopes séquentiels et conformationnels, superficiels et profonds

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2. Diversité des antigènes

2.1. Les antigènes : molécules de nature variée

2.1.1. Antigènes naturels Les antigènes naturels englobent les trois types de macromolécules biologiques d’origines

animale, végétale et microbienne.

2.1.1.1. Les protéines

Les antigènes protéiques sont les immunogènes naturels les plus nombreux et les plus

diversifiés.

La plupart des protéines sont immunogènes lorsqu’ils ne présentent pas une identité ou

une similarité structurale trop étroite avec les protéines de l’hôte.

Ex1 : les molécules du HLA sont immunogènes au sein de l’espèce humaine.

Ex2 : l’albumine n’est pas immunogène dans l’espèce humaine.

Les antigènes protéiques nécessitent la coopération des lymphocytes TH dans la

réponse immunitaire : ils sont qualifiés de thymo-dépendants (TD), du fait de l’origine

thymique des lymphocytes T.

2.1.1.2. Les polyosides

Les polyosides sont des polymères à structure ordonnée, constitués par des motifs

monomériques et donc des épitopes identiques se répétant à des intervalles réguliers le

long de la macromolécule.

Antigéniques aussi sur glycoprotéines, glycopeptides ou glycolipides.

Ex : de nombreux vaccins bactériens, tels ceux dirigés contre les pneumocoques sont

constitués par les polyosides capsulaires isolés et purifiés de ces bactéries.

Les polyosides sont des antigènes thymo-indépendants. Ces antigènes ne nécessitent

pas la coopération des lymphocytes TH pour induire la réponse humorale.

2.1.1.3. Les antigènes faiblement immunogènes

• Les acides nucléiques L’immunogénicité des acides nucléiques, longtemps niée, est désormais bien

établie, mais ne concerne que certains acides ribonucléiques (ARN) et

désoxyribonucléiques (ADN). Les auto-anticorps anti-ADN caractérisent certaines

maladies auto-immunes (lupus érythémateux disséminé : atteinte du tissu

conjonctif (peau, muqueuses, articulations)).

• Les lipides Les lipides ne sont pas immunogènes.

Mais, certains lipides macromoléculaires à longues chaînes aliphatiques peuvent

être immunogènes dans certaines conditions.

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2.1.2. Antigènes synthétiques • Antigènes artificiels : macromolécules modifiées chimiquement par fixation d’une ou de plusieurs molécules, identiques ou non, généralement de faible masse moléculaire. Exemple : conjugué hapténique. Application : techniques d’immunoanalyse (immunoenzymologie, radio-immunologie) : couplage d’anticorps à la peroxydase de Raifort ou à la phosphatase alcaline (substrat : PNPP, paranitrophénylphosphate), ELISA (PNP paranitrophénol : produit jaune). • Polypeptides de synthèse obtenus par polymérisation d’acides aminés sous forme de chaîne polypeptidique. Application : polypeptide de synthèse pour l’élaboration de vaccins.

2.2. Réactivités inter- et intra-individuelles des antigènes (terminologie de Jacques Oudin)

2.2.1. Au sein d’un individu Un auto-antigène est une molécule qui fait partie du sujet immunisé.

On parle de molécule aux spécificités antigéniques auto-typiques.

Ex : cas d’une auto-greffe de peau. Un auto-antigène peut être reconnu par des auto-anticorps produits par des lymphocytes B auto-réactifs activés par les lymphocytes T auto-réactifs : cas des maladies auto-immunes.

2.2.2. Au sein d’une espèce 2.2.2.1. Iso-antigènes

Un iso-antigène est une molécule qui appartient à la même espèce mais qui ne présente pas de différences entre les individus. On parle de molécule aux spécificités antigéniques iso-typiques. NB : les molécules injectées d’un jumeau homozygote à l’autre sont des iso-antigènes. Ex : l’albumine est un iso-antigène. Les molécules porteuses de la spécificité isotypique ne suscitent pas de réponse au sein de l’espèce, car elles se comportent comme des antigènes du « soi ».

2.2.2.2. Allo-antigènes

Un allo-antigène est une molécule qui appartient à la même espèce mais qui présente des formes différentes en fonction des individus (dû à la diversité des allèles). On parle de molécule aux spécificités antigéniques allo-typiques. Un individu de l’espèce pourra susciter une réaction immunitaire contre la molécule d’allotype différent qui est reconnue comme étrangère. Ex1 : agglutinines ou antigènes de groupes sanguins Ex2 : molécules du CMH ou du HLA

2.2.3. Entre les espèces Un xéno-antigène est une molécule qui appartient à une autre espèce.

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3. Fonctions des antigènes

3.1. Spécificité antigénique (antigénicité) L’antigénicité concerne la capacité de l’antigène d’être spécifiquement reconnu (par l’intermédiaire de ses épitopes) par les Ig de surface des lymphocytes B, les anticorps solubles et les récepteurs de lymphocytes T. Outre les antigènes, cette fonction est partagée par les haptènes. Formation du complexe immun : reconnaissance spécifique.

3.2. Pouvoir immunogène (immunogénicité) Propriété partagée par les antigènes complets. Une même molécule immunogénique peut induire la synthèse d’anticorps de spécificités distinctes (dirigées contre les épitopes différents de l’immunogène).

3.3. Réactions croisées Soit un épitope A présent sur deux molécules d’antigènes X et Y. Lorsqu’on immunise un animal avec l’antigène A, on obtient des anticorps spécifiques de l’épitope A. Les anticorps produits à partir de X peuvent réagir avec l’épitope A de l’antigène Y.

Antigène X

Antigène Y

Antigène Z

Épitopes A, B A, C A’

Production d’anticorps Anti-A et anti-B Anti-A et anti-C Anti-A’

Reconnaissance avec l’anticorps anti-A +++ +++ +

Réaction croisée due à des Épitopes identiques

Épitopes similaires

Figure 4 : expériences mettant en évidence la notion de réaction croisée

Deux antigènes présentent une réaction croisée lorsqu’un même anticorps est capable de se combiner avec l’un ou l’autre des antigènes. Ces réactions croisées correspondent en général à l’existence de deux déterminants antigéniques (ou épitopes) identiques ou similaires (structure très proche).

L’immunogénicité dépend : • de la structure moléculaire de l’antigène • de nombreux facteurs liés à l’histoire et au génome de l’hôte.

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3.4. Influence de la structure moléculaire de l’antigène

3.4.1. Similarité Plus la structure de l’antigène est éloignée de la structure des molécules du soi, plus la réponse immunitaire est induite facilement.

3.4.2. Taille En général, plus la masse moléculaire de l’antigène est élevée, plus il est immunogène si les autres conditions sont remplies. Ex : haptène : antigène souvent de faible masse moléculaire et non immunogène

3.4.3. Forme de l’antigène La modification de la conformation de l’antigène peut conférer une plus forte ou une plus faible immunogénicité. Ex : épitopes conformationnels

3.5. Influence des conditions d’administration

3.5.1. Voie d’introduction

Figure 5 : influence de la voie d’administration de l’antigène

L’injection intramusculaire ou sous-cutanée favorise l’immunogénicité, alors que les voies orale et intraveineuse sont plus propices à l’induction de la tolérance.

Figure 6 : voies d’injection

Sous-cutanée + adjuvant

Sous-cutanée

Intraveineuse

Taux d’anticorps

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3.5.2. Dose

Figure 7 : immunisation primaire et secondaire

La production d’anticorps débute plus vite et de manière plus intense à la deuxième injection d’un même antigène (principe de la vaccination).

3.5.3. Adjuvants

Un adjuvant est une substance permettant de favoriser l’induction de la réponse immunitaire (immunostimulant, immunoactivateur).

Pour la majorité des vaccins inactivés (ne comportant pas de microbe vivant), la présence d’adjuvants est indispensable pour permettre une réponse immunitaire entraînant une protection. L’ajout d’adjuvant dans les vaccins permet, par ailleurs, de diminuer la quantité d’antigènes par dose vaccinale, et de réduire le nombre d’injections. Les sels d’aluminium (Alun) figurent parmi les adjuvants les plus utilisés dans le monde avec un recul d’utilisation de 90 ans et des centaines de millions de doses injectées. L’adjuvant de Freud (mycobactérie, huile) est utilisé dans les vaccins pour favoriser la réponse immunitaire et induire l’immunité.

3.6. Pouvoir allergisant (allergénicité) L’allergénicité caractérise la capacité de certains antigènes d’origine végétale (par exemple, les

pollens), animale (venin d’abeille, molécules d’acariens ou de parasites, etc.) fongique (pénicilline,

etc.) ou bactérienne d’induire des réactions allergiques et des lésions tissulaires chez un hôte dit

« sensibilisé » (mise en contact préalable avec la molécule étrangère) et qui possède des

immunoglobulines de type IgE et/ou des lymphocytes pouvant réagir spécifiquement avec la

molécule introduite.

3.7. Pouvoir tolérogène (tolérogénicité) Certains antigènes peuvent induire un état de tolérance. Ex : lipides non immunogènes Antigène immunogène peut devenir tolérogène dans certaines conditions. Ex : désensibilisation à une allergie (allergène fini par être reconnu comme du soi)